CN115147222A - 一种基于区块链的点对点碳资产交易方法及系统 - Google Patents

一种基于区块链的点对点碳资产交易方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于区块链的点对点碳资产交易方法，包括以下步骤：S1：构建基于区块链的碳资产交易网络，并将碳资产交易各方分别作为节点加入碳资产交易网络；S2：分别将各自的碳排放配额与实际碳排放量进行上链操作，并选择自身身份；S3：卖方和买方基于收益最大化模型进行预交易，得到预交易结果；S4：将预交易结果中的碳资产交易量与交易价格在碳资产交易网络中广播至所有节点；S5：碳资产交易网络上的碳资产交易各方根据广播内容，发布碳资产需求量和碳资产预购价或碳资产富余量和碳资产预售价；S6：碳资产交易各方基于发布在碳资产交易网络上的信息，进行碳资产交易，与现有技术相比，本发明具有提高碳资产交易安全性和有效性等优点。

Description

一种基于区块链的点对点碳资产交易方法及系统
技术领域
本发明涉及碳资产交易领域，尤其是涉及一种基于区块链的点对点碳资产交易方法及系统。
背景技术
碳资产交易是指把市场机制作为解决二氧化碳为代表的温室气体减排问题的新途径，即把二氧化碳排放权作为一种商品，从而形成了二氧化碳排放权的交易。不同的企业，由于所处国家、区域、行业不同，或者技术、管理方式上的差异，使得每个企业的减排成本是不同的。而碳资产交易的目的是鼓励减排低成本的企业超额减排，将其获得的剩余配额(即碳排放权，也称碳资产)通过交易的方式出售给减排成本高的企业，以帮助减排成本高的企业完成履约，并降低完成履约的成本。因而，碳资产交易作为一种市场机制的减排方式，能够低成本高效率地实现碳排放权的有效配置，以达成总量控制和公共资源合理化利用的履约目标。
然而，传统的碳资产交易采取的是中心管理方式，由于交易信息掌握在第三方手中，其交易价格与交易配额存在一定的局限性，可能出现数据的丢失与泄露，在一定程度上影响碳交易的有效性和安全性，同时由于信息交流的不对等及不透明因素，随之而来出现交易双方之间的信任问题，碳资产交易过程中，交易各方之间互不相通、规模日益庞大也容易导致数据孤岛问题。
因此，急需提供一种解决利益冲突、促进彼此信任、打破数据孤岛及实现去中心化的点对点碳资产交易方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于区块链的点对点碳资产交易方法及系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于区块链的点对点碳资产交易方法，包括以下步骤：
S1：构建基于区块链的碳资产交易网络，并将碳资产交易各方分别作为节点加入碳资产交易网络；
S2：所述的碳资产交易各方分别将各自的碳排放配额与实际碳排放量进行上链操作，并选择自身身份为卖方或买方；
S3：所述的卖方和买方基于预先构建的收益最大化模型进行预交易，得到预交易结果；
S4：将预交易结果中的碳资产交易量与交易价格在碳资产交易网络中广播至所有节点；
S5：所述的碳资产交易网络上的碳资产交易各方根据广播内容，发布碳资产需求量和碳资产预购价或碳资产富余量和碳资产预售价；
S6：所述的碳资产交易各方基于发布在碳资产交易网络上的信息，进行碳资产交易。
进一步地，所述的碳排放配额为碳资产交易各方原始被分配的碳排放配额，所述的实际碳排放量通过碳资产交易各方的历史实际碳排放数据测算得到。
进一步地，所述的卖方和买方基于预先构建的收益最大化模型进行预交易，得到预交易结果具体包括：
S31：获取当前碳资产交易网络中交易各方的历史碳资产交易订单，并广播至共识节点进行一致性判定；
S32：根据所述共识节点的一致性判定结果，确定当前碳资产交易网络中交易各方之间的信任指数；
S33：所述的买方基于自身碳资产需求量和初始期望价格，根据最优收益函数计算得到期望碳资产交易量，并发送至卖方；
S34：所述的卖方基于期望碳资产交易量和自身碳资产富余量，根据最优价格函数，制定期望交易价格发送至买方；
S35：所述的买方根据期望交易价格，基于最优收益函数重新计算期望碳资产交易量，并发送至卖方；
S36：重复步骤S34和S35，直至达到迭代次数或买方和卖方在满足各自约束条件的基础上，达到收益最大化，得到最优交易价格和最优交易量；
S37：将最优交易量和最优交易价格分别作为碳资产交易量与交易价格，将信任指数作为参考项，整合形成预交易结果。
更进一步地，所述的最优收益函数的表达式为：
Figure BDA0003751651960000031
其中，E(c,n,p)表示在配额履约剩余天数为n、当前碳资产存量为c、交易价格为p时的累计预期收益，G(cu,p,c)表示交易价格为p的情况下，从当前碳资产存量c到预期碳资产存量cu的状态转移概率，U(c,n)表示在配额履约剩余天数为n、当前碳资产存量为c下买方的效用函数，W(c,n)表示在配额履约剩余天数为n、当前碳资产存量为c下买方的成本函数。
更进一步地，所述的最优价格函数的表达式为：
Figure BDA0003751651960000032
其中，Pn表示期望交易价格，Pmin表示碳资产交易市场的最低交易价，Pmax表示碳资产交易市场的最高交易价，E(c,n-1,p)表示在配额履约剩余天数为n-1、当前碳资产存量为c、交易价格为p时的累计预期收益，D(c,n,p)表示交易价格为p的情况下，从当前碳资产存量c到预期碳资产存量cu的预期最大收益。
一种基于区块链的点对点碳资产交易系统，包括：
注册单元：用于构建基于区块链的碳资产交易网络，将碳资产交易各方分别作为节点加入碳资产交易网络，并让所述的碳资产交易各方将各自的碳排放配额与实际碳排放量进行上链操作以及选择自身身份为卖方或买方；
预交易单元：用于所述的卖方和买方基于预先构建的收益最大化模型进行预交易，得到预交易结果；
广播单元：用于获取预交易结果中的碳资产交易量与交易价格，并将其在碳资产交易网络中广播至所有节点；
以及交易单元：用于碳资产交易网络上的碳资产交易各方发布碳资产需求量和碳资产预购价或碳资产富余量和碳资产预售价并基于发布在碳资产交易网络上的信息，进行碳资产交易。
进一步地，所述的预交易单元包括：
共识广播模块：用于获取当前碳资产交易网络中交易各方的历史碳资产交易订单，并广播至共识节点进行一致性判定；
信任指数计算模块：用于根据所述共识节点的一致性判定结果，确定当前碳资产交易网络中交易各方之间的信任指数；
最优收益计算模块：用于基于买方自身碳资产需求量和初始期望价格，根据最优收益函数计算得到期望碳资产交易量；
最优价格计算模块：用于基于期望碳资产交易量和卖方自身碳资产富余量，根据最优价格函数，制定期望交易价格；
以及预交易结果生成模块：用于控制最优收益计算模块和最优价格计算模块进行迭代计算，直至达到迭代次数或买方和卖方在满足各自约束条件的基础上，达到收益最大化，确定最优交易价格和最优交易量，并将最优交易量和最优交易价格分别作为碳资产交易量与交易价格，将信任指数作为参考项，整合形成预交易结果。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明构建基于区块链的碳资产交易网络，并将碳资产交易各方分别作为节点加入碳资产交易网络，同时基于预先构建的收益最大化模型进行预交易并将预交易结果广播至所有节点，使得碳资产交易网络上的碳资产交易各方能够根据广播内容，发布碳资产需求量和碳资产预购价或碳资产富余量和碳资产预售价，进行碳资产交易，将碳资产交易与区块链结合，实现碳资产交易市场中的买方与卖方的点对点交易，无需借助中心机构，采用智能合约自动化执行交易，提高交易的效率，防止由于交易信息掌握在第三方手中而导致的交易价格与交易配额的局限性，避免出现数据的丢失与泄露的风险，在一定程度上保证了碳资产交易的有效性和安全性；
2)本发明基于预先构建的收益最大化模型进行预交易，通过碳资产交易网络中交易各方的历史碳资产交易订单和共识节点进行一致性判获取信任指数，并利用买方的最优收益函数和卖方的最优价格函数，买卖双方进行迭代计算，能够使得与交易结果为买方和卖方在满足各自约束条件的基础上的收益最大化，在预交易结果中，同时考虑最优交易量、最优交易价格和信任指数，使不同的参与方之间产生一种信任关系，实现交易各方的数据共享，提高碳资产交易的透明化，其中收益最大化模型考虑到多种影响因素，给交易量和交易价格的制定提供了支撑，能够有效促进彼此信任。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为本发明步骤S3的流程示意图；
图3为本发明系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种基于区块链的点对点碳资产交易方法，包括以下步骤：
S1：构建基于区块链的碳资产交易网络，并将碳资产交易各方分别作为节点加入碳资产交易网络；
S2：碳资产交易各方分别将各自的碳排放配额与实际碳排放量进行上链操作，并选择自身身份为卖方或买方；
S3：卖方和买方基于预先构建的收益最大化模型进行预交易，得到预交易结果；
S4：将预交易结果中的碳资产交易量与交易价格在碳资产交易网络中广播至所有节点；
S5：碳资产交易网络上的碳资产交易各方根据广播内容，发布碳资产需求量和碳资产预购价或碳资产富余量和碳资产预售价；
S6：碳资产交易各方基于发布在碳资产交易网络上的信息，进行碳资产交易。
其中，碳排放配额为碳资产交易各方原始被分配的碳排放配额，实际碳排放量通过碳资产交易各方的历史实际碳排放数据测算得到。
具体地，如图2所示，所述卖方和买方基于预先构建的收益最大化模型进行预交易，得到预交易结果具体包括：
S31：获取当前碳资产交易网络中交易各方的历史碳资产交易订单，并广播至共识节点进行一致性判定；
S32：根据所述共识节点的一致性判定结果，确定当前碳资产交易网络中交易各方之间的信任指数；
S33：买方基于自身碳资产需求量和初始期望价格，根据最优收益函数计算得到期望碳资产交易量，并发送至卖方；
S34：卖方基于期望碳资产交易量和自身碳资产富余量，根据最优价格函数，制定期望交易价格发送至买方；
S35：买方根据期望交易价格，基于最优收益函数重新计算期望碳资产交易量，并发送至卖方；
S36：重复步骤S34和S35，直至达到迭代次数或买方和卖方在满足各自约束条件的基础上，达到收益最大化，得到最优交易价格和最优交易量；
S37：将最优交易量和最优交易价格分别作为碳资产交易量与交易价格，将信任指数作为参考项，整合形成预交易结果。
最优收益函数的表达式为：
Figure BDA0003751651960000061
其中，E(c,n,p)表示在配额履约剩余天数为n、当前碳资产存量为c、交易价格为p时的累计预期收益，G(cu,p,c)表示交易价格为p的情况下，从当前碳资产存量c到预期碳资产存量cu的状态转移概率，U(c,n)表示在配额履约剩余天数为n、当前碳资产存量为c下买方的效用函数，W(c,n)表示在配额履约剩余天数为n、当前碳资产存量为c下买方的成本函数。
最优价格函数的表达式为：
Figure BDA0003751651960000062
其中，Pn表示期望交易价格，Pmin表示碳资产交易市场的最低交易价，Pmax表示碳资产交易市场的最高交易价，E(c,n-1,p)表示在配额履约剩余天数为n-1、当前碳资产存量为c、交易价格为p时的累计预期收益，D(c,n,p)表示交易价格为p的情况下，从当前碳资产存量c到预期碳资产存量cu的预期最大收益。
如图3所示，本发明还提供一种基于区块链的点对点碳资产交易系统，包括：
注册单元：用于构建基于区块链的碳资产交易网络，将碳资产交易各方分别作为节点加入碳资产交易网络，并让碳资产交易各方将各自的碳排放配额与实际碳排放量进行上链操作以及选择自身身份为卖方或买方；
预交易单元：用于卖方和买方基于预先构建的收益最大化模型进行预交易，得到预交易结果；
广播单元：用于获取预交易结果中的碳资产交易量与交易价格，并将其在碳资产交易网络中广播至所有节点；
以及交易单元：用于碳资产交易网络上的碳资产交易各方发布碳资产需求量和碳资产预购价或碳资产富余量和碳资产预售价并基于发布在碳资产交易网络上的信息，进行碳资产交易。
其中，预交易单元包括：
共识广播模块：用于获取当前碳资产交易网络中交易各方的历史碳资产交易订单，并广播至共识节点进行一致性判定；
信任指数计算模块：用于根据所述共识节点的一致性判定结果，确定当前碳资产交易网络中交易各方之间的信任指数；
最优收益计算模块：用于基于买方自身碳资产需求量和初始期望价格，根据最优收益函数计算得到期望碳资产交易量；
最优价格计算模块：用于基于期望碳资产交易量和卖方自身碳资产富余量，根据最优价格函数，制定期望交易价格；
以及预交易结果生成模块：用于控制最优收益计算模块和最优价格计算模块进行迭代计算，直至达到迭代次数或买方和卖方在满足各自约束条件的基础上，达到收益最大化，确定最优交易价格和最优交易量，并将最优交易量和最优交易价格分别作为碳资产交易量与交易价格，将信任指数作为参考项，整合形成预交易结果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于区块链的点对点碳资产交易方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：构建基于区块链的碳资产交易网络，并将碳资产交易各方分别作为节点加入碳资产交易网络；
S2：所述的碳资产交易各方分别将各自的碳排放配额与实际碳排放量进行上链操作，并选择自身身份为卖方或买方；
S3：所述的卖方和买方基于预先构建的收益最大化模型进行预交易，得到预交易结果；
S4：将预交易结果中的碳资产交易量与交易价格在碳资产交易网络中广播至所有节点；
S5：所述的碳资产交易网络上的碳资产交易各方根据广播内容，发布碳资产需求量和碳资产预购价或碳资产富余量和碳资产预售价；
S6：所述的碳资产交易各方基于发布在碳资产交易网络上的信息，进行碳资产交易。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的点对点碳资产交易方法，其特征在于，所述的碳排放配额为碳资产交易各方原始被分配的碳排放配额，所述的实际碳排放量通过碳资产交易各方的历史实际碳排放数据测算得到。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的点对点碳资产交易方法，其特征在于，所述的卖方和买方基于预先构建的收益最大化模型进行预交易，得到预交易结果具体包括：
S31：获取当前碳资产交易网络中交易各方的历史碳资产交易订单，并广播至共识节点进行一致性判定；
S32：根据所述共识节点的一致性判定结果，确定当前碳资产交易网络中交易各方之间的信任指数；
S33：所述的买方基于自身碳资产需求量和初始期望价格，根据最优收益函数计算得到期望碳资产交易量，并发送至卖方；
S34：所述的卖方基于期望碳资产交易量和自身碳资产富余量，根据最优价格函数，制定期望交易价格发送至买方；
S35：所述的买方根据期望交易价格，基于最优收益函数重新计算期望碳资产交易量，并发送至卖方；
S36：重复步骤S34和S35，直至达到迭代次数或买方和卖方在满足各自约束条件的基础上，达到收益最大化，得到最优交易价格和最优交易量；
S37：将最优交易量和最优交易价格分别作为碳资产交易量与交易价格，将信任指数作为参考项，整合形成预交易结果。
4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的点对点碳资产交易方法，其特征在于，所述的最优收益函数的表达式为：
Figure FDA0003751651950000021
其中，E(c,n,p)表示在配额履约剩余天数为n、当前碳资产存量为c、交易价格为p时的累计预期收益，G(cu,p,c)表示交易价格为p的情况下，从当前碳资产存量c到预期碳资产存量cu的状态转移概率，U(c,n)表示在配额履约剩余天数为n、当前碳资产存量为c下买方的效用函数，W(c,n)表示在配额履约剩余天数为n、当前碳资产存量为c下买方的成本函数。
5.根据权利要求3所述的一种基于区块链的点对点碳资产交易方法，其特征在于，所述的最优价格函数的表达式为：
Figure FDA0003751651950000022
其中，Pn表示期望交易价格，Pmin表示碳资产交易市场的最低交易价，Pmax表示碳资产交易市场的最高交易价，E(c,n-1,p)表示在配额履约剩余天数为n-1、当前碳资产存量为c、交易价格为p时的累计预期收益，D(c,n,p)表示交易价格为p的情况下，从当前碳资产存量c到预期碳资产存量cu的预期最大收益。
6.一种基于区块链的点对点碳资产交易系统，其特征在于，包括：
注册单元：用于构建基于区块链的碳资产交易网络，将碳资产交易各方分别作为节点加入碳资产交易网络，并让所述的碳资产交易各方将各自的碳排放配额与实际碳排放量进行上链操作以及选择自身身份为卖方或买方；
预交易单元：用于所述的卖方和买方基于预先构建的收益最大化模型进行预交易，得到预交易结果；
广播单元：用于获取预交易结果中的碳资产交易量与交易价格，并将其在碳资产交易网络中广播至所有节点；
以及交易单元：用于碳资产交易网络上的碳资产交易各方发布碳资产需求量和碳资产预购价或碳资产富余量和碳资产预售价并基于发布在碳资产交易网络上的信息，进行碳资产交易。
7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的点对点碳资产交易系统，其特征在于，所述的预交易单元包括：
共识广播模块：用于获取当前碳资产交易网络中交易各方的历史碳资产交易订单，并广播至共识节点进行一致性判定；
信任指数计算模块：用于根据所述共识节点的一致性判定结果，确定当前碳资产交易网络中交易各方之间的信任指数；
最优收益计算模块：用于基于买方自身碳资产需求量和初始期望价格，根据最优收益函数计算得到期望碳资产交易量；
最优价格计算模块：用于基于期望碳资产交易量和卖方自身碳资产富余量，根据最优价格函数，制定期望交易价格；
以及预交易结果生成模块：用于控制最优收益计算模块和最优价格计算模块进行迭代计算，直至达到迭代次数或买方和卖方在满足各自约束条件的基础上，达到收益最大化，确定最优交易价格和最优交易量，并将最优交易量和最优交易价格分别作为碳资产交易量与交易价格，将信任指数作为参考项，整合形成预交易结果。
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