區塊鏈:可信數字底座在碳市場中的應用研究 | 萬向區塊鏈行業研究

從“30·60”目標的確立到ESG大行其道，人們越來越重視可持續發展。萬向區塊鏈亦從技術與行業研究的角度，探索區塊鏈作為新一代數字技術在碳市場中的應用。本文將從碳市場的現狀與痛點切入，挖掘可信數字底座在碳市場中的應用價值。作者：萬向區塊鏈首席經濟學家辦公室王普玉審核：萬向區塊鏈首席經濟學家鄒傳偉

碳市場發展現狀

一、碳市場

1.碳市場概述

碳市場是指碳排放權的交易市場，旨在通過市場化的方式控制二氧化碳等溫室氣體排放，以較低的成本實現減排目標。碳市場的交易主體包括企業、機構和個人等。我國的碳市場主要可以分為三個層次：配額碳市場、減排量碳市場和普惠碳市場。在萬向區塊鏈行業研究報告《區塊鏈在碳普惠中的應用》中，對碳市場的三個層次做出詳細梳理，并針對普惠碳市場進行了詳細分析，如圖1所示。

圖1：碳市場的三個層次內容

2.碳排放權概述

碳排放權交易是實現碳達峰、碳中和的重要政策工具。碳排放權，即國家分配給重點排放單位的規定時期內的碳排放額度，重點排放單位需在規定時限內清繳上年度的碳排放配額。如圖2所示，通過碳排放權交易系統，碳排放配額有結余的企業將其配額通過交易轉讓給其他企業，配額不足的企業則需購買配額以履行清繳義務。

圖2：碳排放配額交易

二、碳市場發展現狀

1.碳市場發展概述

目前，我國碳市場主體是控排企業，尚未對金融機構、個人投資者開放。因此，當前所指的碳市場主要針對于第一類配額碳市場，凡是年度碳排放在2.6萬噸以上的企業都將被分行業、分批次納入碳市場。值得關注的是，目前北京、上海、廣東等多省市，也在積極探索將第三類“碳普惠”納入碳市場，讓更多個人也能夠參與到碳排放權交易。如2022年2月16日，上海市生態環境局就發布了《上海市碳普惠機制建設工作方案》公開征求意見：上海將建立區域性個人碳賬戶，引導碳普惠減排量進入上海市碳排放權交易市場，鼓勵通過購買和使用碳普惠減排量實現碳中和。

CyberVein全球大使Jack：可信數據是大數據生態發展的基本要素:據官方消息，12月23日，在《瞰見未來—國際區塊鏈技術創新峰會暨Cointelegraph中文一周年》會上，澳亞財經對本次峰會獨家贊助商 CyberVein聯合創始人兼全球大使Jack進行了專訪，Jack除了發表區塊鏈在實體經濟應用的看法外，還分享了DAVE 如何賦能大數據生態，CyberVein目前已通過PoC貢獻量證明機制實現數據可信，已打造好基于區塊鏈的PISR數據庫，并以聯盟鏈的形式讓數據庫之間能夠快速安全地溝通，從而實現數據共享。

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Jack還透露了項目未來發展的重點，CyberVein已著手聯合預言機、跨鏈、分布式存儲三大板塊的技術合作機構，搭建線下數據和鏈上溝通的橋梁，融入到物聯網和大數據生態的基建設施中，實現真正的數據互聯，讓大數據生態蓬勃發展。[2020/12/23 16:16:06]

2.碳排放權交易情況

自2021年7月16日我國正式啟動碳排放交易，到2021年12月31日完成碳市場第一個履約周期，根據上海環境能源交易所數據顯示，共納入發電行業重點排放單位2162家，年碳排放配額累計成交量1.79億噸，累計成交額76.61億元。如圖3所示，12月31日收盤價54.22元/噸，較7月16日首日開盤價上漲13%。

圖3：全國碳交易成交量及成交價格情況

進入2022年，受俄烏危機影響，全球碳市場出現了集體下跌趨勢，歐盟碳交易價格在3月初下跌35%。雖然油氣價格暴漲但碳排放權價格卻下跌，市場出現少有的脫鉤現象。據碳市場咨詢公司Reputax分析，這與投資者避險情緒有分不開的關系。如表1所示，2022年3月我國碳排放交易市場活躍度逐漸走低，交易量首次跌破100萬噸。

表1：碳排放權交易情況匯總資料來源：數據來源于上海環境能源交易所

現場丨首都版權協會副秘書長宣宏量：版權鏈是音樂產業的可信數字基礎設施:金色財經現場報道，10月10日，“2020北京音樂版權論壇”在北京召開。首都版權協會副秘書長宣宏量現場指出，版權鏈是由證書鏈、維權鏈和交易鏈組成的多鏈結構的區塊鏈系統。三組鏈相輔相成，共同構成了版權產業的可信數字基礎設施。音樂作品往往是復雜作品，由多人完成的，不同的人享有不同的權利。版權鏈在音樂的確權、授權、用權、鑒權、維權等方面發揮作用。證書鏈的功能是用于存儲數字版權的登記證書，提供可信的版權資產確權服務；安全交易鏈用于版權數字資產發行和版權交易憑證存儲；版權維權鏈用于存儲版權監測數據，提供侵權線索和電子存證服務。展望未來，版權鏈在音樂版權資產數字化交易方面也會發揮重要作用。[2020/10/10]

萬向區塊鏈繪制表格

碳市場發展中存在的問題

一、碳排放配額管理流程

碳排放權是為了實現減排目標而新創設出的一種資產，如圖4所示，以廣東省的碳排放配額的管理流程為例介紹。政府根據企業當下工藝流程和原材料的使用情況，對企業本年度的碳排放情況進行預核定，并根據核定結果為企業分配相一定量的碳排放配額。企業可以通過工藝流程優化，或清潔能源替代等方式降低碳排放量，從而出現碳排放配額的富余。企業可以在碳市場中賣出富余的碳排放配額來賺取利潤。次年3月，企業需要提交上年度碳排放報告。4月至5月會有專門的部門或機構對報告數據進行審核，并于6月對報告數據完成核定。根據最終核定數據，企業需要在6月20日前清繳超額排放的部分，金額根據當前的碳市場價格進行計算。

圖4：廣東省碳配額管理流程

從上面的配額管理流程可以看出，準確可靠的數據是碳排放權交易市場有效規范運行的生命線，原因包括兩個：第一、政府會根據企業上一年度的碳排放情況發放碳配額，一旦企業提供虛假數據，將會對市場交易的公平、公正性帶來致命打擊；第二、當一個碳排放履約周期結束后，配額清繳需要根據企業在本年度的碳排放情況進行核算，如果企業提供虛假數據，將會嚴重擾亂市場秩序、影響市場信心、危害市場健康發展。

現場 | 中國數字經濟百人會可信數字城市（贛州站）工作組成立:金色財經現場報道，2020年8月14日，全球區塊鏈創新發展大會于江西贛州開幕，在大會的區塊鏈與金融科技分論壇上，中國數字經濟百人會可信數字城市（贛州站）工作組揭牌成立。[2020/8/14]

為了保證市場公平、公正且健康的發展，我國已初步建立了企業碳排放核查體系和“配額清繳+自愿減排量”的交易體系。其中，碳排放數據的真實性和可靠性主要依賴于企業碳排放核查，具體的碳排放核查流程如圖5所示。

圖5：企業碳排放核查流程

二、碳市場發展中的問題

從圖5中可以發現，碳排放數據的真實性主要依賴于省生態環境管理部門定期核查，或委托技術服務機構提供核查服務。由于碳排放數據的計量過程是非常復雜且非標準化的，不同企業因行業不同、工藝流程不同、原料使用不同，計量方法和內容也有較大差別，所以核查工作對專業性要求高，以委托專業技術服務機構提供核查服務。換句話說，當前政府對碳市場數據的真實性管理主要依賴于技術服務機構所出具的核查結果質量。

通過上述方法維護碳市場公平、公正且健康發展的難度非常大、成本也非常高。由于政府機構缺少對企業第一現場的直接監管，會給予第三方技術服務機構較大的操作空間。例如，一家企業的碳排放量為1000萬噸，按照50元/噸的碳排放權價格計算；若第三方技術服務機構通過內幕交易，將企業的碳排放報表數據降低10%，一年會減少5000萬元的支出。即使政府機構會通過抽樣調查的方法，對個別技術服務機構所出具的核查報告進行二次檢查，但面對如此大的利益誘惑，仍有一些技術服務機構會頂風作案，配合碳排放企業對碳數據進行作假。

2021年10月至12月期間，生態環境部組織31個工作組開展碳排放報告質量專項監督幫扶。圍繞煤樣采制、煤質化驗、數據核驗、報告編制等關鍵環節，深入開展現場監督檢查，發現若干問題并對相關技術服務機構做出嚴厲處罰，這些問題包括：利用可編輯的檢測報告模板編造數據，將虛假樣本送至檢測機構，偽造和篡改燃煤量、供熱量、購電量等原始數據，技術服務機構專業服務人員“掛名”現象，核查過程走流程、結論失實等。

動態 | FShares正式發布“FSDEX全球可信數字資產交易平臺”:12月10日，GBC簽約儀式暨FShares發布會在韓國釜山舉辦，包括FShares在內的中日韓三國區塊鏈企業簽訂合作協議。會議現場，FShares正式發布“FSDEX全球可信數字資產交易平臺”，首席執行官何志做主題演講。FSDEX以底層技術和開放的平臺搭建數字資產跨鏈交換中心，以高度兼容打破各個區塊鏈孤島，讓價值順暢流轉，真正形成一個統一的網絡。[2019/12/10]

2022年4月8日，碳達峰碳中和工作領導小組辦公室召開關于通報碳市場數據作假問題，國家發展改革委副主任胡祖才、生態環境部副部長葉民等領導參加了會議，要求嚴厲打擊碳排放數據造假行為、推進碳市場健康有序發展。

碳市場數據真實、可靠性解決方案

一、通過制度驅動的解決方案

參考《企業溫室氣體排放報告核查指南》中作出的具體要求，從制度管理層面對重點排放單位溫室氣體排放報告的核查原則和依據、核查程序和要點、核查復核以及信息公開等內容給予指導。核查流程如文中圖5所示，從核查啟動到結束分為8個步驟：核查安排、建立核查技術工作組、文件評審、建立現場核查組、現場核查、編寫核查結論、告知核查結果及保存核查記錄，指南中就8個步驟給出具體說明。

1.對參與核查的技術服務機構背景要求

技術服務機構與被核查企業之間不得有任何的業務關系。例如，此前未向被核查企業提供過配額計算、咨詢或管理服務，也沒有過任何的資金來往，沒有共同管理人或3年內高層管理者未曾在雙方都工作過等。

2.核查的具體工作事項要求

建立一個或多個核查技術工作組開展以下4項工作：實施文件評審、完成《文件評審表》并提出《現場核查清單》、提出《不合格項清單》、出具《核查結論》。指南中就文件評審的要點提出建議，包括重點排放單位基本情況、核算邊界、核算方法、核算數據等。并對現場核查需要完成的工作內容提出要求。

3.基于制度驅動的解決方案

通過制度驅動的真實、可靠碳排放數據解決方案，其核心是基于強監管政策實現，具體分為三點：第一，對于技術服務機構出具的核查報告，國家及省生態環境部門將加強監督抽查；第二，發現問題需要嚴厲處罰，形成強大威懾；第三，強化責任追究，嚴肅追究有關單位和人員責任。

聲音 | 螞蟻金服蔣國飛：區塊鏈非常核心的價值是多方協同和可信數據的流轉:螞蟻金服集團副總裁蔣國飛近日在接受采訪時表示，某種程度上講區塊鏈一個非常核心的價值是多方的協同和一些可信數據的流轉，這樣才能提高效率。在傳統方式解決問題的過程中，經常會發現有些事情流程特別長，很多環節不敢認證，要蓋很多章，我們認為流程繁瑣的地方就是信任缺失的地方。某些程度上來講，區塊鏈能幫忙解決這些問題，因為多個機構資金在流轉過程里的很多層面上都能達到一致，這樣能夠幫助流程走得更快，也就是提高效率。[2019/11/3]

4.小結與分析

2021年有2162家重點企業參與到碳市場中，未來將會有更多領域的重點企業以及個人加入碳市場交易，如果通過上述強監管政策保障數據的真實、可靠性，需要耗費巨大的人力、物力，且承擔高昂的運營成本。此外，即使有嚴厲的處罰手段，但以抽查方式進行數據核查的方式無法抵擋巨額利益誘惑，仍有一些技術服務機構心存僥幸心理并參與作假。最后，不同行業數據的計量標準和方法都是在“摸著石頭過河”，在摸索中制定具體的標準和要求。對于一些指標的核查，如特殊場景的碳排放邊界模糊，需要主觀的判斷在所難免，如何記錄真實現場數據并方便后期核查非常重要，但上述監管方法并未將該問題考慮其中。

二、通過技術驅動的解決方案

通過技術驅動的可信碳數據解決方案，其核心是應用技術解決對多方提供數據的信任問題，從“對人的信任”到“對技術的信任”。

可信數字底座是由萬向區塊鏈提出的概念，旨在打造以可信數據為基礎的，從數據采集到儲存交換、再到計算賦能均嵌入可信技術，最終實現可信數據資產化的數據要素價值閉環的系統架構。萬向區塊鏈研報總第168期中詳細介紹了可信數字底座的功能和價值，本文將引用可信數字底座技術框架，介紹區塊鏈如何從技術層面賦能碳市場的發展。

圖6：可信數字底座技術架構

碳排放數據計量分為兩類，一類是能夠直接計量的標準化原始數值，如溫度、耗電量等；另一類是需要做單位轉換的非標準化數值，如煤的耗用量，需要將樣本送至專業檢測機構，檢測煤的各項指標并轉化為碳排放可計量的單位。在日常碳排放數據計量中，使用固體能源的耗用重量、液體能源的耗用體積，以及氣體的耗用體積等，與每單位能源所產生的各類溫室氣體的檢測值相乘，就可以求得可計量的碳排放值。

1.能夠直接計量的標準化原始數值

可信數字底座從五個層次保障數據的真實性和可靠性。

硬件層

硬件層有兩種保障方式，第一種是不改變原有硬件，只需將原有水表、電表或燃氣表等生成的原始數據采集并加密，再上鏈，實現數據的不可篡改及可追溯性；第二種方式是升級硬件層，使用搭載區塊鏈的RISC-V芯片，能夠在輕量化的物聯網設備中運行速度更快、滿足物聯網的安全啟動、安全執行環境TEE、加解密算法、加密存儲、遠程證明等要求。兩種方式的最大區別在于，第一種方式由于對硬件的不可控，只能保證上鏈后的數據不被篡改，但無法保證原始數據的真實性。例如，如果電表、水表等本身存在故障或缺陷，也是基于不準確數據的上鏈；而第二種方式提升了硬件的可控性，硬件的身份驗證、數據存儲及數據加密等都被記錄在鏈上，真正實現硬件端從數據生成到存儲、再到使用的不可篡改及可追溯性。如果使用第二種方式收集碳數據，則需要對電表、水表、燃氣表等設備升級。

端感知層

硬件層只能保證水表、電表等本地端數據的真實和可靠性。一旦數據從本地端傳輸至系統或平臺側，則需要對訪問者的身份進行驗證。可信數字底座在端感知層提出了認證授權和訪問控制，其核心是使用分布式非對稱密碼技術對邊緣端的數據進行安全保護。其原理大致是：不同的管理者各自持有一把私鑰，根據企業的審批要求，將不同審批人的單獨私鑰集合成一組私鑰，再基于一組私鑰生成一個對應的公鑰。每次數據使用授權時，需要這一組私鑰的持有者共同授權才能解開公鑰。這種方法的優勢在于實現了身份驗證和訪問控制機制的融合，此外，加解密的記錄都通過調用智能合約的形式被記錄在鏈上，一旦數據出現異常，能夠快速追溯到具體的問題源頭。

數據通信層

可信數字底座從兩方面賦能通信層數據安全，第一個是數據從感知層到云端的數據安全問題，這個過程要解決網絡接入的身份認證，以及傳輸過程中的網絡協議安全和路由安全等，其中身份安全和感知層密鑰原理類似，可信數字底座分布式密鑰管理能夠賦能數據安全管理；第二個問題是云端中心化服務器的數據安全問題，可信數字底座提出了一套“邊-云-鏈“的模式，加密數據上傳云端后并進行哈希運算，再將哈希上鏈，以此預防云端數據被篡改的問題。

數據資源層

通過數據的哈希值上鏈雖然能夠保證數據的真實性，但如何保護原始數據的安全性？基于可信數字底座的分布式存儲技術、隱私技術等為此提供解決方案。分布式存儲系統，如IPFS是一個基于內容尋址的、分布式的、新型超媒體傳輸協議。存儲空間不再是中心化機構提供，任何人都可以將個人閑置存儲空間貢獻出來并參與IPFS網絡的構建，且能獲得一定收益。與密鑰分片原理類似，加密文件將被隨機分片存儲到不同服務器，且每個分片會多份備份存儲，當系統監測到單個文件分片丟失后，會自動執行恢復程序。這種技術背景下，網絡攻擊者即使獲取分片文件也無法解密，且獲取所有分片的概率基本為零。

可信數字底座數據資源層

可信數字底座從數據產生到傳輸，再到交易和共享擁有一套完整的方案。區塊鏈技術的不可篡改、可追溯性，能夠從源頭保證數據的真實性和安全性。通過技術驅動的可信碳數據解決方案，對于無需單位轉換的標準化碳數值，減少其計量和管理成本，有助于碳市場的公平、公正及高效性。

2.需要單位轉換的非標準化數值

非標準化碳排放數值的真實性是以檢測機構的權威性作為信任假設。從技術驅動的可信數據假設，其核心在于減少人為干預，即使無法排除人為干預，也希望通過提升數據作假的成本來杜絕作假。這種作假成本不是指通過加大抽樣檢查并嚴厲處罰的方式，而是通過區塊鏈分布式賬本技術，讓所有人消除對信息和數據的不對稱性并能夠輕易發現有人作假。

由于碳排放數據計量的專業性，無法讓所有人參與到碳數據賬本的維護。從聯盟鏈的角度，可以從橫向分布式碳排放數據賬本和縱向分布式碳數據排放賬本兩個維度進行。

橫向分布式碳排放數據賬本

橫向分布式碳排放數據賬本是指產業鏈上同類競爭企業形成一個監督聯盟，將那些需要單位轉換的非標準化碳排放數據進行上鏈管理，其他企業能夠查看到數據并通過制度驅動的解決方案渠道舉報。由于碳排放數據涉及到企業的內部數據隱私，可以使用兩種方法避免：第一，為避免競爭企業匹配出哪份報告或某個數據來自于具體某家企業，可以使用分布式身份技術DID替代明文數據；第二，上鏈數據可以是加密數據而非明文數據，其他成員可以使用零知識證明的方法對比競爭對手的數據。由于市場原材料供應渠道基本透明，且原材料產生的溫室氣體量也基本能夠被估算到，如果零知識證明結果與對比企業預期不符，即可提出申訴。

縱向分布式碳排放數據賬本

縱向分布式碳排放數據賬本是指從供應商到制造商再到客戶等形成一個閉環供應網的監督聯盟，如圖7所示，上下游不同的數值及檢測報告能夠形成映射關系，如果存在偏差數據，也能夠被輕易發現。換句話說，每項重要的數據的真實性都可以通過上下游數據去驗證和推理，是以上下游數據作為信任假設。如果相關聯的數據中有一項異常，其他數據都存在問題。

通過供應鏈數據映射的實現難度較大，由于數據商業機密，供應鏈上不同參與者的數據如同孤島一樣存儲在本地端，這將無法實現上下游數據的映射關系。近二十年，行業一直向供應鏈集成、供應鏈數字化努力，包括近兩年的工業互聯網，都是希望打通上下游數據，提升產品開發及迭代效率。但市場方面的發展卻不盡人意，遲遲無法實現。為實現縱向分布式碳排放數據賬本建設，首先需要完成供應鏈上下游數據的互聯互通。

圖7：供應鏈數據存證及關聯

3.小結及分析

對于標準化碳排放數據，通過可信數字底座從源頭保證碳排放數據的真實可靠性。但對于非標準化碳排放數據管理，則通過消除信息不對稱性，通過提升作假成本的方式做到對異常數據的發現。上述方法都是從防范的角度來保證碳市場的發展，而相比制度驅動、中心化的各種管理方法，可信數字底座的還有一個優勢在于其激勵機制和治理，通過一套積分體系引導企業、機構、個人參與到碳市場建設中。

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