一种基于区块链的碳中和管理方法与流程

本发明涉及太阳能管理方法领域，具体涉及一种基于区块链的碳中和管理方法。

背景技术：

碳中和是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。以自愿为基本原则，即交易的中和方式；碳中和的实现通常由买方(排放者)、卖方(减排者)和交易机构(中介)三方来共同完成。

区块链本质是共享数据库，存储在里的数据信息，具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。基于以上特征，区块链技术具有信任透明的基础并创造可靠的合作模式，具有广阔运用前景。

随着科技的进步，太阳能发电技术发展越发成熟，但在用户生活场景使用频率并不高，因为用户使用清洁能源进行有效减少碳排放时，参与感不强，形成用户间信息孤岛，即使有传统能量模式去激发用户使用欲望，而个体用户的节碳数据也不易统计估值。同时家用清洁能源设备普及率还比较低，设备成本普遍偏贵。

现有节能减排的的主要参与者是控排企业，控排企业主要是石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、电力、航空等会产生较多二氧化碳排放的企业，一般采用定额制，给企业分配碳排放配额，企业。很多控排企业也意识到碳中和的重要性和意义，但行业已经优化升级达到了一个技术瓶颈，短期继续改造成本高、难度较大。还有部分企业不属于控排企业，也想参与碳中和尽一份力，但是没有加入的途径。同时当用户的清洁能源设备普及率不高，用户无法通过储能模块很好的进行错峰用电；当电网企业的峰谷负荷差较大，电厂为了应对突发的用电量激增，不得不采用启动速度快、但成本更高的调峰电厂。2019年第一季度，中国城乡用户生活用电量约为2830亿千瓦时(同比增长11.0％)，约为全社会用电量的16.85％；但是大多数居民未安装清洁能源设备，在用电峰值期间也不具有调节用电量的备用手段；而电网企业为了应对用电峰值，需要准备备用电厂，维护成本高，而备用电厂为了实现快速响应，能源利用率交底。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种能有效提升用户和控排企业参与积极性、并能提升电网效率的基于区块链的碳中和管理方法。

为实现该技术目的，本发明的方案是：一种基于区块链的碳中和管理方法，具体步骤如下：

获取用户的行为数据，所述行为数据包括用户日常用电数据和清洁能源设备所产生的能源数据；

通过预先训练的校对评估模型，对使用清洁能源设备产生的能源数据进行校对评估，以保障用户的行为数据的真实性；

通过用户使用清洁能源设备所产生的能源情况，确定该用户的节碳能量值；

用户的行为数据、节碳能量值上传存储至管理中心。

作为优选，所述管理中心包括数据处理模块、推送模块和兑换模块；

数据处理模块将能源数据、用户的行为数据、节碳能量值进行地理位置标记，并生成含可视化数据的地图，推送模块将可视化数据推送给指定的控排企业；

控排企业能够通过兑换模块向指定位置区域发布清洁能源设备新增、或维护、或扩容升级信息，该位置区域的用户能够通过节碳能量值、或者未来收益对清洁能源设备进行新增、或维护、或升级扩容。

作为优选，该区域的电网企业能通过管理中心获取用户的行为数据，当该区域清洁能源设备所产生的总能源达到指定阈值，电网企业能够通过管理中心的推送模块向用户推送参与峰谷用电须知，当该区域用户同意参与的总能源达到指定阈值后，在用电峰值期间该区域的电网企业获得清洁能源设备的部分控制权；

该区域的电网企业根据每户用户在用电峰值期间削峰做出的贡献给予对应的贡献值，电网企业通过兑换模块向该区域发布兑换信息，该位置区域的用户能够通过贡献值兑换指定物品或服务。

作为优选，节碳能量值计算公式如下：

e＝(a/b)*(m/l)

其中：a是用户放电瓦时数据，b是标准煤发一千瓦时电的二氧化碳量，m是以种树苗数量，l是当年该地区二氧化碳的排放平均量，e是节碳能量值；

当节碳能量值e达到指定数值后，节碳能量值e能兑换成token进行加密保存，具体加密算法如下：通过公钥加密算法rsa进行加密储存，随机函数random找出两个不同的质数p，q；n＝p*q,根据欧拉函数有在随机函数中找出一个数e，使并计算e对于模反元素d，即找出d，使最后，(e，n)为公钥，(d，n)为密钥；

当密文采用计算方法：c≡m^c(modn)，则资料可以通过密文和密钥解出：m≡c^d(modn)，其中n＝p*q，p,q为不相同的两个随机质数，m为需要加密的资料，m满足m<n，这样就能保证公钥和密钥对应；

然后通过通讯模块将token对应的信息上传服务器的对应节点认证后存入区块链，以确保安全性。

作为优选，所述校对评估模型获取清洁能源设备的充放电信息和经纬度信息，校对评估模型从气象站服务器获取该位置的日照强度、气温、风速及云层数据；

校对评估模型还能获取该清洁能源设备附近其他洁能源设备的充放电信息；校对评估模型的计算公式为：

其中其他清洁能源采集的电量为其中e1为累积电量、pi为其他清洁能源采集时间段内的功率值、t为其他清洁能源采集时间间隔；

其中太阳能采集的电量为pi为太阳能采集时间段内的预估功率值、t2为光照的终止时间，t1为光照的起始时间；

系统通过神经网络算法计算学习，校对评估模型能记录对应天气条件下的总采集电量e。

作为优选，所述含可视化数据的地图还包括该位置的气候数据和清洁能源预估量，控排企业能通过兑换模块设置限定条件，满足限定条件的用户才能进行兑换操作；

兑换获得的清洁能源设备上还设置防盗用、转卖的gps模块和通信模块。

作为优选，所述清洁能源设备内还包括有储能模块和控制器，管理中心能获得储能模块的能量数据，管理中心能与控制器通信连接。

本发明的有益效果，本申请的管理方法能够有效打破传统碳交易平台的垄断，普通用户、控排企业和电网企业均能参与到碳交易过程中，为碳减排助力；同时管理方法具有很强的增长性，用户和控排企业通过兑换模块能够有效扩大清洁能源设备数量和容量，当储能模块容量达到指定阈值时能够替代电网企业的备用电厂，实现效益最大化，进一步有效节能减排，为碳减排助力；而当电网企业获得收益后，可以将部分收益反馈给用户以提升用户加入的积极性。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明用户与控排企业交互的流程图；

图3为本发明用户与电网企业交互的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1-3所示，本发明所述的具体实施例为一种基于区块链的碳中和管理方法，具体步骤如下：

获取用户的行为数据，所述行为数据包括用户日常用电数据和清洁能源设备所产生的能源数据；

通过预先训练的校对评估模型，对使用清洁能源设备产生的能源数据进行校对评估，以保障用户的行为数据的真实性；通过用户使用清洁能源设备所产生的能源情况，确定该用户的节碳能量值；用户的行为数据、节碳能量值上传存储至管理中心。所述校对评估模型获取清洁能源设备的充放电信息和经纬度信息，校对评估模型从气象站服务器获取该位置的日照强度、气温、风速及云层数据；校对评估模型还能获取该清洁能源设备附近其他洁能源设备的充放电信息。清洁能源设备的能量来源为太阳能、风能、水能或者地热能中的一种或多种。

在本申请的管理方法中，为了避免用户私自篡改数据，伪造节碳能源值。在信息获取上：清洁能源设备会通过自适应充电模块追踪并接受到太阳能模组的最大发电功率后转换成匹配电池组的电压输出，然后将能量存储于电池组中，管理中心会获取上述信息。然后根据用户使用电能情况，将充放电数据和经纬度信息打包上传服务器进行用户行为分析，根据该用户所在经纬度信息获取当点位置上的日照强度和气温条件以及云层信息，如果设备获取的清洁能源显著大于该区域改清洁能源设备可能获得的数值时，则判定该数据存在异常，则对该能源的数值进行校正。校对评估模型的计算公式为：

其中其他清洁能源采集的电量为其中e1为累积电量、pi为其他清洁能源采集时间段内的功率值、t为其他清洁能源采集时间间隔；

其中太阳能采集的电量为pi为太阳能采集时间段内的预估功率值、t2为光照的终止时间，t1为光照的起始时间；系统通过神经网络算法计算学习，校对评估模型能记录对应天气条件下的总采集电量e。同时管理中心获取附近类似设备的能源获取情况，对该异常数据进行进一步校正。对于异常的部分，不计入节碳能量值。

为了让更多企业加入，将清洁能源设备网络进行拓展完善、并保证运营的稳定。所述管理中心包括数据处理模块、推送模块和兑换模块；数据处理模块将能源数据、用户的行为数据、节碳能量值进行地理位置标记，并生成含可视化数据的地图，推送模块将可视化数据推送给指定的控排企业；控排企业能够通过兑换模块向指定位置区域发布清洁能源设备新增、或维护、或扩容升级信息，该位置区域的用户能够通过节碳能量值、或者未来收益对清洁能源设备进行新增、或维护、或升级扩容。所述含可视化数据的地图还包括该位置的气候数据和清洁能源预估量，控排企业能通过兑换模块设置限定条件，满足限定条件的用户才能进行兑换操作；兑换获得的清洁能源设备上还设置防盗用、转卖的gps模块和通信模块。

控排企业具有碳排放指标的任务，当遇到碳排放超过时，只能通过碳交易平台购买其他公司多余的碳排放额度。通过本申请的管理方法，控排企业除了向传统的碳交易平台购买专利，还可以向普通用户“购买”节碳能量值。但是由于拥有清洁能源设备的用户还不普及(清洁能源设备普遍还比较贵，省电带来的收益不足矣抵消设备成本)，如果采用传统的积分兑换方式，无法扩大用户基数，也就无法增加节碳能量值的生产。故本方法中限定节碳能量值仅能用于清洁能源设备新增、或维护、或扩容升级(能有效降低设备成本，提升用户参与的意愿)，由控排企业支付部分费用，降低清洁能源设备的安装、维护、升级的成本，按有意愿、有条件的用户优先安装清洁能养设备。本申请的管理方法能有效提升用户和控排企业的积极性，用户能以较低成本获得清洁能源设备，控排企业可以根据该地区往期的节碳能量值收益做出合理预期(而且对节碳能量值的收益也是持续，也能将这种收益在控排企业进行转让)，而控排企业中也有部分是清洁能源设备的制造商，能够进一步的降低设备成本。

为了进一步提升用户的积极性和提升清洁能源设备的作用价值。当使用带储能模组的清洁能源设备越来越多，储能模组能够储存的能量也越来越大(数量较少时，无法用于用电峰值期间削峰)，当到达阈值时，上述储能模组就够充当电网的备用电厂，用电峰值期间削峰。传统的备用电厂，为了满足响应速度，一般能源利用率非常低，且仅在高峰期间使用，成本高、性价比低。该区域的电网企业能通过管理中心获取用户的行为数据，当该区域清洁能源设备所产生的总能源达到指定阈值，电网企业能够通过管理中心的推送模块向用户推送参与峰谷用电须知，当该区域用户同意参与的总能源达到指定阈值后，在用电峰值期间该区域的电网企业获得清洁能源设备的部分控制权(清洁能源设备配套的储能模块在用电峰值前储存合适的电能，在用电高峰期间按电网公司统一调度向用户进行供电)；当接近指定用电峰值时，电网企业控制清洁能源设备在用电峰值期间充当备用电厂，有序供电；

该区域的电网企业根据每户用户在用电峰值期间削峰做出的贡献给予对应的贡献值，电网企业通过兑换模块向该区域发布兑换信息，该位置区域的用户能够通过贡献值兑换指定物品或服务。

由于能减少低效率的备用电厂使用量，电网企业的碳排放量也会大幅降低，运营成本也能有效降低，为此产生的收益，电网企业通过兑换物品或服务的方式回馈给用户，实现多方共赢。

为了方便用户的更好的认识和理解节碳能量值，知道节碳能量值对应的价值和效果，节碳能量值换算的原理：根据标准煤0.4千克才能发一度电，生产二氧化碳0.997千克。节碳能量值计算公式如下：

e＝(a/b)*(m/l)

其中：a是用户放电瓦时数据，b是标准煤发一千瓦时电的二氧化碳量，m是以种树苗数量，l是当年该地区二氧化碳的排放平均量，e是节碳能量值；

为了保障用户的节碳能量值不被恶意窃取，同时让每个节碳能量值经得起审查，满足碳交易的需求。当节碳能量值e达到指定数值后，节碳能量值e能兑换成token进行加密保存，具体加密算法如下：通过公钥加密算法rsa进行加密储存，随机函数random找出两个不同的质数p，q；n＝p*q,根据欧拉函数有在随机函数中找出一个数e，使并计算e对于模反元素d，即找出d，使最后，(e，n)为公钥，(d，n)为密钥；

当密文采用计算方法：c≡m^c(modn)，则资料可以通过密文和密钥解出：m≡c^d(modn)，其中n＝p*q，p,q为不相同的两个随机质数，m为需要加密的资料，m满足m<n，这样就能保证公钥和密钥对应；然后通过通讯模块将token对应的信息上传服务器的对应节点认证后存入区块链，以确保安全性。

本申请的管理方法能够有效打破传统碳交易平台的垄断，普通用户、控排企业和电网企业均能参与到碳交易过程中，为碳减排助力；同时管理方法具有很强的增长性，用户和控排企业通过兑换模块能够有效扩大清洁能源设备数量和容量，当储能模块容量达到指定阈值时能够替代电网企业的备用电厂，实现效益最大化，进一步有效节能减排，为碳减排助力；而当电网企业获得收益后，可以将部分收益反馈给用户以提升用户加入的积极性。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。