基于區(qū)塊鏈技術(shù)開展熱泵區(qū)域居民供能碳普惠機制研究及案例分析

李 強

中節(jié)能（貴州）建筑能源有限公司

0 前言

熱泵技術(shù)在回收低品位能源上與其它技術(shù)相比具有不可比擬的優(yōu)勢?；跓岜眉夹g(shù)的區(qū)域居民供能項目具有較好節(jié)能效果、環(huán)保效益和集中管理的優(yōu)勢，同時具備良好的普惠性。但這種項目的能源計量涉及千家萬戶，應(yīng)用傳統(tǒng)的計量和收費方法將使成本變得很高，相應(yīng)項目所產(chǎn)生的碳減排量的計量與核算程序煩瑣，成本很高。本文探討利用區(qū)塊鏈技術(shù)，解決采用熱泵技術(shù)實施區(qū)域居民供能的能源計量和收費問題，同時將項目的減排量和區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)成碳普惠項目，將碳收益反哺給用戶，培養(yǎng)用戶高效用能行為和節(jié)能減排意識。

1 采用熱泵進行區(qū)域居民供能技術(shù)原理

熱泵可以像泵一樣，把環(huán)境中難以直接利用的低位和劣質(zhì)的熱源轉(zhuǎn)換為可以利用的高位熱能，按熱源種類不同可分為空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵、雙源熱泵（水源熱泵和空氣源熱泵結(jié)合）等。水源熱泵機組的能源回收效率通常能達到3 到5倍。而傳統(tǒng)的鍋爐供熱系統(tǒng)最多僅能將90%以上的電能（電鍋爐）或70%～90%的燃料內(nèi)能（燃料鍋爐）轉(zhuǎn)化為可供用戶使用的能量。因此，熱泵技術(shù)的節(jié)電效果是相當(dāng)突出的。

對于水源熱泵，根據(jù)田慧峰研究，我國已建成了較多自然水域如江、河、湖水源熱泵工程項目，系統(tǒng)制冷量在500～20 000 kW之間，也有一些較大規(guī)模的海水、污水源熱泵項目。

區(qū)域居民供能項目最大的特色是多種能源能加以綜合利用，在一個項目中可以融合應(yīng)用江河水熱泵、污水源熱泵、傳統(tǒng)空氣源熱泵、燃氣三聯(lián)供、電廠廢熱回收、工廠廢熱回收等多種技術(shù)。其中城市污水處理廠的“污水源”因為溫度較為穩(wěn)定，成為居民供暖、制冷的優(yōu)質(zhì)潛在能源。利用污水作為能源，通過換熱系統(tǒng)，在污水中取熱、排熱，達到供暖和制冷的效果，從而替代傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，減少電耗，以清潔能源實現(xiàn)建筑節(jié)能。

2 碳普惠機制分析

碳普惠機制是廣東省碳市場在運行過程中創(chuàng)新的一種市場機制，其目的在于促進小微企業(yè)、社區(qū)家庭和個人的節(jié)能減排，并為他們的綠色低碳行為制定相應(yīng)的計量和核查標(biāo)準(zhǔn)，量化他們的減排量并在碳市場中出售，用于幫助控排企業(yè)完成碳排放履約。在實踐中發(fā)現(xiàn)碳普惠機制可以有效地激發(fā)公眾參與節(jié)能減排的積極性。

劉航研究結(jié)果表明，制定出科學(xué)合理的綠色低碳行為清單是開展碳普惠機制的前提。就易于開展碳普惠機制的公眾行為清單而言，主要有綠色低碳出行領(lǐng)域、節(jié)電、節(jié)水、節(jié)約燃氣等能夠節(jié)能減碳的生活領(lǐng)域、購買節(jié)能低碳產(chǎn)品的消費領(lǐng)域、踐行綠色低碳出行的旅游領(lǐng)域、參與減排效果顯著的公益領(lǐng)域。黎煒馳等研究表明，碳普惠機制中核心之處在于，對個體的節(jié)能減排行動賦予一定的價值，碳普惠實施的前提條件及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)就是對個體減排量的監(jiān)測和核算。具體而言，這些領(lǐng)域的低碳行產(chǎn)生的減排量須是數(shù)據(jù)可獲得、計算方法可量化，能夠借助一定的技術(shù)手段快速獲得，并通過相應(yīng)的方法學(xué)方便的計算出，并可以通過量化核算方法進行檢驗。因此，針對碳普惠機制行為清單上的綠色低碳行為，開發(fā)出相應(yīng)的方法學(xué)，并加強區(qū)塊鏈這類前瞻性技術(shù)與碳普惠核算方法學(xué)的融合，是實現(xiàn)綠色低碳行為量化核算的關(guān)鍵。

3 采用區(qū)塊鏈技術(shù)助力碳普惠機制

杜曉麗等研究表明，區(qū)塊鏈作為一種新興的分布式賬本技術(shù)，能夠有效解決碳交易體系中的數(shù)據(jù)安全、運行效率等問題。從張寧等開展的研究來看，區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、透明性、公平性以及公開性與能源互聯(lián)網(wǎng)理念具有很強的相似性。管志貴等開展了區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于雄安新區(qū)千年秀林和白洋淀修復(fù)兩大項目的生態(tài)價值實現(xiàn)研究，該技術(shù)能比較有效地解決雄安新區(qū)生態(tài)價值實現(xiàn)中存在的監(jiān)管難度高、信息不對稱和交易機制不完善等諸多問題。

針對廣東省碳普惠制試點過程中存在的用戶隱私保護、減排數(shù)據(jù)獲取難以及參與度不高等問題，根據(jù)彭軍霞等開展的研究表明，利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建一個安全、可靠、高效的碳普惠生態(tài)系統(tǒng)，將減碳量或節(jié)能量數(shù)據(jù)錨定到區(qū)塊鏈上轉(zhuǎn)化為有價格的綠色通證，碳普惠用戶可以根據(jù)擁有的綠色通證，享受綠色通證所帶來的收益。

區(qū)塊鏈作為一個公共賬本，對于區(qū)域供能來說，可以存儲用戶的消費行為、交易行為或任何其他數(shù)據(jù)，有效消除了對中間環(huán)節(jié)的需求，并允許用戶以對等方式進行交互，提高用戶對行為數(shù)據(jù)的了解和信心，提高了用戶接受區(qū)塊鏈技術(shù)對其消費行為進行監(jiān)測的接受度，這大大提高了用戶對收費數(shù)據(jù)的信任，相應(yīng)地降低了收費的難度。由于其分布式的特點，一旦建立了數(shù)據(jù)記錄，生成的數(shù)據(jù)具有不可竄改和不可偽造性，且任何一個節(jié)點都包含所有的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)具有其它存儲方式難以相比的安全性，區(qū)塊鏈被認(rèn)為是金融資產(chǎn)（特別是電子貨幣）的最佳儲存方式。國際上也普遍把碳配額和減排量當(dāng)成一種金融資產(chǎn)看待，其數(shù)據(jù)不可竄改和不可偽造性對于減排量計量、簽發(fā)、交易有著重要意義。

4 案例研究

中節(jié)能貴陽中天未來方舟案例項目位于貴陽市南明河下游北岸，規(guī)劃居住人口約17 萬人；該案例項目是國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)的全國首批8個綠色生態(tài)示范城區(qū)之一，將是貴陽實現(xiàn)城市功能空間再造和城市形象升級的重大標(biāo)志性引擎項目。

該案例項目區(qū)域內(nèi)有南明河、城市污水主溝等可再生能源資源條件，有條件作為熱泵系統(tǒng)的低位冷、熱源，對區(qū)域進行供冷、供熱。根據(jù)規(guī)劃，可再生能源集中供能系統(tǒng)供冷、供熱總建筑面積約達800 萬㎡，其中1 號能源站可再生能源集中供能系統(tǒng)區(qū)域供冷（熱）面積達156萬㎡，建設(shè)能源站1座，設(shè)備供熱總裝機負荷56.9 MW，熱泵系統(tǒng)供熱裝機負荷48.9 MW，2 號能源站可再生能源集中供能系統(tǒng)區(qū)域供能面積達138.8萬㎡，建設(shè)能源站1座，設(shè)備供熱總裝機負荷49.3 MW，熱泵系統(tǒng)供熱裝機負荷44.3 MW。

案例項目位于南方電網(wǎng)，南方電網(wǎng)是以火電為主的電網(wǎng)，由于案例項目的開展，能減少CO2的排放，節(jié)能減排效益顯著，對于用戶來說，個人一年可能產(chǎn)生0.5 t到1.5 t的CO2減排量，案例項目一年可以產(chǎn)生10萬t以上的減排量。

案例項目開發(fā)了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的區(qū)域供能能源數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，整個區(qū)域供能用戶都接入此系統(tǒng)，用戶消費數(shù)據(jù)能真實準(zhǔn)確且有足夠精度地及時反映在該系統(tǒng)中，該系統(tǒng)能計量每戶的用能量，進而通過系統(tǒng)計算出每戶的減排量，進而將整個項目開發(fā)為碳普惠項目，居民所獲取的減排量通過項目公司統(tǒng)一對外出售，收益全部轉(zhuǎn)化為碳積分，用戶可以優(yōu)惠的方式用碳積分沖抵以優(yōu)惠方式的能源費用（即采取碳積分沖抵時給予一定的折扣），這進一步促進用戶參與節(jié)能減排的積極性。

這樣就使得碳減排量的計量、核查和交易，可以采用區(qū)塊鏈技術(shù)基于用戶消費數(shù)據(jù)以低成本的方式實現(xiàn)，使得離散型的個人和微型項目的減排量自動測量、核查成為現(xiàn)實，也使得碳普惠項目的減排量交易成為可能。

5 結(jié)論

碳普惠機制具有用戶群大、傳播效應(yīng)快、宣傳效果好，所面向的生活消費領(lǐng)域?qū)嵤┓秶鷱V等特點，且以正向自愿激勵為主。中節(jié)能貴陽中天未來方舟項目作為全國首批8個綠色生態(tài)示范城區(qū)之一，正好符合碳普惠機制的特點，項目的規(guī)模也正好適合開展碳普惠機制建設(shè)。區(qū)塊鏈這一新興信息技術(shù)，具有透明可信、防竄改、可追溯、高可靠性等特點，而且在數(shù)據(jù)確權(quán)、存證，以及隱私保護和數(shù)據(jù)通證化等方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，因此，正好借助該技術(shù)來支撐案例項目所需要的減排數(shù)據(jù)計量、減排量計算、碳積分轉(zhuǎn)換、碳積分交易等功能。案例項目整體實現(xiàn)了熱泵、區(qū)域居民供能、區(qū)塊鏈和碳普惠這幾種技術(shù)和機制的融合，也取得了較好的節(jié)能、環(huán)保、社會效益。

習(xí)近平總書記于2018 年5 月在全國生態(tài)環(huán)境保護大會上強調(diào)，生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計，要倡導(dǎo)簡約適度、綠色低碳的生活方式，反對奢侈浪費和不合理消費。因此，從長遠來看，在繼續(xù)加強工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能減排和碳排放權(quán)交易的同時，采用如熱泵這樣的新型技術(shù)，借助區(qū)塊鏈這樣的創(chuàng)新工具和手段，利用碳普惠這樣的全新機制，來挖掘個體在生產(chǎn)生活消費環(huán)節(jié)的節(jié)能減排潛力，通過正向激勵的機制來引導(dǎo)民眾樹立低碳節(jié)約、綠色環(huán)保的消費觀念和生活理念，同時擴大低碳產(chǎn)品生產(chǎn)和消費，才能形成政府引導(dǎo)、市場主導(dǎo)、全社會共同參與的低碳社會建設(shè)新格局。