1 、方案背景與目標

1.1 背景

1.1.1 碳中和、碳達峰已被寫(xiě)入國家可持續發(fā)展戰略

       在當前全球碳中和漸成共識的背景下，應對氣候變化、推動(dòng)綠色低碳發(fā)展是當前國際合作中各方較易達成共識的領(lǐng)域，也是我國開(kāi)展國際合作的重要議題。碳達峰、碳中和已走到了舞臺的中央，在我國的重大會(huì )議上多次被提出討論，已經(jīng)成為成為今年我國現代化建設的核心議題。

1.1.2 工業(yè)企業(yè)的低碳發(fā)展在國家實(shí)現碳中和、至碳達峰的目標下關(guān)重要

       各地方政府、行業(yè)、企業(yè)積極響應號召，紛紛設定各自碳達峰、碳中和的目標。我國工業(yè)規模巨大，雖然近年來(lái)工業(yè)增加值占比持續下降，但仍是最大的能源消費領(lǐng)域。從排放量上看，工業(yè)直接排放占全國30%，加上工業(yè)使用的電和熱，占比達60%-70%。因此，工業(yè)企業(yè)在積極推動(dòng)工業(yè)綠色低碳發(fā)展在實(shí)現碳達峰碳中和目標中承擔著(zhù)重要使命。各工業(yè)企業(yè)紛紛積極響應國家對碳中和、碳達峰的號召，降低碳排放，早日達到碳中和、碳達峰寫(xiě)入企業(yè)自身的發(fā)展藍圖中。

       評估碳足跡是工業(yè)企業(yè)實(shí)現碳中和，減少二氧化碳排放的第一步。對于工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)計算產(chǎn)品碳足跡有助于企業(yè)量化并深入了解生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)活動(dòng)對氣候變化的影響，同時(shí)采取有效措施以減少整個(gè)價(jià)值鏈中的碳排放。此外，工業(yè)產(chǎn)品碳足跡也可能成為我國工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)入國際貿易市場(chǎng)的獲取綠色技術(shù)貿易競爭優(yōu)勢的重要手段。

1.1.3 區塊鏈已提升至國家戰略地位

       2016 年 12 月，國務(wù)院印發(fā)《 “十三五” 國家信息化規劃》，其中《規劃》首次將區塊鏈技術(shù)列入國家級信息化規劃內容。2020年4月，國家發(fā)改委首次將 “區塊鏈” 列入新型基礎設施的范圍，明確其屬于新基建的信息基礎設施部分的新技術(shù)基礎設施。同年的中央經(jīng)濟工作會(huì )議強調，當今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展，同時(shí)國際環(huán)境日趨復雜，不穩定性不確定性明顯增加。尤其是，新冠肺炎疫情大流行，強化了經(jīng)濟全球化的逆流，加劇了各國間的戰略博弈，全球產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈面臨深度重構，科技競爭成為發(fā)展的關(guān)鍵變量?？萍及l(fā)展中的某些 “卡脖子” 問(wèn)題，對我國發(fā)展、國家安全等造成重大影響。因此，中央經(jīng)濟工作會(huì )議在部署明年要抓好的重點(diǎn)任務(wù)時(shí)，首先部署的是 “強化國家戰略科技力量” 和 “增強產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈自主可控能力” 。

       工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展的產(chǎn)物，為區塊鏈應用提供了大量應用場(chǎng)景，加快區塊鏈與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深度融合，有利于構建可信數據資源存儲、管理和服務(wù)體系，推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數據的歸屬確權、可靠交易和傳輸安全。當前，區塊鏈技術(shù)蓬勃發(fā)展，已應用到金融科技、供應鏈管理、數字資產(chǎn)交易等多個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域開(kāi)始探索應用?！?/p>

1.2 挑戰

       實(shí)現碳中和，已成為全球共識。履行碳中和承諾，是工業(yè)企業(yè)積極響應國家號召表現，同時(shí)也是企業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展轉型的必然選擇。但是當前工業(yè)企業(yè)在如何精確、便捷地計算其產(chǎn)品碳足跡上面臨著(zhù)困難和挑戰：

（1）現有的業(yè)界方法可以根據產(chǎn)品全生命周期估算同類(lèi)產(chǎn)品的碳足跡數據 （即為產(chǎn)品從原物料、制造、配送、消費者使用及廢棄等階段，各個(gè)生命周期階段的生產(chǎn)活動(dòng)中，所排放的溫室氣體，透過(guò)合理的分配及計算后，進(jìn)而得出該產(chǎn)品的碳排放數據），屬于靜態(tài)的碳排放記錄，但產(chǎn)品在產(chǎn)品生命周期上的碳排放量實(shí)際是動(dòng)態(tài)變化的，即使是同一類(lèi)產(chǎn)品，在不同的供應鏈中造成的碳足跡也會(huì )有所不同。

（2）對于生產(chǎn)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，對于整個(gè)廠(chǎng)區/園區的二氧化碳的直接排放（范疇一）以及相關(guān)能源消耗（熱力或者電力）對應在生產(chǎn)環(huán)節產(chǎn)生的間接排放（范疇二），已有一些相應的解決方案，但如何將范疇一和范疇二的碳排放數據自動(dòng)化地、細粒度分解到工廠(chǎng)的單個(gè)產(chǎn)品上，是計算工業(yè)產(chǎn)品碳足跡上有待解決的問(wèn)題。

（3）對于工業(yè)產(chǎn)品而言，其碳足跡的數據來(lái)源除了廠(chǎng)區內的直接排放的間接排放，還有很大一部分來(lái)自于范疇二以外的產(chǎn)業(yè)鏈所有上下游間接排放（范疇三），目前該部分的數據的準確性難以有效保障。供應商可以針對產(chǎn)品生命周期的溫室氣體排放評估規范，估算產(chǎn)品供應鏈上的相關(guān)碳足跡信息，但如何推動(dòng)供應商提供相應的碳足跡數據，盡可能保障多級供應商提供的碳排放相關(guān)數據是合理準確的，沒(méi)有被篡改的。目前，如何建立上下游企業(yè)的信任機制，是工業(yè)企業(yè)計算產(chǎn)品碳足跡亟待解決的問(wèn)題。

       就我們目前的調研來(lái)看，國內暫時(shí)還未有企業(yè)從事相關(guān)基于基于區塊鏈的工業(yè)產(chǎn)品碳足跡安全可信追溯的開(kāi)發(fā)。而西門(mén)子利用區塊鏈技術(shù)和自身先進(jìn)的工業(yè)邊緣計算能力及數字化能力，打造可以細化到工廠(chǎng)產(chǎn)線(xiàn)級和工業(yè)產(chǎn)品級的碳足跡追蹤。幫助智能制造企業(yè)制定更準確地碳中和、碳達峰的戰略目標，促進(jìn)可持續發(fā)展。

1.3 目標

       西門(mén)子旨在通過(guò)基于區塊鏈的產(chǎn)品碳足跡可信精算與追溯，依托工控系統行業(yè)知識，采集并分析產(chǎn)線(xiàn)上的生產(chǎn)制造數據及能管數據，數字化建模不同類(lèi)別的工業(yè)產(chǎn)品的碳足跡計算模型，精準計算廠(chǎng)區內、產(chǎn)品級的碳排放數據，同時(shí)，構建開(kāi)放的、安全的、跨組織的合作區塊鏈網(wǎng)絡(luò )去可信交換工業(yè)產(chǎn)品供應鏈上的產(chǎn)品碳足跡數據，通過(guò)將工業(yè)產(chǎn)品賦予經(jīng)過(guò)行業(yè)認可的、可追溯的、不可否認的碳足跡標簽，有效監督并降低工業(yè)產(chǎn)品供應鏈上的二氧化碳排放量，提高工業(yè)產(chǎn)品的綠色制造競爭優(yōu)勢。

       此次交付物為基于區塊鏈的產(chǎn)品碳足跡可信精算與追溯，會(huì )預先導入一些模擬的產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)制造數據、能源管理數據以及上下游供應鏈的碳排放數據以進(jìn)行系統的展示。未來(lái)在與上海的工業(yè)企業(yè)進(jìn)行合作試點(diǎn)中，與真實(shí)的產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行連接，支持使用西門(mén)子分布式數據探針采集產(chǎn)線(xiàn)上的IT/OT數據，通過(guò)加密VPN通道將采集的數據傳送到產(chǎn)品碳足跡追溯系統后臺，為工業(yè)產(chǎn)品碳足跡數字化建模與計算，提供必要的數據基礎。

2、 方案詳細介紹

       西門(mén)子基于區塊鏈的工業(yè)產(chǎn)品碳足跡安全可信追溯演示系統，基于產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)制造數據、產(chǎn)線(xiàn)的能源管理數據以及上下游供應鏈的碳排放數據等，在全面獲取了IT/OT相關(guān)數據的基礎上，西門(mén)子產(chǎn)品碳足跡追溯系統可以處理、分析、統計并以可視化方式從多個(gè)維度展現工業(yè)產(chǎn)品的碳足跡追溯信息。

2.1 工廠(chǎng)級二氧化碳排放整體態(tài)勢展現

       在基于區塊鏈的工業(yè)產(chǎn)品碳足跡安全可信追溯演示系統的前臺，對整個(gè)工廠(chǎng)內生產(chǎn)的產(chǎn)品系列數量、產(chǎn)品數量、產(chǎn)品包含的組件數量，以及提供相關(guān)組件的供應商數量，都作為產(chǎn)品碳足跡追蹤的基礎數據予以呈現。

       從廠(chǎng)區級別呈現了當前廠(chǎng)區內年度的二氧化碳的直接排放以及相關(guān)能源消耗（熱力或者電力）對應在生產(chǎn)環(huán)節產(chǎn)生的間接排放的整體數據統計，以及廠(chǎng)區內所追溯所有產(chǎn)品的上下游供應鏈上的間接排放數據統計。同時(shí)，能夠基于歷史數據，形成各季度/月度的各范疇的二氧化碳排放量多維度統計對比（排放增加/排放減低）。方便工廠(chǎng)可持續性管理人員能夠有效掌握廠(chǎng)區內二氧化碳排放整體的狀態(tài)。

2.2 產(chǎn)品級碳足跡信息展現

       基于廠(chǎng)內生產(chǎn)制造數據及能源消耗數據，統計某產(chǎn)品其產(chǎn)品級的碳足跡相關(guān)信息，包括其廠(chǎng)內生產(chǎn)制造環(huán)節的產(chǎn)品級碳排放信息，其包含的各個(gè)組件信息以及各個(gè)組件的供應商提供的其各組件的碳足跡信息，從而綜合統計出其該產(chǎn)品的二氧化碳排放總量，其來(lái)自于工廠(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數據及能耗數據的分解到該產(chǎn)品的精準度量，以及該產(chǎn)品上下游供應鏈排放的二氧化碳當量。此外，還可以根據歷史數據，統計生產(chǎn)該產(chǎn)品的季度/月度碳足跡信息統計，可以有效看出其碳足跡數據的升降與自身企業(yè)排放以及供應鏈排放的關(guān)系。

2.3 產(chǎn)品級碳中和信息展現

       基于單個(gè)產(chǎn)品可以根據其碳排放信息，動(dòng)態(tài)制定其碳中和計劃，如藻類(lèi)碳匯計劃，具體地點(diǎn)，碳補償狀態(tài)等等，以實(shí)現產(chǎn)品級的碳中和。

2.4 基于區塊鏈網(wǎng)絡(luò )的供應鏈相關(guān)方碳足跡信息安全共享

       針對產(chǎn)品各組件的供應鏈相關(guān)方，可以基于區塊鏈的工業(yè)產(chǎn)品碳足跡安全可信追溯演示系統的區塊鏈底層網(wǎng)絡(luò )，請求共享相關(guān)的零部件的產(chǎn)品碳足跡信息。供應商提供的碳足跡信息，一旦上鏈存儲后，不可篡改，不可否認，且能夠存證追溯，依托系統，也可以為產(chǎn)品的上下游供應商提供相應的產(chǎn)品碳足跡追溯支持。

3、 代表性及推廣價(jià)值

       西門(mén)子利用其工業(yè)邊緣計算能力及數字化能力，采集產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)制造數據以及能源管理數據，基于數字化碳足跡建模，實(shí)時(shí)地將動(dòng)態(tài)的碳排放數據自動(dòng)便捷地精確分解到單個(gè)工業(yè)產(chǎn)品上,同時(shí)為產(chǎn)線(xiàn)提供必要的資產(chǎn)可視化及態(tài)勢監控。

       進(jìn)入“十四五”時(shí)期，生態(tài)文明建設承載著(zhù)新使命，實(shí)現經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全面綠色轉型，需要匯聚生態(tài)文明制度合力，完善生態(tài)文明領(lǐng)域統籌協(xié)調機制。既需要有國家頂層策略和戰略引領(lǐng)，又需要上下聯(lián)動(dòng)，為長(cháng)期綠色低碳轉型營(yíng)造良好的制度環(huán)境、政策環(huán)境和市場(chǎng)環(huán)境。李克強總理在政府工作報告中提出，扎實(shí)做好碳達峰碳中和各項工作，要加快建設全國用能權、碳排放權交易市場(chǎng)，完善能源消費雙控制度。實(shí)施金融支持綠色低碳發(fā)展專(zhuān)項政策，設立碳減排支持工具。碳定價(jià)政策成為越來(lái)越多國家激勵減排的有效工具。通過(guò)總量控制和碳價(jià)格機制，形成對碳減排的約束和激勵機制，有利于引導各類(lèi)市場(chǎng)主體主動(dòng)減排。中國采取基于總量控制與配額交易的碳市場(chǎng)作為減排手段，并于2011年開(kāi)始陸續在北京、天津、上海、重慶、湖北、廣東及深圳7個(gè)省市啟動(dòng)了碳排放權交易試點(diǎn)。2020年11月，中國生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《全國碳排放權交易管理辦法（試行）》（征求意見(jiàn)稿），全球最大的碳市場(chǎng)啟動(dòng)在即，計劃在今年6月底前啟動(dòng)上線(xiàn)交易。

       實(shí)現碳達峰碳中和目標愿景，呼喚著(zhù)技術(shù)的快速突破和市場(chǎng)的有效激勵，需要有突破性技術(shù)支撐。有了碳市場(chǎng)的價(jià)格機制，企業(yè)通過(guò)碳交易市場(chǎng)補償減排成本甚至獲取收益，從而促進(jìn)其參與技術(shù)研發(fā)的積極性。

       對于企業(yè)而言，確定碳足跡是減少碳排放、制定碳中和、碳達峰計劃的第一步，它能幫助企業(yè)辨識自己在產(chǎn)品生命周期中主要的溫室氣體排放過(guò)程，制定有效的碳減排方案。而在基于區塊鏈的產(chǎn)品碳足跡可信精算與追溯方案制定過(guò)程中，根據碳足跡的分析結果，還可以預測未來(lái)的溫室氣體排放情況以及參與不同的活動(dòng)對碳中和的影響，從而實(shí)現對不同擬減排措施和參與的碳中和活動(dòng)的擇優(yōu)與改進(jìn)。企業(yè)還可以通過(guò)碳足跡的計算宣傳自己的碳減排行動(dòng)，積極響應國家可持續發(fā)展的號召?；趨^塊鏈的產(chǎn)品碳足跡可信精算與追溯利用其工業(yè)邊緣計算能力及數字化能力，采集產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)制造數據以及能源管理數據，基于數字化碳足跡建模，實(shí)時(shí)地將動(dòng)態(tài)的碳排放數據自動(dòng)便捷地精確分解到單個(gè)工業(yè)產(chǎn)品上。

       基于區塊鏈的產(chǎn)品碳足跡可信精算與追溯可以幫助工業(yè)企業(yè)準確估算碳足跡，科學(xué)的制定其碳中和、碳達峰的演進(jìn)路線(xiàn)；有效的進(jìn)入碳市場(chǎng)交易，滿(mǎn)足國家各級的監管要求；成為國家節能減排的標桿企業(yè)，履行其社會(huì )責任，早日實(shí)現碳中和。