基于工業區塊鏈的碳監測平臺
1.案例概述
當前，新一輪的科技革命與產業升級正在全球演進，世界發達經濟體都在積極布局低碳產業、實施綠色生產、開發清潔技術。在此輪低碳發展大潮中，我國也明確碳達峰、碳中和戰略目標，其已然成為全社會共同努力的方向。
本項目以三一18號廠房申報全球燈塔工廠為契機，以18號廠房為集團試點，實現企業碳排放標準體系建立、碳排放源全面采集、碳排放精準核算以及打造18號工廠碳排放大屏，協助三一制定合理科學的“雙碳”實現路徑，同時三一的雙碳實踐經驗可輸出至工程機械裝備行業帶動其他企業的綠色低碳轉型。
本項目投資分為兩部分，硬件投資和軟件開發。硬件投資包括根據泵車、起重機等特種工程機械生產線分布、重點能耗區域以及節能改造規劃，項目組在三一18號廠房將能耗采集到設備級，安裝IoT智能傳感器如智能電表、智能水表和智能氣表等。軟件投資，依托互聯工業互聯網操作系統，將產生碳排放及中和碳排放的數據都接入云端，覆蓋水電油氣消耗以及可再生能源，可以實時更新的軟件平臺。
2.應用場景
基于工業區塊鏈的智慧碳排放管理平臺（iCEP），面向各種機械設備制造企業，一方面融合智慧能源管理解決方案，另一方面融合ISO等國內外碳排放管理標準，打造了一個全新的面向企業碳監控的先進平臺，既能夠滿足企業自身對能源管理質量提升的需要，又能夠滿足我國不斷推進的企業雙碳管理的制度性要求。
來源：樹根格致科技（湖南）有限公司
基于工業區塊鏈的智慧碳排放管理平臺（iCEP）由數據采集層、平臺層、公共服務層和業務應用層構成。基于物聯網的數據采集層適配企業各種生產環境中相關儀器、儀表、設備等，對企業導致的溫室氣體排放相關數據進行自動采集。平臺層集合了根云工業互聯網平臺和根鏈工業區塊鏈平臺，為企業能源數據提供采集、存儲、清洗、匯總等功能，并支持數據上鏈存證。公共服務層提供不同應用所需公共服務模塊，支持上層應用所需要的用戶管理、安全管理、加解密服務、數據處理服務、運維服務等功能。上層應用主要面向不同場景提供支持雙碳工作所需要的應用，如碳足跡、碳核查、碳監管以及雙碳創新業務。
智慧能源管理解決方案基于企業的實際生產狀況，通過定制化部署數據采集、網絡連接、群控、云計算和AI五大核心技術，建立廠域能源管理中關鍵數據的采、傳、存、管體系，打破設備管理“信息孤島”，實現能源信息的實時互通，再通過可視化管理平臺及遠端中央監控等技術，整合了水電氣、消防、安全、環保等廠務系統，最終幫助企業提質增效，節能減碳。
基于工業區塊鏈的碳監測平臺一方面直接打通智慧能源系統，并融合全球領先的碳檢測和碳管理經驗。能實時監測企業或機構的碳足跡，自動生成碳排放報告，同時模擬及優化減排路徑，直接采購綠電、綠證、碳匯服務，一站式實現碳中和閉環。
場景1：能源管理系統
通過工業互聯網平臺，將工業現場各種儀器、儀表數據采集連接起來，并與企業生產系統打通。形成完整的能源管理解決方案，支持能源管理透明化、無人值守運維、能源優化管理和能源設置運維調度等功能模塊。
項目可解決的問題有，一是無計量電表，現場部分大型設備沒有計量電表，使方案中對單一設備的監控無法完成。采用無線計量電表穿刺取電，安裝調試期間無需停電和布線，減少改造成本，讓設備的用電情況納入管理系統；二是無數據接口的儀表，部分傳統儀表沒有數據接口，過去依靠人工抄表，手工錄入。通過移動APP抄表，代替紙質抄表，實現了即時拍照，即時錄入的能力。三是儀表支持物聯，有些儀表已經支持物聯網接入，但協議多種多樣，難以與系統連接。通過有線（串口/網口）或者無線方式連接至邊緣網關，邊緣接入網關支持1000多種物聯設備傳輸協議，能夠對市場上大多數的接入設備實現快速接入。四是多種系統的數據對接，部分數據來自不同類型的工業系統，如SCADA、DCS系統等。通過連接器可以讀取不同種類的工業系統的數據，支持多種不同語言編寫連接器，讓企業可以實現快速配置。
方便能源管理。直觀查看當年、當月、當日及昨日的用電量，負荷變化，日用量趨勢圖變化；變壓器負載監測，全面掌握變壓器運行狀態。節約成本，根據尖峰平谷占比分析，幫助企業合理規劃用電負荷。安全用電，變壓器實時監控，異常提前感知，保障企業安全用電。優化用能，實時反饋用能數據，一旦超標，觸發報警，幫助企業實時追蹤問題，及時解決，最大化減少損失；尖峰平谷關鍵耗能設備關閉與啟動報警提醒，節省成本。
實現報警快速排查。將能源使用和分布通過拓撲結構展示，如電力一次系統圖、電力負載分布圖、各種能源系統圖、水管網圖、氣體管網圖（天然氣、蒸汽、壓縮空氣等）、生產工藝流程圖、廠區設備平面圖等。可以通過拓撲圖和運行工況分析，快速排查問題，定位原因，提高問題處理效率。
實現能耗對比分析。通過單耗分析，可以反映生產過程中，主機與輔機的能源消耗具體數值，可以對比班次、班組之間的單耗。通過對班次、班組的單耗對比，分析能耗差異原因，尋找最優能耗，設置開機能耗與待機能耗最佳數值，對優良的設備使用習慣進行推廣，減少能耗。
實現能源管理系統智慧運維。配電室綜合監控是企業能源管理中的一個重要環節，一般以低壓網中的配電室環境溫濕度、配電開關狀態、漏水/水漫、煙霧及配電室的防盜為監測對象，對配電房重要設備運行狀態的多種參數和狀態進行遠程集中監控；配電室的安全信息采集和監控對配電室自動化運行管理、檢修維護、防災預警、安全防護、電力需求管理等應用具有重大意義，提高了配電安全的可靠性。
場景2：雙碳監測平臺
企業碳監測網絡采用企業邊緣側、行業鏈雙層架構模式。在企業網絡內部署區塊鏈可信邊緣網關，與企業的IoT采集系統、能源管理系統、ERP等相關系統打通，以聯盟鏈節點方式無縫接入行業區塊鏈網絡。可信邊緣網關可以從鏈上自動接收行業核算標準體系（智能合約），以統一的標準、方法對企業的碳排放進行核算；可信邊緣網關采用支持可信執行環境（TEE）技術的硬件，保證數據核算的應用與鏈上合約要求的一致性。根據核算標準體系動態抽取企業碳排放活動水平數據和企業的經營數據，如水、電、油、氣、煤等能耗數據；CO2、SF6等過程逸散數據；能源結算報表、財務三表數據；同時，為實現企業碳排放的精準核算，還需將諸如企業的綠電使用、儲能回收等碳補償/碳抵消數據進行接入；然后，可信邊緣網關后臺基于隱私計算模型自動測算企業碳排放量，也可按設定頻次定期生成企業碳排放核算報告；最后，碳排放核算結果及核算報告第一時間上鏈存證并分享給相關方。
行業鏈為企業和監管機構之間的數據交互，起到承上啟下的作用。通常行業鏈可由行業協會、行業聯盟、行業促進會等非營利性服務機構發起或參與，可邀請專業咨詢機構幫助行業制定碳排放核算標準體系，標準的建立、更新均可在行業鏈中通過智能合約與企業邊緣網關節點自動同步；控排企業的核算結果及核算報告鏈上存證、鏈上分享。
碳監測應用目前主要包括以下管理功能：一是數據展示，對企業應用碳監測數據進行合理展示，包括總體情況大屏展示，下鉆分析，同類設備、同類車間的歷史對比等。
二是數據采集管理，負責數據采集管理等功能，具體包含采集碳核算中企業的基礎信息錄入、購入資源手工憑證錄入、物聯網數據采集層自動信息采集管理、實測的排放因子等。管理本年度配額、當前排放情況、月度匯算、年度排放情況預測、綠能使用情況等；包含配額錄入、配額調整等，手工錄入的配額作為企業的內部參考。未來與政府部門打通后，從政府下發的配額可以通過區塊鏈網絡同步過來，覆蓋人工錄入值。
項目中解決難點問題有：一是碳排放核算需要大量專業知識和技能。碳排放核算具有很強的專業性，與被核算企業所處的行業相關性很大。行業領先的碳核算經驗和方法引入集成到碳檢測平臺內，使該平臺的功能和一致性能夠滿足ISO的國際碳核算標準的要求，并且與行業規范深度對標，具有很強行業標準化屬性，具有很強的推廣性。二是內部企業報告的數據如何成為可信數據。企業出具的碳排放數據報告，存在排放源覆蓋不全面或者不合理、參數和方法不準確或錯誤、報告內容不規范、漏報、瞞報、原始數據造假。由于碳核算報告的專業性要求，以及碳排放數據具有較強的經濟屬性，因此企業要讓外界相信企業自己提供碳排放數據的真實性，必須具有“自證清白”的技術手段；同時，企業還需要有效保護自己數據安全性和隱私性，而工業區塊鏈就是最合乎所有關系該問題的最佳解決方案。
工業區塊鏈從以下方面提升數據可信性：一是基于物聯網的數據采集，采用物聯網技術進行的數據采集，能夠避免人工的參與，采集的數據更加及時、準確；二是對原始數據和生成的報告進行區塊鏈存證，對相關數據和報告進行及時的區塊鏈存證，并且可以追溯到負責人，能夠有效避免大量的數據造假；三是區塊鏈數據不可刪除的特性，也讓部分造假者“知難而退”；四是原始數據哈希上鏈，有效保護企業隱私，哈希算法將任意長度的數據轉換成固定長度的、具有唯一性的哈希值，并且不能夠通過哈希獲得原始數據，因此能夠有效保護企業上鏈數據的隱私；而且，通過哈希，可以驗證數據是否被篡改，增加了數據可信度；五是用智能合約保證核算的一致性，智能合約可以由行業監管機構統一下發，并且不可篡改。基于智能合約的碳核算，可以有效避免各種人為差錯，保證行業核算方法的一致性，提升報告的可比性和可信性；六是可以對物聯網設備進行身份認證，保證上傳數據設備的真實性合法性、唯一性。
項目實施后，一是企業碳排放情況透明化。企業碳排放數據的準確性是基礎，基于工業區塊鏈的碳監測平臺，通過企業能耗數據進行標準化轉換，成為企業碳排放數據展示出來，讓企業的碳排放情況在政府看來更加透明化，能夠有效支撐企業的碳核查需求。園區級的碳監測平臺，能夠基于標準，將域內企業的碳排放數據匯集起來，幫助政府更好地執行國家雙碳政策。二是碳盤查流程和數據標準化。基于工業區塊鏈的碳監測平臺集成了國際知名碳核查機構的十幾年的碳核查經驗和技術，與ISO相關標準及《機械設備制造企業溫室氣體排放核算方法與報告指南》對標，通過編程進行固定，能夠有效讓企業碳盤查流程和數據標準化，讓同類型企業更加容易接受，讓核查機構的核查工作量大大減少，讓政府和專家機構更快驗證其有效性。三是數據可信化，支持碳核查。平臺采用區塊鏈技術，引入第三方節點，可以幫助企業“自證清白”，讓企業提供的數據可信度大大提高，支持政府對企業碳數據的核查要求，為未來的碳核查系統提供一個可供研究的樣本。
3.案例總結
工業區塊鏈技術引用保障了可信高頻碳排監測數據的提供。基于工業區塊鏈的碳監測平臺，可以助力打通企業、園區、政府有關部門信息壁壘，提升雙碳所需數據的提供頻率，從過去一年申報一次，升級為按需統計，有效提升政府對區域內企業雙碳管理的水平。本項目擬通過工程機械行業領域落地經驗進一步夯實區塊鏈底層技術，優化應用層功能與碳核算算法，逐步推廣至離散制造行業，并向鋼鐵、建筑、化工等行業推廣。
AII微信公眾號
AII頭條號