基于工業(yè)區(qū)塊鏈的碳監(jiān)測平臺
1.案例概述
當前，新一輪的科技革命與產業(yè)升級正在全球演進，世界發(fā)達經濟體都在積極布局低碳產業(yè)、實施綠色生產、開發(fā)清潔技術。在此輪低碳發(fā)展大潮中，我國也明確碳達峰、碳中和戰(zhàn)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(yè)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(xié)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(yè)帶動其他企業(yè)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(fā)。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(qū)域以及節(jié)能改造規(guī)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(lián)工業(yè)互聯(lián)網操作系統(tǒng)，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(yè)區(qū)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(yè)，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(yè)碳監(jiān)控的先進平臺，既能夠滿足企業(yè)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(yè)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(yè)區(qū)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(yè)務應用層構成。基于物聯(lián)網的數據采集層適配企業(yè)各種生產環(huán)境中相關儀器、儀表、設備等，對企業(yè)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(yè)互聯(lián)網平臺和根鏈工業(yè)區(qū)塊鏈平臺，為企業(yè)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(jiān)管以及雙碳創(chuàng)新業(yè)務。
智慧能源管理解決方案基于企業(yè)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(jiān)控等技術，整合了水電氣、消防、安全、環(huán)保等廠務系統(tǒng)，最終幫助企業(yè)提質增效，節(jié)能減碳。
基于工業(yè)區(qū)塊鏈的碳監(jiān)測平臺一方面直接打通智慧能源系統(tǒng)，并融合全球領先的碳檢測和碳管理經驗。能實時監(jiān)測企業(yè)或機構的碳足跡，自動生成碳排放報告，同時模擬及優(yōu)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(huán)。
場景1：能源管理系統(tǒng)
通過工業(yè)互聯(lián)網平臺，將工業(yè)現場各種儀器、儀表數據采集連接起來，并與企業(yè)生產系統(tǒng)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(yōu)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(jiān)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(tǒng)；二是無數據接口的儀表，部分傳統(tǒng)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(lián)，有些儀表已經支持物聯(lián)網接入，但協(xié)議多種多樣，難以與系統(tǒng)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(lián)設備傳輸協(xié)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(tǒng)的數據對接，部分數據來自不同類型的工業(yè)系統(tǒng)，如SCADA、DCS系統(tǒng)等。通過連接器可以讀取不同種類的工業(yè)系統(tǒng)的數據，支持多種不同語言編寫連接器，讓企業(yè)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(jiān)測，全面掌握變壓器運行狀態(tài)。節(jié)約成本，根據尖峰平谷占比分析，幫助企業(yè)合理規(guī)劃用電負荷。安全用電，變壓器實時監(jiān)控，異常提前感知，保障企業(yè)安全用電。優(yōu)化用能，實時反饋用能數據，一旦超標，觸發(fā)報警，幫助企業(yè)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(jié)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(tǒng)圖、電力負載分布圖、各種能源系統(tǒng)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(qū)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(yōu)能耗，設置開機能耗與待機能耗最佳數值，對優(yōu)良的設備使用習慣進行推廣，減少能耗。
實現能源管理系統(tǒng)智慧運維。配電室綜合監(jiān)控是企業(yè)能源管理中的一個重要環(huán)節(jié)，一般以低壓網中的配電室環(huán)境溫濕度、配電開關狀態(tài)、漏水/水漫、煙霧及配電室的防盜為監(jiān)測對象，對配電房重要設備運行狀態(tài)的多種參數和狀態(tài)進行遠程集中監(jiān)控；配電室的安全信息采集和監(jiān)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(jiān)測平臺
企業(yè)碳監(jiān)測網絡采用企業(yè)邊緣側、行業(yè)鏈雙層架構模式。在企業(yè)網絡內部署區(qū)塊鏈可信邊緣網關，與企業(yè)的IoT采集系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、ERP等相關系統(tǒng)打通，以聯(lián)盟鏈節(jié)點方式無縫接入行業(yè)區(qū)塊鏈網絡。可信邊緣網關可以從鏈上自動接收行業(yè)核算標準體系（智能合約），以統(tǒng)一的標準、方法對企業(yè)的碳排放進行核算；可信邊緣網關采用支持可信執(zhí)行環(huán)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(tài)抽取企業(yè)碳排放活動水平數據和企業(yè)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(yè)碳排放的精準核算，還需將諸如企業(yè)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(yè)碳排放量，也可按設定頻次定期生成企業(yè)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(yè)鏈為企業(yè)和監(jiān)管機構之間的數據交互，起到承上啟下的作用。通常行業(yè)鏈可由行業(yè)協(xié)會、行業(yè)聯(lián)盟、行業(yè)促進會等非營利性服務機構發(fā)起或參與，可邀請專業(yè)咨詢機構幫助行業(yè)制定碳排放核算標準體系，標準的建立、更新均可在行業(yè)鏈中通過智能合約與企業(yè)邊緣網關節(jié)點自動同步；控排企業(yè)的核算結果及核算報告鏈上存證、鏈上分享。
碳監(jiān)測應用目前主要包括以下管理功能：一是數據展示，對企業(yè)應用碳監(jiān)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(yè)的基礎信息錄入、購入資源手工憑證錄入、物聯(lián)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(yè)的內部參考。未來與政府部門打通后，從政府下發(fā)的配額可以通過區(qū)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(yè)知識和技能。碳排放核算具有很強的專業(yè)性，與被核算企業(yè)所處的行業(yè)相關性很大。行業(yè)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(yè)規(guī)范深度對標，具有很強行業(yè)標準化屬性，具有很強的推廣性。二是內部企業(yè)報告的數據如何成為可信數據。企業(yè)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(guī)范、漏報、瞞報、原始數據造假。由于碳核算報告的專業(yè)性要求，以及碳排放數據具有較強的經濟屬性，因此企業(yè)要讓外界相信企業(yè)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(yè)還需要有效保護自己數據安全性和隱私性，而工業(yè)區(qū)塊鏈就是最合乎所有關系該問題的最佳解決方案。
工業(yè)區(qū)塊鏈從以下方面提升數據可信性：一是基于物聯(lián)網的數據采集，采用物聯(lián)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(qū)塊鏈存證，對相關數據和報告進行及時的區(qū)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(qū)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(yè)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(yè)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(yè)監(jiān)管機構統(tǒng)一下發(fā)，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(yè)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(lián)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(yè)碳排放情況透明化。企業(yè)碳排放數據的準確性是基礎，基于工業(yè)區(qū)塊鏈的碳監(jiān)測平臺，通過企業(yè)能耗數據進行標準化轉換，成為企業(yè)碳排放數據展示出來，讓企業(yè)的碳排放情況在政府看來更加透明化，能夠有效支撐企業(yè)的碳核查需求。園區(qū)級的碳監(jiān)測平臺，能夠基于標準，將域內企業(yè)的碳排放數據匯集起來，幫助政府更好地執(zhí)行國家雙碳政策。二是碳盤查流程和數據標準化。基于工業(yè)區(qū)塊鏈的碳監(jiān)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(yè)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(yè)碳盤查流程和數據標準化，讓同類型企業(yè)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(qū)塊鏈技術，引入第三方節(jié)點，可以幫助企業(yè)“自證清白”，讓企業(yè)提供的數據可信度大大提高，支持政府對企業(yè)碳數據的核查要求，為未來的碳核查系統(tǒng)提供一個可供研究的樣本。
3.案例總結
工業(yè)區(qū)塊鏈技術引用保障了可信高頻碳排監(jiān)測數據的提供。基于工業(yè)區(qū)塊鏈的碳監(jiān)測平臺，可以助力打通企業(yè)、園區(qū)、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(tǒng)計，有效提升政府對區(qū)域內企業(yè)雙碳管理的水平。本項目擬通過工程機械行業(yè)領域落地經驗進一步夯實區(qū)塊鏈底層技術，優(yōu)化應用層功能與碳核算算法，逐步推廣至離散制造行業(yè)，并向鋼鐵、建筑、化工等行業(yè)推廣。
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