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1 、方案背景與目標(biāo)

1.1 背景

1.1.1 碳中和、碳達(dá)峰已被寫(xiě)入國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略

       在當(dāng)前全球碳中和漸成共識(shí)的背景下，應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)綠色低碳發(fā)展是當(dāng)前國(guó)際合作中各方較易達(dá)成共識(shí)的領(lǐng)域，也是我國(guó)開(kāi)展國(guó)際合作的重要議題。碳達(dá)峰、碳中和已走到了舞臺(tái)的中央，在我國(guó)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(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的核心議題。

1.1.2 工業(yè)企業(yè)的低碳發(fā)展在國(guó)家實(shí)現(xiàn)碳中和、至碳達(dá)峰的目標(biāo)下關(guān)重要

       各地方政府、行業(yè)、企業(yè)積極響應(yīng)號(hào)召，紛紛設(shè)定各自碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)。我國(guó)工業(yè)規(guī)模巨大，雖然近年來(lái)工業(yè)增加值占比持續(xù)下降，但仍是最大的能源消費(fèi)領(lǐng)域。從排放量上看，工業(yè)直接排放占全國(guó)30%，加上工業(yè)使用的電和熱，占比達(dá)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(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)中承擔(dān)著重要使命。各工業(yè)企業(yè)紛紛積極響應(yīng)國(guó)家對(duì)碳中和、碳達(dá)峰的號(hào)召，降低碳排放，早日達(dá)到碳中和、碳達(dá)峰寫(xiě)入企業(yè)自身的發(fā)展藍(lán)圖中。

       評(píng)估碳足跡是工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和，減少二氧化碳排放的第一步。對(duì)于工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)計(jì)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(duì)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(guó)工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)入國(guó)際貿(mào)易市場(chǎng)的獲取綠色技術(shù)貿(mào)易競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要手段。

1.1.3 區(qū)塊鏈已提升至國(guó)家戰(zhàn)略地位

       2016 年 12 月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《 “十三五” 國(guó)家信息化規(guī)劃》，其中《規(guī)劃》首次將區(qū)塊鏈技術(shù)列入國(guó)家級(jí)信息化規(guī)劃內(nèi)容。2020年4月，國(guó)家發(fā)改委首次將 “區(qū)塊鏈” 列入新型基礎(chǔ)設(shè)施的范圍，明確其屬于新基建的信息基礎(chǔ)設(shè)施部分的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施。同年的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議強(qiáng)調(diào)，當(dāng)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(guó)際環(huán)境日趨復(fù)雜，不穩(wěn)定性不確定性明顯增加。尤其是，新冠肺炎疫情大流行，強(qiáng)化了經(jīng)濟(jì)全球化的逆流，加劇了各國(guó)間的戰(zhàn)略博弈，全球產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈面臨深度重構(gòu)，科技競(jìng)爭(zhēng)成為發(fā)展的關(guān)鍵變量。科技發(fā)展中的某些 “卡脖子” 問(wèn)題，對(duì)我國(guó)發(fā)展、國(guó)家安全等造成重大影響。因此，中央經(jīng)濟(jì)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(qiáng)化國(guó)家戰(zhàn)略科技力量” 和 “增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)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(qū)塊鏈應(yīng)用提供了大量應(yīng)用場(chǎng)景，加快區(qū)塊鏈與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深度融合，有利于構(gòu)建可信數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)、管理和服務(wù)體系，推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)數(shù)據(jù)的歸屬確權(quán)、可靠交易和傳輸安全。當(dāng)前，區(qū)塊鏈技術(shù)蓬勃發(fā)展，已應(yīng)用到金融科技、供應(yīng)鏈管理、數(shù)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(yīng)用。　

1.2 挑戰(zhàn)

       實(shí)現(xiàn)碳中和，已成為全球共識(shí)。履行碳中和承諾，是工業(yè)企業(yè)積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召表現(xiàn)，同時(shí)也是企業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型的必然選擇。但是當(dāng)前工業(yè)企業(yè)在如何精確、便捷地計(jì)算其產(chǎn)品碳足跡上面臨著困難和挑戰(zhàn)：

（1）現(xiàn)有的業(yè)界方法可以根據(jù)產(chǎn)品全生命周期估算同類產(chǎn)品的碳足跡數(shù)據(jù) （即為產(chǎn)品從原物料、制造、配送、消費(fèi)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(jì)算后，進(jìn)而得出該產(chǎn)品的碳排放數(shù)據(jù)），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，即使是同一類產(chǎn)品，在不同的供應(yīng)鏈中造成的碳足跡也會(huì)有所不同。

（2）對(duì)于生產(chǎn)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，對(duì)于整個(gè)廠區(qū)/園區(qū)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(duì)應(yīng)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的間接排放（范疇二），已有一些相應(yīng)的解決方案，但如何將范疇一和范疇二的碳排放數(shù)據(jù)自動(dòng)化地、細(xì)粒度分解到工廠的單個(gè)產(chǎn)品上，是計(jì)算工業(yè)產(chǎn)品碳足跡上有待解決的問(wèn)題。

（3）對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品而言，其碳足跡的數(shù)據(jù)來(lái)源除了廠區(qū)內(nèi)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(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性難以有效保障。供應(yīng)商可以針對(duì)產(chǎn)品生命周期的溫室氣體排放評(píng)估規(guī)范，估算產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的相關(guān)碳足跡信息，但如何推動(dòng)供應(yīng)商提供相應(yīng)的碳足跡數(shù)據(jù)，盡可能保障多級(jí)供應(yīng)商提供的碳排放相關(guān)數(shù)據(jù)是合理準(zhǔn)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(jī)制，是工業(yè)企業(yè)計(jì)算產(chǎn)品碳足跡亟待解決的問(wèn)題。

       就我們目前的調(diào)研來(lái)看，國(guó)內(nèi)暫時(shí)還未有企業(yè)從事相關(guān)基于基于區(qū)塊鏈的工業(yè)產(chǎn)品碳足跡安全可信追溯的開(kāi)發(fā)。而西門子利用區(qū)塊鏈技術(shù)和自身先進(jìn)的工業(yè)邊緣計(jì)算能力及數(shù)字化能力，打造可以細(xì)化到工廠產(chǎn)線級(jí)和工業(yè)產(chǎn)品級(jí)的碳足跡追蹤。幫助智能制造企業(yè)制定更準(zhǔn)確地碳中和、碳達(dá)峰的戰(zhàn)略目標(biāo)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

1.3 目標(biāo)

       西門子旨在通過(guò)基于區(qū)塊鏈的產(chǎn)品碳足跡可信精算與追溯，依托工控系統(tǒng)行業(yè)知識(shí)，采集并分析產(chǎn)線上的生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)及能管數(shù)據(jù)，數(shù)字化建模不同類別的工業(yè)產(chǎn)品的碳足跡計(jì)算模型，精準(zhǔn)計(jì)算廠區(qū)內(nèi)、產(chǎn)品級(jí)的碳排放數(shù)據(jù)，同時(shí)，構(gòu)建開(kāi)放的、安全的、跨組織的合作區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)去可信交換工業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的產(chǎn)品碳足跡數(shù)據(jù)，通過(guò)將工業(yè)產(chǎn)品賦予經(jīng)過(guò)行業(yè)認(rèn)可的、可追溯的、不可否認(rèn)的碳足跡標(biāo)簽，有效監(jiān)督并降低工業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的二氧化碳排放量，提高工業(yè)產(chǎn)品的綠色制造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

       此次交付物為基于區(qū)塊鏈的產(chǎn)品碳足跡可信精算與追溯，會(huì)預(yù)先導(dǎo)入一些模擬的產(chǎn)線生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)、能源管理數(shù)據(jù)以及上下游供應(yīng)鏈的碳排放數(shù)據(jù)以進(jìn)行系統(tǒng)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)線進(jìn)行連接，支持使用西門子分布式數(shù)據(jù)探針采集產(chǎn)線上的IT/OT數(shù)據(jù)，通過(guò)加密VPN通道將采集的數(shù)據(jù)傳送到產(chǎn)品碳足跡追溯系統(tǒng)后臺(tái)，為工業(yè)產(chǎn)品碳足跡數(shù)字化建模與計(jì)算，提供必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2、 方案詳細(xì)介紹

       西門子基于區(qū)塊鏈的工業(yè)產(chǎn)品碳足跡安全可信追溯演示系統(tǒng)，基于產(chǎn)線生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)、產(chǎn)線的能源管理數(shù)據(jù)以及上下游供應(yīng)鏈的碳排放數(shù)據(jù)等，在全面獲取了IT/OT相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，西門子產(chǎn)品碳足跡追溯系統(tǒng)可以處理、分析、統(tǒng)計(jì)并以可視化方式從多個(gè)維度展現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品的碳足跡追溯信息。

2.1 工廠級(jí)二氧化碳排放整體態(tài)勢(shì)展現(xiàn)

       在基于區(qū)塊鏈的工業(yè)產(chǎn)品碳足跡安全可信追溯演示系統(tǒng)的前臺(tái)，對(duì)整個(gè)工廠內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品系列數(shù)量、產(chǎn)品數(shù)量、產(chǎn)品包含的組件數(shù)量，以及提供相關(guān)組件的供應(yīng)商數(shù)量，都作為產(chǎn)品碳足跡追蹤的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)予以呈現(xiàn)。

       從廠區(qū)級(jí)別呈現(xiàn)了當(dāng)前廠區(qū)內(nèi)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(duì)應(yīng)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的間接排放的整體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以及廠區(qū)內(nèi)所追溯所有產(chǎn)品的上下游供應(yīng)鏈上的間接排放數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。同時(shí)，能夠基于歷史數(shù)據(jù)，形成各季度/月度的各范疇的二氧化碳排放量多維度統(tǒng)計(jì)對(duì)比（排放增加/排放減低）。方便工廠可持續(xù)性管理人員能夠有效掌握廠區(qū)內(nèi)二氧化碳排放整體的狀態(tài)。

2.2 產(chǎn)品級(jí)碳足跡信息展現(xiàn)

       基于廠內(nèi)生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)及能源消耗數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)某產(chǎn)品其產(chǎn)品級(jí)的碳足跡相關(guān)信息，包括其廠內(nèi)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的產(chǎn)品級(jí)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(yīng)商提供的其各組件的碳足跡信息，從而綜合統(tǒng)計(jì)出其該產(chǎn)品的二氧化碳排放總量，其來(lái)自于工廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)及能耗數(shù)據(jù)的分解到該產(chǎn)品的精準(zhǔn)度量，以及該產(chǎn)品上下游供應(yīng)鏈排放的二氧化碳當(dāng)量。此外，還可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)該產(chǎn)品的季度/月度碳足跡信息統(tǒng)計(jì)，可以有效看出其碳足跡數(shù)據(jù)的升降與自身企業(yè)排放以及供應(yīng)鏈排放的關(guān)系。

2.3 產(chǎn)品級(jí)碳中和信息展現(xiàn)

       基于單個(gè)產(chǎn)品可以根據(jù)其碳排放信息，動(dòng)態(tài)制定其碳中和計(jì)劃，如藻類碳匯計(jì)劃，具體地點(diǎn)，碳補(bǔ)償狀態(tài)等等，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品級(jí)的碳中和。

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

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

3、 代表性及推廣價(jià)值

       西門子利用其工業(yè)邊緣計(jì)算能力及數(shù)字化能力，采集產(chǎn)線的生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)以及能源管理數(shù)據(jù)，基于數(shù)字化碳足跡建模，實(shí)時(shí)地將動(dòng)態(tài)的碳排放數(shù)據(jù)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)線提供必要的資產(chǎn)可視化及態(tài)勢(shì)監(jiān)控。

       進(jìn)入“十四五”時(shí)期，生態(tài)文明建設(shè)承載著新使命，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)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(tǒng)籌協(xié)調(diào)機(jī)制。既需要有國(guó)家頂層策略和戰(zhàn)略引領(lǐng)，又需要上下聯(lián)動(dòng)，為長(zhǎng)期綠色低碳轉(zhuǎn)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(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中提出，扎實(shí)做好碳達(dá)峰碳中和各項(xiàng)工作，要加快建設(shè)全國(guó)用能權(quán)、碳排放權(quán)交易市場(chǎng)，完善能源消費(fèi)雙控制度。實(shí)施金融支持綠色低碳發(fā)展專項(xiàng)政策，設(shè)立碳減排支持工具。碳定價(jià)政策成為越來(lái)越多國(guó)家激勵(lì)減排的有效工具。通過(guò)總量控制和碳價(jià)格機(jī)制，形成對(duì)碳減排的約束和激勵(lì)機(jī)制，有利于引導(dǎo)各類市場(chǎng)主體主動(dòng)減排。中國(guó)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(xù)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(quán)交易試點(diǎn)。2020年11月，中國(guó)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《全國(guó)碳排放權(quán)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(jì)劃在今年6月底前啟動(dòng)上線交易。

       實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)愿景，呼喚著技術(shù)的快速突破和市場(chǎng)的有效激勵(lì)，需要有突破性技術(shù)支撐。有了碳市場(chǎng)的價(jià)格機(jī)制，企業(yè)通過(guò)碳交易市場(chǎng)補(bǔ)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(duì)于企業(yè)而言，確定碳足跡是減少碳排放、制定碳中和、碳達(dá)峰計(jì)劃的第一步，它能幫助企業(yè)辨識(shí)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(qū)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(jù)碳足跡的分析結(jié)果，還可以預(yù)測(cè)未來(lái)的溫室氣體排放情況以及參與不同的活動(dòng)對(duì)碳中和的影響，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jì)算宣傳自己的碳減排行動(dòng)，積極響應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的號(hào)召。基于區(qū)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(jì)算能力及數(shù)字化能力，采集產(chǎn)線的生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)以及能源管理數(shù)據(jù)，基于數(shù)字化碳足跡建模，實(shí)時(shí)地將動(dòng)態(tài)的碳排放數(shù)據(jù)自動(dòng)便捷地精確分解到單個(gè)工業(yè)產(chǎn)品上。

       基于區(qū)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(zhǔn)確估算碳足跡，科學(xué)的制定其碳中和、碳達(dá)峰的演進(jìn)路線；有效的進(jìn)入碳市場(chǎng)交易，滿足國(guó)家各級(jí)的監(jiān)管要求；成為國(guó)家節(jié)能減排的標(biāo)桿企業(yè)，履行其社會(huì)責(zé)任，早日實(shí)現(xiàn)碳中和。