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1 、方案背景與目標

1.1 背景

1.1.1 碳中和、碳達峰已被寫入國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略

       在當前全球碳中和漸成共識的背景下，應(yīng)對氣候變化、推動綠色低碳發(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，在我國的重大會議上多次被提出討論，已經(jīng)成為成為今年我國現(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)展在國家實現(xiàn)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(yīng)號召，紛紛設(shè)定各自碳達峰、碳中和的目標。我國工業(yè)規(guī)模巨大，雖然近年來工業(yè)增加值占比持續(xù)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)在積極推動工業(yè)綠色低碳發(fā)展在實現(xiàn)碳達峰碳中和目標中承擔著重要使命。各工業(yè)企業(yè)紛紛積極響應(yīng)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)實現(xiàn)碳中和，減少二氧化碳排放的第一步。對于工業(yè)企業(yè)來說計算產(chǎn)品碳足跡有助于企業(yè)量化并深入了解生產(chǎn)、經(jīng)營活動對氣候變化的影響，同時采取有效措施以減少整個價值鏈中的碳排放。此外，工業(yè)產(chǎn)品碳足跡也可能成為我國工業(yè)產(chǎn)品進入國際貿(mào)易市場的獲取綠色技術(shù)貿(mào)易競爭優(yōu)勢的重要手段。

1.1.3 區(qū)塊鏈已提升至國家戰(zhàn)略地位

       2016 年 12 月，國務(wù)院印發(fā)《 “十三五” 國家信息化規(guī)劃》，其中《規(guī)劃》首次將區(qū)塊鏈技術(shù)列入國家級信息化規(guī)劃內(nèi)容。2020年4月，國家發(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)濟工作會議強調(diào)，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，同時國際環(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，強化了經(jīng)濟全球化的逆流，加劇了各國間的戰(zhàn)略博弈，全球產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈面臨深度重構(gòu)，科技競爭成為發(fā)展的關(guān)鍵變量。科技發(fā)展中的某些 “卡脖子” 問題，對我國發(fā)展、國家安全等造成重大影響。因此，中央經(jīng)濟工作會議在部署明年要抓好的重點任務(wù)時，首先部署的是 “強化國家戰(zhàn)略科技力量” 和 “增強產(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、管理和服務(wù)體系，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)的歸屬確權(quán)、可靠交易和傳輸安全。當前，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)交易等多個領(lǐng)域，同時在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域開始探索應(yīng)用。　

1.2 挑戰(zhàn)

       實現(xiàn)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(yīng)國家號召表現(xiàn)，同時也是企業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)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、消費者使用及廢棄等階段，各個生命周期階段的生產(chǎn)活動中，所排放的溫室氣體，透過合理的分配及計算后，進而得出該產(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際是動態(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有所不同。

（2）對于生產(chǎn)制造企業(yè)來說，對于整個廠區(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)自動化地、細粒度分解到工廠的單個產(chǎn)品上，是計算工業(yè)產(chǎn)品碳足跡上有待解決的問題。

（3）對于工業(yè)產(chǎn)品而言，其碳足跡的數(shù)據(jù)來源除了廠區(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)的準確性難以有效保障。供應(yīng)商可以針對產(chǎn)品生命周期的溫室氣體排放評估規(guī)范，估算產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的相關(guān)碳足跡信息，但如何推動供應(yīng)商提供相應(yīng)的碳足跡數(shù)據(jù)，盡可能保障多級供應(yīng)商提供的碳排放相關(guān)數(shù)據(jù)是合理準確的，沒有被篡改的。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題。

       就我們目前的調(diào)研來看，國內(nèi)暫時還未有企業(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發(fā)。而西門子利用區(qū)塊鏈技術(shù)和自身先進的工業(yè)邊緣計算能力及數(shù)字化能力，打造可以細化到工廠產(chǎn)線級和工業(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(zhàn)略目標，促進可持續(xù)發(fā)展。

1.3 目標

       西門子旨在通過基于區(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，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)品的碳足跡計算模型，精準計算廠區(qū)內(nèi)、產(chǎn)品級的碳排放數(shù)據(jù)，同時，構(gòu)建開放的、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)，通過將工業(yè)產(chǎn)品賦予經(jīng)過行業(yè)認可的、可追溯的、不可否認的碳足跡標簽，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)品的綠色制造競爭優(yōu)勢。

       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，會預(yù)先導入一些模擬的產(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)以進行系統(tǒng)的展示。未來在與上海的工業(yè)企業(yè)進行合作試點中，與真實的產(chǎn)線進行連接，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，為工業(yè)產(chǎn)品碳足跡數(shù)字化建模與計算，提供必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2、 方案詳細介紹

       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)計并以可視化方式從多個維度展現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品的碳足跡追溯信息。

2.1 工廠級二氧化碳排放整體態(tài)勢展現(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，對整個工廠內(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)級別呈現(xiàn)了當前廠區(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，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。同時，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)計對比（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)計某產(chǎn)品其產(chǎn)品級的碳足跡相關(guān)信息，包括其廠內(nèi)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的產(chǎn)品級碳排放信息，其包含的各個組件信息以及各個組件的供應(yīng)商提供的其各組件的碳足跡信息，從而綜合統(tǒng)計出其該產(chǎn)品的二氧化碳排放總量，其來自于工廠實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)及能耗數(shù)據(jù)的分解到該產(chǎn)品的精準度量，以及該產(chǎn)品上下游供應(yīng)鏈排放的二氧化碳當量。此外，還可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計生產(chǎn)該產(chǎn)品的季度/月度碳足跡信息統(tǒng)計，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)品級碳中和信息展現(xiàn)

       基于單個產(chǎn)品可以根據(jù)其碳排放信息，動態(tài)制定其碳中和計劃，如藻類碳匯計劃，具體地點，碳補償狀態(tài)等等，以實現(xiàn)產(chǎn)品級的碳中和。

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，一旦上鏈存儲后，不可篡改，不可否認，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、 代表性及推廣價值

       西門子利用其工業(yè)邊緣計算能力及數(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，實時地將動態(tài)的碳排放數(shù)據(jù)自動便捷地精確分解到單個工業(yè)產(chǎn)品上,同時為產(chǎn)線提供必要的資產(chǎn)可視化及態(tài)勢監(jiān)控。

       進入“十四五”時期，生態(tài)文明建設(shè)承載著新使命，實現(xiàn)經(jīng)濟社會發(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)機制。既需要有國家頂層策略和戰(zhàn)略引領(lǐng)，又需要上下聯(lián)動，為長期綠色低碳轉(zhuǎn)型營造良好的制度環(huán)境、政策環(huán)境和市場環(huán)境。李克強總理在政府工作報告中提出，扎實做好碳達峰碳中和各項工作，要加快建設(shè)全國用能權(quán)、碳排放權(quán)交易市場，完善能源消費雙控制度。實施金融支持綠色低碳發(fā)展專項政策，設(shè)立碳減排支持工具。碳定價政策成為越來越多國家激勵減排的有效工具。通過總量控制和碳價格機制，形成對碳減排的約束和激勵機制，有利于引導各類市場主體主動減排。中國采取基于總量控制與配額交易的碳市場作為減排手段，并于2011年開始陸續(xù)在北京、天津、上海、重慶、湖北、廣東及深圳7個省市啟動了碳排放權(quán)交易試點。2020年11月，中國生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《全國碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》（征求意見稿），全球最大的碳市場啟動在即，計劃在今年6月底前啟動上線交易。

       實現(xiàn)碳達峰碳中和目標愿景，呼喚著技術(shù)的快速突破和市場的有效激勵，需要有突破性技術(shù)支撐。有了碳市場的價格機制，企業(yè)通過碳交易市場補償減排成本甚至獲取收益，從而促進其參與技術(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程中，根據(jù)碳足跡的分析結(jié)果，還可以預(yù)測未來的溫室氣體排放情況以及參與不同的活動對碳中和的影響，從而實現(xiàn)對不同擬減排措施和參與的碳中和活動的擇優(yōu)與改進。企業(yè)還可以通過碳足跡的計算宣傳自己的碳減排行動，積極響應(yīng)國家可持續(xù)發(fā)展的號召。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，實時地將動態(tài)的碳排放數(shù)據(jù)自動便捷地精確分解到單個工業(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)準確估算碳足跡，科學的制定其碳中和、碳達峰的演進路線；有效的進入碳市場交易，滿足國家各級的監(jiān)管要求；成為國家節(jié)能減排的標桿企業(yè)，履行其社會責任，早日實現(xiàn)碳中和。