基于區(qū)塊鏈技術(shù)開(kāi)展熱泵區(qū)域居民供能碳普惠機(jī)制研究及案例分析

李 強(qiáng)

中節(jié)能（貴州）建筑能源有限公司

0 前言

熱泵技術(shù)在回收低品位能源上與其它技術(shù)相比具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。基于熱泵技術(shù)的區(qū)域居民供能項(xiàng)目具有較好節(jié)能效果、環(huán)保效益和集中管理的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具備良好的普惠性。但這種項(xiàng)目的能源計(jì)量涉及千家萬(wàn)戶，應(yīng)用傳統(tǒng)的計(jì)量和收費(fèi)方法將使成本變得很高，相應(yīng)項(xiàng)目所產(chǎn)生的碳減排量的計(jì)量與核算程序煩瑣，成本很高。本文探討利用區(qū)塊鏈技術(shù)，解決采用熱泵技術(shù)實(shí)施區(qū)域居民供能的能源計(jì)量和收費(fèi)問(wèn)題，同時(shí)將項(xiàng)目的減排量和區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合起來(lái)，開(kāi)發(fā)成碳普惠項(xiàng)目，將碳收益反哺給用戶，培養(yǎng)用戶高效用能行為和節(jié)能減排意識(shí)。

1 采用熱泵進(jìn)行區(qū)域居民供能技術(shù)原理

熱泵可以像泵一樣，把環(huán)境中難以直接利用的低位和劣質(zhì)的熱源轉(zhuǎn)換為可以利用的高位熱能，按熱源種類不同可分為空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵、雙源熱泵（水源熱泵和空氣源熱泵結(jié)合）等。水源熱泵機(jī)組的能源回收效率通常能達(dá)到3 到5倍。而傳統(tǒng)的鍋爐供熱系統(tǒng)最多僅能將90%以上的電能（電鍋爐）或70%～90%的燃料內(nèi)能（燃料鍋爐）轉(zhuǎn)化為可供用戶使用的能量。因此，熱泵技術(shù)的節(jié)電效果是相當(dāng)突出的。

對(duì)于水源熱泵，根據(jù)田慧峰研究，我國(guó)已建成了較多自然水域如江、河、湖水源熱泵工程項(xiàng)目，系統(tǒng)制冷量在500～20 000 kW之間，也有一些較大規(guī)模的海水、污水源熱泵項(xiàng)目。

區(qū)域居民供能項(xiàng)目最大的特色是多種能源能加以綜合利用，在一個(gè)項(xiàng)目中可以融合應(yīng)用江河水熱泵、污水源熱泵、傳統(tǒng)空氣源熱泵、燃?xì)馊?lián)供、電廠廢熱回收、工廠廢熱回收等多種技術(shù)。其中城市污水處理廠的“污水源”因?yàn)闇囟容^為穩(wěn)定，成為居民供暖、制冷的優(yōu)質(zhì)潛在能源。利用污水作為能源，通過(guò)換熱系統(tǒng)，在污水中取熱、排熱，達(dá)到供暖和制冷的效果，從而替代傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，減少電耗，以清潔能源實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。

2 碳普惠機(jī)制分析

碳普惠機(jī)制是廣東省碳市場(chǎng)在運(yùn)行過(guò)程中創(chuàng)新的一種市場(chǎng)機(jī)制，其目的在于促進(jìn)小微企業(yè)、社區(qū)家庭和個(gè)人的節(jié)能減排，并為他們的綠色低碳行為制定相應(yīng)的計(jì)量和核查標(biāo)準(zhǔn)，量化他們的減排量并在碳市場(chǎng)中出售，用于幫助控排企業(yè)完成碳排放履約。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)碳普惠機(jī)制可以有效地激發(fā)公眾參與節(jié)能減排的積極性。

劉航研究結(jié)果表明，制定出科學(xué)合理的綠色低碳行為清單是開(kāi)展碳普惠機(jī)制的前提。就易于開(kāi)展碳普惠機(jī)制的公眾行為清單而言，主要有綠色低碳出行領(lǐng)域、節(jié)電、節(jié)水、節(jié)約燃?xì)獾饶軌蚬?jié)能減碳的生活領(lǐng)域、購(gòu)買節(jié)能低碳產(chǎn)品的消費(fèi)領(lǐng)域、踐行綠色低碳出行的旅游領(lǐng)域、參與減排效果顯著的公益領(lǐng)域。黎煒馳等研究表明，碳普惠機(jī)制中核心之處在于，對(duì)個(gè)體的節(jié)能減排行動(dòng)賦予一定的價(jià)值，碳普惠實(shí)施的前提條件及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)就是對(duì)個(gè)體減排量的監(jiān)測(cè)和核算。具體而言，這些領(lǐng)域的低碳行產(chǎn)生的減排量須是數(shù)據(jù)可獲得、計(jì)算方法可量化，能夠借助一定的技術(shù)手段快速獲得，并通過(guò)相應(yīng)的方法學(xué)方便的計(jì)算出，并可以通過(guò)量化核算方法進(jìn)行檢驗(yàn)。因此，針對(duì)碳普惠機(jī)制行為清單上的綠色低碳行為，開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的方法學(xué)，并加強(qiáng)區(qū)塊鏈這類前瞻性技術(shù)與碳普惠核算方法學(xué)的融合，是實(shí)現(xiàn)綠色低碳行為量化核算的關(guān)鍵。

3 采用區(qū)塊鏈技術(shù)助力碳普惠機(jī)制

杜曉麗等研究表明，區(qū)塊鏈作為一種新興的分布式賬本技術(shù)，能夠有效解決碳交易體系中的數(shù)據(jù)安全、運(yùn)行效率等問(wèn)題。從張寧等開(kāi)展的研究來(lái)看，區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、透明性、公平性以及公開(kāi)性與能源互聯(lián)網(wǎng)理念具有很強(qiáng)的相似性。管志貴等開(kāi)展了區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于雄安新區(qū)千年秀林和白洋淀修復(fù)兩大項(xiàng)目的生態(tài)價(jià)值實(shí)現(xiàn)研究，該技術(shù)能比較有效地解決雄安新區(qū)生態(tài)價(jià)值實(shí)現(xiàn)中存在的監(jiān)管難度高、信息不對(duì)稱和交易機(jī)制不完善等諸多問(wèn)題。

針對(duì)廣東省碳普惠制試點(diǎn)過(guò)程中存在的用戶隱私保護(hù)、減排數(shù)據(jù)獲取難以及參與度不高等問(wèn)題，根據(jù)彭軍霞等開(kāi)展的研究表明，利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建一個(gè)安全、可靠、高效的碳普惠生態(tài)系統(tǒng)，將減碳量或節(jié)能量數(shù)據(jù)錨定到區(qū)塊鏈上轉(zhuǎn)化為有價(jià)格的綠色通證，碳普惠用戶可以根據(jù)擁有的綠色通證，享受綠色通證所帶來(lái)的收益。

區(qū)塊鏈作為一個(gè)公共賬本，對(duì)于區(qū)域供能來(lái)說(shuō)，可以存儲(chǔ)用戶的消費(fèi)行為、交易行為或任何其他數(shù)據(jù)，有效消除了對(duì)中間環(huán)節(jié)的需求，并允許用戶以對(duì)等方式進(jìn)行交互，提高用戶對(duì)行為數(shù)據(jù)的了解和信心，提高了用戶接受區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)其消費(fèi)行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)的接受度，這大大提高了用戶對(duì)收費(fèi)數(shù)據(jù)的信任，相應(yīng)地降低了收費(fèi)的難度。由于其分布式的特點(diǎn)，一旦建立了數(shù)據(jù)記錄，生成的數(shù)據(jù)具有不可竄改和不可偽造性，且任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含所有的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)具有其它存儲(chǔ)方式難以相比的安全性，區(qū)塊鏈被認(rèn)為是金融資產(chǎn)（特別是電子貨幣）的最佳儲(chǔ)存方式。國(guó)際上也普遍把碳配額和減排量當(dāng)成一種金融資產(chǎn)看待，其數(shù)據(jù)不可竄改和不可偽造性對(duì)于減排量計(jì)量、簽發(fā)、交易有著重要意義。

4 案例研究

中節(jié)能貴陽(yáng)中天未來(lái)方舟案例項(xiàng)目位于貴陽(yáng)市南明河下游北岸，規(guī)劃居住人口約17 萬(wàn)人；該案例項(xiàng)目是國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)的全國(guó)首批8個(gè)綠色生態(tài)示范城區(qū)之一，將是貴陽(yáng)實(shí)現(xiàn)城市功能空間再造和城市形象升級(jí)的重大標(biāo)志性引擎項(xiàng)目。

該案例項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)有南明河、城市污水主溝等可再生能源資源條件，有條件作為熱泵系統(tǒng)的低位冷、熱源，對(duì)區(qū)域進(jìn)行供冷、供熱。根據(jù)規(guī)劃，可再生能源集中供能系統(tǒng)供冷、供熱總建筑面積約達(dá)800 萬(wàn)㎡，其中1 號(hào)能源站可再生能源集中供能系統(tǒng)區(qū)域供冷（熱）面積達(dá)156萬(wàn)㎡，建設(shè)能源站1座，設(shè)備供熱總裝機(jī)負(fù)荷56.9 MW，熱泵系統(tǒng)供熱裝機(jī)負(fù)荷48.9 MW，2 號(hào)能源站可再生能源集中供能系統(tǒng)區(qū)域供能面積達(dá)138.8萬(wàn)㎡，建設(shè)能源站1座，設(shè)備供熱總裝機(jī)負(fù)荷49.3 MW，熱泵系統(tǒng)供熱裝機(jī)負(fù)荷44.3 MW。

案例項(xiàng)目位于南方電網(wǎng)，南方電網(wǎng)是以火電為主的電網(wǎng)，由于案例項(xiàng)目的開(kāi)展，能減少CO2的排放，節(jié)能減排效益顯著，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，個(gè)人一年可能產(chǎn)生0.5 t到1.5 t的CO2減排量，案例項(xiàng)目一年可以產(chǎn)生10萬(wàn)t以上的減排量。

案例項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的區(qū)域供能能源數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，整個(gè)區(qū)域供能用戶都接入此系統(tǒng)，用戶消費(fèi)數(shù)據(jù)能真實(shí)準(zhǔn)確且有足夠精度地及時(shí)反映在該系統(tǒng)中，該系統(tǒng)能計(jì)量每戶的用能量，進(jìn)而通過(guò)系統(tǒng)計(jì)算出每戶的減排量，進(jìn)而將整個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)為碳普惠項(xiàng)目，居民所獲取的減排量通過(guò)項(xiàng)目公司統(tǒng)一對(duì)外出售，收益全部轉(zhuǎn)化為碳積分，用戶可以優(yōu)惠的方式用碳積分沖抵以優(yōu)惠方式的能源費(fèi)用（即采取碳積分沖抵時(shí)給予一定的折扣），這進(jìn)一步促進(jìn)用戶參與節(jié)能減排的積極性。

這樣就使得碳減排量的計(jì)量、核查和交易，可以采用區(qū)塊鏈技術(shù)基于用戶消費(fèi)數(shù)據(jù)以低成本的方式實(shí)現(xiàn)，使得離散型的個(gè)人和微型項(xiàng)目的減排量自動(dòng)測(cè)量、核查成為現(xiàn)實(shí)，也使得碳普惠項(xiàng)目的減排量交易成為可能。

5 結(jié)論

碳普惠機(jī)制具有用戶群大、傳播效應(yīng)快、宣傳效果好，所面向的生活消費(fèi)領(lǐng)域?qū)嵤┓秶鷱V等特點(diǎn)，且以正向自愿激勵(lì)為主。中節(jié)能貴陽(yáng)中天未來(lái)方舟項(xiàng)目作為全國(guó)首批8個(gè)綠色生態(tài)示范城區(qū)之一，正好符合碳普惠機(jī)制的特點(diǎn)，項(xiàng)目的規(guī)模也正好適合開(kāi)展碳普惠機(jī)制建設(shè)。區(qū)塊鏈這一新興信息技術(shù)，具有透明可信、防竄改、可追溯、高可靠性等特點(diǎn)，而且在數(shù)據(jù)確權(quán)、存證，以及隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)通證化等方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，因此，正好借助該技術(shù)來(lái)支撐案例項(xiàng)目所需要的減排數(shù)據(jù)計(jì)量、減排量計(jì)算、碳積分轉(zhuǎn)換、碳積分交易等功能。案例項(xiàng)目整體實(shí)現(xiàn)了熱泵、區(qū)域居民供能、區(qū)塊鏈和碳普惠這幾種技術(shù)和機(jī)制的融合，也取得了較好的節(jié)能、環(huán)保、社會(huì)效益。

習(xí)近平總書(shū)記于2018 年5 月在全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上強(qiáng)調(diào)，生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計(jì)，要倡導(dǎo)簡(jiǎn)約適度、綠色低碳的生活方式，反對(duì)奢侈浪費(fèi)和不合理消費(fèi)。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，在繼續(xù)加強(qiáng)工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能減排和碳排放權(quán)交易的同時(shí)，采用如熱泵這樣的新型技術(shù)，借助區(qū)塊鏈這樣的創(chuàng)新工具和手段，利用碳普惠這樣的全新機(jī)制，來(lái)挖掘個(gè)體在生產(chǎn)生活消費(fèi)環(huán)節(jié)的節(jié)能減排潛力，通過(guò)正向激勵(lì)的機(jī)制來(lái)引導(dǎo)民眾樹(shù)立低碳節(jié)約、綠色環(huán)保的消費(fèi)觀念和生活理念，同時(shí)擴(kuò)大低碳產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)，才能形成政府引導(dǎo)、市場(chǎng)主導(dǎo)、全社會(huì)共同參與的低碳社會(huì)建設(shè)新格局。