基于区块链的碳抵消研究综述与展望

摘 要：碳抵消市场因为缺乏透明度、质量难以保证等问题导致发展十分缓慢，区块链技术可有效解决上述问题。通过区块链发行碳通证不仅体现了碳资源的价值，还运用市场手段促进了碳普惠的发展。目前，大部分文献集中论述基于区块链构建碳抵消的理论设想及必要性，现实应用研究极少。未来要继续探索相关的政策支持、激励机制、计量标准、审核机制，更好地发挥区块链技术对碳抵消市场的积极作用，以促进“碳中和”目标的实现。

关键词：碳抵消;区块链;碳通证;碳中和;自愿碳排放市场

本文索引：沈哲鑫.<变量 2>[J].中国商论，2022（04）：-115.

中图分类号：F124.3 文献标识码：A 文章编号：2096-0298（2022）02（b）--04

为应对全球气候变化，2020年9月，习近平总书记在联合国大会上提出，中国将为实现《巴黎协定》的目标作出更多努力和贡献，二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，争取2060年前实现“碳中和”。其中，碳中和（carbon neutrality）是指通过消除二氧化碳的量，来抵消产生的二氧化碳排放量，从而达到二氧化碳的“零排放”目标。碳抵消（carbon offset）作为实现“零排放”的有效途径，在未来碳排放交易中具有较高的研究价值及发展空间。目前，国内碳排放交易体系有待完善，国外碳抵消发展的过程中也存在不少问题。随着区块链使用场景的不断拓宽，这些问题将在区块链中通过碳抵消来逐一解决。

1 相关概念

1.1 碳抵消的概况

世界资源研究所（World Resources Institute）对“碳抵消”的定义是减少二氧化碳排放的贡献，与产生的碳排放量进行抵消。也就是说个人或组织通过有效措施获得相应二氧化碳减排额度，可用于抵消本身产生的二氧化碳排放量。

现时世界上被广泛认可的碳抵消有两种：核证减排量（Certified Emission Reduction，CER）和自愿认证减排量（Voluntary Emission Reduction，VER）。对应的，碳排放市场也分為强制性交易市场和自愿性交易市场，自愿性交易市场一般是指除了碳排放权配额交易市场外，自愿参与减排项目，通过购买认证的减排量进行抵消的交易市场。自愿认证减排量是由独立的第三方认证机构根据国际公认标准验证，不受《京都议定书》排碳“总量控制及交易协议”的约束，可通过购买自愿认证减排量即“碳信用”来抵消他们的碳足印。碳抵消机制体现了碳交易体系的灵活性，也是其重要补充（Carbon Footprint，是指企业机构、活动、产品或个人通过交通运输、食品生产和消费及各类生产过程等引起的温室气体排放的集合），一方面有助于碳信用更加市场化，另一方面也可以吸引更多群体的加入。

截至2019年底，全球共计注册约14550个碳信用项目，碳抵消体系所覆盖的行业也有所不同，其中覆盖较多的领域为林业、能源效率、可再生能源等（杨宇，2021）。芝加哥气候交易所作为全球第一个具有法律约束力，基于国际规则的温室气体排放登记、减排和交易平台，其创始人Richard L.Sandor在2021年中国未来金融峰会上指出，全世界碳抵消发展前景巨大。芝加哥气候交易所在印第安纳州有一个除碳项目，该项目通过无人机等技术对土地生产能力进行监测，预测未来二十年农户的收入水平并实现碳抵消。如果让世界各地的农户有动力来参与到类似的减排项目并积极推进碳抵消，就有助于实现二氧化碳减排目标。

1.2 区块链及碳通证

2008年，区块链技术由于比特币兴起而备受关注，因其具有去中心化、资料可追溯、防篡改、共识机制等技术特征，开始被各行业关注、研究及应用。目前，区块链技术的落地应用集中于金融、产品溯源、数据查证等领域，具有跨国转账费用低、效率高、数据安全及准确度高等优势（吉斌，2019）。

区块链中的通证化（Tokenization）是将实物或权益转化成区块链上的通证，由区块链保障其安全性并在各个区块中记录其流通，持有者可以便利地享受通证流通所带来的收益。通证，需要具有高流动性、快速交易、快速流转、安全可靠的“通道”，区块链技术为通证提供了交易和流转的基础设施，带动了通证的不断发展（Yongfeng，2018）。

如图1所示，碳通证是将碳消除项目产生的二氧化碳消除量通过加密上链变成可以流通交易的通证。形成的碳通证可以用于直接抵消生产生活中产生的二氧化碳，也可以继续持有。碳通证交易比传统碳抵消交易更加安全便捷，可以容纳更多的投资者，境外购买者可以通过平台购买碳通证来抵消自身产生的碳排放量，提供碳消除项目的供给者能通过平台获取相应的碳补偿。

2 发展基于区块链的碳抵消的意义

自愿性交易市场和抵消机制的设计初衷是希望加强气候合作及解决公平问题，然而，执行的过程不尽人意。世界自然基金会（World Wildlife Fund）曾在碳抵消标准的报告中表示，部分学者认为，碳抵消的计算方法不够准确，难以证实真实的碳消除情况或支持“碳中和”的实现。同时，自愿碳抵消市场因为缺乏透明度、质量保证及非官方标准而饱受批评。

2.1 解决碳市场中信息不对称、不透明的问题

碳排放量的审核工作，一般是委托第三方核查组织对企业或项目上报的碳排放实际情况进行核查。在这个过程中，被核查对象与委托人之间容易出现信息不对称的问题，如果第三方核查组织没有负责地履行自己的义务，使企业隐藏了碳排放的真实情况，就会出现碳排放造假（袁莉莉，2020）。同样的，在碳抵消过程中，如果现实中的碳消除量无法验明真伪，除了会影响其自身价格外，还无法抵消现实中排放的二氧化碳，将会严重扰乱碳排放市场的秩序，不利于碳市场的长期发展。

潘晓滨 （2018）认为自愿减排项目是强制性碳排放交易制度的重要补充，因此减排项目所产生的碳抵消信用具有真实性、额外性、可核证性、永久性及可执行性。当前，碳抵消信用系统缺乏透明度导致过度信贷和双重支出，高额的交易成本将财富转移给经纪人和代理人。因此，需要结合区块链技术创建碳信用生态系统，以便为碳市场带来更高的透明度、可访问性、流动性和标准化 （Saraji ，2021）。

2.2 区块链上形成共识和激励

虽然维护气候稳定、减少碳排放是全人类在发展过程中的共识，但由于国家及地区资源不均，在博弈过程中希望自身利益最大化，即使在碳排放交易体系较为完善的欧洲，也会陷入“囚徒困境”。欧盟委员会为成员国分配碳配额采用“分散决策”的模式，这一模式管理成本较高，各成员国碳配额分配方案的审批程序繁琐，也容易引起欧盟委员会与成员国之间的矛盾（何少琛，2016）。

在区块链中，促使成员达成共识的方法是给予成员遵守共识的奖励，这种奖励又被称为“通证”，通证是指在区块链上发布的任何数字和电子权益（刘金婷，2020）。发行碳抵消通证就是将碳信用数字化后上链流通，通过权益证明共识机制，借助智能合约实现碳通证的交易和抵消。

碳通证交易比传统的碳排放权交易更加安全便捷，可容纳更多投资者，能及时反馈碳产品的消耗及交易情况，有助于管理者及时对碳排放计划进行调整。同时，发行碳通证能够用经济手段为区块链赋能，相比于直接奖励，碳通证可转化为多种后援增强物，缓解价值波动带来的影响（张俊，2019）。对于碳抵消应用较为广泛的农林业而言，有效的碳消除措施，不仅可以拓宽收益来源、提高收入，还可以为农民提供更多有关气候适应的有效信息，应对灾害（Buck，2020）。

2.3 发行碳通证有助于促进碳普惠的发展和环境改善

将碳信用作为区块链上的激励机制不仅可以为农民群体带来额外收入，还可以鼓励人们积极参与到环境修复过程中。

Buck（2020）认为碳消除对气候有至关重要的影响，积极寻求适应性碳清除措施并通过国家或国际气候融资机构给予碳信用，有助于鼓励有针对性地采用适应性碳清除。同时，指出在建立碳信用机制的过程中，工作重心应该偏向构建环境的复原力，而不是单单依靠碳消除来实现。Zhang（2018）则是建立了基于区块链的加密货币交易框架，不仅可以通过发行能源币为用户提供激励，以指导用户行为、节约聚合商成本，还可以与法定货币进行兑换。发行能源代币与发行碳通证有相似之处，在区块链上对于用戶都具有一定的激励作用。

Dodge（2018）认为农民修复土壤通常是没有报酬的，一般只是基于自身对提高产量的需求进行土壤修复，但碳沉积系统为土壤修复提供奖励会影响农村经济的发展，特别是在收入较低的发展中国家。Wassenaer（2021）在对不同类型的农民参与区块链应用的研究中发现，小农往往是气候金融中的最终用户和受益者，可以更好地获得融资和全球价值链。以农林为主而无法兼顾经济发展的国家和地区，通过区块链技术下的碳通证抵消交易，能够使多参与者从消除二氧化碳中获利，激起人们减排的意愿。

3 区块链技术在碳抵消的发展现状

国内碳排放市场的交易产品以碳排放配额为主，为鼓励自愿减排，各试点碳市场设置了CCER（Chinese Certified Emission Reduction）抵消制度且允许CCER抵消的比例普遍在5%～10%。加之目前我国对于区块链的监管严格，关于区块链技术在碳抵消的应用主要集中在理论框架和模型设想。彭军霞（2020）基于区块链技术的思想，将碳消除量的数据锚定到区块链上转化为有价格的绿色通证，从而构建出碳普惠生态系统，该模型可以应用于多类型场景，包括社区、工业园区、低碳城市及绿色产业发展。碳普惠生态系统可以促进碳普惠市场化，多场景的应用将使更多人参与到碳抵消项目中。

境外对于碳金融的项目更加丰富，对于区块链的应用也相对开放，美国联邦法规中的CF规则对于通证的发行提出了合规要求，由业界倡导的未来通证简易协议逐步被交易市场采纳。Saraji （2021）设想出一种基于区块链的碳信用生态系统，该生态系统不仅包括用于安全数字化的通证机制、具有公开透明的发行通证和抵消碳信用的协议、吸引利益相关者参与的激励机制，还包括免费的自动化做市商、项目验证者、流动性提供者、非政府组织、有关部门等。这一设想为基于区块链的碳抵消项目的落实提供了一定的参考。

目前，市面上已实现的结合区块链技术自愿交易碳抵消的应用案例极少，且由于发展时间较短、市场反馈有限，深入项目应用的研究并不多。IBM与中国香港公司合作的Veridium Labs系统，可通过名为VerdePay的支付系统对位于加里曼丹中部的森林保护区的碳信用额度进行交易。Howson（2019）指出该系统充分利用了自动化智能合约支付协议，帮助消费者计算购买隐含碳排放量后自动购买相应的碳信用额进行抵消。Mihaylov（2014）通过研究数字货币NRG币，认为生产者和消费者可以通过NRG币实现可再生能源交易，其价值由交易市场决定，并且认为在环境保护方面NRG币相对传统货币更具优势。不仅是NRG币，能源交易平台还发挥着积极的作用，WePower绿色能源交易平台在发行能源代币筹集资金以促进全球可再生能源的发展。目前，美国西雅图的Nori公司，通过区块链技术构建了一个全球性的碳通证交易平台，用户可以通过平台购买农业除碳项目产生的碳通证来抵消自己产生的二氧化碳。该平台已经完成了400万美元的融资，成功启动了市场，已有超过31个国家和地区的个人及机构参与了碳通证交易。

4 研究展望

4.1 政策支持

杨虹等（2021）通过博弈模型测算森林碳汇的需求价格及预测森林碳汇需求价格受政策变化的影响，发现政府允许碳汇抵消比例的提高和碳汇补贴额度的增加，各行各业对碳汇的需求和价格也随之上升。碳抵消市场的发展与政策的支持是相辅相成的，目前世界各国给予抵消的占比普遍较低，一方面是碳抵消的过程需要相关技术解决存在的问题，另一方面是过去全球在碳排放交易市场建设的速度上远不及预期。

区块链技术为全球碳排放交易的发展开启新的大门，在技术层面弥补了碳抵消机制中的不足。眼下，世界各国都提出了更加积极进取的减排计划以实现“双碳目标”，而关于结合区块链技术及碳抵消的法律法规寥寥无几，未来如何在法律层面让两者在政策支持下融合到一起，还需要不断挖掘前瞻性的思考。

4.2 激励机制

白江迪等（2017）从碳汇需求方的角度对森林碳汇抵消政策实施的影响因素进行分析，认为外部激励作用越大，减排的动力越大，企业倾向于支持森林碳汇抵消政策实施的意愿会越大;若外部约束不够强烈，市场对低碳的需求不足，企业较难实现自主实质性的减排。碳抵消多运用于自愿性碳交易市场，普遍缺乏政府部门的强效介入，这就需要合理的激励机制来形成长效的市场激励作用和约束。

基于区块链技术的碳抵消系统，包括产生碳排放的消费者、提供减排量的供给方、提供服务的第三方机构等参与者，参与方之间环环相扣，需要足够的动力来驱使整个交易过程的衔接，任何一个节点出问题都会影响碳抵消的实现。碳通证作为碳消除量的数字权益，反映了除碳量的内在价值，在系统中的流通可以贯穿多个参与方，是激励机制中重要的组成部分，因此碳通证及相关的奖惩规则在系统设计中都是未来研究值得关注的主题。

4.3 计量标准

在区块链自愿碳排放项目的研究中，减排量及排放量的计算对于整个系统的运作是十分重要的。Dodge（2018） 在利用区块链技术构建碳沉积系统时指出，由于土壤含碳量随着土地上发生的活动而不断变化，其中的挑战在于准确计算排放和封存的碳量，只有开发足够准确的工具和统计模型，才能被市场认为是公平和可靠的。

碳抵消方式包括生物固碳、土壤固碳、海洋固碳、林业固碳等，这些项目的碳消除量需要专业测量，是碳信用上链交易的前提。

4.4 审核机制

碳通证可以作为经济奖励的手段吸引更多参与者加入区块链的碳抵消交易中，而一味追求利益不仅会使碳抵消偏离初心，还会造成投机者和共谋现象的出现。

基础资产在上链前，需要保证该资产的真实性、有效性和完整性，因此在碳信用上链前，需要专业且独立的第三方机构对相应碳消除项目的具体情况进行核实。同时，为了避免碳消除项目的提供者与第三方机构之间的舞弊行为，系统还需要在项目的不同阶段或周期完结时进行抽查及复查。许多关于区块链与碳交易的研究并没有关注到系统所标注的碳消除量是否真实，通过碳通证交易是否能在真实世界里实现碳抵消。随着“碳中和”热潮的席卷，除了注重发展技术及扩大交易外，还要对减排效果进行跟进和验证。

参考文献

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Literature Review and Prospect of Carbon Offset Based on the Blockchain

City University of Macau Macau， China 999078

SHEN Zhexin

Abstract： The carbon offset market is developing very slowly due to the lack of transparency and quality assurance. The blockchain technology can effectively solve the problems above. The issuance of carbon token through the blockchain not only reflects the value of carbon resources， but also uses market means to promote the development of carbon inclusion. At present， most of the literature focuses on the theoretical assumption and necessity of building carbon offset based on the blockchain， and there are very few practical application studies. In the future， people will continue to explore relevant policy support， incentive mechanisms， measurement standards， and audit mechanisms， so as to give better play to the positive role of the blockchain technology in the carbon offset market to promote the realization of the goal of “carbon neutrality”.

Keywords： carbon offset; blockchain; carbon token; carbon neutrality; voluntary carbon market