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企业级碳计量公共服务平台技术建设研究

2024-12-08 54 上传者：管理员

摘要：碳计量作为碳中和的基础，直接影响碳减排目标的实现，传统碳计量方式存在分散、数据难共享等问题，亟需一个具备统一化、协同化、可信度高的碳计量公共服务平台。本文旨在构建一套结构化、标准化、综合化的企业级碳计量公共服务平台，从平台架构、关键技术、应用设计和效益等方面进行了分析，为政府、企业和公众建设便捷的碳排放监测、核算和分析平台提供技术支撑，助力国家碳中和战略的实现。

关键词：
公共服务
物联网
碳中和
碳减排
碳计量
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随着全球气候变化问题日益严峻以及绿色环保的建设方针，碳减排已成为全球范围内的迫切议题[1]。然而，碳减排的实现离不开准确、透明的碳排放数据支撑。为了有效推动碳减排，监管部门需要实时掌握碳排放情况，企业则需优化生产过程以降低排放，而公众的低碳意识和行为也在减排中扮演着关键角色[2]。在这一背景下，碳计量公共服务平台应运而生，不仅可帮助政府监控碳排放情况，制定相关政策，还能为企业提供碳排放管理和优化建议，可推动碳信用交易市场的发展，对促进公众低碳生活方式普及具有重要意义[3]。

因此，本文以企业级碳计量公共服务平台技术建设研究为主要目的，通过重点分析平台架构、关键技术、应用场景以及效益等方面，为碳排放管理和绿色低碳社会的构建提供理论依据和技术实现指导。

1、平台架构

平台技术路线聚焦于门户层、应用层、中台层的实现为核心，结合减碳与绿色环保等业务特点，面向数据采集到应用支持的完整技术闭环建设的目标，发挥物联网、区块链、大数据以及人工智能等技术特点[4-5]，为碳排放监测和管理提供精准高效的技术支撑。总体架构见图1。

门户层，作为平台的前端交互界面，支持通过门户网站、桌面终端、便携设备等载体，提供灵活、可视化的服务，满足政府、业务企业、公众、科研以及咨询机构等不同用户的需求，在数据安全、用户权限、可扩展性等方面提供保障，确保平台顺利运行和长远发展。

应用层，作为碳计量公共服务平台的核心功能实现层，围绕环境合规、碳减排、生态资产价值实现三条主线设计功能，包括环境账户管理、碳账户管理、生态账户管理、绿色账户综合管理和绿色服务支撑五大应用，为各类用户提供全面的决策支持。

中台层，作为平台的核心支撑层，由数据中台、业务中台、技术中台组成，通过建立统一的标准规范，对业务、数据、技术和工具进行整合，对业务模型和数据模型进行抽象化、标准化、组件化封装，保障平台架构的统一和业务之间的关联应用。

2、关键技术

2.1物联网技术

物联网技术在碳计量平台中主要用于数据采集和实时监控，通过传感器节点部署、边缘计算以及数据传输协议等技术手段，能够有效连接工业设备、交通工具、传感器等，实时获取碳排放相关数据，实现从排放源头到数据中心的高效、低延迟的无缝连接。

传感器网络环境：通过结合不同排放源的传感器部署，如二氧化碳传感器、能耗计量器等，可检测温室气体和能源消耗数据，通过网关技术，将现场数据实时传输至平台。

数据传输协议选型：结合物联网环境中传输实时碳排放数据特点，根据不同量级的数据特征，选型数据传输协议模式，可凸显低功耗和通信高效性等系统优势。

边缘计算与预处理：考虑数据传输延迟和网络负载能力等因素，分析不同种类数据体量特征，结合可部署在数据采集端的边缘计算技术，进行数据去噪、压缩、过滤等预处理。

图1平台总体架构

2.2区块链技术

区块链技术在碳计量公共服务平台中的应用，通过数据上链、分布式存储管理以及碳信用管理与交易数据关联等手段，可以确保数据的安全性、完整性、可追溯性、透明性和不可篡改性，为碳排放记录提供可信的存储环境，确保数据不被单节点控制，建立公共数据查询机制，增强数据的透明性和可信度，也为碳信用交易系统提供技术支持。

数据分布式存储：采用分布式账本，保持数据块在网络中多节点上存储的一致性，避免数据被单节点控制、数据中心化的单点失效等风险。

数据运营准则：通过将关键碳排放数据或碳交易记录等信息进行上链，构建数据运营准则，按权限进行查阅，防止数据被恶意修改。

碳信用与交易信息管理：利用碳信用积分的生成模式和使用记录上链，构建碳信用的公开透明管理应用场景，也可以保障碳交易和碳补偿等规则的公平性和公开性。

2.3大数据技术

分布式数据存储、实时数据处理以及批处理与聚合分析等大数据技术的应用，可确保海量碳排放数据的高效存储、清洗、分析和管理，实现碳排放数据的分布式存储管理，满足数据的高并发读写需求，确保数据的准确性和及时性，并对原始数据进行聚合，统计行业平均碳排放量或区域总排放趋势，支撑平台的多维度数据处理需求。

详细而言，分布式数据库存储技术，可存储庞大的碳排放数据，发挥其扩展性强、读写效率高等优势，满足碳计量数据的高速增长情况。采用时效性大数据处理框架，对数据进行清洗、去重、格式化、标准化等处理，保障数据质量。通过聚类分析等手段，可实现分时段、分行业等不同条件下的碳排放数据分析。进一步发挥大数据技术在平台中作为数据管理与分析中枢的特点，使数据存储、处理和分析更加灵活、高效。

2.4人工智能数据分析与决策技术

融合数据特点与人工智能技术，利用深度学习模型、无监督学习算法、聚类分析等手段，构建碳排放趋势预测、异常检测与告警、碳减排建议生成、用户行为等数据智能分析模型，通过数据挖掘、预测和决策等智能化场景的搭建，进行碳排放数据趋势预测、异常特征识别、碳减排方案优化、公众用户行为分析与建议推送等服务，使平台能够主动识别和预测碳排放变化，提出个性化减排方案，提升平台的分析能力和智能化水平，帮助政策制定、企业减排措施实施、科学分析碳排放根源、绿色消费和低碳生活等目标的实现。

2.5云计算资源管理技术

云计算技术在碳计量平台中提供了弹性计算资源，通过性计算资源分配、数据存储与备份机制、任务分发与负载均衡、跨地域数据访问与同步等应用场景的建设，以实现计算和存储资源动态调整、数据安全存储和快速访问、算力的高并发处理能力以及多用户跨域应用等目标，支持不同规模数据处理和多用户并发应用的需求。云计算资源的有效管理与调度，为碳计量平台的构建，提供了强大的计算和存储支持，使平台能够应对多用户、大规模数据处理等需求，保证高性能数据管理与智能分析决策场景的实现。

2.6数据可视化分析技术

数据可视化技术将平台数据转化为直观、可操作的信息，采用多样化数据统计图形组件、GIS地理信息展示组件、多维数据交互技术组件等技术，通过生成关键指标动态仪表盘、数据监测与统计分析特征、GIS导航与热力图展现以及数据操作交互应用等可视化分析应用场景，帮助不同用户快速理解碳排放数据及其变化趋势，将复杂的碳排放数据图形化展示，增强用户的体验与理解，为用户提供更便捷的数据访问方式。数据可视化技术的合理应用，能够显著提升碳计量过程的用户体验感，使碳排放数据更加清晰展示，为用户提供直观的数据洞察应用场景。

3、应用场景

3.1政府监管与碳排放监测

政府部门可以借助碳计量平台对各行业和地区的碳排放数据进行实时监测，以便有效监管碳排放达标情况，并依据数据进行政策调整。利用平台提供的分析工具评估碳减排政策的实施效果，从而判断政策的实际影响和有效性。通过定期生成不同地区和行业的碳排放报告，便于政府部门掌握碳排放分布和趋势，制定有针对性的碳减排政策。

3.2企业碳排放管理与减排优化

企业可以借助平台的碳排放监测和分析功能，通过碳排放自监控与优化、碳信用积分管理、供应链碳排放优化等应用场景，进行生产环节的碳排放数据跟踪，通过AI模型分析，自动生成优化建议，优化供应链的碳排放，使企业在节能减排和碳信用管理上具有更强的操作性与可靠性，实现排放管理和减排优化，提升其在碳信用交易市场中的竞争力。

3.3碳信用交易市场支持

碳计量平台为碳信用交易市场提供了数据支撑和技术支持，确保碳信用积分数据的不可篡改性和透明性，并围绕碳信用认证与交易记录、碳信用积分交易撮合以及碳信用价格预测等目标，未来碳信用价格进行预测，分析碳信用市场的供需情况，自动匹配碳信用交易的供需方，助力碳交易的规范化和高效化。碳信用交易市场变得更加透明和规范，市场参与者能够更便捷地进行碳信用交易，促进碳减排目标的实现。

3.4公众绿色生活与低碳指导

公众用户可通过平台记录日常出行与消费记录、个性化低碳建议推送等多元化功能场景，通过个人碳足迹监测、低碳生活建议、碳积分奖励与公众激励、绿色社区互动等措施，可帮助公众用户能够更加直观地了解自身的碳排放影响，引导公众参与绿色生活，帮助用户实现个人碳减排。

3.5科研数据支持与碳排放趋势分析

通过提供的开放匿名的碳排放数据，能够为科研机构和环保组织在区域、行业、季节等多维度上进行碳排放趋势分析，可以更深入地研究碳排放的规律与影响因素，进一步可通过模拟演算环境的搭建，使用平台监测数据验证不同减排技术的效果，并根据数据反馈不断优化技术参数，为政府和企业的碳减排策略提供理论支持。

4、效益分析

4.1潜在效益

碳信用交易市场收益：通过企业碳信用积分管理和交易撮合，收取一定的平台佣金服务费，成为平台的主要直接经济收益来源。此外，平台对碳信用价格的预测功能也可以以增值服务的方式提供给企业和投资者。

数据服务和技术支持收益：为企业和科研机构提供定制的数据分析、碳排放优化等服务，通过收费的数据服务和技术支持实现收入来源。

政府补贴和政策支持：作为碳中和目标的重要工具，平台建设和运营可获得政府补贴和政策支持，尤其是对于提供碳监测和减排支持的企业，政策激励有助于减少运营成本。

4.2社会效益

环境效益：通过对碳排放的实时监测和管理，能够有效减少碳排放。企业借助平台优化生产、改进工艺流程，可以实现显著的减排效果。同时，公众的低碳生活习惯得到引导和推广，有助于实现更大范围的环境保护。

经济效益：通过促进碳信用交易市场的透明化、规范化，可以激励企业主动减排，推动低碳经济的发展。在碳交易和碳减排相关的政策推动下，碳计量平台将进一步推动绿色产业和技术的市场扩展。

社会责任和公众效益：为公众提供碳足迹监测和低碳生活建议，有助于提高公众的碳排放意识，结合合理的激励措施，公众将更多地参与低碳活动，形成更广泛的社会影响力。

技术创新推动效益：通过集成与应用物联网、区块链、人工智能等前沿技术，其建设和推广，将推动这些技术在碳排放管理和环境保护中的应用和创新，形成可复制的解决方案，为其他环保技术的研发和实施提供借鉴。

5、结语

碳计量公共服务平台通过物联网、区块链、大数据、人工智能和云计算等多项关键技术的集成与应用，提供碳排放数据的高效采集、透明存储、智能分析和个性化服务。不仅支持政府部门对各行业的碳排放进行实时监管，为政策制定提供数据支撑，还能够帮助企业优化生产流程、管理碳信用积分，以提升减排成效和市场竞争力。同时，在科研方面，助力碳排放规律研究和低碳技术的实验验证。此外，平台技术的实现还可推动全民低碳生活方式的普及。总体而言，碳计量公共服务平台不仅是实现碳中和目标的重要工具，还在政策实施、企业优化、市场规范、公众生活和科研创新等方面发挥了关键作用，可为全社会的碳减排和绿色转型提供技术支持。

参考文献:

[1]杨莉莎,朱俊鹏,贾智杰.中国碳减排实现的影响因素和当前挑战———基于技术进步的视角[J].经济研究,2019,54(11):118-132.

[2]新时代企业高质量发展研究中心课题组,贾明,杨倩.中国企业的碳中和战略:理论与实践[J].外国经济与管理,2022,44(02):3-20.

[3]刘婧玲,陈艳莹.数字技术发展､时空动态效应与区域碳排放[J].科学学研究,2023,41(05):841-853.

[4]陈晓红,胡东滨,曹文治,等.数字技术助推我国能源行业碳中和目标实现的路径探析[J].中国科学院院刊,2021,36(09):1019-1029.

[5]王新成,李垣.人工智能技术赋能企业碳减排绩效的实证研究[J].中国软科学,2024(09):142-150.

文章来源:李辉,张栩,刘兴万.企业级碳计量公共服务平台技术建设研究[J].价值工程,2024,43(34):37-39.