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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發展戰略

       在當前全球碳中和漸成共識的背景下，應對氣候變化、推動綠色低碳發展是當前國際合作中各方較易達成共識的領域，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，已經成為成為今年我國現代化建設的核心議題。

1.1.2 工業企業的低碳發展在國家實現碳中和、至碳達峰的目標下關重要

       各地方政府、行業、企業積極響應號召，紛紛設定各自碳達峰、碳中和的目標。我國工業規模巨大，雖然近年來工業增加值占比持續下降，但仍是最大的能源消費領域。從排放量上看，工業直接排放占全國30%，加上工業使用的電和熱，占比達60%-70%。因此，工業企業在積極推動工業綠色低碳發展在實現碳達峰碳中和目標中承擔著重要使命。各工業企業紛紛積極響應國家對碳中和、碳達峰的號召，降低碳排放，早日達到碳中和、碳達峰寫入企業自身的發展藍圖中。

       評估碳足跡是工業企業實現碳中和，減少二氧化碳排放的第一步。對于工業企業來說計算產品碳足跡有助于企業量化并深入了解生產、經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，工業產品碳足跡也可能成為我國工業產品進入國際貿易市場的獲取綠色技術貿易競爭優勢的重要手段。

1.1.3 區塊鏈已提升至國家戰略地位

       2016 年 12 月，國務院印發《 “十三五” 國家信息化規劃》，其中《規劃》首次將區塊鏈技術列入國家級信息化規劃內容。2020年4月，國家發改委首次將 “區塊鏈” 列入新型基礎設施的范圍，明確其屬于新基建的信息基礎設施部分的新技術基礎設施。同年的中央經濟工作會議強調，當今世界正經歷百年未有之大變局，新一輪科技革命和產業變革深入發展，同時國際環境日趨復雜，不穩定性不確定性明顯增加。尤其是，新冠肺炎疫情大流行，強化了經濟全球化的逆流，加劇了各國間的戰略博弈，全球產業鏈供應鏈面臨深度重構，科技競爭成為發展的關鍵變量。科技發展中的某些 “卡脖子” 問題，對我國發展、國家安全等造成重大影響。因此，中央經濟工作會議在部署明年要抓好的重點任務時，首先部署的是 “強化國家戰略科技力量” 和 “增強產業鏈供應鏈自主可控能力” 。

       工業互聯網作為新一代信息技術與制造業融合發展的產物，為區塊鏈應用提供了大量應用場景，加快區塊鏈與工業互聯網深度融合，有利于構建可信數據資源存儲、管理和服務體系，推動工業互聯網平臺數據的歸屬確權、可靠交易和傳輸安全。當前，區塊鏈技術蓬勃發展，已應用到金融科技、供應鏈管理、數字資產交易等多個領域，同時在工業互聯網領域開始探索應用。　

1.2 挑戰

       實現碳中和，已成為全球共識。履行碳中和承諾，是工業企業積極響應國家號召表現，同時也是企業向高質量發展轉型的必然選擇。但是當前工業企業在如何精確、便捷地計算其產品碳足跡上面臨著困難和挑戰：

（1）現有的業界方法可以根據產品全生命周期估算同類產品的碳足跡數據 （即為產品從原物料、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，進而得出該產品的碳排放數據），屬于靜態的碳排放記錄，但產品在產品生命周期上的碳排放量實際是動態變化的，即使是同一類產品，在不同的供應鏈中造成的碳足跡也會有所不同。

（2）對于生產制造企業來說，對于整個廠區/園區的二氧化碳的直接排放（范疇一）以及相關能源消耗（熱力或者電力）對應在生產環節產生的間接排放（范疇二），已有一些相應的解決方案，但如何將范疇一和范疇二的碳排放數據自動化地、細粒度分解到工廠的單個產品上，是計算工業產品碳足跡上有待解決的問題。

（3）對于工業產品而言，其碳足跡的數據來源除了廠區內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業鏈所有上下游間接排放（范疇三），目前該部分的數據的準確性難以有效保障。供應商可以針對產品生命周期的溫室氣體排放評估規范，估算產品供應鏈上的相關碳足跡信息，但如何推動供應商提供相應的碳足跡數據，盡可能保障多級供應商提供的碳排放相關數據是合理準確的，沒有被篡改的。目前，如何建立上下游企業的信任機制，是工業企業計算產品碳足跡亟待解決的問題。

       就我們目前的調研來看，國內暫時還未有企業從事相關基于基于區塊鏈的工業產品碳足跡安全可信追溯的開發。而西門子利用區塊鏈技術和自身先進的工業邊緣計算能力及數字化能力，打造可以細化到工廠產線級和工業產品級的碳足跡追蹤。幫助智能制造企業制定更準確地碳中和、碳達峰的戰略目標，促進可持續發展。

1.3 目標

       西門子旨在通過基于區塊鏈的產品碳足跡可信精算與追溯，依托工控系統行業知識，采集并分析產線上的生產制造數據及能管數據，數字化建模不同類別的工業產品的碳足跡計算模型，精準計算廠區內、產品級的碳排放數據，同時，構建開放的、安全的、跨組織的合作區塊鏈網絡去可信交換工業產品供應鏈上的產品碳足跡數據，通過將工業產品賦予經過行業認可的、可追溯的、不可否認的碳足跡標簽，有效監督并降低工業產品供應鏈上的二氧化碳排放量，提高工業產品的綠色制造競爭優勢。

       此次交付物為基于區塊鏈的產品碳足跡可信精算與追溯，會預先導入一些模擬的產線生產制造數據、能源管理數據以及上下游供應鏈的碳排放數據以進行系統的展示。未來在與上海的工業企業進行合作試點中，與真實的產線進行連接，支持使用西門子分布式數據探針采集產線上的IT/OT數據，通過加密VPN通道將采集的數據傳送到產品碳足跡追溯系統后臺，為工業產品碳足跡數字化建模與計算，提供必要的數據基礎。

2、 方案詳細介紹

       西門子基于區塊鏈的工業產品碳足跡安全可信追溯演示系統，基于產線生產制造數據、產線的能源管理數據以及上下游供應鏈的碳排放數據等，在全面獲取了IT/OT相關數據的基礎上，西門子產品碳足跡追溯系統可以處理、分析、統計并以可視化方式從多個維度展現工業產品的碳足跡追溯信息。

2.1 工廠級二氧化碳排放整體態勢展現

       在基于區塊鏈的工業產品碳足跡安全可信追溯演示系統的前臺，對整個工廠內生產的產品系列數量、產品數量、產品包含的組件數量，以及提供相關組件的供應商數量，都作為產品碳足跡追蹤的基礎數據予以呈現。

       從廠區級別呈現了當前廠區內年度的二氧化碳的直接排放以及相關能源消耗（熱力或者電力）對應在生產環節產生的間接排放的整體數據統計，以及廠區內所追溯所有產品的上下游供應鏈上的間接排放數據統計。同時，能夠基于歷史數據，形成各季度/月度的各范疇的二氧化碳排放量多維度統計對比（排放增加/排放減低）。方便工廠可持續性管理人員能夠有效掌握廠區內二氧化碳排放整體的狀態。

2.2 產品級碳足跡信息展現

       基于廠內生產制造數據及能源消耗數據，統計某產品其產品級的碳足跡相關信息，包括其廠內生產制造環節的產品級碳排放信息，其包含的各個組件信息以及各個組件的供應商提供的其各組件的碳足跡信息，從而綜合統計出其該產品的二氧化碳排放總量，其來自于工廠實時生產數據及能耗數據的分解到該產品的精準度量，以及該產品上下游供應鏈排放的二氧化碳當量。此外，還可以根據歷史數據，統計生產該產品的季度/月度碳足跡信息統計，可以有效看出其碳足跡數據的升降與自身企業排放以及供應鏈排放的關系。

2.3 產品級碳中和信息展現

       基于單個產品可以根據其碳排放信息，動態制定其碳中和計劃，如藻類碳匯計劃，具體地點，碳補償狀態等等，以實現產品級的碳中和。

2.4 基于區塊鏈網絡的供應鏈相關方碳足跡信息安全共享

       針對產品各組件的供應鏈相關方，可以基于區塊鏈的工業產品碳足跡安全可信追溯演示系統的區塊鏈底層網絡，請求共享相關的零部件的產品碳足跡信息。供應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，也可以為產品的上下游供應商提供相應的產品碳足跡追溯支持。

3、 代表性及推廣價值

       西門子利用其工業邊緣計算能力及數字化能力，采集產線的生產制造數據以及能源管理數據，基于數字化碳足跡建模，實時地將動態的碳排放數據自動便捷地精確分解到單個工業產品上,同時為產線提供必要的資產可視化及態勢監控。

       進入“十四五”時期，生態文明建設承載著新使命，實現經濟社會發展全面綠色轉型，需要匯聚生態文明制度合力，完善生態文明領域統籌協調機制。既需要有國家頂層策略和戰略引領，又需要上下聯動，為長期綠色低碳轉型營造良好的制度環境、政策環境和市場環境。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，要加快建設全國用能權、碳排放權交易市場，完善能源消費雙控制度。實施金融支持綠色低碳發展專項政策，設立碳減排支持工具。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交易試點。2020年11月，中國生態環境部發布《全國碳排放權交易管理辦法（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。

       實現碳達峰碳中和目標愿景，呼喚著技術的快速突破和市場的有效激勵，需要有突破性技術支撐。有了碳市場的價格機制，企業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研發的積極性。

       對于企業而言，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，它能幫助企業辨識自己在產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。而在基于區塊鏈的產品碳足跡可信精算與追溯方案制定過程中，根據碳足跡的分析結果，還可以預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，從而實現對不同擬減排措施和參與的碳中和活動的擇優與改進。企業還可以通過碳足跡的計算宣傳自己的碳減排行動，積極響應國家可持續發展的號召。基于區塊鏈的產品碳足跡可信精算與追溯利用其工業邊緣計算能力及數字化能力，采集產線的生產制造數據以及能源管理數據，基于數字化碳足跡建模，實時地將動態的碳排放數據自動便捷地精確分解到單個工業產品上。

       基于區塊鏈的產品碳足跡可信精算與追溯可以幫助工業企業準確估算碳足跡，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，滿足國家各級的監管要求；成為國家節能減排的標桿企業，履行其社會責任，早日實現碳中和。