趙楠 盛昭瀚 嚴(yán)浩

摘要 排污權(quán)交易機(jī)制的合理性和科學(xué)性是環(huán)境經(jīng)濟(jì)政策有效實(shí)行的關(guān)鍵所在。就中國而言，排污權(quán)交易的試點(diǎn)實(shí)踐中存在著因機(jī)制的不完備導(dǎo)致的信息不對稱、監(jiān)管效率低、政企行為異化等現(xiàn)象。區(qū)塊鏈技術(shù)的引入將創(chuàng)新傳統(tǒng)交易模式，形成去中心化、點(diǎn)對點(diǎn)交易、可信任的排污權(quán)交易市場。為此，文章首先從目前的排污權(quán)交易機(jī)制和區(qū)塊鏈技術(shù)特征出發(fā)進(jìn)行核心技術(shù)與應(yīng)用場景功能需求耦合。在此基礎(chǔ)上，分別從排污權(quán)交易監(jiān)管、二級交易市場構(gòu)建和排污權(quán)交易激勵(lì)與懲罰機(jī)制三個(gè)方面搭建基于聯(lián)盟鏈Fabric的創(chuàng)新應(yīng)用框架，綜合應(yīng)用區(qū)塊鏈中的共識機(jī)制、智能合約、Merkle樹、非對稱加密等技術(shù)。在排污權(quán)交易二級市場的區(qū)塊鏈框架構(gòu)建中就參與主體、交易流程和交易范圍分析區(qū)塊鏈在各個(gè)層面上帶來的制度變革和創(chuàng)新。同時(shí)，就排污權(quán)的申購、出讓和交易設(shè)計(jì)智能合約功能函數(shù)和算法，分析智能合約的運(yùn)行業(yè)務(wù)邏輯。整體來看，文章在宏觀層面挖掘區(qū)塊鏈技術(shù)在排污權(quán)交易領(lǐng)域的場景應(yīng)用框架，在微觀層面上就框架內(nèi)的每一耦合點(diǎn)分析區(qū)塊鏈相應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用機(jī)理。在兩個(gè)層面協(xié)同分析說明區(qū)塊鏈技術(shù)和排污權(quán)交易機(jī)制需求能夠有效耦合，并且區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用能夠促進(jìn)排污權(quán)交易中企業(yè)排污行為得到有效的監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)二級市場中的排污權(quán)申購、出讓申請和交易等管理流程智能化和自動(dòng)化，為跨區(qū)域排污權(quán)交易提供技術(shù)支撐從而降低交易成本和管理復(fù)雜度。除此之外，基于智能合約的排污信用幣發(fā)行在排污權(quán)交易市場中將是推動(dòng)企業(yè)積極參與到交易中的一種全新的激勵(lì)手段?；谏鲜龇治?，研究認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用是推動(dòng)排污權(quán)交易的要素市場化配置和環(huán)境資源合理分配的一把利劍，將在制度和交易模式上突破傳統(tǒng)的交易體系，形成政府和排污企業(yè)間環(huán)境資源的價(jià)值傳遞網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞 排污權(quán)交易;創(chuàng)新機(jī)制;區(qū)塊鏈;智能合約

中圖分類號 X196文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1002-2104（2021）05-0131-10DOI：10.12062/cpre.20200938

改革開放以來，在經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)的同時(shí)也出現(xiàn)了各種環(huán)境污染問題，人們對綠色發(fā)展的要求推動(dòng)著對環(huán)境治理的粗放型、命令型方式逐漸向以市場驅(qū)動(dòng)為主、政府監(jiān)管為輔的環(huán)境經(jīng)濟(jì)政策轉(zhuǎn)變。排污權(quán)交易作為其中一項(xiàng)關(guān)鍵的環(huán)境治理政策，旨在通過市場機(jī)制使得環(huán)境資源得到有效配置，從而實(shí)現(xiàn)全社會的減排成本最小化。排污權(quán)交易在我國的試點(diǎn)實(shí)踐已經(jīng)走過了三十多年，然而在實(shí)踐中卻存在著信息不對稱、監(jiān)管不到位、排污企業(yè)參與積極性低等各方面的問題，這些也是近年來這一研究領(lǐng)域內(nèi)學(xué)者們廣泛關(guān)注的排污權(quán)制度的痛點(diǎn)所在。近些年，新型技術(shù)的產(chǎn)生為環(huán)境治理注入了新鮮的血液。2008年以比特幣為代表的加密數(shù)字貨幣進(jìn)入金融等領(lǐng)域[1]，區(qū)塊鏈（Blockchain）隨之應(yīng)運(yùn)而出，并逐漸在供應(yīng)鏈、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域嶄露頭角[2]。區(qū)塊鏈技術(shù)所具有的去中心化、防篡改、可追溯、安全性高等特點(diǎn)與排污權(quán)交易機(jī)制設(shè)計(jì)中長期以來面臨的信息不對稱、企業(yè)排污機(jī)會主義行為監(jiān)管困難等難題不謀而合，區(qū)塊鏈技術(shù)的這些特點(diǎn)為排污權(quán)交易體制上的再設(shè)計(jì)提供了新的思路。因此，如何把握區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢，將排污權(quán)交易機(jī)制的痛點(diǎn)與區(qū)塊鏈核心技術(shù)特點(diǎn)耦合并挖掘排污權(quán)機(jī)制設(shè)計(jì)中區(qū)塊鏈的嵌入點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)環(huán)境資源的要素市場化配置和排污權(quán)交易主體價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的形成，亟需科學(xué)合理地進(jìn)行基于區(qū)塊鏈的排污權(quán)交易創(chuàng)新機(jī)制設(shè)計(jì)和研究。

1研究綜述

1.1排污權(quán)交易

作為一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的環(huán)境手段，排污權(quán)交易體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境污染之間的密切聯(lián)系[3]。排污權(quán)交易制度（EmissionTradingScheme）最早是美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家Crocker[4]和Dales[5]提出，其主要內(nèi)涵是政府代表社會公眾和環(huán)境資源的擁有者，將總量限制下的排污權(quán)有償或無償分配給污染者，污染者可以從政府購買該權(quán)利，也可以從擁有該權(quán)利的污染者那里購買，污染者之間可以互相出售或轉(zhuǎn)讓這種權(quán)利[6]。從理論根源來看，排污權(quán)交易以外部性理論、交易成本理論和環(huán)境資源產(chǎn)權(quán)理論等為基礎(chǔ)，是科斯理論在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用體現(xiàn)，即當(dāng)交易成本為零或足夠小以及交易自由的情況下，環(huán)境資源可以通過市場機(jī)制得到有效配置[7-8]。

排污權(quán)交易在我國的實(shí)踐先后經(jīng)歷了起步嘗試試點(diǎn)、摸索和試點(diǎn)深化三個(gè)階段。隨著多地試點(diǎn)實(shí)施的不斷深入，排污權(quán)交易制度逐漸呈現(xiàn)出一些關(guān)鍵的機(jī)制性痛點(diǎn)問題，主要障礙存在于管理機(jī)制、信息機(jī)制和市場機(jī)制三個(gè)層面。從管理機(jī)制來看，核心問題在于監(jiān)管核查機(jī)制不到位以及責(zé)任主體不明確。我國污染物計(jì)量及監(jiān)管能力較為薄弱，環(huán)保部門難以掌握企業(yè)排污的真實(shí)情況，對交易情況的追蹤和核實(shí)也難以有效展開從而無法對問題企業(yè)進(jìn)行追責(zé)，并且公眾缺乏渠道獲取環(huán)境污染信息導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)公共監(jiān)管[9]。從信息機(jī)制來看，排污權(quán)交易中的信息不對稱是企業(yè)搭便車行為和尋租行為以及政府部門逆向選擇行為滋生的沃土，而傳統(tǒng)交易機(jī)制下的信息不對稱難以避免，對這一問題的處理也只能單一的依賴契約設(shè)計(jì)的盡量完備化[10-11]。在市場機(jī)制層面，我國排污權(quán)交易二級市場由于交易范圍的限制、交易程序的煩瑣、試點(diǎn)間交易機(jī)制差異明顯以及交易費(fèi)用和政策限制帶來的交易主體準(zhǔn)入門檻高[9，12]等市場化要素配置的不合理性而呈現(xiàn)出有價(jià)無市、“一潭死水”的狀態(tài)。

從根源來看，機(jī)制障礙的根本在于排污權(quán)交易制度本身的要素市場化配置的產(chǎn)權(quán)界定不明晰、交易主體行為不規(guī)范及交易規(guī)則的公平性和效率性缺乏，從而致使排污權(quán)交易市場失靈，但是目前少有文獻(xiàn)能夠在機(jī)制設(shè)計(jì)上綜合集成考慮這些關(guān)鍵根源問題。文章將試圖從宏觀分析的角度構(gòu)思如何在區(qū)塊鏈技術(shù)環(huán)境下更有效地解決排污權(quán)交易體系的這些問題癥結(jié)。

1.2區(qū)塊鏈技術(shù)及應(yīng)用

2008年，區(qū)塊鏈（Blockchain）技術(shù)思想在中本聰?shù)囊黄麨椤癇itcoin：Apeer-to-peerelectroniccashsystem”[1]的報(bào)告中首次揭示，并且闡述了基于P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、加密技術(shù)、時(shí)間戳技術(shù)等的電子現(xiàn)金系統(tǒng)的構(gòu)架理念。至此，區(qū)塊鏈?zhǔn)澜绲拇箝T向人們逐漸開啟。區(qū)塊鏈作為一個(gè)分布式賬本（Decentralizedsharedledger），按照時(shí)間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以鏈?zhǔn)酱鎯樘囟ǖ臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證數(shù)據(jù)的不可篡改和不可偽造[13-14]。因此，具備透明可信、防篡改可追溯、隱私安全保障以及系統(tǒng)高可靠四個(gè)主要特征[15]。

目前，國內(nèi)外對區(qū)塊鏈應(yīng)用研究較為廣泛的領(lǐng)域包括數(shù)字貨幣交易、供應(yīng)鏈、版權(quán)和產(chǎn)權(quán)保護(hù)等方面[16-17]，在排污權(quán)交易領(lǐng)域，部分國外學(xué)者針對區(qū)塊鏈在這一領(lǐng)域的適用性和風(fēng)險(xiǎn)以及基于區(qū)塊鏈平臺的排污權(quán)交易市場設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步的探索。在應(yīng)用研究方面，Al等從隱私性和系統(tǒng)安全性角度提出了一個(gè)以比特幣系統(tǒng)為基礎(chǔ)的去中心化碳排污權(quán)交易系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，解決了交易主體之間的匿名交易問題[18]。Fu等[19]將區(qū)塊鏈與工業(yè)4.0結(jié)合構(gòu)建服裝制造行業(yè)的排污權(quán)交易框架，兼容了去中心化、透明化、自動(dòng)化等特征，實(shí)現(xiàn)了污染物排放的全生命周期的管理。Pate等[20]在研究中將以區(qū)塊鏈為底層技術(shù)的代幣應(yīng)用到碳交易中，探索碳排放許可證的數(shù)字化追蹤，促進(jìn)碳經(jīng)濟(jì)在全球范圍內(nèi)的去中心化和透明化。另外，也有部分研究采用了較為成熟的區(qū)塊鏈框架作為排污權(quán)交易的平臺，例如Yuan等[21]

選擇聯(lián)盟鏈中的超級賬本（Hyperledger）設(shè)計(jì)排污權(quán)交易系統(tǒng)，應(yīng)用分布式賬本、共識機(jī)制、智能合約等核心技術(shù)，初步實(shí)現(xiàn)了排污權(quán)交易的區(qū)塊鏈平臺搭建;Franke等[22]構(gòu)建了一套評估區(qū)塊鏈系統(tǒng)的技術(shù)和軟要素指標(biāo)體系用以對比以太坊（Ethereum）和超級賬本在排污權(quán)交易中的適用性程度，為區(qū)塊鏈的選擇決策提供借鑒。除此之外，區(qū)塊鏈技術(shù)在排污權(quán)交易中的可應(yīng)用性分析和風(fēng)險(xiǎn)分析也是進(jìn)一步深入探索的關(guān)鍵點(diǎn)，Zhao等[23]采用風(fēng)險(xiǎn)分析模型對區(qū)塊鏈技術(shù)在排污權(quán)交易中的成本效益深入研究，對于何時(shí)部署區(qū)塊鏈、如何將核心業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到區(qū)塊鏈平臺以及區(qū)塊鏈服務(wù)定價(jià)等方面提供了決策建議。

總體而言，排污權(quán)交易領(lǐng)域的研究在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)仍圍繞著上文中所提及的核心痛點(diǎn)問題，然而由于排污權(quán)交易所在的傳統(tǒng)中心化交易體系以及政企間的信息不透明等機(jī)制缺陷使得難以對癥下藥。

在目前的排污權(quán)交易與區(qū)塊鏈技術(shù)相結(jié)合的研究中大多局限在適用性分析以及簡單的平臺搭建，未能在交易機(jī)制和市場要素配置層面厘清區(qū)塊鏈為排污權(quán)交易帶來的創(chuàng)新突破意義，尤其是國內(nèi)的研究幾乎處于空白的狀態(tài)。因此，相教以往的研究，文章可能的創(chuàng)新之處在于：①鮮有研究在宏觀層面對區(qū)塊鏈在排污權(quán)交易中的應(yīng)用進(jìn)行框架性的探討和分析，文章在對區(qū)塊鏈技術(shù)特征和排污權(quán)交易的痛點(diǎn)進(jìn)行耦合的基礎(chǔ)之上，以超級賬本Fabric為平臺對排污權(quán)交易監(jiān)管、排污權(quán)交易二級市場和激勵(lì)懲罰機(jī)制三個(gè)方面分析區(qū)塊鏈在排污權(quán)交易機(jī)制設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新應(yīng)用。②以往的區(qū)塊鏈與排污權(quán)交易結(jié)合的研究中大多單方面地應(yīng)用區(qū)塊鏈某個(gè)核心技術(shù)，文章在排污權(quán)交易相關(guān)的三個(gè)研究內(nèi)容中探究基于Fabric的區(qū)塊鏈智能合約、共識機(jī)制、跨鏈技術(shù)、資產(chǎn)通證化等多個(gè)技術(shù)在排污權(quán)交易機(jī)制創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的協(xié)同和集成作用，更加清晰地反映區(qū)塊鏈的各個(gè)技術(shù)與排污權(quán)交易機(jī)制設(shè)計(jì)的關(guān)鍵耦合點(diǎn)。

2區(qū)塊鏈技術(shù)特征與排污權(quán)交易需求耦合

一般來說，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用場景都存在三個(gè)基本特征[15]：第一，存在去中心化、多方參與和寫入數(shù)據(jù)的需求;第二，對數(shù)據(jù)真實(shí)性要求高;第三，存在初始情況下相互不信任的多個(gè)參與者建立分布式信任的需求。排污權(quán)交易系統(tǒng)存在政府、排污企業(yè)以及社會公眾多個(gè)參與主體。同時(shí)，需要不斷地將交易信息、排污數(shù)據(jù)等存入數(shù)據(jù)庫，更重要的是排污數(shù)據(jù)的真實(shí)性直接影響排污權(quán)交易的公平和效率。因此，從系統(tǒng)特征來看排污權(quán)交易是適合區(qū)塊鏈應(yīng)用的一個(gè)場景。從排污權(quán)交易需求和區(qū)塊鏈功能的耦合來看，如圖1所示，排污權(quán)交易中的痛點(diǎn)問題主要源于交易監(jiān)管、交易規(guī)則、市場關(guān)聯(lián)性（交易范圍）和激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)，這些宏觀上的問題能夠通過區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同化、數(shù)字化、智能化、去中心化、信息透明、防篡改可溯源等功能優(yōu)化解決。在涉及監(jiān)管、問責(zé)的管理機(jī)制層面，區(qū)塊鏈核心技術(shù)中的身份認(rèn)證、數(shù)字簽名、哈希加密將在解決傳統(tǒng)的問題污染數(shù)據(jù)難以溯源、問題主體難以追蹤中提供溯源證據(jù)鏈[24]，并以獨(dú)特的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)及共識機(jī)制使得非法篡改污染和交易數(shù)據(jù)難度大大提升，篡改成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其獲利[25]。區(qū)塊鏈在身份授權(quán)和準(zhǔn)入認(rèn)證下的鏈上數(shù)據(jù)具有全網(wǎng)全節(jié)點(diǎn)的透明化特征[26]，污染數(shù)據(jù)和交易數(shù)據(jù)都需共識節(jié)點(diǎn)認(rèn)可后上鏈。同時(shí)，上鏈后的數(shù)據(jù)能夠通過默克爾樹快速查詢到所在區(qū)塊高度，而非對稱加密技術(shù)則為數(shù)據(jù)共享提供完備性和安全性保障[27]，從而實(shí)現(xiàn)多主體間的可靠信息傳輸和共享。另外，在市場機(jī)制層面區(qū)塊鏈的智能合約技術(shù)能夠在基本操作流程上優(yōu)化政府的管理成本，釋放公共治理資源，同時(shí)自動(dòng)化執(zhí)行代碼能夠?yàn)楣叫院托市蕴峁┍Ｕ?。其次，跨鏈技術(shù)在排污權(quán)交易的跨區(qū)域和跨流域?qū)用鎰t具有獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢。同時(shí)，資產(chǎn)通證化結(jié)合相關(guān)的激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)在企業(yè)減排技術(shù)創(chuàng)新和生產(chǎn)優(yōu)化上具有調(diào)動(dòng)積極性的優(yōu)勢。

3排污權(quán)交易的聯(lián)盟鏈架構(gòu)體系

排污權(quán)交易體系是一個(gè)多組織參與、具有一定準(zhǔn)入要求的系統(tǒng)，對照區(qū)塊鏈的分類，具有同樣特征的聯(lián)盟鏈更加適合排污權(quán)交易這一應(yīng)用場景，聯(lián)盟鏈也通常應(yīng)用在多個(gè)互相已知身份的組織之間[15，28]。文章選取聯(lián)盟鏈作為排污權(quán)交易的區(qū)塊鏈體系基于以下四點(diǎn)考慮：第一，聯(lián)盟鏈的多中心化特征較公有鏈的完全去中心化相比更加切合排污權(quán)交易機(jī)制的治理需求[29]。

第二，聯(lián)盟鏈具有身份認(rèn)證模塊[30]，在排污權(quán)交易中更利于對排污單位的交易參與資格進(jìn)行審核，同時(shí)可以管理不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的權(quán)限，適合具有不同參與角色的排污權(quán)交易市場。第三，聯(lián)盟鏈交易速度更快，聯(lián)盟鏈的聯(lián)盟成員共識機(jī)制縮短了共識達(dá)成時(shí)間[31]，交易信息只對共識節(jié)點(diǎn)公開，保障了交易信息的隱私性。第四，聯(lián)盟鏈不需要設(shè)計(jì)激勵(lì)節(jié)點(diǎn)共識的Token體系[15]，減少了區(qū)塊鏈分叉的可能性，也降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度和使用難度。Linux基金會發(fā)起的區(qū)塊鏈技術(shù)和交易驗(yàn)證的開源項(xiàng)目——超級賬本（Hyperledger）中的Fabric是典型的帶有節(jié)點(diǎn)許可管理的聯(lián)盟鏈系統(tǒng)[32]。作為一種允許可插拔實(shí)現(xiàn)各種功能的模塊化架構(gòu)，F(xiàn)abric具有強(qiáng)大的容器技術(shù)，來承載各種主流語言來編寫的智能合約，并且具有權(quán)限管理模塊、區(qū)塊鏈應(yīng)用模塊以及基于SDK和CLI的應(yīng)用開發(fā)服務(wù)[33]。文章主要基于Fabric構(gòu)建排污權(quán)交易的聯(lián)盟鏈架構(gòu)體系，如圖2所示，整體架構(gòu)共包含7層結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、合約層、基礎(chǔ)服務(wù)層、外部接口層和應(yīng)用層。

數(shù)據(jù)層主要包含不同數(shù)據(jù)類別排污權(quán)交易相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，包括污染源排污監(jiān)管信息、排污權(quán)二級交易信息以及企業(yè)的生產(chǎn)行為數(shù)據(jù)。每個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)都可以通過特定的哈希算法和Merkle樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將一段時(shí)間內(nèi)接收到的交易數(shù)據(jù)和代碼封裝到一個(gè)帶有時(shí)間戳的數(shù)據(jù)區(qū)塊中，并鏈接到當(dāng)前最長的主區(qū)塊鏈上，形成最新的區(qū)塊。該過程涉及區(qū)塊、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、哈希算法、Merkle樹和時(shí)間戳等技術(shù)要素，均封裝在數(shù)據(jù)層。

網(wǎng)絡(luò)層是為了滿足去中心化的分布式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在這一層，區(qū)塊鏈主要提供P2P網(wǎng)絡(luò)、Gossip協(xié)議、公鑰基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（PublicKeyInfrastructure，PKI）和數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制。在排污權(quán)交易中體現(xiàn)在對排污單位身份準(zhǔn)入的限制上，需要通過政府部門的身份認(rèn)證機(jī)構(gòu)（CertificateAuthorities，CA）對其進(jìn)行準(zhǔn)入以及每次交易的身份審核。

共識層封裝網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的各類共識算法，在聯(lián)盟鏈Fabric中，依據(jù)版本的不同分為Solo算法、Kafka算法和Raft算法。Solo算法只提供單節(jié)點(diǎn)的排序功能，僅用于測試使用，安全性和穩(wěn)定性較差。Kafka是一種高吞吐量的分布式發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)，將所有的排序節(jié)點(diǎn)集群，實(shí)現(xiàn)對交易的排序。Raft算法新增了Raft主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)組織的排序節(jié)點(diǎn)中投票產(chǎn)生一個(gè)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)共同組成排序服務(wù)。在排污權(quán)交易的Fabric系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)中，初期的試驗(yàn)可以采用Solo算法作為演示，在后期系統(tǒng)較為成熟的情況下可選擇Kafka或Raft共識算法。

合約層能夠應(yīng)對更為復(fù)雜的信息互動(dòng)需求，封裝了各類腳本、算法和智能合約，是區(qū)塊鏈在特定場景下應(yīng)用的功能體現(xiàn)。在排污權(quán)交易應(yīng)用中，交易規(guī)則的每個(gè)細(xì)節(jié)都將體現(xiàn)在智能合約相關(guān)函數(shù)的設(shè)計(jì)上，基于Fabric的智能合約（鏈碼）的管理主要包括鏈碼的開發(fā)、安裝、實(shí)例化、升級和運(yùn)行操作[32]。

基礎(chǔ)服務(wù)層為整個(gè)系統(tǒng)提供后臺管理服務(wù)，使得參與排污權(quán)交易中的各方能通過基礎(chǔ)服務(wù)層滿足其需求。

主要包括參與排污權(quán)交易的用戶賬號管理、權(quán)限管理、會員管理、排污權(quán)交易檢測平臺管理、排污權(quán)交易平臺管理、排污許可證管理和信息公開化服務(wù)等[34]。

外部接口層為外部應(yīng)用提供各類接口的調(diào)用服務(wù)，使得各主體能夠通過接口方式將信息同步到區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，并且能夠從區(qū)塊鏈系統(tǒng)中獲取信息。排污權(quán)交易的參與主體通過應(yīng)用程序界面（ApplicationProgramInterface，API）與基礎(chǔ)服務(wù)層對接，同時(shí)每個(gè)對接接口的權(quán)限設(shè)計(jì)會依據(jù)主體的參與資格進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整[35]。

最頂層應(yīng)用層涉及區(qū)塊鏈在排污權(quán)交易中的具體應(yīng)用，主要分為三個(gè)部分：排污源數(shù)據(jù)監(jiān)管、排污權(quán)二級市場交易以及激勵(lì)與懲罰機(jī)制，具體將在下文分析。

4排污權(quán)交易的區(qū)塊鏈創(chuàng)新機(jī)制構(gòu)建

4.1區(qū)塊鏈技術(shù)下的排污權(quán)交易監(jiān)管

現(xiàn)存排污權(quán)交易中的污染源核算和監(jiān)管普遍存在“信息損耗”問題。首先表現(xiàn)在污染檢測數(shù)據(jù)通過現(xiàn)有系統(tǒng)層層上報(bào)的過程中存在“信息損耗”。在不同的行政區(qū)域內(nèi)，不同的流域范圍內(nèi)，排污企業(yè)和政府等各類主體均可能為了減輕排污壓力而虛報(bào)排污數(shù)據(jù)，導(dǎo)致“偷排”“虛報(bào)”“誤報(bào)”等現(xiàn)象的發(fā)生，使得整個(gè)過程監(jiān)管失效。同時(shí)，在發(fā)現(xiàn)排污數(shù)據(jù)有出入時(shí)，現(xiàn)有監(jiān)管機(jī)制很難確定責(zé)任主體，進(jìn)一步導(dǎo)致排污權(quán)交易的公平性、可信度降低。區(qū)塊鏈技術(shù)中的防篡改、可溯源、透明公開等特征為這一問題提供了新的解決思路。

搭建基于聯(lián)盟鏈的排污權(quán)交易監(jiān)管體系將在源頭監(jiān)管、過程監(jiān)管和末端監(jiān)管中全方位地維護(hù)數(shù)據(jù)的真實(shí)性并通過數(shù)據(jù)溯源明確責(zé)任主體，如圖3所示。具體來說，排污權(quán)交易包括污染源監(jiān)控和排污核算兩個(gè)部分。在線監(jiān)測設(shè)備安裝在各個(gè)污染源的排污源位置獲取實(shí)時(shí)的排污數(shù)據(jù)，包括排污單位的基本信息、污染防治情況、主要污染物種類、排放濃度、排放總量、排放去向以及排污指標(biāo)存量和可轉(zhuǎn)讓量等數(shù)據(jù)信息?；谶@些數(shù)據(jù)，排污單位自主或通過中介進(jìn)行核算，通過排污統(tǒng)計(jì)計(jì)算區(qū)域環(huán)境總量、各個(gè)排污單位排污總量、排污指標(biāo)情況等，最后數(shù)據(jù)將錄入排污信息庫，并且將相關(guān)的排污數(shù)據(jù)公開給社會公眾。整個(gè)過程中，所有環(huán)節(jié)的核心數(shù)據(jù)自動(dòng)化上傳到聯(lián)盟鏈系統(tǒng)中并進(jìn)行哈希運(yùn)算，同時(shí)上傳節(jié)點(diǎn)對其附加數(shù)字簽名并由環(huán)保部門對提案進(jìn)行背書驗(yàn)證。區(qū)塊鏈中保存著所有環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息和參與者的行為信息，所有數(shù)據(jù)的最新值將保存在世界狀態(tài)中以便于進(jìn)行快速查詢，聯(lián)盟鏈運(yùn)行的全過程由環(huán)保部門進(jìn)行監(jiān)管。

通過將區(qū)塊鏈技術(shù)納入到現(xiàn)有排污權(quán)交易監(jiān)管體系的底層，一方面所有的環(huán)節(jié)上鏈數(shù)據(jù)一旦存入?yún)^(qū)塊將不可篡改。因此，在源頭數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的情況下，排污單位和政府部門很難存有僥幸心理在后期私自篡改排污數(shù)據(jù)。另一方面，上傳的所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)都將成為溯源憑證，在后期一旦發(fā)現(xiàn)排污數(shù)據(jù)不同統(tǒng)計(jì)口徑存在出入，可通過區(qū)塊鏈區(qū)塊中的Merkle樹進(jìn)行哈希運(yùn)算對比以快速查詢到存在問題的數(shù)據(jù)源。同時(shí)，通過數(shù)字簽名溯源到該數(shù)據(jù)的負(fù)責(zé)主體，為清晰有效的問責(zé)和排污權(quán)交易仲裁提供事實(shí)依據(jù)。

4.2區(qū)塊鏈技術(shù)下的排污權(quán)二級市場交易

相比排污權(quán)交易一級市場，我國二級市場的建立和實(shí)行還停留在非常初期的階段，存在著交易程序復(fù)雜、交易成本高，中小企業(yè)的參與門檻較高等問題，并且現(xiàn)有機(jī)制中的政府干預(yù)較多，容易導(dǎo)致市場失靈并使得二級市場交易活躍度持續(xù)低迷。區(qū)塊鏈技術(shù)的引進(jìn)，以信息化方式傳播、驗(yàn)證及執(zhí)行智能合約，使得排污權(quán)交易對中介介入以及政府審核的要求降低，進(jìn)而簡化交易程序并優(yōu)化交易成本。基于此，文章構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的排污權(quán)交易框架，如圖4所示。

4.2.1參與主體

傳統(tǒng)機(jī)制下排污權(quán)交易二級市場的參與主體包括排污企業(yè)、政府環(huán)保部門和行使交易審核權(quán)力的排污權(quán)交易中心。排污指標(biāo)買入申請和轉(zhuǎn)讓申請、排污指標(biāo)交易申請中的審核工作需要排污權(quán)交易中心和政府環(huán)保部門協(xié)同完成。在排污權(quán)交易二級市場區(qū)塊鏈技術(shù)框架中，大部分申請審核工作由智能合約自動(dòng)化執(zhí)行代碼來完成，市場參與主體主要是排污企業(yè)，政府在其中扮演著交易的驗(yàn)證者和整個(gè)體系的監(jiān)管者角色。相較于傳統(tǒng)模式，政府的職能轉(zhuǎn)型并且對交易市場的干預(yù)性降低，有利于提升二級市場交易的活躍度，提高排污企業(yè)的交易積極性。

4.2.2交易流程

區(qū)塊鏈技術(shù)下排污權(quán)交易二級市場的流程將原有的審核工作納入了智能合約。具體來說，排污單位和地方政府部門都需要通過身份驗(yàn)證獲取公私鑰對和身份證書。排污單位參與交易，通過智能合約實(shí)現(xiàn)對排污單位的準(zhǔn)入資格、排污指標(biāo)購買申請、轉(zhuǎn)讓申請以及交易申請的自動(dòng)化審核執(zhí)行。在核算和交易申請中，排污單位和核算方都需要采用私鑰對其提案進(jìn)行數(shù)字簽名，以便于政府節(jié)點(diǎn)運(yùn)用相對應(yīng)的公鑰對交易進(jìn)行驗(yàn)證。

智能合約的執(zhí)行過程是在滿足預(yù)置的觸發(fā)條件后，根據(jù)預(yù)設(shè)邏輯讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，最后將計(jì)算結(jié)果永久保存在鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)之中。以排污權(quán)交易智能合約為例，預(yù)設(shè)的觸發(fā)條件和響應(yīng)規(guī)則中包括排污權(quán)供給方的出讓資格、排污權(quán)需求方的購買資格、排污權(quán)交易雙方制定的交易協(xié)議、雙方保證金的繳納以及這些條件的審核要求，同時(shí)還包括交易雙方的違約條件以及違約責(zé)任等方面的條件和規(guī)則設(shè)定。智能合約通過交易動(dòng)作和時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)化判斷執(zhí)行，在一定條件下產(chǎn)生相應(yīng)響應(yīng)。智能合約審核通過后提交給政府部門驗(yàn)證同時(shí)雙方簽訂合同，審核未通過則拒絕該次排污權(quán)交易申請，其中一方存在違約行為下會自動(dòng)扣除保證金并轉(zhuǎn)到對方賬戶同時(shí)記錄違約信息。這些觸發(fā)機(jī)制、觸發(fā)事件和響應(yīng)也會經(jīng)過背書節(jié)點(diǎn)背書驗(yàn)證和主節(jié)點(diǎn)的排序后生成區(qū)塊永久保存在區(qū)塊鏈中。

為了更清楚地說明智能合約在基于區(qū)塊鏈的排污權(quán)交易機(jī)制中所體現(xiàn)的核心業(yè)務(wù)邏輯，文章以排污權(quán)交易二級市場中的排污權(quán)轉(zhuǎn)讓、排污權(quán)買入和排污權(quán)交易為例設(shè)計(jì)基于Fabric的智能合約算法結(jié)構(gòu)。Fabric中鏈碼（智能合約）的基礎(chǔ)函數(shù)包括鏈碼的初始化（init）、調(diào)用（invoke）和查詢函數(shù)（query）。對排污權(quán)交易業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于核實(shí)交易主體的資格，包括轉(zhuǎn)讓資格、購買資格，初步協(xié)議達(dá)成的合法化審核以及違約和合同簽署。

排污權(quán)交易轉(zhuǎn)讓、購買和交易的智能合約的執(zhí)行過程可描述為排污權(quán)需求方提出購買申請，調(diào)用proposeTrading（）方法;驗(yàn)證供給方身份并判斷轉(zhuǎn)讓資格，調(diào)用isQualifiedSeller（）接口;驗(yàn)證需求方身份并判斷購買資格，調(diào)用isQualifiedBuyer（）接口;檢查雙方初步協(xié)議內(nèi)容，如轉(zhuǎn)讓份額、排污權(quán)指標(biāo)協(xié)議價(jià)格等，調(diào)用isQualifiedBuyer（）接口;雙方繳納保證金，如存在一方違約則進(jìn)行資金轉(zhuǎn)移并保存違約記錄，調(diào)用recordBreachBehaviour（）方法;簽訂合約并保存，調(diào)用signContract（）方法，具體的算法流程如下所示。

輸入：sellerID（供給方標(biāo)識），buyerID（需求方標(biāo)識），agreementID（初步協(xié)議標(biāo)識）

輸出：contractID（最終合約標(biāo)識）

functionproposeTrading（sellerID，buyerID，agreementID）

init（）;

whiletradingClosed=Falsedo

ifisQualifiedSeller（sellerID）=Truethen

ifisQualifiedBuyer（buyerID）=Truethen

ifcheckAgreementValid（agreementID）=Truethen

earnestFromSeller←moneyRequest;

earnestFromBuyer←moneyRequest;

ifcheckBreachBehaviour（sellerID）=Truethen

accountOfBuyer←earnestFromSeller;

earnestFromSeller←0;

recordBreachBehaviour（sellerID，breachBehaviour）;

elseifcheckBreachBehaviour（buyerID）=Truethen

accountOfSeller←earnestFromBuyer;

earnestFromBuyer←0;

recordBreachBehaviour（buyerID，breachBehaviour）;

else

contractID←signContract（agreementID）;

saveContract（contractID）;

tradingClosed←True;

returncontractID;

elsereturnnull;

elsereturnnull;

elsereturnnull;

4.2.3交易范圍

排污權(quán)二級市場交易中非常關(guān)鍵的一個(gè)模式選擇是交易范圍的確定。目前的實(shí)踐中大多試點(diǎn)地區(qū)都將交易限定在本區(qū)域內(nèi)或者流域內(nèi)，不允許跨區(qū)域以及跨流域的交易，進(jìn)而使得環(huán)境資源優(yōu)化配置上達(dá)不到最優(yōu)的效果，并且區(qū)域內(nèi)的排污單位數(shù)量有限，致使市場規(guī)模無法擴(kuò)大，多區(qū)域市場關(guān)聯(lián)受到限制，抑制了排污單位的排污權(quán)交易參與積極性。區(qū)塊鏈中的跨鏈技術(shù)在基于排污權(quán)交易監(jiān)控和排污權(quán)交易二級市場的區(qū)塊鏈應(yīng)用下可以應(yīng)用在跨區(qū)域和跨流域的排污權(quán)交易中并體現(xiàn)在不同區(qū)塊鏈之間的跨鏈交易。

跨鏈技術(shù)是區(qū)塊鏈之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞、價(jià)值轉(zhuǎn)移和提升可擴(kuò)展性的重要技術(shù)手段，以實(shí)現(xiàn)多條區(qū)塊鏈之間的互聯(lián)互通[36]。對于排污權(quán)的跨區(qū)域交易來說，不同區(qū)域內(nèi)部的交易較為頻繁，故形成緊耦合關(guān)系，各自形成一個(gè)區(qū)塊鏈，而區(qū)域之間的排污權(quán)交易相比頻率較低一些，故為松耦合關(guān)系，跨區(qū)域的交易中應(yīng)用跨鏈技術(shù)是合理的映射關(guān)系。

目前主流的跨鏈技術(shù)主要有三種[37]：公證人機(jī)制、中繼鏈機(jī)制和哈希鎖定。依據(jù)排污權(quán)交易跨區(qū)域的特征，以及政府監(jiān)管的參與和跨鏈技術(shù)的復(fù)雜度等方面，本文選取公證人機(jī)制作為排污權(quán)跨區(qū)域交易的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。假設(shè)一個(gè)省行政單位中有A、B、C三個(gè)市為排污權(quán)交易試點(diǎn)地區(qū)，每個(gè)市內(nèi)部排污單位之間的排污權(quán)交易形成內(nèi)部的交易賬本，即各形成一條區(qū)塊鏈，在跨市之間的交易則需要公證人的驗(yàn)證，省級政府環(huán)保部門擔(dān)任這一公證人的角色。每次交易都需要公證人的托管，公證人簽名驗(yàn)證后跨鏈交易才能生效。

區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)在排污權(quán)跨區(qū)域交易中簡化交易程序，降低企業(yè)交易成本和政府部門的管理復(fù)雜度，促進(jìn)不同區(qū)域的排污單位之間排污指標(biāo)的交易，增加交易機(jī)會，提高交易效率，進(jìn)而優(yōu)化環(huán)境資源配置?？缌饔蚪灰紫啾瓤鐓^(qū)域交易更為復(fù)雜，需要考慮上下游企業(yè)的地理位置，因此可在公證人節(jié)點(diǎn)部署調(diào)整交易比率的智能合約，鼓勵(lì)上游排污企業(yè)將排污指標(biāo)轉(zhuǎn)讓給下游排污企業(yè)，促使排污權(quán)由上游向下游的移動(dòng)。

4.3區(qū)塊鏈技術(shù)下的排污權(quán)交易激勵(lì)與懲罰機(jī)制

有效的激勵(lì)與懲罰機(jī)制是保證排污權(quán)交易公平和效率的根基。排污權(quán)交易體制中政府激勵(lì)和懲罰機(jī)制主要包括排污權(quán)交易監(jiān)管中對排污單位上報(bào)真實(shí)排污數(shù)據(jù)的激勵(lì)以及在排污權(quán)交易中對企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新以促進(jìn)消減排污總量的激勵(lì)兩個(gè)方面。在實(shí)踐中，排污權(quán)交易的激勵(lì)多以命令-控制型手段為主導(dǎo)。政府在每個(gè)固定時(shí)間期限內(nèi)對排污企業(yè)所購買的不同類別的排污權(quán)許可證與污染檢測中實(shí)際排污數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對企業(yè)排污權(quán)配額實(shí)際運(yùn)作績效進(jìn)行考核，連續(xù)多次靠后的企業(yè)將被政府強(qiáng)制回購排污權(quán)，而考核合格的企業(yè)在未來將優(yōu)先獲得排污權(quán)的申購權(quán)力。這種強(qiáng)制手段對排污權(quán)交易的市場調(diào)節(jié)機(jī)制帶來過度的干預(yù)，容易消減排污企業(yè)參與交易的積極性，無法帶來真正的激勵(lì)效應(yīng)。

基于區(qū)塊鏈中的智能合約自動(dòng)化執(zhí)行、數(shù)據(jù)真實(shí)透明、代幣發(fā)行可信度高等特點(diǎn)，文章基于以上分析，構(gòu)建排污權(quán)交易激勵(lì)和懲罰機(jī)制區(qū)塊鏈框架，如圖5所示。與傳統(tǒng)機(jī)制類似，政府將在一定期限內(nèi)，例如每個(gè)

季度、每年或每5年在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中定期提交獎(jiǎng)懲管理申請，部署在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)將通過跨鏈技術(shù)在排污權(quán)交易監(jiān)管區(qū)塊鏈和排污權(quán)交易區(qū)塊鏈的世界狀態(tài)中查詢企業(yè)的排污權(quán)許可證賬本數(shù)據(jù)和實(shí)際排污采集數(shù)據(jù)等信息。依據(jù)事先制定的獎(jiǎng)懲規(guī)則，智能合約將自動(dòng)化依據(jù)觸發(fā)條件和處罰規(guī)則判斷排污單位在排污權(quán)監(jiān)管中是否真實(shí)上報(bào)排污數(shù)據(jù)，同時(shí)依據(jù)排污權(quán)交易相關(guān)數(shù)據(jù)判斷排污單位在消減污染物上所實(shí)現(xiàn)的減排技術(shù)創(chuàng)新。

區(qū)塊鏈技術(shù)最成熟的應(yīng)用在數(shù)字貨幣交易上，本文在區(qū)塊鏈技術(shù)環(huán)境下引入“排污信用幣”作為排污權(quán)交易激勵(lì)和懲罰的通證媒介，將其理解為一種只能在排污權(quán)交易中應(yīng)用的數(shù)字貨幣，可代替法幣進(jìn)行交易。每個(gè)排污單位節(jié)點(diǎn)除了表示其區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中身份證明的公私鑰對，還將配置一個(gè)排污信用幣賬戶，類似于銀行賬戶的概念，賬號為公鑰，賬號密碼為私鑰。排污信用幣的發(fā)行和交易將部

署在排污權(quán)交易激勵(lì)和懲罰區(qū)塊鏈的智能合約中。對于受到激勵(lì)的企業(yè)，智能合約將為其發(fā)行一定量的排污信用幣，而對于受到懲罰的排污單位則會扣除其賬號內(nèi)的一定量排污信用幣。

排污信用幣的流通不需要第三方機(jī)構(gòu)作為擔(dān)保，從而將在一定程度上減少交易成本。與此同時(shí)，基于排污信用幣的懲罰激勵(lì)措施將更符合市場“看不見的手”的調(diào)整方式，進(jìn)一步促進(jìn)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新消減污染物排放量，抑制排污單位虛假上報(bào)或竄改排污數(shù)據(jù)信息的機(jī)會主義行為以及政府的尋租行為。

5總結(jié)與建議

文章基于區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)計(jì)排污權(quán)交易機(jī)制的Fabric聯(lián)盟鏈框架體系，從排污權(quán)交易監(jiān)管、排污權(quán)交易二級市場規(guī)則設(shè)定以及相應(yīng)的激勵(lì)和懲罰機(jī)制上分別應(yīng)用區(qū)塊鏈中的分布式存儲、哈希運(yùn)算、非對稱加密、智能合約、共識算法、跨鏈技術(shù)等核心技術(shù)，以期對目前排污權(quán)交易機(jī)制中的信息不對稱、監(jiān)管不到位、政府公權(quán)力異化、企業(yè)尋租行為等方面起到改善作用。在機(jī)制設(shè)計(jì)上應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的核心思想，構(gòu)建一個(gè)弱中心化、信息透明公開、點(diǎn)對點(diǎn)交易、政府監(jiān)管的排污權(quán)交易區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)環(huán)境產(chǎn)權(quán)的要素市場化配置，實(shí)現(xiàn)排污權(quán)交易的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建以及可信任環(huán)境下的政企間環(huán)境價(jià)值的有效傳遞。

作者針對區(qū)塊鏈技術(shù)在排污權(quán)交易機(jī)制創(chuàng)新中的應(yīng)用提出在政策上和進(jìn)一步的研究建議：

（1）推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)自身的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是將其創(chuàng)新應(yīng)用到排污權(quán)交易中的重中之重，包括在密碼學(xué)、共識機(jī)制、智能合約等基礎(chǔ)技術(shù)以及區(qū)塊鏈應(yīng)用平臺的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等方面的技術(shù)探索。

（2）文章在區(qū)塊鏈的排污權(quán)交易機(jī)制的研究還是一個(gè)初步的探索，雖然盡可能地嘗試比較全面的涵蓋區(qū)塊鏈在排污權(quán)交易機(jī)制中對關(guān)鍵問題帶來的解決思路，但仍主要是框架性的結(jié)構(gòu)分析。之后的研究可就其中一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行深入的思考和挖掘。

（3）文章在構(gòu)建基于區(qū)塊鏈的排污權(quán)應(yīng)用框架中未考慮在實(shí)際應(yīng)用中帶來的技術(shù)開發(fā)和維護(hù)成本以及監(jiān)管機(jī)構(gòu)的管理組織架構(gòu)和管理流程變革的阻礙所帶來的影響。由于區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)施難度大，技術(shù)門檻高，在從傳統(tǒng)模式向這一技術(shù)轉(zhuǎn)型的過程中需要從技術(shù)實(shí)施成本和管理變革阻礙等方面綜合衡量。

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（責(zé)任編輯：于杰）