一种碳配额分布式信息扩散拍卖装置及方法

本发明涉及碳交易数据处理，尤其是涉及一种碳配额分布式信息扩散拍卖装置及方法。

背景技术：

1、碳交易是温室气体排放权交易的统称，碳交易的基本原理是：合同的一方通过支付另一方获得温室气体减排额，买方可以将购得的减排额用于减缓温室效应从而实现其减排的目标。碳交易市场将碳排放权视为商品(碳配额)，使得企业和个人可以自由购买(出售)所需(多余)的排放权，从而找到减排成本最低的方法。碳交易市场通过经济激励等措施，鼓励企业和个人采取节能减排措施，促进向低碳产业模式转变。这种方式不仅能降低全球气候变化的风险，还能为可持续低碳经济增长创造机会。

2、尽管当前碳市场规模较大，但碳市场的流动性明显不足，主要原因在于碳市场中，主要参与者为重点排放企业，而中小企业、个人投资者和金融机构明显缺乏参与减排活动的动力以及碳交易所需的专业知识和能力。这种动力和技术知识的缺乏导致他们对碳市场的参与有限，降低了碳市场的流通性。其次，碳排放监测、报告和核查(mrv)机制亟待完善。碳市场的有效规范运行依赖于真实的碳排放数据，而目前碳市场监测技术尚未成熟，这将会影响碳排放数据的质量，进一步降低企业和个人的积极性。

3、现有技术中，中国专利cn115249092a(寻求碳交易市场下电力市场多主体最优决策行为的方法)公开了一种利用多目标线性规划寻找碳交易市场下电力市场多主体最优决策行为的方法。该方法采用线性规划的思想，确定各方的利润函数和问题模型，使用目标规划法求解后得到各方的临界碳价，为主体的行动提供了参考；但该方案没有考虑碳市场信息的流通性，即企业是否会因为不知晓碳配额单价而调整自己的减排策略，且临界碳价的参考不利于卖家进一步提高收益，不利于交易的社会福利的提高。

4、中国专利cn116720917a(一种分布式碳交易市场共识方法)公开了一种采用共识算法及共识节点来监督管理碳交易市场的分布式方法。该方法将参与碳市场的主体分为，普通节点(买卖双方)和共识节点(监督方)，在一次碳交易中，需要半数以上的共识节点同意，交易中心才能做出最终的决断，因此可以有效保证碳交易的公正及数据的安全性、真实性，保护了买卖双方的隐私。但同样的，该方法没有考虑信息流通的情况，其不能吸引更多的企业和个人参与交易；同时共识节点共同决断势必会提高第三方机构交易的手续费，从而降低买卖双方参与交易的积极性。

5、专利cn116777623a(一种基于区块链智能合约的碳交易平台)则公开了一种基于区块链加密特性，同时具有监管功能的智能合约碳交易平台。该平台通过区块链加密分布式的特性成功实现了去中心化的碳交易机制，提高了交易前后及过程中数据的隐私性和安全性，有利于我国碳市场的统一监管。但随着引入区块链，交易成本或手续费必然提高，不利于企业和个人接受；同时，该发明同样也没有考虑市场及信息的流通性。

6、综上可知，现有针对碳交易及碳市场的相关技术有以下不足：

7、1)现有技术对国内碳交易市场流通性问题，即如何让更多的中小型企业和个人参与碳交易的问题研究很少；

8、2)目前关于国内碳交易市场的研究一部分停留在各个企业的减排最优策略的制定上以及碳价对企业及个人的影响，没有考虑碳配额提供方利益的提高；

9、3)另一部分研究则注重碳交易中信息不对称、碳排放信息管理等问题，强调设计公平公正的交易机制，忽略了交易双方隐私泄漏的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种碳配额分布式信息扩散拍卖装置及方法，能够解决碳交易市场流通性不足的问题，提高整个碳交易的收入，同时起到保护个人隐私及管理、核查数据的作用。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种碳配额分布式信息扩散拍卖装置，包括卖家代理模块、买家代理模块和交易平台模块，所述卖家代理模块和买家代理模块分别与交易平台模块相互通信连接，所述卖家代理模块与对应碳配额提供方通信连接，所述买家代理模块与对应碳配额需求方通信连接，所述卖家代理模块用于收集碳配额提供方上传的信息后进行区分整合，将整合好的信息提交给交易平台模块，并从交易平台模块获取拍卖结果信息再发送碳配额提供方；

3、所述买家代理模块用于将碳配额需求方上传的信息提交给交易平台模块，并从交易平台模块获取拍卖时间和拍卖结果信息再发送给碳配额需求方；

4、所述交易平台模块用于将卖家代理模块和买家代理模块所提交的信息进行整合处理，通过构建无向图、生成dfs(depth-first-search，深度优先搜索)生成树，并在dfs生成树上采取dfdm(distributed fair diffusion mechanism，分布式公平激励信息传播机制)进行拍卖，同时管理dfdm中所有中介节点，以确定出拍卖时间和拍卖结果信息。

5、一种碳配额分布式信息扩散拍卖方法，包括以下步骤：

6、s1、碳配额提供方提供拍卖信息，通过卖家代理模块上传至交易平台模块进行发布；

7、s2、在拍卖持续时间内，碳配额需求方通过买家代理模块上传需求信息至交易平台模块以加入拍卖；

8、s3、在拍卖持续时间结束后，交易平台模块将拍卖信息和需求信息进行整合处理；

9、s4、交易平台模块应用分布式公平激励信息扩散机制执行拍卖，确定出拍卖的分配和支付信息；

10、s5、根据拍卖的分配和支付信息，结合卖家代理模块和买家代理模块的反馈信息，交易平台模块整合得到拍卖结果并进行公布。

11、进一步地，所述步骤s1的具体过程为：碳配额提供方通过卖方代理模块进入拍卖，并上传用于拍卖的碳配额数量、真实的提供用户所属单位及期望交易时间；

12、交易平台模块确认上传信息无误后，发布包括碳配额数量、提供方单位、持续时间在内的拍卖信息。

13、进一步地，所述步骤s2的具体过程为：在拍卖持续时间内，碳配额需求方通过买家代理模块进入拍卖，并上传自身的出价、介绍对象、真实的需求用户所属单位信息。

14、进一步地，所述步骤s3中交易平台模块将拍卖信息和需求信息进行整合处理，以得到碳配额拍卖的无向图，并在无向图实行深度遍历算法以生成dfs生成树，进而找到买家用户的强传播序列及弱传播集合。

15、进一步地，所述碳配额的无向图包括：

16、卖家代理节点s及其第一层交易对象集合rs；

17、买家代理节点集合n＝{1，2，3，...，n}，每个买家节点i的私有类型为θi＝{vi，ri}，vi和ri分别表示买家节点i对待拍卖的心理估价与邻居集合；

18、卖家及各买家所对应的中介节点集合cp＝{ps，p1，...，pi}，其中ps表示卖家对应的中介节点，pi为买家i对应的中介节点。

19、进一步地，所述步骤s3中生成dfs生成树、找到买家用户的强传播序列及弱传播集合的具体过程为：

20、s31、根据卖家代理s及买家代理集合n运行深度优先遍历算法，并生成dfs生成树，其中，dfs生成树的起始节点为卖家代理、其余节点均为买家代理；树的边表示各个节点的邻居关系；

21、s32、买家代理节点计算自身状态并汇报给对应的买家中介节点，买家代理节点状态为依次对应为买家i父节点集合、买家i首次被邀请的时间、子树i最后一位买家被邀请的时间、到达买家节点i的最短时间、子树i中心理估价最高的买家节点、子树i中心理估价最高的买家节点的心理估价；

22、s33、卖家中介节点ps公布心理估价最高的节点ω及其状态；

23、s34、卖家中介节点ps根据买家汇报的信息，依次比对并筛选强传播序列cω上的买家节点，其中，当且仅当买家代理节点cj不参与拍卖时，ω不能加入拍卖，此时cj被称为强传播买家，定义ω的强传播序列为cω，cj∈cω；

24、若买家i是强传播买家，则对应的中介节点pi将dti汇报给卖家中介节点ps；若买家i不是强传播买家，则会给予其误报的惩罚；

25、在该过程中，各中介节点pi会通过比较所有汇报买家节点的状态对其信息进行核查，进而起到对信息监管的作用；

26、s35、卖家中介节点ps根据dti对关键节点进行升序排列，得到强转播序列cω及所有的强传播买家节点，统计两个强传播节点cj与cj+1的传播途径上的所有买家，这些买家视为两强传播买家的弱传播买家，共同构成弱传播集合

27、进一步地，所述步骤s4中确定拍卖的分配信息的具体过程为：

28、s41、依照强传播序列cω，从卖家之后的第一个节点、即离卖家最近的节点开始交易；

29、s42、买家中介节点pi计算当前强传播买家节点的外部性；

30、s43、比较下一个买家i+1心理估价与当前交易买家i心理估价的大小，若当下一个买家i+1需支付的除自身以及弱传播集合的外部性高于前一买家的心理估价时，其将替换前一位买家加入拍卖；

31、若下一个买家需支付的除自身以及弱传播集合的外部性低于前一买家的心理估价时，当前交易买家直接赢得拍卖。

32、进一步地，所述步骤s4中确定拍卖的支付信息包括初次支付和再支付，其中，初次支付的支付对象为卖家及强传播买家，相关买家的支付规则分3种情形：

33、(1)对于卖家(s)，在步骤s41中与其第一次交易的强传播买家(1号强传播买家)所支付的外部性金额为初次支付阶段中卖家所能获得的所有支付，用公式表达为：

34、

35、(2)对于最终获得物品的买家ch所支付的金额为其外部性用公式表达为：

36、

37、(3)对于非赢家的强传播买家cj∈cω\ch，其中‘\ch’表示‘除了ch’，会获得一定的传播收益，金额＝下一位强传播卖家支付的除自身和两者间弱传播节点的外部性-自身支付的外部性用公式表达为：

38、

39、所以买家节点初次支付的公式总表示如下：

40、

41、式中，(*代表任意集合)表示除*集合外所有节点中的最高心理估价，即除*集合以外的外部性；cj表示第j个强传播买家，ch表示最终获得物品的买家；cω为强传播序列，为介于cj和cj+1两个强传播买家间的弱传播集合；

42、再支付的支付对象为弱传播买家、强传播买家和卖家，相关买家再支付规则分3种情形：

43、(1)对于包括赢家在内的强传播买家cj∈cω，其需支付的金额(p′i)为其值等于除自身和弱传播集合中最高心理估价买家的外部性-除自身和弱传播集合所有买家的外部性并除以弱传播买家人数与卖家人数1之和，用公式表示为：

44、

45、(2)对于弱传播买家其需支付的金额(p′i)为-ri，其值等于除自身与第j个强传播买家的外部性-除自身和弱传播集合所有买家的外部性并除以弱传播买家人数与卖家人数1之和，用公式表示为：

46、

47、(3)对于卖家s，所有满足支付要求的买家完成支付后，若支付总金额低于j和j+1两强传播卖家支付外部性的差值，则剩余的部分由卖家全部支付；

48、买家节点再支付的公式总表示如下：

49、

50、其中传播激励表示为：

51、

52、式中，与初次支付阶段时相同；表示介于cj-1和cj两个强传播买家间的弱传播集合中心理估价最高的买家。

53、进一步地，所述步骤s5的具体过程为：从分配信息和支付信息中筛选出卖家收益、最终赢家，买家信息传播补贴激励及赢家所需支付金额，之后发布到卖家代理模块和买家代理模块，并接收双方的“确认交易”信息，在收到两方代理模块“交易达成”的信号后，将包含成交双方、成交金额的拍卖结果信息公布。

54、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

55、本发明立足于当前碳交易市场环境不稳定、信息流通性不足的背景，考虑了社交网络传播信息的强大功能，引入基于社交网络的公平激励信息扩散拍卖机制，使得更多中小型企业和个人参与交易，能够有效地提高中小型企业及个人的积极性、参与度，一定程度上能提高整个碳交易的收入。

56、本发明不同于目前普遍采用的一阶密封拍卖和协商模型，采用公平激励的传播拍卖引入更多的买家，能够在满足激励相容、个体理性的基础上有效提高各参与传播卖家收益及社会福利。

57、本发明充分考虑到碳交易中数据及隐私泄漏的欠缺，在机制中加入中介节点，并且由交易平台模块共同执行监督整个拍卖流程和管理数据的任务，能够可靠维护碳交易过程中的公平公正。

58、本发明运用多个值得信赖的中介节点，采用基于中介节点的分布式机制，相较于单一中介节点的分布式，更好地解决了扩散拍卖中卖家信息优势的情形，确保了买家的隐私不遭受泄漏，变相提高了买家参与拍卖的积极性。

59、本发明的交易过程均在网络平台上进行，拍卖的支付和分配也由中介节点主持，极大地方便了买卖双方，提高了拍卖执行效率。