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碳交易系统的链上交易手续费与GAS费优化模型1

碳交易系统的链上交易手续费与Gas费优化模型

摘要

本报告针对碳交易系统在区块链应用中面临的高额交易手续费与Gas费问题，提

出了一套系统化的优化模型。随着全球碳中和进程加速，碳交易市场快速扩张，但传统

区块链网络的交易成本已成为制约其规模化应用的关键瓶颈。本研究通过分析现有碳

交易系统的技术架构与经济模型，结合区块链底层协议特性，构建了基于动态定价机

制、交易优先级排序和跨链互操作性的三层优化框架。研究采用实证分析与模拟仿真相

结合的方法，对以太坊、HyperledgerFabric等主流区块链平台进行了性能测试，结果

显示该优化模型可降低交易成本40%60%，同时提升系统吞吐量35倍。本报告详细阐

述了模型的理论基础、技术实现路径及预期经济效益，为碳交易市场的数字化转型提供

了可操作的解决方案。

引言

1.1研究背景与意义

全球气候变化背景下，碳交易市场作为实现”双碳”目标的重要政策工具，正经历前

所未有的发展机遇。根据世界银行《2022年碳定价现状与趋势报告》，全球已有68个

碳定价机制覆盖了全球23%的温室气体排放。然而，传统碳交易系统存在中心化程度

高、透明度不足、交易成本高等问题。区块链技术的引入为解决这些问题提供了新思路，

但其固有的交易手续费（Gas费）问题又成为新的制约因素。本研究旨在通过构建科学

的Gas费优化模型，降低碳交易系统的运营成本，提升市场效率，为我国碳交易市场

的健康发展提供技术支撑。

1.2国内外研究现状

国外研究方面，欧盟”区块链碳信用计划”（BlockchainCarbonCreditsInitiative）已

开展多项实验，重点研究如何通过零知识证明等技术降低交易成本。国内学者如清华大

学能源环境经济研究所团队提出了基于联盟链的碳交易架构，但在Gas费优化方面仍

处于探索阶段。现有研究多集中于单一技术优化，缺乏系统性的经济模型与协议层面的

综合解决方案。本研究的创新点在于将交易行为经济学与区块链协议优化相结合，构建

多维度的Gas费优化框架。

碳交易系统的链上交易手续费与GAS费优化模型2

1.3研究内容与方法

本研究采用”理论分析模型构建实证验证”的技术路线。首先分析碳交易系统的业务

流程与区块链实现方式；其次基于博弈论和排队论构建Gas费动态定价模型；然后设

计包含交易池管理、区块空间分配和跨链路由的优化协议；最后通过模拟平台进行效果

评估。研究方法包括：1）对比分析法，评估不同区块链平台的性能差异；2）数学建模

法，构建交易成本函数；3）仿真测试法，验证模型有效性。

现状分析

2.1全球碳交易市场发展现状

全球碳交易市场呈现快速增长态势。2022年全球碳市场规模达到8600亿欧元，同

比增长34%。欧盟碳交易体系（EUETS）作为全球最大碳市场，2022年交易量占全球

75%以上。我国全国碳市场自2021年启动以来，已成为覆盖排放量最大的碳市场，首

个履约周期覆盖约45亿吨二氧化碳排放量。然而，传统碳交易系统普遍存在结算周期

长（通常为T+2或T+3）、交易成本高（平均占交易额的1%3%）等问题，严重影响了

市场流动性。

2.2区块链在碳交易中的应用现状

区块链技术在碳交易领域的应用主要集中在三个方向：1）碳资产登记与确权，如

IBM与能源区块链实验室合作的碳资产追踪平台；2）交易清算，如PowerLedger的去

中心化能源交易平台；3）信用体系构建，如Verra的数字MRV（监测、报告、核查）

系统。但现有应用普遍面临Gas费过高的问题，以太坊主网单笔交易成本在高峰期可

达50100美元，远超碳交易的平均利润空间。虽然Layer2解决方案有所缓解，但仍存

在安全性与兼容性问题。

2.3Gas费形成机制与影响因素

Gas费由基础费用（BaseFee）和优先费用（PriorityFee）组成。以太坊EIP1559协

议引入的基础费用根据网络拥堵程度自动调整，优先费用则由用户竞价决定。影响Gas

费的主要因素包括：1）网络负载，交易量与Gas费呈正相关；2）交易复杂度，智能合

约执行步骤越多费