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碳中和目標(biāo)下中國(guó)電力轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略思考

中國(guó)能源低碳轉(zhuǎn)型世紀(jì)大劇的幕布就此拉開,由能源低碳轉(zhuǎn)型為主導(dǎo)的、改變中國(guó)生產(chǎn)和生活方式的偉大實(shí)踐就要在中華大地展開。黨的十九大及十九屆二中、三中、四中、五中全會(huì)已經(jīng)指明了中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的方向和節(jié)點(diǎn),擘畫了藍(lán)圖,但針對(duì)這場(chǎng)世紀(jì)能源電力低碳轉(zhuǎn)型的進(jìn)程和形態(tài),還需要進(jìn)一步刻畫和分析戰(zhàn)略要點(diǎn)及重大問(wèn)題。

碳中和目標(biāo)下中國(guó)電力轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略思考

來(lái)源:能源研究俱樂(lè)部(ID:nyqbyj)

王志軒

(中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)專職副理事長(zhǎng))

一、中國(guó)碳中和承諾的歷史意義

中國(guó)提出在2060年前“努力爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)碳中和”目標(biāo),這是自1992年《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》制定以來(lái),國(guó)際社會(huì)在應(yīng)對(duì)氣候變化領(lǐng)域中最重大的事件之一。這一宣示,標(biāo)志著中國(guó)作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家,作為煤炭生產(chǎn)、消費(fèi)、貿(mào)易量最大和煤炭消費(fèi)為絕對(duì)主體的能源大國(guó),作為世界上最大的電力系統(tǒng)以煤電為基礎(chǔ)的國(guó)家,在即將全面建成小康社會(huì)、開啟全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家新征程的初始階段,向世界莊嚴(yán)承諾要在40年之后實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo),為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》確定的目標(biāo)作出重大貢獻(xiàn)。屈指算來(lái),大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)90年代碳排放已經(jīng)達(dá)到峰值,要在2050年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)需要約60年;中國(guó)在2030年前努力爭(zhēng)取二氧化碳排放達(dá)峰,要在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和其過(guò)程是30年,是發(fā)達(dá)國(guó)家的一半時(shí)間,而且這一階段正是中國(guó)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的關(guān)鍵階段。

中國(guó)能源低碳轉(zhuǎn)型世紀(jì)大劇的幕布就此拉開,由能源低碳轉(zhuǎn)型為主導(dǎo)的、改變中國(guó)生產(chǎn)和生活方式的偉大實(shí)踐就要在中華大地展開。黨的十九大及十九屆二中、三中、四中、五中全會(huì)已經(jīng)指明了中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的方向和節(jié)點(diǎn),擘畫了藍(lán)圖,但針對(duì)這場(chǎng)世紀(jì)能源電力低碳轉(zhuǎn)型的進(jìn)程和形態(tài),還需要進(jìn)一步刻畫和分析戰(zhàn)略要點(diǎn)及重大問(wèn)題。

二、碳中和基本問(wèn)題分析

——減少碳排放是碳中和的核心要義?!栋屠鑵f(xié)定》提出,要把全球平均氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平以上低于2攝氏度之內(nèi),并努力將氣溫升幅限制在工業(yè)化前水平以上1.5攝氏度之內(nèi),需要盡快達(dá)到溫室氣體排放的全球峰值,并在“本世紀(jì)下半葉實(shí)現(xiàn)溫室氣體源的人為排放與匯的清除之間的平衡”。同時(shí),《巴黎協(xié)定》設(shè)立了“國(guó)家自主貢獻(xiàn)”(NDCs)機(jī)制,即締約方應(yīng)采取國(guó)內(nèi)減緩措施,實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)目標(biāo)。筆者認(rèn)為,對(duì)一個(gè)國(guó)家的NDC而言,碳中和是指,到2060年這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn),將2060年度的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體總量,與通過(guò)植樹造林、減碳或購(gòu)買碳信用等措施減少的碳排放相加后的凈排放量為零??梢?,碳中和的要素中包含了時(shí)間節(jié)點(diǎn)、以年度為碳排放量核算時(shí)間單位、全國(guó)范圍、溫室氣體(折算到二氧化碳,簡(jiǎn)稱碳)、直接排放(燃燒化石燃料排放或工業(yè)過(guò)程排放等)和間接排放(生產(chǎn)或服務(wù)過(guò)程中所消耗的中間產(chǎn)品中隱含的間接碳排放)、碳吸收、低碳、零碳、負(fù)碳排放(如采用生物質(zhì)能發(fā)電并捕集和封存其碳排放)、購(gòu)買碳排放權(quán)等因素。因此,碳中和包括減少碳排放和增加碳匯兩個(gè)方面。由于中國(guó)能源體系以化石能源尤其是以高碳的煤炭為支撐,減少煤炭的消費(fèi)處于中國(guó)完成碳中和任務(wù)的支配地位。電力低碳轉(zhuǎn)型不僅是減少化石能源使用的主要措施,而且對(duì)于改變中國(guó)能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)向低碳轉(zhuǎn)型發(fā)揮著基礎(chǔ)性和決定性作用,因此,本文主要研究電力低碳轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略問(wèn)題。

——中國(guó)在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰是迫切的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,2060年實(shí)現(xiàn)碳中和是戰(zhàn)略問(wèn)題。那么,中國(guó)承諾40年之后實(shí)現(xiàn)碳中和是權(quán)宜之計(jì)嗎?顯然不是。這個(gè)承諾可以在黨的十九大擘畫的宏偉藍(lán)圖之中找到答案。黨的十九大提出了中國(guó)到2050年建成富強(qiáng)民主文明和諧美麗的社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó),其中“美麗”的內(nèi)涵必然包含了碳的標(biāo)準(zhǔn),也可以說(shuō)一個(gè)高碳甚至中碳的國(guó)家不會(huì)成為一個(gè)“社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)”。因此,中國(guó)的發(fā)展必然是在2030年前碳排放達(dá)到峰值之后,由高碳向中碳、再向低碳過(guò)渡,當(dāng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)之后,再奮斗10年到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和社會(huì),之后進(jìn)一步發(fā)展形成負(fù)碳社會(huì)。這種以碳減少為特征的過(guò)程與黨的十九大提出的構(gòu)建“綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系”和“清潔低碳、安全高效的能源體系”是一脈相承的,也可以說(shuō)是一體多面的表述,新的有關(guān)碳達(dá)峰及碳中和的承諾,進(jìn)一步明確了中國(guó)低碳的進(jìn)程和程度,是黨的十九大精神的深化和落實(shí)。

——中國(guó)的碳中和承諾是自我加壓的自覺(jué)行動(dòng)。習(xí)近平主席多次強(qiáng)調(diào),應(yīng)對(duì)氣候變化不是別人要我們做,而是我們自己要做,對(duì)于碳中和這個(gè)世紀(jì)難題,以現(xiàn)在全人類的智慧和中國(guó)的實(shí)際情況,難以對(duì)四十年之后中國(guó)碳中和情況做出百分百的肯定判斷。事實(shí)上,不論世界上哪個(gè)國(guó)家提出了什么承諾,從本質(zhì)上講都是有條件的和具有一定不確定性的。不論從主觀認(rèn)識(shí)上還是從歷史看,中國(guó)定是竭盡全力、更愿意提前而不是推遲實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。再?gòu)氖澜绶秶?,全世界?duì)可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展、低碳發(fā)展已經(jīng)形成了共識(shí),隨著《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》《巴黎協(xié)定》等要求以及IPCC等機(jī)構(gòu)的研究不斷深入,盡快實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)必將會(huì)成為大多數(shù)國(guó)家的自覺(jué)行動(dòng)。

——中國(guó)電力低碳轉(zhuǎn)型已經(jīng)具備了必要基礎(chǔ)條件。碳中和雖然是新承諾,但以新能源發(fā)展為代表的低碳電力發(fā)展實(shí)踐在中華大地星火燎原。新能源發(fā)展的技術(shù)條件、產(chǎn)業(yè)條件和經(jīng)濟(jì)性是實(shí)現(xiàn)碳中和的最重要基礎(chǔ)和動(dòng)力。2006年到2019年,風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)由207萬(wàn)千瓦增長(zhǎng)到20915萬(wàn)千瓦,增長(zhǎng)了101倍,發(fā)電量增長(zhǎng)了71倍。太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)由2011年的212萬(wàn)千瓦增長(zhǎng)到20418萬(wàn)千瓦,增長(zhǎng)了96倍,發(fā)電量增長(zhǎng)了373倍。風(fēng)電及光伏發(fā)電的造價(jià)分別由2011年的8231元/千瓦、14881元/千瓦分別下降到7862元/千瓦、5827元/千瓦,上網(wǎng)電價(jià)由2009年的0.51元/千瓦時(shí)(風(fēng)電Ⅰ類資源區(qū))、2011年的1.15元/千瓦時(shí)(光伏Ⅰ類資源區(qū))下降到2020年的0.29元/千瓦時(shí)、0.35元/千瓦時(shí)(風(fēng)光Ⅰ類資源區(qū))。非化石能源消費(fèi)占一次能源消費(fèi)的比重不斷提高,2019年已經(jīng)達(dá)到15.3%。新能源發(fā)展的規(guī)模效應(yīng)、技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展,顯著促進(jìn)了成本下降,使得新能源與傳統(tǒng)能源在經(jīng)濟(jì)上逐步有了同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)的條件。而且,從現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看,新能源的經(jīng)濟(jì)性還有較大的挖掘空間,給中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和創(chuàng)造了最重要的基礎(chǔ)和條件。驅(qū)動(dòng)能源低碳轉(zhuǎn)型的動(dòng)力不僅僅是應(yīng)對(duì)氣候變化的要求,還是解決能源資源短缺和保障能源安全的要求,而僅從經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力來(lái)看就有強(qiáng)大的生命力。能源轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)力已由被動(dòng)的政策驅(qū)動(dòng)型向主動(dòng)的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)型發(fā)展。此外,中國(guó)已經(jīng)構(gòu)建了生態(tài)文明建設(shè)的理論體系和制度框架,以促進(jìn)新能源發(fā)展為標(biāo)志的法律體系、政策體系、技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)體系等不斷發(fā)展和完善,給新能源發(fā)展提供了制度保障。

——中國(guó)先進(jìn)而強(qiáng)大的電力系統(tǒng)為能源電力的低碳轉(zhuǎn)型提供了基礎(chǔ)保障。一是中國(guó)解決了幾十年來(lái)低水平用電下的大面積電力短缺問(wèn)題。2019年中國(guó)人均裝機(jī)達(dá)到1.44千瓦/人,人均用電量達(dá)到5186千瓦時(shí)/人,超過(guò)世界人均水平,解決了無(wú)電人口的用電問(wèn)題,使電力供應(yīng)基本滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要。二是建成了以特高壓為骨干網(wǎng)架、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)、各電壓等級(jí)相互協(xié)調(diào)的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng),智能電網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展,為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了基礎(chǔ)。三是已建成的10億千瓦級(jí)的高效而年青的煤電系統(tǒng),既是能源電力低碳轉(zhuǎn)型的最大阻礙,也是當(dāng)前中國(guó)能源系統(tǒng)優(yōu)化、促進(jìn)低碳電力發(fā)展、維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的堅(jiān)強(qiáng)支撐。中國(guó)煤電在低碳發(fā)展中的矛盾是由中國(guó)能源和電力特點(diǎn)所決定的。特點(diǎn)之一,中國(guó)煤炭年消費(fèi)量約40億噸,電煤及熱電聯(lián)產(chǎn)供熱用煤占比約60%,其中煤電機(jī)組中約47%的機(jī)組是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組,由于中國(guó)煤電機(jī)組能效處于世界領(lǐng)先水平并成功地控制了大氣污染物排放,如二氧化硫、氮氧化物、煙塵年排放總量都下降到百萬(wàn)噸級(jí)以下。煤電熱電聯(lián)產(chǎn)的不斷發(fā)展,成為中國(guó)幾十年來(lái)改善煤煙型污染的最大功臣。之二,中國(guó)煤電機(jī)組的平均運(yùn)行年齡約12年,顯著低于歐美國(guó)家煤電平均運(yùn)行40年的情況,大規(guī)模淘汰煤電顯然為時(shí)尚早。之三,如果過(guò)早以新能源大量替代煤電,不僅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行受到嚴(yán)重影響,而且經(jīng)濟(jì)社會(huì)的運(yùn)行也會(huì)受到重大影響。中國(guó)煤電在電力系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用和特點(diǎn),是中國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家在電力低碳轉(zhuǎn)型中最顯著的區(qū)別。如果不能做到辯證地看待這一區(qū)別,就不能正確地推進(jìn)中國(guó)的低碳電力發(fā)展。之四,為了促進(jìn)能源電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型,國(guó)家出臺(tái)了積極支持分布式能源、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、需求響應(yīng)、綜合能源服務(wù)等政策措施,大量的試點(diǎn)示范工程也在推進(jìn),為大規(guī)模開發(fā)利用新能源提供多方面的支持和儲(chǔ)備。另外CCUS在中國(guó)已進(jìn)行多個(gè)試點(diǎn),對(duì)此技術(shù)有了新的認(rèn)識(shí)。成熟的儲(chǔ)能技術(shù)是改變能源低碳轉(zhuǎn)型進(jìn)程和形態(tài)的關(guān)鍵因素,是大規(guī)模采用新能源、最終替代煤電的前提和基礎(chǔ)。

——我國(guó)已經(jīng)初步具備了轉(zhuǎn)型的經(jīng)濟(jì)社會(huì)基礎(chǔ)。碳中和不僅涉及電力低碳轉(zhuǎn)型,也涵蓋了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等各個(gè)層面的低碳轉(zhuǎn)型,經(jīng)過(guò)多年的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)向有利于低碳發(fā)展的方向和模式過(guò)渡;新能源汽車、低碳交通、低碳工業(yè)、低碳城市、低碳產(chǎn)業(yè)園區(qū)、低碳建筑、低碳農(nóng)業(yè)等方面都得到了不同程度的發(fā)展,形成了眾多的經(jīng)驗(yàn)?zāi)J剑恢袊?guó)傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高峰已過(guò),高載(耗)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展得到抑制;為了適應(yīng)“雙循環(huán)”和高質(zhì)量發(fā)展要求的新型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)建設(shè)已開始布局和推進(jìn)。同時(shí),作為改變農(nóng)業(yè)、林業(yè)、草地等生產(chǎn)方式和保護(hù)方式的“基于自然的解決方案”也在積極推進(jìn),使碳中和的“增加碳匯”發(fā)揮更大作用。

以上基本情況和基礎(chǔ)條件,既是中國(guó)在推進(jìn)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展中的成功實(shí)踐,也是中國(guó)承諾實(shí)現(xiàn)碳中和的底氣、能力和實(shí)力。

同時(shí),我們要認(rèn)識(shí)到,實(shí)現(xiàn)碳中和這件事實(shí)在太大、太難、太復(fù)雜。如果認(rèn)為不費(fèi)力氣、自然而然就實(shí)現(xiàn)了碳中和則是大錯(cuò)特錯(cuò)。

——實(shí)現(xiàn)碳中和存在巨大的復(fù)雜性。中國(guó)碳中和涉及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、能源各個(gè)領(lǐng)域;涉及國(guó)內(nèi)、國(guó)際的政治、外交、國(guó)家關(guān)系、國(guó)際貿(mào)易活動(dòng)等因素。當(dāng)前,國(guó)際形勢(shì)出現(xiàn)了百年未有之大變局,而未來(lái)幾十年甚至更大變化的可能性是存在的。這些因素之間的互相影響,進(jìn)一步增加了多維性、復(fù)雜性,而這些復(fù)雜性是難以用模型計(jì)算的,也是難以預(yù)測(cè)的。

——新能源大規(guī)模替代化石能源在技術(shù)上存在瓶頸。從技術(shù)層面看,可再生能源發(fā)電、儲(chǔ)能、系統(tǒng)靈活性等一些瓶頸性技術(shù)仍未突破,技術(shù)方向也存在不確定性,智能化技術(shù)的整體條件并未完全具備,使現(xiàn)有能源、電力系統(tǒng)還難以承受無(wú)任何約束的新能源大規(guī)模發(fā)展。

——碳中和的最大障礙是系統(tǒng)性的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。能源轉(zhuǎn)型不是某一品種的能源在經(jīng)濟(jì)上具有替代另一品種能源時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型,而是涉及到整個(gè)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)系統(tǒng)是否具有經(jīng)濟(jì)性。現(xiàn)階段不平衡不充分問(wèn)題還有待解決。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展還處在爬坡階段,還難以背負(fù)更加沉重的有礙發(fā)展的負(fù)擔(dān);高碳能源特性十分顯著。因此,碳中和前途是光明的,道路是曲折的。

三、實(shí)現(xiàn)碳中和的路徑、原則及風(fēng)險(xiǎn)防范

(一)能源科技革命是實(shí)現(xiàn)碳中和的根本力量

當(dāng)把歷史拉回到40年前的20世紀(jì)80年代,在當(dāng)時(shí),我們不會(huì)想象到今天衣食住行的諸多變化,而40年后會(huì)有更多新生事物是我們今天想象不到的,因?yàn)榧夹g(shù)的發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型的相互影響,會(huì)更加快速地改變世界。我們要對(duì)科技創(chuàng)新對(duì)碳中和的作用有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。實(shí)現(xiàn)碳中和是人類社會(huì)權(quán)衡各種因素后,在現(xiàn)實(shí)條件下達(dá)成的應(yīng)對(duì)氣候變化的基本共識(shí)和有效途徑,它事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)長(zhǎng)期發(fā)展的全局性戰(zhàn)略問(wèn)題,充分體現(xiàn)了人們對(duì)可以預(yù)見的能源科技發(fā)展的期望和信心。就像人類解決糧食問(wèn)題一樣,實(shí)現(xiàn)碳中和也需要通過(guò)能源科技革命來(lái)實(shí)現(xiàn)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,人類對(duì)解決能源問(wèn)題的信心是樂(lè)觀的,如受控核聚變技術(shù)一旦突破(也必將突破)并得到商業(yè)化應(yīng)用,人類將擺脫分子水平的化學(xué)能約束進(jìn)入到受控核聚變利用的時(shí)代,人類能源利用問(wèn)題將得以根本性解決。但是,應(yīng)對(duì)氣候變化的迫切要求,就是要在目前科技水平“基本”可以支撐的條件下,克服困難,逢山開路、遇水搭橋式地立即行動(dòng)。正如風(fēng)能光能雖然蘊(yùn)藏量大,但實(shí)際開發(fā)利用中能量密度低、隨機(jī)性及波動(dòng)性大,需要通過(guò)持續(xù)性科技創(chuàng)新和管理創(chuàng)新來(lái)解決能源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題。

(二)實(shí)現(xiàn)碳中和“四個(gè)階段”

在實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的40年中,初步分析大體可分為“四個(gè)階段”:2020~2030年碳總量減緩上升階段,2030~2040年碳總量由波動(dòng)下行到穩(wěn)中有降,2040~2050年碳總量線性下降階段,2050~2060年碳總量加速下降階段。在四個(gè)階段中,能源消費(fèi)總量、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、技術(shù)進(jìn)步水平、能源品種供應(yīng)結(jié)構(gòu)以及電力系統(tǒng)的特征都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。

顯然,中國(guó)2030年前碳達(dá)峰目標(biāo)與2060年前碳中和目標(biāo)是遞進(jìn)關(guān)系,從發(fā)展的一般規(guī)律看,碳達(dá)峰的時(shí)間越提前、峰值越低,對(duì)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)就越有利,所以應(yīng)促進(jìn)峰值目標(biāo)盡快達(dá)到和盡可能降低峰值。但是,這種“促進(jìn)”也是有限度和需要符合中國(guó)客觀實(shí)際的。碳中和像是讓中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)低碳發(fā)展跑一場(chǎng)40年的“馬拉松”。如果開始松懈,后面再趕在規(guī)定的時(shí)間也達(dá)不到目的地;但一開始就超越實(shí)際使勁過(guò)大,傷及本體,也可能功虧一簣,全面下滑。因此,要把經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要因素以及科技發(fā)展的因素考慮進(jìn)去,提出基本合理的分階段路徑,并根據(jù)發(fā)展的情況及時(shí)評(píng)估修正。

(三)實(shí)現(xiàn)碳中和應(yīng)堅(jiān)持的原則

——堅(jiān)持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念。這是中國(guó)高質(zhì)量發(fā)展的中國(guó)特色的要求,五個(gè)方面就是五個(gè)維度,缺一不可,共同推動(dòng)發(fā)展的政策、策略和成果。

——堅(jiān)持安全、綠色(清潔、低碳、生態(tài))、經(jīng)濟(jì)、便捷。前三個(gè)要素是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基本要求,也是全世界各國(guó)的共同價(jià)值追求。對(duì)大國(guó)而言,能源安全是第一位的,綠色和經(jīng)濟(jì)是約束性因素。而“便捷”是基于以人為本,用戶需求為導(dǎo)向的必然。

——堅(jiān)持因地制宜。承認(rèn)地區(qū)的差異性和發(fā)展的不平衡性,使得碳中和在中國(guó)一些省(市區(qū))、城市、行業(yè)率先實(shí)現(xiàn),并起到示范和引導(dǎo)作用。在實(shí)現(xiàn)碳中和的過(guò)程中,不同地區(qū)和行業(yè)的融合性和互補(bǔ)性加大,更多的共享機(jī)制會(huì)出現(xiàn)。

——堅(jiān)持底線思維和紅線思維。堅(jiān)持保能源安全的底線思維和生態(tài)文明建設(shè)的紅線思維,碳中和的過(guò)程應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃,協(xié)調(diào)推進(jìn)。

——堅(jiān)持全國(guó)一盤棋原則。發(fā)揮中國(guó)國(guó)土空間大、市場(chǎng)空間大、環(huán)境和資源狀況不平衡、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的特點(diǎn),做好時(shí)間、空間統(tǒng)籌規(guī)劃,推進(jìn)農(nóng)村能源革命、建筑能源革命、工業(yè)能源革命、交通能源革命等,化劣勢(shì)為優(yōu)勢(shì),發(fā)揮出大國(guó)優(yōu)勢(shì)。在碳達(dá)峰和碳中和的行業(yè)(或地區(qū))分目標(biāo)制訂上,世界上各個(gè)國(guó)家和我國(guó)各行業(yè)(地區(qū))的情況都不一樣,不能以某一行業(yè)(地區(qū))是否率先、滯后達(dá)峰或者實(shí)現(xiàn)碳中和作為評(píng)判國(guó)家整體碳減排進(jìn)程的指標(biāo)。如中國(guó)電力行業(yè)可以做到率先達(dá)峰,但這樣的達(dá)峰對(duì)國(guó)家整體達(dá)峰是促進(jìn)還是減緩需要整體考慮。中國(guó)用于供熱的散燒煤炭數(shù)以億噸計(jì),在現(xiàn)階段還難用氣或電全部替代,最有效的利用方式是通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)。如,中國(guó)寧夏回族自治區(qū)銀川市,采用華電靈武電廠百萬(wàn)千瓦機(jī)組的空冷乏汽換熱與汽輪機(jī)抽汽聯(lián)合加熱技術(shù),通過(guò)46千米長(zhǎng)并經(jīng)河底隧道穿越黃河的管線工程,給市區(qū)50萬(wàn)戶、7000萬(wàn)平米的居民集中供熱,電廠熱效率提高了23個(gè)百分點(diǎn),已替代燃煤供熱鍋爐455臺(tái)套,是市區(qū)大氣環(huán)境根本性改善的最主要措施,取得了較好的社會(huì)、環(huán)境、能源、經(jīng)濟(jì)效益。在這種情況下,電力行業(yè)的碳排放量總量即便是升高的,但總體上促進(jìn)了全社會(huì)碳排放量減少和達(dá)峰提前。

(四)要防范的各種風(fēng)險(xiǎn)

——既防范“速勝”也防范“慢慢來(lái)”。碳達(dá)峰和碳中和都是非常迫切而重大的系統(tǒng)工程,需要有時(shí)不我待的積極態(tài)度,更需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。一方面要防止做急功近利的事,或者搞脫離實(shí)際的“一刀切”,其結(jié)果得不償失。碳中和之所以有四個(gè)階段,是因?yàn)榭陀^規(guī)律使然,只有在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)做正確的事情才能獲得較好的回報(bào)。如顛覆性技術(shù)對(duì)能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程有重大影響,但我們現(xiàn)在并不完全清楚什么時(shí)候可以出現(xiàn)顛覆性技術(shù),過(guò)于快速推進(jìn)一些不成熟的技術(shù)或項(xiàng)目,存在大量資金沉淀的風(fēng)險(xiǎn)和推倒重來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),不僅浪費(fèi)了金錢,而且耽誤了轉(zhuǎn)型進(jìn)程。如在火電廠脫硫工程的建設(shè)上,有些電廠在幾年內(nèi)推倒重來(lái)了好幾次。另一方面,要鼓勵(lì)進(jìn)行探索性實(shí)踐和創(chuàng)新,而不能等著慢慢來(lái);同時(shí),我們已經(jīng)有了很多用于不同區(qū)域、行業(yè)、場(chǎng)合的低碳可行技術(shù)和商業(yè)模式,完全可以立即挖掘現(xiàn)有節(jié)能減碳空間。

——防范照搬硬套的拿來(lái)主義。面對(duì)中國(guó)特色的碳中和,歐盟或者一些國(guó)家的減碳方案并不一定適合我國(guó),我們面臨的道路大多是前人沒(méi)有走過(guò)的道路,必須根據(jù)中國(guó)國(guó)情走中國(guó)特色的碳中和道路。

——防范“黑天鵝”“灰犀牛”事件的風(fēng)險(xiǎn)。中國(guó)低碳發(fā)展是首要?jiǎng)恿Α⑹莾?nèi)生要求推動(dòng),當(dāng)技術(shù)快速進(jìn)步、世界處于和平環(huán)境、多邊公平貿(mào)易推進(jìn)順利時(shí),會(huì)加快中國(guó)碳減排進(jìn)程;當(dāng)國(guó)際形勢(shì)向動(dòng)蕩的方向變化,或遇重大自然災(zāi)害等,會(huì)減慢這一進(jìn)程。要有發(fā)生重大偶然事件影響碳減排進(jìn)程的各種準(zhǔn)備。

——防范各種重大碳鎖定工程建設(shè)。與增加碳排放量有關(guān)的重大工程建設(shè),會(huì)造成碳鎖定效應(yīng),必須堅(jiān)決防止。如不到萬(wàn)不得已,不應(yīng)選擇用新建純凝汽式煤電項(xiàng)目滿足電量需求的做法。

——防范CCS項(xiàng)目一哄而起。可以進(jìn)行繼續(xù)研究、跟蹤有關(guān)技術(shù)進(jìn)展,但不宜被誤導(dǎo)盲目決策或者補(bǔ)貼大規(guī)模、大范圍的CCS工程或者示范項(xiàng)目。說(shuō)到底,能源低碳轉(zhuǎn)型是技術(shù)與經(jīng)濟(jì)在項(xiàng)目、區(qū)域、社會(huì)各層面都能平衡的結(jié)果。在經(jīng)濟(jì)上算不過(guò)賬的項(xiàng)目,或者指望政府補(bǔ)貼的項(xiàng)目是不可持續(xù)的,也難以在區(qū)域和社會(huì)層面大面積商業(yè)推廣應(yīng)用。CCS難以成為未來(lái)減碳的重大措施,不僅因?yàn)榧夹g(shù)仍不成熟,而且在碳“捕集”“封存”環(huán)節(jié)存在經(jīng)濟(jì)性差、能耗高等頑癥難以解決,就其運(yùn)輸環(huán)節(jié)而言也存在巨大的安全、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行條件上的種種障礙。如果考慮到以碳利用為目的的CCUS發(fā)展,則應(yīng)當(dāng)是在重點(diǎn)落實(shí)“U”的上面因地制宜開展相關(guān)工作。

四、碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)下電力系統(tǒng)特征分析

“不謀萬(wàn)世者,不足謀一時(shí);不謀全局者,不足謀一域”,隨著能源電力轉(zhuǎn)型的推進(jìn),電力系統(tǒng)的形態(tài)必然會(huì)發(fā)生一些重要變化,我們現(xiàn)在還難以對(duì)轉(zhuǎn)型細(xì)節(jié)進(jìn)行描述,但對(duì)一些客觀規(guī)律和重大變化還是可以把握的。把握這些規(guī)律和特征,有助于提前作好一些準(zhǔn)備。

由于碳中和包括源和匯兩個(gè)方面,從現(xiàn)有認(rèn)識(shí)水平看,能源電力發(fā)展過(guò)程自身難以實(shí)現(xiàn)碳中和,初步分析,達(dá)到碳中和時(shí)的電力系統(tǒng)有可能有以下演變和特征:

——能源消費(fèi)總量會(huì)在碳排放量達(dá)到峰值后逐步下降,但電能消費(fèi)總量一直呈上升趨勢(shì)。上升的主要?jiǎng)恿κ强傮w消費(fèi)水平提高,通過(guò)改變生活用能方式、交通用能方式、動(dòng)力用能方式等替代煤、油、氣、分散使用的生物質(zhì)能,以及用電能生產(chǎn)氫能和其他合成原材料。年人均用電量將會(huì)達(dá)到1萬(wàn)千瓦時(shí)/人以上。

——低碳能源尤其是光伏發(fā)電、風(fēng)電替代煤炭成為主體能源,其電能占比65%左右。

——能源結(jié)構(gòu)多元化,其中核電、水電是低碳電力的重要構(gòu)成,其電能占比20%左右;必要的氣電、煤電,對(duì)電網(wǎng)和重大負(fù)荷中心起著極為重要的電源支撐作用,其電能占比約10%左右;生物質(zhì)能和其他綜合利用發(fā)電約占5%左右。

——堅(jiān)持大電網(wǎng)支撐下的分布式能源協(xié)同發(fā)展。中國(guó)能源資源格局、能源負(fù)荷格局、能源安全穩(wěn)定要求,決定了低碳能源的大范圍優(yōu)化配置與就地平衡共存的特點(diǎn),決定了分布式能源系統(tǒng)將是促進(jìn)碳中和的重要能源供應(yīng)形態(tài),也決定了大電網(wǎng)與分布式能源系統(tǒng)是互補(bǔ)關(guān)系,好似骨骼和肌肉的關(guān)系,二者共同構(gòu)成了能源電力系統(tǒng)的安全支撐。

——多種方式的儲(chǔ)能成為電力系統(tǒng)靈活性運(yùn)行的主體。如水電站提高儲(chǔ)能功能、抽水蓄能、化學(xué)電池儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車參與儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、電熱冷儲(chǔ)能等技術(shù)廣泛應(yīng)用于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè),與電網(wǎng)調(diào)節(jié)、發(fā)電側(cè)機(jī)組調(diào)節(jié)一起形成季、月、周、日、時(shí)、分、秒等不同時(shí)間尺度的電力、頻率、電壓、功角等各種電力平衡需求。

——由于儲(chǔ)能的高度發(fā)展,使得傳統(tǒng)的“發(fā)→輸→變→配→用”的單方向鏈?zhǔn)诫娔芘渲梅绞?,通過(guò)儲(chǔ)能裝置連接形成了多向電能配置模式,也使電力供需主體屬性更加模糊,生產(chǎn)方式的變化反過(guò)來(lái)會(huì)促進(jìn)生產(chǎn)關(guān)系的調(diào)整。

——電力供需平衡高度耦合,智能化的需求響應(yīng)融入常態(tài)的電力供需平衡;綜合能源服務(wù)成為園區(qū)、社區(qū)、小型區(qū)域等用能主體的主要供能形態(tài)。

——就全國(guó)而言,終端能源使用以電能為主,占能源消費(fèi)量的60%左右。

——中國(guó)仍然是世界上商品生產(chǎn)、流通和高端制造業(yè)大國(guó),以現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)劃分看,第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)和居民用電比例大致為40%、30%、30%左右(第一產(chǎn)業(yè)約為1%左右)。

——更多的電能成為中間能源產(chǎn)品。未來(lái)人均用電量的概念與現(xiàn)在已經(jīng)不同,主要區(qū)別是電能不只是終端能源,還會(huì)成為能源中間產(chǎn)品用來(lái)優(yōu)化終端用能(如儲(chǔ)能)、維護(hù)電力系統(tǒng)安全和改變終端用能結(jié)構(gòu)(如電制氫及合成原料等),且作為中間產(chǎn)品的電能需求會(huì)大幅度增加。

——由于產(chǎn)業(yè)形態(tài)的重大變化,一些產(chǎn)業(yè)會(huì)消失,而一些新興產(chǎn)業(yè)會(huì)出現(xiàn),三個(gè)產(chǎn)業(yè)的劃分會(huì)多次調(diào)整,甚至將信息和智能化產(chǎn)業(yè)分離出來(lái),而儲(chǔ)能的電能交換會(huì)單獨(dú)統(tǒng)計(jì)和分析,由低碳、綠色電能生產(chǎn)出的二次能源如氫能,再由氫能生產(chǎn)出其他原料、產(chǎn)品所用的電能持續(xù)增加,會(huì)成為電能增量的重要主體。

——新基建的內(nèi)涵根據(jù)轉(zhuǎn)型的需要不斷完善,其外延不斷變化,電網(wǎng)也不斷根據(jù)需求進(jìn)行完善升級(jí),使之成為真正的智能化電網(wǎng),“大云物移智”在幾年后就已平淡無(wú)奇成為常態(tài)。

五、碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)下“十四五”電力發(fā)展的幾點(diǎn)建議

“千里之行始于足下”。前已述及中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和需經(jīng)過(guò)碳的慢增長(zhǎng)、波動(dòng)下降、線性下降、加速下降四個(gè)階段。以碳中和承諾為起步點(diǎn),“十四五”是第一階段的第一個(gè)5年,首先要邁出關(guān)鍵性步伐。從目標(biāo)導(dǎo)向、問(wèn)題導(dǎo)向、底線思維導(dǎo)向看,電力行業(yè)在“十四五”期間要做好的工作包括:保障電力安全、彌補(bǔ)電力系統(tǒng)短板、優(yōu)化煤電功能、啟動(dòng)一批核電和大型水電建設(shè)、推動(dòng)儲(chǔ)能商業(yè)化發(fā)展和促進(jìn)綜合能源服務(wù)、以碳統(tǒng)領(lǐng)完善節(jié)能減排政策體系等。同時(shí)要做好能源與交通、建筑等涉碳行業(yè)的銜接。

——保障電力安全。包括保障電力(熱電聯(lián)產(chǎn)的熱力)供應(yīng),持續(xù)改善用電營(yíng)商環(huán)境,防范重大電力系統(tǒng)安全事故和重大電力生產(chǎn)安全事故等。“安全第一”是電力行業(yè)最具特點(diǎn)的行業(yè)性質(zhì),“人民電業(yè)為人民”行業(yè)宗旨也是底線思維的體現(xiàn)。保障電力安全同時(shí)包括電能的“量”和“質(zhì)”兩個(gè)方面要求,但從科學(xué)上和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性上看,并不能保障在任何時(shí)候、任何范圍、任何條件下、對(duì)任何對(duì)象都百分百保障電力安全。電力安全在不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、不同技術(shù)背景、不同電力水平下有不同量化要求和有序用電要求。在低碳電力轉(zhuǎn)型過(guò)程中,由于隨機(jī)性、波動(dòng)性大的新能源發(fā)電大規(guī)模進(jìn)入電力系統(tǒng)(并網(wǎng)或不并網(wǎng)),對(duì)電網(wǎng)、其他并網(wǎng)電源、部分電力負(fù)荷、熱電聯(lián)產(chǎn)的熱力供應(yīng)等都造成不同程度的影響,一些新型風(fēng)險(xiǎn)(如互聯(lián)網(wǎng)黑客攻擊等)對(duì)電力系統(tǒng)也形成潛在安全隱患,這些因素對(duì)電力安全提出了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),因此需要針對(duì)電力安全新特點(diǎn),制訂專門的量化指標(biāo)和防范要求。

——彌補(bǔ)電力系統(tǒng)短板。包括還未有效解決和進(jìn)一步擴(kuò)大新能源發(fā)展而形成的電力系統(tǒng)短板和問(wèn)題進(jìn)行有效彌補(bǔ)和防范。一是有效解決拖欠的風(fēng)電、光伏發(fā)電的約3000億元補(bǔ)貼到位問(wèn)題,緩解新能源企業(yè)的困難,增強(qiáng)新能源投資者的信心;同時(shí),根據(jù)新能源的發(fā)展持續(xù)完善后續(xù)政策。二是優(yōu)先解決為消納新能源而配套的電網(wǎng)輸送、電源優(yōu)化、?。▍^(qū))間聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題。三是提高電力系統(tǒng)靈活性,包括有序安排煤電機(jī)組的靈活性改造、燃?xì)怆姀S的建設(shè)、發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)重大儲(chǔ)能工程建設(shè)(如抽水蓄能電廠)。四是強(qiáng)化需求響應(yīng)措施,鼓勵(lì)工業(yè)園區(qū)、公共機(jī)構(gòu)、大型用電用能單元等建設(shè)熱電冷儲(chǔ)能設(shè)施。

——持續(xù)完善智能電網(wǎng)建設(shè),更加重視智能配電網(wǎng)建設(shè)。能源互聯(lián)網(wǎng)、綜合能源服務(wù)、智能能源系統(tǒng)、智能電力系統(tǒng)等形式或模式,萬(wàn)變不離其宗,其理想的實(shí)現(xiàn)方法都是在能源系統(tǒng)的各單元(對(duì)象)進(jìn)行能量流和信息流的數(shù)字化,在此基礎(chǔ)上形成智能決策對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行智能操控。對(duì)于電力低碳轉(zhuǎn)型系統(tǒng)而言,智能電網(wǎng)是基本平臺(tái)(形態(tài)、構(gòu)架),要根據(jù)能源轉(zhuǎn)型的要求不斷完善智能電網(wǎng),并發(fā)揮其基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性、支撐性作用。隨著分布式發(fā)電和微網(wǎng)的不斷擴(kuò)大,更加有利于就地建設(shè)和消納可再生能源。因此,“十四五”應(yīng)將智能配電網(wǎng)建設(shè)放到優(yōu)先加強(qiáng)的位置。

——明確煤電定位,嚴(yán)格限制煤電建設(shè)。在保障能源安全和穩(wěn)定供應(yīng)上,煤電應(yīng)承擔(dān)托底保供和重要負(fù)荷中心支撐性電源的作用,在促進(jìn)新能源發(fā)展上要發(fā)揮靈活調(diào)節(jié)的主力電源作用,在能源資源大范圍優(yōu)化配置上要發(fā)揮區(qū)域能源基地的作用。在嚴(yán)格限制新建燃煤電廠的同時(shí),盡可能提高現(xiàn)有燃煤電廠的效率和效益,對(duì)于確需煤電支撐的電網(wǎng)區(qū)域,在滿足節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保要求前提下,對(duì)接近設(shè)計(jì)壽命的電廠,開展針對(duì)性的評(píng)估和技術(shù)改造使其繼續(xù)發(fā)揮作用。這種做法相比新建燃煤電廠不僅經(jīng)濟(jì)性好,而且原有的外部條件(土地、水源、電網(wǎng)、道路、運(yùn)輸、社區(qū)等)得以充分利用,極大減少新增電源的全生命周期的碳排放和電力系統(tǒng)的整體碳排放,是一舉多得的好事。煤電的逐步大規(guī)模退出是必然的,但是何時(shí)退出,如何退出,不僅涉及煤炭和電廠兩個(gè)投資主體,而且根據(jù)電廠的不同,涉及鐵路公路運(yùn)輸、電網(wǎng)格局、西電東送、支撐電源、供熱格局、水資源平衡、上下游產(chǎn)業(yè)、地方經(jīng)濟(jì)、國(guó)際貿(mào)易等各個(gè)方面,對(duì)此,“十四五”期間應(yīng)當(dāng)開展周密而詳細(xì)的籌劃工作。

——在保障安全和保護(hù)生態(tài)的前提下啟動(dòng)一批核電、大型水電建設(shè)。對(duì)于中國(guó)這樣一個(gè)以煤為主的能源大國(guó)而言,要實(shí)現(xiàn)碳中和離開了核電和大型水電是難以完成的,而且對(duì)于一個(gè)以可再生能源為主體的巨型電力系統(tǒng)而言,沒(méi)有一定的基礎(chǔ)性高能量密度的電源支撐是很難運(yùn)行的。而且,核電和水電所解決的不僅僅是能源、電力問(wèn)題,其與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面都密切相關(guān)??紤]到核電和水電的建設(shè)周期長(zhǎng),前期工作量極大,要想不拖碳中和的后腿,“十四五”必須要有明確而堅(jiān)定的行動(dòng)。

——推動(dòng)儲(chǔ)能商業(yè)化發(fā)展。儲(chǔ)能是解決以可再生能源為主體的能源低碳轉(zhuǎn)型的“終極”支撐,決定了能源轉(zhuǎn)型的形態(tài)和進(jìn)程。但由于大規(guī)模、安全性和經(jīng)濟(jì)性好的儲(chǔ)能技術(shù)和設(shè)備還難有商業(yè)規(guī)模,成為了碳中和進(jìn)程中的最大瓶頸。“十四五”要有選擇地盡快推進(jìn)一些有前景的儲(chǔ)能設(shè)備(模組)技術(shù)商業(yè)化發(fā)展。

——促進(jìn)新電氣化發(fā)展,加強(qiáng)與各工業(yè)部門和農(nóng)業(yè)電氣化溝通和合作??稍偕茉粗挥修D(zhuǎn)換為電能才能高質(zhì)量、大規(guī)模、大范圍應(yīng)用,因?yàn)樵谔贾泻湍繕?biāo)下,電氣化與低碳化是同義語(yǔ)。但低碳發(fā)展要求下的電氣化與傳統(tǒng)的電氣化從內(nèi)涵上看是不同的。傳統(tǒng)的電氣化主要表現(xiàn)的是為了用電而發(fā)電,不考慮其發(fā)電能源和發(fā)電方式是什么,而新電氣化不僅是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型的必然,也是為了低碳而用電,電的來(lái)源必須是低碳的,發(fā)電方式是綠色的。電氣化的主要部門是交通、工業(yè)、建筑、新產(chǎn)業(yè)部門以及農(nóng)業(yè)部門,這些部門的電氣化與電力部門必須高度合作,互相了解需求和特點(diǎn),在規(guī)劃中要增加部門間的溝通聯(lián)系(包括指標(biāo)體系的構(gòu)建),共同促進(jìn)新電氣化發(fā)展。

——以碳統(tǒng)領(lǐng)完善節(jié)能減排政策。中國(guó)的節(jié)能減排經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展取得了巨大的成就,尤其是工業(yè)部門的節(jié)能減排大都達(dá)到了世界先進(jìn)水平。但從碳指標(biāo)來(lái)看還有很大的潛力可挖。碳減排與節(jié)能雖然具有較大的同效性,但在一些領(lǐng)域卻不完全一致,在碳中和的目標(biāo)下,應(yīng)當(dāng)以碳減排作為直接目標(biāo),將節(jié)能減排統(tǒng)領(lǐng)在碳減排之下。這樣,可以更加有的放矢,而且有利于碳市場(chǎng)發(fā)展。碳市場(chǎng)已經(jīng)是國(guó)家確定的基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)政策,“十四五”的關(guān)鍵是要在啟動(dòng)碳市場(chǎng)之后快速將碳市場(chǎng)擴(kuò)大到工業(yè)和社會(huì)方面。尤其是將低碳政策與碳市場(chǎng)綜合考慮,以發(fā)揮碳市場(chǎng)的更大作用。

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