編者按 本+文+內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放(交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com
在“中國(guó)加速邁向碳中和”系列的開篇中,我們暢想了2050年由電動(dòng)汽車、氫氣煉鋼、光伏發(fā)電、綠色儲(chǔ)能等新能源元素主導(dǎo)的碳中和世界。要實(shí)現(xiàn)這一愿景,全球需要在2030年將人為二氧化碳凈排放量在2010年的基礎(chǔ)上減少約45%,到2050年達(dá)到“凈零排放”。面對(duì)時(shí)間緊、任務(wù)重雙重挑戰(zhàn),中國(guó)在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上率先提出 “碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)。 本*文`內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m
麥肯錫將聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)第13項(xiàng)列為公司社會(huì)責(zé)任重點(diǎn)內(nèi)容。作為麥肯錫全球六個(gè)大區(qū)之一的中國(guó)區(qū),已正式啟動(dòng)大規(guī)模碳中和轉(zhuǎn)型研究公益項(xiàng)目。我們希望借助麥肯錫全球可持續(xù)發(fā)展研究的豐富經(jīng)驗(yàn),結(jié)合對(duì)中國(guó)社會(huì)、行業(yè)和企業(yè)的全面理解和深刻洞見,開展橫跨各大主要工業(yè)板塊的碳中和轉(zhuǎn)型趨勢(shì)、對(duì)策和技術(shù)研究,為中國(guó)達(dá)成碳中和目標(biāo)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 本*文@內(nèi)-容-來(lái)-自;中_國(guó)_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om
本文以電力行業(yè)為研究樣本,為“中國(guó)加速邁向碳中和”系列第6篇。我們熱忱歡迎各界專家、同仁不吝賜教,您可在留言區(qū)提出寶貴意見,也可直接與團(tuán)隊(duì)聯(lián)系。我們期待與社會(huì)各界一道推進(jìn)綠色中國(guó)碳中和轉(zhuǎn)型之偉業(yè)。 本+文內(nèi).容.來(lái).自:中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
中國(guó)電力行業(yè)碳減排的必要性 本`文內(nèi).容.來(lái).自:中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com
電力行業(yè)是碳減排的關(guān)鍵所在。無(wú)論是需求端的改變,生活供電和供能方式的革新,還是碳管理行業(yè)的發(fā)展,都與電力行業(yè)息息相關(guān)?;邴溈襄a全球碳中和模型的測(cè)算,為達(dá)成1.5攝氏度控溫目標(biāo),全球電力行業(yè)需要在2050年前減少99%以上的碳排放,這意味著電力行業(yè)幾乎要達(dá)到“凈零排放”。我們認(rèn)為,這一目標(biāo)雖富于挑戰(zhàn),但仍可實(shí)現(xiàn)。 本/文-內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
碳中和之路上的中國(guó)電力需求 本+文內(nèi).容.來(lái).自:中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
電力總需求是碳中和的重要話題。除經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的需求增長(zhǎng)外,在減碳目標(biāo)下,各行業(yè)大規(guī)模電氣化以及電解制氫的普及,將推動(dòng)電力需求的進(jìn)一步提升。長(zhǎng)期來(lái)看,中國(guó)電力需求將以年均~2%的速度增長(zhǎng),2050年的電力總需求將是2020年的2倍左右。直接電力需求將在2030年前穩(wěn)步增長(zhǎng),主要受三大動(dòng)因驅(qū)動(dòng):工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)增加、建筑樓宇電氣化、電動(dòng)汽車的推廣。而在2030~2050年間,工業(yè)用電和建筑樓宇用電需求的增速將放緩,交通運(yùn)輸業(yè)的用電需求則因電動(dòng)車的加速推廣將呈現(xiàn)更快的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)(見圖1)。
應(yīng)用碳捕集與封存(CCS)技術(shù)的電力結(jié)構(gòu) 禸*嫆唻@洎:狆國(guó)湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm
基于電力總需求的預(yù)測(cè),麥肯錫全球能源洞見電力模型測(cè)算了1.5℃情境下,2030年和2050年應(yīng)用碳捕集與封存技術(shù)的電力結(jié)構(gòu)。電力總裝機(jī)容量將從2020年的約2,000GW增加到2050年的約8,700GW,其中約71%將由可再生的光伏和風(fēng)電貢獻(xiàn),而基于CCS技術(shù)的煤電,則可能在2030~2050年間降至總發(fā)電容量的6%(見圖2)。同時(shí),水電、核電、燃?xì)廨啓C(jī)和電力儲(chǔ)存裝機(jī)將承擔(dān)基荷,并保證電力系統(tǒng)的靈活性。此外,2050年各區(qū)域的電力結(jié)構(gòu)也將更多樣化,西北、東北以及華北等區(qū)域的電力裝機(jī)將明顯集中于光伏(40%以上為光伏裝機(jī)量),而華東則更加傾向于風(fēng)電(61%為風(fēng)電裝機(jī)量)。
風(fēng)電和光伏的發(fā)電比例,將在2030年和2050年分別達(dá)到62%和83%(見圖3)。在應(yīng)用碳捕集與封存技術(shù)情境下的測(cè)算表明,從以煤炭為主的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)向以風(fēng)、光等可再生能源為主的電力系統(tǒng),對(duì)于中國(guó)的碳中和探索之路而言至關(guān)重要。
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電力轉(zhuǎn)型的潛在挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)措施
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實(shí)現(xiàn)電力“零碳化”任重而道遠(yuǎn)。麥肯錫認(rèn)為,要實(shí)現(xiàn)1.5℃情境下成本最優(yōu)的電力結(jié)構(gòu),中國(guó)電力行業(yè)需要克服三大挑戰(zhàn)。我們相信,在政府和企業(yè)的通力合作下,定能有效加以應(yīng)對(duì)。 本*文@內(nèi)-容-來(lái)-自;中_國(guó)_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om
挑戰(zhàn)一
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提升電力系統(tǒng)靈活性 本/文-內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
光伏和風(fēng)電將在2050年成為主要能源,占全社會(huì)發(fā)電量的83%,而鑒于光伏和風(fēng)電都有連續(xù)性較差、存在地理限制、容易出現(xiàn)短期內(nèi)過(guò)?;蚨倘钡忍攸c(diǎn),將使得電力系統(tǒng)的靈活性受到進(jìn)一步威脅。麥肯錫認(rèn)為,應(yīng)通過(guò)建設(shè)以下三方面的能力來(lái)提升電力系統(tǒng)靈活性(見圖4)。 內(nèi).容.來(lái).自:中`國(guó)`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com
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提升電網(wǎng)輸配能力:在成本最優(yōu)的情境下,2050年總輸電容量需從2019年的約150GW提升至約600GW,而新增輸電容量將主要應(yīng)用于連接華北與華東、華南與華東的跨區(qū)域供電,以滿足沿海地區(qū)的電力需求。這就需要中央政府制定政策,做好頂層規(guī)劃,平衡多方利益,為跨省電網(wǎng)的大規(guī)模發(fā)展提供支持,加強(qiáng)跨省統(tǒng)籌合作;同時(shí)持續(xù)推動(dòng)配電改革,加速增量配電網(wǎng)建設(shè)。近期,國(guó)家發(fā)改委在《回函》中,進(jìn)一步明確了增量配電網(wǎng)的行政地位,允許可再生能源、分布式電源以適當(dāng)電壓等級(jí)就近接入增量配電網(wǎng),此舉既可有效助力可再生能源的消納,也解決了增量配電網(wǎng)“缺電”的實(shí)際困難,大大提振了相關(guān)開發(fā)者的信心。同時(shí),業(yè)界也應(yīng)積極應(yīng)用智能電網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的收集和管理,提升電網(wǎng)系統(tǒng)的能級(jí)。這不僅需要大力發(fā)展電網(wǎng)數(shù)字化技術(shù),也需要加快推廣電力行業(yè)的市場(chǎng)機(jī)制。
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優(yōu)化電力儲(chǔ)能技術(shù):能源儲(chǔ)存技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)價(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)。為應(yīng)對(duì)系統(tǒng)靈活性的挑戰(zhàn),到2050年,整體儲(chǔ)能系統(tǒng)的累計(jì)裝機(jī)量需要從2019年的約32GW提升至約1,400GW;其中,除抽水蓄能等傳統(tǒng)儲(chǔ)能方式外,電池技術(shù)的應(yīng)用極為關(guān)鍵??紤]到各類儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn),鋰電池儲(chǔ)能因其運(yùn)營(yíng)成本低、所需空間小、循環(huán)周期長(zhǎng),成為短期內(nèi)的應(yīng)用首選。 本+文內(nèi).容.來(lái).自:中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
縱觀以鋰電池為代表的電池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展,有三大痛點(diǎn)亟需解決。首先是成本,當(dāng)前電化學(xué)儲(chǔ)能成本較高,但麥肯錫預(yù)計(jì),隨著核心技術(shù)的發(fā)展,以鋰電池為代表的電池儲(chǔ)能技術(shù)成本可在2030年降至煤電發(fā)電成本的水平,到2050年甚至比后者更低;政府和業(yè)界應(yīng)通力合作,進(jìn)一步拓寬電池技術(shù)的研究,使其惠及電動(dòng)車與可再生能源行業(yè)。其次是電池的安全性,政府與業(yè)界應(yīng)高度重視電池設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用等環(huán)節(jié)的安全問(wèn)題,在電池技術(shù)的應(yīng)用中盡可能減少因電池引發(fā)的安全事故。最后一個(gè)痛點(diǎn)是電池的資源回收再利用,由于電池壽命通常為5~8年,回收是一個(gè)不可避免的話題,當(dāng)下相關(guān)方仍在尋找兩全之策,以期最大限度實(shí)現(xiàn)電池的回收再利用,同時(shí)盡可能降低其對(duì)環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)。各地政府應(yīng)制定政策,規(guī)范回收行業(yè),同時(shí)提供補(bǔ)貼,支持可持續(xù)電池回收解決方案的推廣。業(yè)界則應(yīng)優(yōu)化運(yùn)營(yíng),推動(dòng)電池回收規(guī)范的落地。 本/文-內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
加強(qiáng)需求側(cè)管理與響應(yīng):除提升供給側(cè)的靈活性之外,需求側(cè)的改革也是降低儲(chǔ)能系統(tǒng)成本、提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的有效手段。當(dāng)前的需求側(cè)改善手段主要包括需求側(cè)響應(yīng)(部分用戶自主進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié))及需求側(cè)管理(覆蓋大量用戶的統(tǒng)一用電行為調(diào)整),兩者均可降低社會(huì)高峰用電需求(見圖5)。這兩類技術(shù)廣泛應(yīng)用于北美以及歐盟多數(shù)國(guó)家在中國(guó),以上海等區(qū)域?yàn)?a href='http://avav2727.com/zhuanti/tanjiaoyishidian.html' target='_blank'>試點(diǎn)的小型需求側(cè)響應(yīng)項(xiàng)目尚處于測(cè)試階段?;诤M獍l(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)的歷史經(jīng)驗(yàn),需求側(cè)響應(yīng)通??捎行Ы档?%~6%的容量?jī)?chǔ)備需求。 本文+內(nèi)-容-來(lái)-自;中^國(guó)_碳+排.放_(tái)交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om
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著眼未來(lái),需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用,可結(jié)合電動(dòng)車、樓宇等創(chuàng)新型場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超歷史數(shù)據(jù)的高峰用電需求削減。需求側(cè)響應(yīng)的推廣需要政府、企業(yè)和其他利益相關(guān)方共同發(fā)力,著力解決以下五大問(wèn)題:一是明確需求側(cè)響應(yīng)的戰(zhàn)略地位,達(dá)成全社會(huì)對(duì)需求側(cè)改革重要性的共識(shí);二是推動(dòng)電力市場(chǎng)化機(jī)制,由政府牽頭加速電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的試點(diǎn);三是加強(qiáng)需求響應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),發(fā)電和用電雙方都需要本地化程度更高的電網(wǎng)體系,同時(shí)應(yīng)用智能電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控;四是加強(qiáng)對(duì)需求側(cè)響應(yīng)的補(bǔ)貼,在中短期,補(bǔ)貼仍然是需求側(cè)響應(yīng)的主要工具,各地政府需要制定清晰的規(guī)劃,以最佳方式為企業(yè)提供相關(guān)激勵(lì);五是助推電力聚合行業(yè)的興起,隨著需求側(cè)改革的深入,聚合行業(yè)將自然而然成為供電方和用電方之間的媒介,但這需要政府的引導(dǎo)和支持。
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挑戰(zhàn)二 本`文@內(nèi)-容-來(lái)-自;中^國(guó)_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m
加速淘汰煤電存在實(shí)際困難 禸嫆@唻洎:狆國(guó)湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm
若電力行業(yè)碳排放需在2050年“清零”,燃煤電廠將不可避免地退出歷史舞臺(tái)。中國(guó)目前的燃煤發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)1,100GW,超過(guò)50%需在2040年前逐步淘汰。雖然中央及各省正陸續(xù)出臺(tái)逐步淘汰燃煤電廠的政策,但落地過(guò)程中不僅面臨著供電穩(wěn)定性挑戰(zhàn),也一定程度影響了煤炭高度依賴區(qū)域的短期經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。麥肯錫將中國(guó)各省按煤炭依賴程度和可再生能源的豐富程度進(jìn)行了劃分(見圖6),對(duì)于不同類型的區(qū)域,應(yīng)采取不同的煤電退出路徑。 本文`內(nèi)-容-來(lái)-自;中_國(guó)_碳_交^易=網(wǎng) tan pa i fa ng . c om
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煤炭依賴度高,可再生資源豐富度低:這類區(qū)域的能源轉(zhuǎn)型將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),應(yīng)考慮實(shí)施“軟著陸”。為保障能源安全,可穩(wěn)步退役不盈利的落后煤電產(chǎn)能,同步投資CCS技術(shù)及其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),促進(jìn)煤電清潔化,同時(shí)將本地可再生能源發(fā)電與能源輸入相結(jié)合,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。為保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展不受影響,各地應(yīng)著力提升當(dāng)?shù)氐哪茉蠢眯?,由政府牽頭協(xié)助退役煤電廠修整與再開發(fā),推動(dòng)相鄰低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,并通過(guò)撥款和培訓(xùn)等賦能當(dāng)?shù)厣鐓^(qū),做好職工的再就業(yè)工作。 本文@內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳^排-放-交易&*網(wǎng)-tan pai fang . com
煤炭依賴度高,可再生資源豐富度高:該類區(qū)域可再生資源豐富,但需大規(guī)模退役煤電廠,可謂機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)并存,應(yīng)加快轉(zhuǎn)型。在能源安全方面,應(yīng)為所有煤電裝機(jī)容量制定退出計(jì)劃,用可再生能源替代退役的煤電產(chǎn)能,并投資儲(chǔ)能技術(shù),以確保供電穩(wěn)定性。 本+文+內(nèi).容.來(lái).自:中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com
煤炭依賴度低,可再生資源豐富度高:該類區(qū)域自然稟賦高,應(yīng)作為“排頭兵”引領(lǐng)中國(guó)可再生能源的發(fā)展。各地應(yīng)積極制定政策,加快可再生能源建設(shè),與政府和電網(wǎng)公司協(xié)作促進(jìn)跨區(qū)域的電力運(yùn)輸。同時(shí),在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面,應(yīng)加快當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的電氣化,成為能源密集型行業(yè)的工業(yè)基地,并提供新的就業(yè)機(jī)會(huì)吸引高質(zhì)量人才。
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煤炭依賴度低,可再生資源豐富度低:該類區(qū)域受電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型影響更小,更應(yīng)著眼未來(lái),積極轉(zhuǎn)向使用可再生能源電力,并因地制宜,制定符合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的能源戰(zhàn)略。 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńpāīfāńɡ.cōm
挑戰(zhàn)三 本+文`內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
可再生能源成本依然偏高
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相較上述兩類挑戰(zhàn),可再生能源在成本方面的挑戰(zhàn)影響相對(duì)較小。得益于良好的本地供應(yīng)鏈,國(guó)內(nèi)集中式陸上風(fēng)電及光伏已開始進(jìn)行平價(jià)競(jìng)標(biāo)上網(wǎng),分布式及海上風(fēng)電預(yù)計(jì)不久后也將進(jìn)入零補(bǔ)貼時(shí)代。
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沿著當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展軌跡,可再生能源度電成本將持續(xù)下降,到2030年,在全國(guó)范圍內(nèi),風(fēng)電和光伏的成本將有望全面低于煤電。隨著平價(jià)時(shí)代加速到來(lái),大部分可再生能源項(xiàng)目的投資回報(bào)率逐年降低;同時(shí),為了響應(yīng)國(guó)家號(hào)召,大量其他行業(yè)的龍頭企業(yè)也積極參與到可再生能源的投資、建設(shè)中來(lái)。這雖然大大激發(fā)了市場(chǎng)活力,但同時(shí)也加劇了可再生能源的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng),進(jìn)一步壓縮了相關(guān)企業(yè)的利潤(rùn)空間。企業(yè)一方面可通過(guò)持續(xù)優(yōu)化風(fēng)、光電廠全生命周期(前期開發(fā)、建設(shè)、運(yùn)維周期等)的運(yùn)營(yíng)表現(xiàn)來(lái)提高盈利能力,一方面可通過(guò)市場(chǎng)手段來(lái)提高整體回報(bào): 禸嫆@唻洎:狆國(guó)湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm
參與綠色電力證書交易。中國(guó)綠證體系始于2017年,數(shù)年下來(lái),機(jī)制日益完善。隨著可再生能源平價(jià)上網(wǎng)和“強(qiáng)制綠證”的推進(jìn),未來(lái)發(fā)電、電網(wǎng)、售電、用戶等執(zhí)行主體均有獲取綠證的需求,將大幅拉升整體需求量;綠證價(jià)格和碳匯價(jià)格如形成聯(lián)動(dòng),也有助于價(jià)格機(jī)制的進(jìn)一步完善。對(duì)于可再生能源企業(yè)來(lái)講,綠證或?qū)⒊蔀樵黾禹?xiàng)目收益的重要途徑。
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參與碳交易。當(dāng)前,可再生能源企業(yè)可通過(guò)國(guó)家核證自愿減排量(CCER)的交易進(jìn)入碳市場(chǎng),重點(diǎn)排放單位可通過(guò)向可再生能源企業(yè)購(gòu)買CCER,用以抵扣不超過(guò)5%的經(jīng)核查碳排放量。雖然CCER備案工作從2017年開始已暫停,但長(zhǎng)期來(lái)看,CCER(或形式類似的產(chǎn)品)與綠證的有機(jī)結(jié)合,勢(shì)必將成為補(bǔ)貼可再生能源發(fā)展的重要手段。 內(nèi).容.來(lái).自:中`國(guó)`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com
運(yùn)用金融手段提升盈利能力。對(duì)于已有可再生能源資產(chǎn)的企業(yè),可以預(yù)期收入為基礎(chǔ)資產(chǎn)發(fā)行債券產(chǎn)品,快速回籠資金,加速新項(xiàng)目投資。由于過(guò)去已投運(yùn)的電廠通常享有較高補(bǔ)貼的電價(jià),利潤(rùn)空間通常較好,企業(yè)也可考慮收購(gòu)已建成的可再生能源資產(chǎn),以提高整體資產(chǎn)的盈利能力。
實(shí)現(xiàn)“零碳中國(guó) ”的美好愿景,需要未來(lái)幾十年里持之以恒的關(guān)鍵舉措與實(shí)際行動(dòng)。碳中和轉(zhuǎn)型早已不是“可選項(xiàng)”,而是如箭在弦的“必選項(xiàng)”。我們希望這一系列的專題文章可為盡快落實(shí)碳中和轉(zhuǎn)型提供思路和洞見,觸發(fā)更多思維激蕩和觀點(diǎn)碰撞。我們?cè)概c社會(huì)各方合力構(gòu)建零碳社區(qū),為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,邁向碳中和作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
作者:華強(qiáng)森(Jonathan Woetzel),汪小帆,廖緒昌和吉雅圖