有序用电对中国低碳能源发展影响的经济学分析

牟敦果　张舒颖　高亚娟

摘 要：2021年上半年中国电力供需总体平衡，但经济平稳增长、能源消耗增加以及能源价格大幅上涨预示着2021年下半年电力供应趋紧。从电力需求端和供给端两方面分析2021年下半年中国电力紧张的原因，探讨了实行有序用电和电力调控政策的重要意义。电力调控一定程度上限制了高耗能企业的生产和高耗能固定资产投资，推动产业结构调整，从而促使中国经济低碳运行并促进可再生能源发展，有利于中国尽快实现“碳达峰”“碳中和”目标。

关键词：有序用电;能耗双控;“双碳”目标;低碳发展

中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1009 - 5381（2022）02 - 0062 - 08

一、背景介绍

中国“世界工厂”的地位和以煤为主的能源供给体系导致CO2排放量处在世界前列，但中国在保护环境、应对全球气候变暖方面一直秉持积极的态度，倡导绿色发展的理念，努力发展水能、风能、太阳能和核能以减少CO2排放量。习近平主席在第七十五届联合国大会上提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”[1]，为中国CO2减排提供了明确的时间表。

2021年8月17日，国家发改委印发《2021年上半年各地区能耗双控目标完成情况晴雨表》，全国共有9个省区的能耗强度不降反升，再加上一些地区电力供需形势紧张，供电缺口较大，多地采取力度不等的有序用电、拉闸限电等举措，不仅集中在高耗能、高排放企业，还将范围扩大到居民用电与供暖用电。此次拉闸限电不同于有序用电。有序用电是加强电力管理，从经济学的角度来说就是对有限的电力资源进行更合理的配置来避免浪费，一定程度上符合低碳发展的要求。拉闸限电涉及居民用电和非实施有序用电的企业，是为了保障电网安全，防止电网崩溃，但这种简单化、粗暴式的紧急拉闸限电措施不仅给企业生产带来了安全隐患，也给居民的生产生活带来了影响。在东北一些地区采取拉闸限电措施以后，国务院召开常务会议强调，地方应该做好有序用电和用电调控管理工作，确保电力供需平衡，避免对先进产能和落后产能不加以区分地实行“一刀切”式限电限产或“运动式”减碳行动，优先保障居民用电需求[2]。限电限产、有序用电现象是一些地区为完成能效双控目标不得不采取的行动，但也反映了中国电力供需形势紧张的局面。

在当前全球以低碳发展应对气候变化的大格局下，短期内世界经济发展依然面临贸易争端、疫情冲击、供应链不畅等较多不确定性，对中国经济的发展带来多方面的冲击，但中国政府依然会在经济发展和“双碳”目标之间做出平衡，既保证经济平稳健康发展，又努力推进中国能源体系“低碳化”转型。科学推进有序用电，成为中国当前阶段的必然选择。

二、中国采取有序用电措施的原因分析

此次中国采取有序用电措施的原因，可以从电力需求和电力供给两方面进行分析。一方面，截至目前，新冠肺炎疫情对全球经济的打击仍然不可小觑。中国对疫情的有效防控以及经济生产能力的迅速恢复，使其承担起向全球输出工业制成品的重任，出口、消费、固定资产投资“三驾马车”带来的经济增长，进而引起对电力的需求大幅度增长。另一方面，2021年上半年煤炭产量减小，进口量也下滑，再加上国际大宗商品价格上涨，导致煤炭价格一路高涨。由于电力市场改革不彻底，电价跟随原材料成本上涨而上调的范围有限，煤电企业发电意愿不足，导致电力供给跟不上电力需求，最终只能采取有序用电、限电限产措施保证电力系统稳定运行。

（一）经济增长拉动电力需求迅速上涨

1. 出口增长超预期

海外疫情的蔓延扩大了海外生产与需求的缺口，而中国及时有效控制了疫情，经济生产活动恢复迅速，在全球供应链中发挥着不可替代的作用。从供给端来看，国内疫情得到有效控制，中国的工业生产已从疫情中恢复，出口的供给压力较小;从需求端来看，国外由于受疫情影响，供给受阻，国际订单大规模向中国转移，再加上海外宽松的货币政策和全球投资者对中国的信心增加，中国出口份额将继续维持在较高水平，成为拉动经济增长的主要动力。

2.消费需求短期波动，整体稳中向好

随着疫情在全国范围内得到有效控制，中国经济发展正处在后疫情时代经济全面复苏之际，各地政府陆续出台提振消费的政策，经济增长态势良好。2021年1—8月，社会消费品零售总额为281224亿元，同比增长18.1%。虽然部分地区受汛情和疫情短期冲击因素的影响，消费增长疲软，但由于中国消费环境正在逐步改善，消费需求仍然是拉动中国经济增长的重要支撑。

3.固定资产投资稳定恢复

固定资产投资不仅能够积累资本、扩大生产规模，还能促进出口、消费的提升，是保持经济平稳增长的调节器。2021年，国民经济逐渐从疫情中恢复，基础投资出现一定程度的反弹。2021年1—8月份，全国固定资产投资（不含农户）346913亿元，同比增长8.9%。预计2021年下半年中国投资需求将会增强，缓解经济下行压力。

4.电力消费攀升

在“三驾马车”的共同作用下，电力消费节节攀升。随着中国经济的复苏，投资需求逐渐增加，出口增长超过预期，内外需求叠加支撑工业发展势头强劲，工业用电需求增加。数据显示，2021年2—8月全国的电力消费同比增长率平均达到了12.83%，其中第一产业增长19.03%，第二产业增长13.1%，第三产业达到23.94%。还有一部分原因是天气炎热等季节性因素影响，空调的使用率大幅上升，居民用电需求在7、8月分别上涨了18.3%和12.5%。

（二）電力供应紧张

当前在电力来源以煤电为主的形势下，电力供应紧张既有煤炭市场方面的原因，也有电力体系方面的原因。在煤炭价格完全市场化而电力价格受控的情况下，煤价上涨意味着发电企业亏损，发电企业发电意愿低迷，再加上跨区域的电力调度受到限制，加剧了局部地区的电力供求失衡。

1.煤炭价格上涨

中国煤炭价格上涨的深层次原因是短期内多种因素综合作用的结果，核心因素是经济恢复拉动的需求增长。

煤炭需求增加。2021年1—8月，国内对煤炭的需求增长11.3%，煤炭生产增长仅4.2%。中国经济恢复稳中向好，工业生产尤其是技术及装备制造业等保持强劲增长势头，引起电力需求高速增长，进而增加对煤电发电量的需求，加上中国今年部分区域水电发电量低于预期，以及其他可再生能源的发电量受到自然因素的限制，进一步扩大对煤电的需求。

煤炭供给减少。煤炭价格的上涨除了电力需求大幅增加这一原因外，还受供给方面影响。一是近些年来中国煤炭产能正处于下行周期，煤炭主产地生产受限;二是煤炭进口量同比下降，今年前8个月，中国进口煤炭同比下降10.3%，加上国际煤价和航运价格的走高，进一步减少了中国进口煤到岸量[3];三是库存减少，在原煤生产受限的情况下，库存量整体维持低位。

总体来说，煤炭价格上涨是结构性短缺问题。2021年9月28日，秦皇岛港Q5500动力煤价格指数已飙升至1650元/吨，已经远超火电厂盈亏平衡点。煤电是中国电力供应的主力军，煤炭价格上涨，而电力价格上调空间受限，煤电厂发电意愿低迷，影响了电力供给，导致电力紧缺。

2.电网调配能力有限

中国能源区域分布不均，西部省区拥有丰富的煤炭、水能资源，而东部沿海地区资源短缺。虽然全国不断在建设特高压、交直流混联电网，但电网大规模跨区域的调配能力仍然面临很大的挑战。在用电增长率只有个位数的水平下，大部分地区的电网能够应对这种较为温和的电力需求增长，然而今年全社会用电量激增12%，特高压设施建设不足的问题就凸显出来。

电力负荷系统主要面临几个方面的压力。一是夏季和冬季用电高峰期;二是中国电力消费过于集中于重工业，容易形成短期能源电力需求的大幅波动;三是可再生能源接入电网比例的增加，对电网的稳定运行施加了压力[4]。

总体来看，当前因经济增长和煤炭供应不足而导致的电力供应紧张局面，很大程度上只是世界贸易争端和疫情冲击影响下的短期现象，它并不会改变中国经济增长速度逐渐下调、煤电装机总量偏多的发展趋势，也不会扭转中国能源供应体系稳步向清洁化转型的大势。减少煤炭消耗量、发展低碳能源依然是未来几十年中国经济发展进程中需要稳步推进的一项大工程。

三、中国能源消费格局分析

中国是一个能源生产和消费大国，随着经济高速发展与城市化进程不断加快，经济发展对能源的依赖性不断加强。中国的能源消费格局是以煤炭为主体，以电力为中心，以工业部门尤其是制造业为终端，因此煤炭是我国电力稳定供应最重要的基础性能源[5]。煤炭消费是国产为主、进口为辅，原油消费主要是依靠进口，天然气的进口依存度也在不断增长，可利用的可再生能源的供给量相对较少。

（一）基于投入产出表的能源消耗分析

随着中国行业的不断细分，一种产品需要多个生产部门共同合作来完成，因此，对中国能源消费的分析，需要从隐含能源消耗的视角分析产品的直接能源消耗和包含在中间生产消费等环节的间接能源消耗情况[6]。根据投入产出法的基本思想，基于2019年的《中国投入产出表》，可构建以下分析框架测算中国产业部门的直接能源消耗量和终端需求的隐含能源消耗量。

假设中国存在n个产业部门，则每个产业部门i都满足下列等式：

（1）

其中， 和  分别表示i部门的总产出和最终消费， 表示 部门的总投入， 表示直接消耗系数。

用矩阵表示中国各部门的产出和需求恒等式为：

Y=AY+F（2）

其中，A为直接消耗系数矩阵，Y为各部门的总产出矩阵，F为最终需求矩阵。

对（2）进行移项求逆变换后可得：

Y=（I-A）-1F=LF（3）

其中，I为单位矩阵，L是Leontief逆矩阵。

产业部门  的直接能源消耗量由以下公式计算可得：

（4）

其中，为  部门的直接能源消耗量，为  部门对第  种能源的消耗量，为  部门对=12种能源的消耗总量，为第  种能源的消耗因子。其中，12种能源分别是煤炭、原油、天然气、焦炭、汽油、煤油、柴油、燃料油、LPG、水能、核能、风能和太阳能。

用D来表示各部门的直接能源消耗量矩阵，则整体的直接能源消耗系数矩阵E可表示为：

E=D/Y  （5）

结合（2）可知，为了满足最终需求引起的能源消耗可表示为：

D=EY=E（I-A）-1F（6）

通过移项整理可进一步表示如下：

D/F=E（I-A）-1（7）

即包含了直接能源消耗和间接能源消耗的隐含能源消耗系数矩阵可表示为：

W=D/F=E（I-A）-1（8）

基于以上公式，我们利用Matlab软件将合并后的各个产业部门的直接能源消耗量和终端需求隐含能源消耗量测算结果通过绘制图表的方式呈现，便于理解和分析。由于产品或服务在加工、制造、销售等全过程不仅包含直接能源消耗，还包含间接能源消耗，因此产品或服务的隐含能源量要大于其在最终环节消耗的直接能源量。

（二）中国能源消耗去向分析

以2019年为例，中国煤炭消费量占能源消费总量的57.7%，天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量占能源消费总量的23.4%。中国的电力供给主要包括火电、水电、风电、核电等，其中火電的占比超过70%，清洁能源发电量占比较小。在中国能源消费结构中，流入第二产业尤其是工业部门的用电量占全社会用电量的比例超过60%，但第二产业产值占GDP的比重不超过40%;第三产业用电量比例不超过20%，但产值对GDP的贡献超过50%;第一产业用电量最小，且城乡居民用电不超过20%。工业部门的用电主要包括金属、非金属制造行业和化工行业等高耗能高排放的制造业，制造业的能源消耗量占全国能源消耗总量的60%左右（见图1）。在能源消耗的过程中，往往伴随大量的CO2排放。以2019年为例，粗略按1吨原煤排放1.9吨CO2、1吨原油排放3吨CO2、1吨天然气排放2.8吨CO2来算，2019年中国CO2排放量达100亿吨。因此，当前中国对工业部门采取有序用电，大力提升可再生能源发电占比，能够有效推进中国能源体系向清洁化转型。

图1  中国2019年能源使用流程图

（三）中国终端需求隐含能源量分析

中国生产的产品与服务最终进入消费、投资与出口领域被消耗，从而实现社会生产的最终价值。从能源消耗总量来看，产品和服务所蕴含的能源量（原煤和油气）主要来源于国内生产。其次是进口，动用库存只占很小的比例。产品和服务的终端需求主要分为农村消费、城镇消费、政府消费、固定资产投资、库存投资和出口。在农村生活、城镇生活消费组合中，基于居民衣食住行的需求主要消费各类农产品、轻工业产品和各类服务;政府消费基本全是各类服务;进入固定资产投资组合最终成为固定资产的主要是各类重工业产品，轻工业产品和服务占比较小;出口产品三大产业都有，但以工业产品为主。产品和服务隐含的原煤和油气量有较大差异，其中固定资产投资的隐含能源量远高于其他需求，产生了中国绝大部分的CO2排放量，出口与城镇消费的隐含能源量次之（见图2）。

图2  中国2018年隐含能源量流向图

图3描述了图2中终端需求中平均每单位价值所隐含的煤炭和油气消耗量。从隐含能源强度来看，固定资产投资和出口产品隐含的CO2排放量约为消费的2倍，这主要是因为全社会固定资产投资以高耗能高污染产品如钢铁、水泥等为主要投入;出口产品主要包含高能耗和高碳排放的产品和服务，从而使得生产这些产品和服务而消耗的能源向发达国家转移，而消耗能源排放的大量CO2則由中国来承担[7]。

图3   中国主要终端需求组合蕴含的煤炭和油气强度及需求价值量

从经济结构来看，当中国的经济增长以消费增长拉动为主时，也会转变为经济结构以轻工业和服务为主，从而推动企业绿色低碳发展，促进产业结构升级;当经济增长以固定资产投资为主，拉动钢铁、有色金属、建材等高耗能产业大规模发展时，也会导致经济结构中重工业比例增加，能源消耗和CO2排放增加，不利于高耗能高排放企业绿色转型[8]。从经济发展模式来看，政府部门逐渐降低固定资产投资的增长速度，限制高耗能高排放企业产品的生产与出口，通过提振消费拉动经济有助于中国更快实现“双碳”目标。

四、当前有序用电对双碳目标发展的重要意义

在“双碳”背景下，中国的有序用电措施、碳约束机制以及能效双控政策在促进可再生能源发展和限制高能耗高排放产品生产与出口的同时，还会推动以火电为主的大型电力能源企业和高耗能高排放企业的绿色发展和低碳转型，有助于加快中国能源体系的革命性变革，促进中国经济向低碳发展转型，实现“经济增长”与“低碳发展”双赢[9]。

（一）抑制高耗能产品的生产和出口

在国内疫情得到有效控制后，工业生产尤其是制造业保持强劲势头，一些高耗能高排放产品的订单增加使得电力能源耗费大幅上涨，碳排放形势严峻。在中国经济发展进程中，政府愈发重视高耗能高排放企业带来的环境成本问题。2021年7月16日，碳排放权交易市场正式开始上线交易，随着这一成本纳入价格体系，将会发挥市场机制的作用，限制高耗能高排放企业产品的生产与出口。

从短期来看，双控和限电对高耗能高排放企业的影响主要分为两个方面。一方面，限电限产的力度加大将导致一些企业新增产能有限，相关产品供给减少，在需求仍偏强的情况下推动产品价格上涨。另一方面，限电限产影响了这些企业的原材料供给，导致了原材料价格上涨，从而抑制了产品的生产与出口。长期来看，随着高耗能企业用电调控政策和产能限制政策的推进，能够促进相关传统产业的落后产能被有序淘汰，先进产能转型升级以及产业结构调整，进一步推进高耗能高碳排放行业的供给侧改革，倒逼企业绿色低碳转型，实现绿色可持续发展，同时促进可再生能源的快速成长[10]。

从另一个角度思考，有序用电政策对一些高耗能出口企业限电限产，实则也是保护了一部分出口企业的利益。随着海外市场需求增加，出口企业扩大产能的热情高涨，但由于原材料价格疯涨、运费成本上升，实际盈利空间十分有限。简而言之，我们付出了巨大的环境成本但回报甚微。加之国内外疫情形势尚不明朗，盲目扩大产能，不仅与国家之前“去产能、去库存”政策相违背，而且一旦国外恢复生产，国内这些过剩库存不能被消纳，有可能使这些出口企业面临巨额损失。因此有序用电措施有利于这些企业冷静思考如何把控生产节奏、如何借助生产间隙提升技术创新能力，而不是盲目扩大产能。

（二）高耗能固定投资受限

固定投资对稳定经济增长有着重要的作用，不仅能够促进相关产业的发展，还能够提供更多的就业岗位，缓解就业压力，提升国民收入水平。但是，在“双碳”目标的背景下，图2和图3告诉我们需要重新思考固定资产投资对中国经济和环境带来的影响，这主要是因为全社会固定资产投资以高耗能高污染产品如钢铁、水泥等为主要投入。钢铁是中国最大的碳排放来源，生产1吨钢约排放1.7吨CO2。2020年中国的粗钢产量达到10.65亿吨，占全球产量57%，碳排放量约为18亿吨，占碳排放量总额的17%。水泥是第二大碳排放来源，熟水泥生产过程会排放大量CO2，1吨水泥和1吨水泥熟料碳排放量分别约为617和866公斤，2020年中国水泥总产量23.77亿吨，约占全球的55%，共排放二氧化碳约14.66亿吨，水泥行业减排任重道远[11]。对双高行业的“双控”政策和有序用电政策，使固定资产投资的主要投入钢铁和水泥产能受限，一定程度上限制了高耗能固定投资的发展，有利于早日实现“碳达峰”“碳中和”目标。

（三）促进可再生能源的发展

有序用电是促成电价市场化改革的契机，通过市场化引导绿色电力的消费，能加快构建以新能源为主体的新型电力系统。风能、太阳能等可再生能源转化而来的绿色电力给社会带来的正外部性必须在价格中体现出来，产生的收益将用于支持绿色电力发展和消纳，更好促进新型电力系统建设。根据国家发改委相关负责人介绍，许多企业有较强的意愿参与绿色电力交易，并愿意为其支付额外的成本。一方面，加大对绿色电力的消费有助于提升企业形象;另一方面，限电措施将有利于高耗能企业与绿色电力企业通过市场构建的平台直接达成交易，满足额外的用电需求。有政府补贴、优先安排上网、不受限电影响等优势的绿色电力会激励电力需求端的购买积极性，这将大大促进以风电、光伏发电为主的可再生能源的发展。

五、政策建议

2021年上半年出现的电力供应紧张的局面，使我们意识到，要成为电力强国，必须构建好清洁高效的电力系统，而其中至关重要的环节就是促进可再生能源的开发和利用。针对中国清洁能源转型的问题，提出如下政策建议。

（一）提高可再生能源消纳水平

我国资源分布“东贫西富，南少北多”，东北、华北北部和西北地区由于经济发展相对滞后，电力需求不足，发出来的电力不能及时消纳，也没有足够多的输电通道运送到需求量较大的中部、东部地区，因此存在较多弃风、弃光现象。一要规划建设跨区输电通道。通过特高压将本地区的电量外送到需求较大的中部及东南沿海地区，充分挖掘并发挥好这些资源大省的风力、光伏发电优势。二要发展以抽水蓄能为主体的多层面储能技术消纳可再生能源。抽水蓄能有技术成熟、安装成本低、存储容量大、存储周期长的优点，但占地面积大、初始投资成本高且投资回收周期长等缺点也显而易见。电池储能目前成本较高，但处于迅速发展阶段。因此，有效实现多种储能方案的配合，有助于大幅度提高可再生能源的消纳水平。

（二）加快电力市场化改革步伐

随着近年来新建光伏、风电项目成本不断下降，已经具备了平价上网的能力。在多省出现用电紧张的局面之际，为了保障居民用电和经济平稳有序发展，国家发改委再度出台深化燃煤發电上网电价市场化改革的措施，仍然是“基准价+上下浮动”的模式，但是上下浮动范围原则上均不超过20%。这种能涨能跌的电价市场化改革可以有效促进能源转型。一是煤价上涨，电价也会随之上调，在保证火电企业基本利益的前提下也赋予边际成本趋近于零的可再生能源发电有更多的利润空间，使其充分发挥竞争优势。二是电价市场化改革更有利于火电机组从向电网提供灵活性的辅助服务中获利。三是高耗能企业不受20%的电价浮动约束，有利于减少碳排放。

（三）完善辅助服务市场和发电容量市场

可再生能源发电占比逐年提高对电力系统的可靠运行提出了极大考验，由于它们的不稳定性，要求在用电高峰期有足够的辅助服务机组能够快速开启、停止来满足电力市场需求。但是，随着技术的不断发展和零边际成本机组大量接入电网，尖峰负荷机组的年利用小时数不断下降，抑制了市场对可再生能源发电的投资意愿。因此，政府仍需对辅助服务机组产生的额外成本进行补贴，并且将一部分成本转由用户承担[12]。此外，为了保证电力的充裕性，必须使整个电力系统的最大供给能力可以满足中长期不断增长的电力需求，竞争的电力市场不利于对电网稳定起重要作用的备用发电机组存在，容量市场则可以起到补充作用，以提升电力系统的可靠性。只有电量市场、容量市场、辅助服务市场有机结合才能使得可再生能源机组高效运转，加快电力系统低碳转型。

（四）持续贯彻落实有序用电政策

当前来看，有序用电政策似乎是在中国电力市场完全市场化之前的暂时措施，但其内容即使在完全市场化的电力市场上也有着深远的影响，因为其不仅涵盖电力市场的运行，还影响到产业政策和中国经济发展路径的选择。从电力市场运行的层面上来看，有序用电在电量方面综合运用经济、行政等手段将有限的电力资源在工业、商业等部门内进行合理分配，以提高在全社会范围内单位电量的价值产出效率。在负荷方面，通过各种措施实现“削峰填谷”，避免集中用电带来的超高负荷增加电网调度的负担，也避免了超高负荷诱致的调峰发电机组装机容量增长而提高整个电力系统的发电成本。从产业发展的角度来看，有序用电的政策安排在保障中国经济持续良性发展的同时，对优化产业结构和就业结构、不断抑制高耗能产业的过度增长以保证中国“双碳”目标早日实现有着深远的影响，并且这种影响远超电力市场化本身对“双碳”目标实现的推动作用。

参考文献：

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[10]谭亚敏.能耗“双控”对大宗商品影响几何[N].期货日报，2021-09-28（4）.

[11]李海涛，林锡.凛冬来临  投资机会在哪儿[N].第一财经日报，2021-10-20（A11）.

[12]康重庆，杜尔顺，张宁，等.可再生能源参与电力市场：综述与展望[J].南方电网技术，2016，10（3）：16-23+2.

Economic Analysis of the Impact of Orderly Electricity Consumption on Low-carbon Energy Development in China

Mu Dunguo，Zhang Shuying，Gao Yajuan

（Xiamen University，Xiamen 361000，Fujian，China）

Abstract： In the first half of 2021，China's power supply and demand is generally balanced，but the steady economic growth，the increase of energy consumption and the sharp rise of energy prices indicate the tightening of power supply in the second half of 2021. This paper analyzes the causes of China's power shortage in the second half of 2021 from power demand and supply，and discusses the significance of implementing orderly power consumption and power regulation policies. To some extent，power regulation restricts the production of high energy consuming enterprises and investment in high energy consuming fixed assets，and promotes the adjustment of industrial structure，so as to promote the low-carbon operation of China's economy and the development of renewable energy，which is conducive to China's realization of the goals of “carbon peak”and“carbon neutralization”as soon as possible.

Key words： orderly electricity consumption;double control of energy and consumption;double carbon targets;low carbon development

責任编辑：李祖杰 刘有祥

收稿日期：2021 - 10 - 15

基金项目：本文系国家社科基金项目“我国能源转型与发展战略问题研究”（项目批准号：18BJY069）阶段性研究成果。

作者简介：牟敦果，男，山东日照人，经济学博士，厦门大学经济学院教授、博士研究生导师。研究方向：宏观经济学、能源经济学。

张舒颖，女，湖南湘潭人，厦门大学经济学院硕士研究生。研究方向：经济发展及清洁能源转型。

高亚娟，女，河南驻马店人，厦门大学经济学院硕士研究生。研究方向：经济发展及清洁能源转型。