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    瑞典林雪平大学的研究人员开发了一种新方法,在空气作为掺杂剂的帮助下,可让有机半导体变得更具导电性。发表在最新一期《自然》杂志上的这项研究,是迈向未来生产廉价和可持续有机半导体的重要一步。

    林雪平大学副教授西蒙娜·法比亚诺表示,这种方法可以显著影响有机半导体的掺杂方式。新方法中所有组件都是实惠的、容易获得的,而且对环境友好,这是未来可持续电子产品的先决条件。

    有机半导体可用于数字显示器、太阳能电池、LED、传感器、植入物和能量存储等领域。为了提高导电性和改善半导体性能,人们通常会引入掺杂剂。这些掺杂剂可促进半导体材料内电荷移动,并且可以定制以诱导正电荷(p掺杂)或负电荷(n掺杂)。目前使用的最常见的掺杂剂普遍存在反应性很强(不稳定)、造价昂贵、制造困难等缺点。

    现在,研究人员开发出这种可以在室温下进行掺杂的方法,其中低效掺杂剂(例如氧)是主要掺杂剂,光可以激活掺杂过程,然后促进电子从低效的掺杂剂向有机半导体材料的转移。

    新方法的灵感来源于大自然,因为它与光合作用有许多相似之处。具体而言,首先是将导电塑料浸入特殊的盐溶液(一种光催化剂)中,然后用光短时间照射它。照明的持续时间决定了材料的掺杂程度。之后,溶液被回收以供将来使用,留下一种p掺杂的导电塑料,其中唯一消耗的物质就是空气中的氧气。

    研究人员表示,光催化剂起到了“电子穿梭机”的作用,可以在牺牲剂存在的情况下,获取电子或将电子提供给材料。这在化学中很常见,但此前从未在有机电子中使用过。

    科技日报总编辑圈点

    基于导电塑料而不是硅的半导体有许多潜在应用,而掺杂剂是提升其性能的关键。本研究的亮点就在于掺杂剂。能在同一反应中同时使用p掺杂和n掺杂这点非常独特,简化了电子器件的生产设备,特别是那些同时需要p掺杂和n掺杂半导体的设备,如热电发电机。所有部件可以一次制造并同时掺杂,而不是一个一个地掺杂,这使工艺更具可扩展性。

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    广东佛山,9条锂电池技术路线在宝塘储能电站“同台比武”,装机规模约占粤港澳大湾区新型储能总量的1/5;

    湖北应城,世界首台(套)300兆瓦级压缩空气储能电站并网,利用废弃盐穴作为储气库,单次储存的电量可供一座中小城市连续用电5小时;

    江苏如东,国内首个100兆瓦时重力储能项目加紧建设,一栋高148米的储能塔将通过提升和下放重力块,进行储放电……

    今年以来,新型储能的不同技术路线持续落地。新型储能是指除抽水蓄能外,以输出电力为主要形式并对外提供服务的储能技术,包括电化学储能、压缩空气储能、重力储能等。它们可改变电力系统传统的即发即用方式,好比“超级充电宝”,新能源大发或者用电低谷时充电,新能源出力小或者用电高峰时放电,有利于促进新能源开发消纳和电力系统安全稳定运行。

    今年的《政府工作报告》提出,“发展新型储能”。截至今年一季度末,全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达3530万千瓦/7768万千瓦时,较2023年一季度末增长超过210%。当前新型储能发展呈现哪些特点?还面临哪些挑战?记者进行了采访。

    装机规模快速增长,技术创新不断突破,应用场景更加丰富

    湖北应城300兆瓦压缩空气储能电站,地下500米处,拥有150多万立方米储气空间的地下废弃盐穴,正进行注气排卤调试。

    “盐穴是地下盐层被开采后形成的腔穴,具备密闭性好、使用寿命长、占地少等优势,是储气的理想场所。”中国能建数科集团副总经理李峻说,目前压缩空气储能电站的单位建设成本一般在每千瓦6000元至8000元,正逐步接近抽水蓄能电站的建设成本。

    5月11日,随着1万千瓦时电量从电池集装箱内全部送出,广西伏林钠离子电池储能电站成功投运。这是我国钠离子电池储能技术首次实现规模化应用。

    南方电网广西电力科学研究院技术专家唐彬介绍,相比锂离子电池,钠离子电池资源来源广泛、储量丰富、价格低廉;而且可以在零下40摄氏度至80摄氏度的环境下工作,使用范围更广。目前该电站的钠离子电池储能系统能量转换效率超过92%。

    风电光伏发电间歇性、波动性大,大规模、高比例接入需要储能等调节性电源作为支撑。和受选址要求高、建设周期长等因素影响的抽水蓄能不同,新型储能具有布局灵活、建设周期短、响应速度快等优势。

    近年来,新型储能日益成为我国建设新型能源体系和新型电力系统的重要支撑——

    装机规模快速增长。2023年,新型储能新增装机规模约2260万千瓦/4870万千瓦时,是“十三五”末装机规模的近10倍。新型储能电站建设逐步呈现集中式、大型化趋势,截至今年一季度末,10万千瓦以上的项目装机占比为54.8%。

    技术创新不断突破。电力规划设计总院副院长何肇介绍,虽然当前我国新型储能技术路线仍以锂离子电池储能为主,占比超过95%,但各类新技术路线的工程化应用正在加快。去年以来,多个300兆瓦等级压缩空气储能项目、100兆瓦等级液流电池储能项目、兆瓦级飞轮储能项目开工,重力储能、液态空气储能、二氧化碳储能等新技术落地。

    应用场景更加丰富。走进合肥美的暖通设备有限公司,屋顶光伏板、地面储能箱整齐排列。“低谷电价或者光伏大发时储电、高峰电价时放电,去年11月投运以来,累计节约电费超过100万元。”公司工程部长徐波说。眼下,合肥正推进肥西电网9个用户侧储能项目建设,预计6月底前建成10万千瓦时的储能调峰资源池,助力迎峰度夏。

    用户侧,可降低用能成本、提高用能质量;电源侧,加快推动系统友好型新能源电站建设,提升新能源并网友好性;电网侧,提供调峰、调频等多种服务,在电网薄弱区域增强供电保障能力……新型储能可与电力系统源、网、荷等各环节融合发展,提升能源清洁利用水平和电力系统运行效率。

    加大研发力度,推进融合创新平台建设,带动产业链上下游协同发展

    储能产业链上游涉及原材料与设备,中游涉及储能系统与集成,下游涉及电力系统储能应用。国家能源局数据显示,“十四五”以来,新增新型储能装机直接拉动投资超1000亿元,带动产业链上下游协同发展。

    远景动力鄂尔多斯电池基地,经过匀浆、涂布、辊压、模切等多道工序,一块块蓝色方形电芯陆续下线,随后将转运至远景储能在河北、甘肃等地的装配基地,组装成一个个20尺5兆瓦时集装箱储能系统。

    “单个储能集装箱能储存5000千瓦时电量。相比市场主流的20尺3.35兆瓦时储能系统,单位体积容量更大,占地面积能减少约40%,循环寿命突破1万次,全生命周期度电成本下降约30%。”远景集团高级副总裁田庆军告诉记者,今年一季度,远景储能出货量超过1.2吉瓦时,同比增长50%以上。

    田庆军介绍,新型储能正向大容量、高密度、超安全、长循环、智能化方向升级。“未来新型储能还有很大技术进步空间,锂电池储能度电成本有望降至0.1元以下。届时,‘不稳定的新能源+新型储能调节’的度电成本有望降至0.3元以下,相比煤电具备成本竞争力,推动实现碳达峰碳中和。”

    与此同时,新型储能产业部分核心部件和关键材料技术仍需攻克,产业链基础和完备性还有待提升。眼下,国内相关企业、科研机构、高等院校等持续开展新型储能技术创新、应用布局等方面的研究,推动产业体系日趋完备。

    ——关键技术装备研发力度持续加大。

    膨胀机是压缩空气储能的关键设备之一,要在高压、高负荷、高转速下高效运转,存在较高技术壁垒。“我们牵头各大科研院所、头部装备企业,协同开展技术攻关与工程实践,攻克大容量、高参数、超长时空气压缩/膨胀机组工艺设计等国际空白技术,实现关键核心技术装备100%国产化。”李峻介绍。

    近年来,300兆瓦等级压缩空气储能主机设备、全国产化液流电池隔膜、单体兆瓦级飞轮储能系统等实现突破,助力我国储能技术达到世界先进水平。

    ——融合创新平台建设加速推进。

    广州白云区,机器轰鸣、构架吊装,一座专门用于新型储能产品测试的220千伏变电站即将建成。“建成后,研发团队和厂家可以在这里完成真实场景测试,让产品快速走向市场。”国家地方共建新型储能创新中心副总经理、南网科技公司首席技术专家刘石介绍。

    作为新型储能领域唯一一个国家制造业创新中心,国家地方共建新型储能创新中心由广东省政府和南方电网牵头,联合13家新型储能材料、芯片、电池等上下游企业共同组建,打通“实验室—制造—市场”的创新链和产业链。

    中国能建中电工程储能工程技术研究院院长戚宏勋认为,新型储能产业正处于快速发展阶段,技术创新是推动产业进步的关键。要积极开展储能新材料、新技术、新装备攻关,推动产学研用各环节有机融合,加快创新成果转化,积极探索新型储能应用市场。

    完善新型储能政策体系,引导各类储能科学配置和调度运用

    江苏今年迎峰度夏前将新增约400万千瓦新型储能并入国家电网,满足电力保供及电网调节需求;广东计划到2025年新型储能产业营业收入达到6000亿元,年均增长50%以上……作为构建新型电力系统的重要技术和基础装备、实现碳达峰碳中和目标的重要支撑,新型储能发展的市场前景广阔。“今年新型储能装机占储能装机比例有望高于50%,超过抽水蓄能。”中关村储能产业技术联盟理事长陈海生说。

    采访中,记者也了解到,新型储能接下来要实现规模化、产业化、市场化发展,仍需在安全、经济、绿色等方面下功夫。

    安全风险防范这一底线需要守牢。随着电池容量和密度提升,特别是电化学储能串并联的数量多,储能电站的安全风险较为突出。清华四川能源互联网研究院绿色储能研究所所长陈永翀认为,需要进一步完善避免热失控及燃烧爆炸的本质安全控制技术,“在保障安全的基础上,绿色也是未来新型储能技术的发展方向,例如完善储能电池易回收结构设计和绿色回收技术,推动全生命周期绿色发展,提升产业国际竞争力。”

    商业模式和政策机制有待进一步完善。记者在采访中了解到,相比于抽水蓄能等传统灵活性资源,新型储能成本较高、收益模式单一,是制约其规模化、产业化发展的重要因素。

    南方电网储能公司储能科研院负责人陈满分析道,当前,技术经济性相对较好的锂离子电池的度电成本仍高于抽水蓄能成本;钠离子储能尚在产业化应用初期,原材料的成本优势有待产业规模化发展后方能显现;飞轮、重力等类型新型储能技术产业化程度低,技术经济性尚不可比。

    与此同时,新型储能参与中长期交易、现货交易等市场规则还在逐步完善中,存在市场收益偏低等情况。不少采访对象建议,加快推进电力市场体系建设,充分考虑合理容量需求、价格可承受上限、电价疏导渠道等因素,健全电网侧新型储能“容量电价+电量电价”形成机制等;创新商业模式和应用场景,探索共享储能、云储能、储能聚合等商业模式应用。

    “下一步,国家能源局将不断完善新型储能政策体系,鼓励科技创新,持续推动新型储能技术产业进步,不断引导各类储能科学配置和调度运用,支撑新型能源体系和新型电力系统建设。”国家能源局能源节约和科技装备司副司长边广琦表示。

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    国网青海省电力公司近日成功完成3000千瓦中压电源车的现场并网作业,标志着该款电源车在高海拔地区的首次应用,展现了公司在技术创新和应急保障方面的显著成果。

    据详细了解,此款中压电源车采用先进的3000千瓦燃气轮机作为核心动力源,不仅具备强大的输出功率,同时实现了清洁环保的排放目标。该电源车拥有独立发电、并网发电以及不间断负载转移等多种工作模式,能够满足应急保障、民生保障以及不间断供电等多种需求,为电力服务的多元化提供了有力支持。

    国网青海省电力公司引进此款先进的电源车,有效提升了电力服务的质量和效率。在电力检修过程中,传统方式往往需停电作业,而此款电源车的运用则能够实现电力供应的不间断,极大地提高了检修工作的便捷性和可靠性。

    值得一提的是,该电源车在海拔高达4500米的地区仍能维持满载功率的80%连续输出,相比普通电源车的63%性能更显优越。其高原性能卓越,发电品质高,响应速度快,能够在关键时刻迅速接入配电网,确保配网检修、迁改或其他突发情况下的电力供应稳定可靠。此次成功应用,为国网青海省电力公司在高海拔地区电力保障方面积累了宝贵经验。

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    根据英国电力网络配电系统运营商与国家系统运营商和其他配电网络合作开发的新快速通道计划,目前共有 25 个项目(总发电量达 836 MW)将在建设完成后尽快并网。包括英格兰东部的 14 个项目,总计 465 MW ,以及肯特郡、萨里郡和苏塞克斯郡的 11 个项目,总计 371 MW。 原计划需要10年或者更久的时间才能完成并网,该计划大大缩短了时间。

    目前已接受并网报价的客户包括英格兰东部的一个98MW 太阳能发电场和东南部的一个100 MW 储能与太阳能结合项目。此次宣布的是一系列容量释放计划的第一阶段,这些计划将在 2024 年为项目释放数千兆瓦的容量。在英国电力网络公司(UK Power Networks)领导的名为“Technical Limits”的新流程下,连接提议得以实现,该流程利用其分布式能源资源管理(DERMS)平台开发的洞察力和数据,将更多发电设备安全地连接到网络中。

    在全国范围内,由于国家输电系统的限制,网络运营商一直在与客户合作。一些客户被告知,如果不采取行动,他们将面临 15 年或更长的时间才能接入网络,行业机构能源网络协会 (ENA) 在战略连接小组中发挥领导作用。英国电力网络公司 DSO 总监 Sotiris Georgiopoulos 在一份新闻稿中评论道:"我们正在采取切实可行的行动,帮助我们的客户克服国家输电系统面临的长期挑战,这种方法最终将使更多的绿色能源进入更多人的家庭和企业。这只是我们前进道路上的又一步,只有通过合作与协作,我们才能在实现净零排放方面取得如此重要的进展。"Evolution Power Limited 董事 Giles Frampton 补充道:"我们与英国电力网络公司紧密合作,将太阳能光伏发电项目的并网日期提前了四年,这将极大地促进英国实现净零排放和能源安全,同时也降低了家庭和工业用户的用电成本。"我们很高兴英国电力网络公司能够认真地与可再生能源供应商合作,共同应对并网挑战。英国电力网络公司与开发商的积极接触正在为那些准备好提供低碳、低成本、可持续绿色能源的计划带来真正的改变,从而造福于所有人"。

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    据南方电网报消息,1-4月,广东、广西、云南、贵州、海南五省区全社会用电量5003亿千瓦时,同比增长11.4%,增速高于全国2.4个百分点,较一季度提高0.9个百分点。其中,第一、二、三产业和城乡居民用电量同比分别增长9.6%、10.3%、15%和11.6%。

    具体来看,1-4月,五省区工业支撑作用进一步增强,用电量3012亿千瓦时,占五省区全社会用电量60.2%,较去年同期提高0.5个百分点。1-4月,五省区高技术及装备制造业用电量同比增长14.4%。其中,在以高新技术企业数量居全国首位的广东,一季度每度电产值为17.35元,领跑五省区。

    值得关注的是,以新产业、新业态、新模式为代表的“三新”经济成为五省区经济发展的重要组成部分。据南网能源院电力规划中心项目经理董楠介绍,1-4月,五省区“三新”行业用电量同比增长超40%。

    此外,自2024年以来,文旅消费市场成为拉动五省区全社会用电量增长的重要因素。以海南为例,1-4月,海南省全社会用电量同比增长16.1%,增速居于全国第二。其中,第三产业用电量对当地用电量贡献率超四成。而其也成为五省消费市场持续恢复的缩影。

    数据显示,1-4月,五省区现代服务业、生产性服务业、生活性服务业均呈两位数增长,其中生活性服务业增速最高,达18.7%;消费类行业用电量同比增长15%。

    值得关注的是,作为中国进出口贸易的重要门户、华南地区超大型船舶首选港,盐田国际集装箱码头1-4月用电量同比增长14.6%。1-4月,五省区出口外向型行业用电增速达15.2%,较去年同期提升10.9个百分点。其中,广东3315家出口型抽样企业用电量同比增长5.7%。

    分析认为,工业生产加快增长,服务消费潜力释放,外贸新动能活力澎湃,将拉动二季度五省区全社会用电量延续稳健增长势头。

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    5月21日上午,全球首个陆上商用模块式小型核反应堆“玲龙一号”的主控室正式启动,标志着“玲龙一号”的系统设备进入安装高峰期。主控室相当于核电站的“大脑”,是核电站系统和设备的监视和控制中心。随着“玲龙一号”数字化控制系统网络开始搭建并投用,在主控室内,安装调试人员正通过各种监测设备获得核电站区域内设备和系统运行情况,并根据这些信息对区域内的设备、系统发出恰当的操作和指令。

    中核集团海南核电工程管理处副处长赵龙表示,“玲龙一号”主控室设备相较于其他核电机组集成化程度更高、设备组成更为简洁,各项操作的安全性大幅提升。


    “玲龙一号”是全球首个通过国际原子能机构安全审查的陆上商用模块化小堆,预计2026年建成。建成投运后每年发电量可达10亿度,可满足海南50多万户家庭用电需求。被誉为“核能充电宝”的“玲龙一号”, 更小巧、更灵活、更安全、用途也更广泛。

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    5月21日,国家发展改革委5月新闻发布会举行。政策研究室副主任、委新闻发言人李超表示,下一步,国家发展改革委将会同有关方面务求实效、持续有力做好节能降碳工作。

    一是强化“十四五”后两年节能降碳工作。落实2024—2025年节能降碳行动方案,大力推进节能降碳十大行动,科学开展节能目标责任评价考核。同时,在能效提升、排放下降的过程中,着力保障好经济高质量发展的用能需求。

    二是实施分领域分行业节能降碳专项行动。当前我国有关领域节能降碳改造升级潜力巨大。比如,超过60%的存量锅炉、电机、变压器等设备能效低于先进水平,超过1/3的存量建筑不满足节能建筑标准。要把重点领域节能降碳改造,与大规模设备更新和消费品以旧换新等有机结合,扎实开展重点用能单位能效诊断,深入挖掘工业、建筑、交通、公共机构节能潜力,加快节能降碳改造和用能设备更新。

    三是健全节能降碳管理长效机制。完善固定资产投资项目节能审查制度,强化节能审查事中事后监管。同时,加快制订、修订一批节能标准,依法依规加强节能监察。

    四是营造全社会节能降碳浓厚氛围。我们要看到,虽然我国的能源安全保障能力明显提升,但能源利用方式仍较为粗放,要深化能源资源国情教育,全过程各领域遏制能源浪费,提升全民节能降碳意识和能力,加快形成简约适度的生活理念和绿色低碳的消费方式,推动各类主体落实节能主体责任,履行节能法定义务。

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    5月21日上午,一艘满载6.6万吨进口液化天然气(LNG)的“玛可玛”号LNG运输船靠泊厦门港后石港区隆教作业区1号泊位,在厦门海关所属漳州海关的监管下顺利开展接卸作业,标志着今年全国首个新建LNG接收站项目落地投产,填补了厦漳泉地区无LNG接收站的空白,为福建省清洁能源进口开辟了新通道。


    据了解,漳州LNG项目位于福建省漳州市龙海区隆教畲族乡兴古湾北侧,于2017年11月获国家发改委核准,一期包括三座16万立方米LNG储罐、一座8-27万立方米LNG专用接卸泊位、4套高压气化外输设备设施和10台槽车装车撬以及相关配套生产设施,一期设计LNG加工能力为300万吨/年,高压气化外输能力为1800万方/日,槽车装车撬外输能力为180车/日。


    该项目是国家天然气“产供储销”体系建设项目、福建省和漳州市重点建设项目,所配套的外输管道经西气东输三线与全国天然气管网主干道相连,与秀屿LNG接收站共同构成福建省双气源环路供气管网格局,将有效丰富和提升国家油气基础设施配置、渠道和能力,对构建天然气供应重要海上通道、加快实现“全国一张网”具有重要意义。

    漳州LNG接收站项目一期投产后,预计年外贸及来料加工总产值达百亿级,还可通过建设LNG冷能利用综合产业园实现年冷能利用相关产值达10亿元,每年可替代煤炭使用540万吨,可减排900万吨二氧化碳、18万吨二氧化硫,相当于年植树2400万棵,这将对建设绿色低碳“美丽福建”作用显著。

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    5月18日18时55分,印尼拉波塔项目8号机组锅炉吹管顺利完成,即将进入整套启动阶段,为机组后续首次并网及168小时试运行奠定了坚实的基础。

    自开年以来,项目部紧扣8号机组调试计划,围绕物资缺件、电除尘及保温等难点堵点,倒排施工计划,系统梳理盘点,专人专班推进,上下齐心,攻坚克难,全力以赴推进机组建设。4月30日8时15分,锅炉酸洗顺利完成,5月9日23时28分,8号机组锅炉空气动力场试验顺利完成,5月14日5时48分,8号机组锅炉点火一次成功,半个月内,各关键节点工作有序推进,为8号机组锅炉吹管工作创造了有利条件。

    本次吹管采用降压吹管,过热器、再热器串联一段法吹扫方案,吹管范围包括:锅炉过热器、再热器所有受热面及管路;主蒸汽管道、再热冷段及热段蒸汽管道。为确保吹管工作顺利开展,吹管开始前,项目部组织对全体参建人员进行了详细的安全技术交底,严格落实安全防护及吹管区域隔离措施,确保锅炉吹管期间责任到人、措施到位;锅炉吹管期间,项目部组织每日进行调试盘点,各参建单位24小时值班作业,及时盘点并处理影响吹管工作的各类缺陷。5月18日18时55分,经过连续157次正式吹扫,经过各方见证,打靶合格,8号机组锅炉吹管顺利完成。

    接下来,项目部将聚焦机组整套启动及机组并网等节点目标,系统梳理整启前的各项工作,定人定责定时,严格落实各项保障措施,确保月内并网发电目标务期必成。

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    根据英国能源与净零部网站信息,英国将成为第一个投资并生产下一代先进核燃料的欧洲国家。政府宣布向核燃料生产商Urenco公司拨款1.96亿英镑在位于柴郡的卡彭赫斯特建造高纯度低浓缩铀(HALEU)设施。该设施计划在2031年投产,年设计产能10吨。项目将创造约400个高技能工作岗位,有助于推动当地供应链发展及经济增长,巩固英格兰西北部在核燃料生产领域的世界领先地位。HALEU设施将为第四代模块化反应堆提供燃料,对实现英国到2050年将核电容量增加至24GW的雄心目标至关重要。

    在核聚变领域,英国是世界上第一个立法制定商业聚变监管的国家。英国计划在诺丁汉郡西伯顿的一座前煤电厂址建造第一座球形托卡马克(STEP)商业原型堆,计划于5月22日开启价值6亿英镑的多阶段竞标,为项目寻找全球合作伙伴(设计和建造)。8日同步启动的一项咨询建议拟将核聚变设施指定为全国性重要基础设施,简化的规划措施将为行业发展提供确定性,并使英国更接近在2040年将聚变能接入电网。

    3月份,英国首相宣布投资7.63亿英镑用于核能技能、就业和教育,此次投资是该项计划的延续。对先进核燃料的投资将打开先进核反应堆市场,并帮助英国及其盟友在不依赖俄罗斯的情况下建立自己的核能力,增强西方的能源安全。

    来源机构: 能源界 | 点击量:0