荷蘭光伏建設(shè)如何創(chuàng)造凈生態(tài)效益

“創(chuàng)新使命” （Mission Innovation，簡(jiǎn)稱MI）是2015年《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》第21此締約方會(huì)議發(fā)起的清潔能源領(lǐng)域全球多邊合作機(jī)制。目前24個(gè)國(guó)家和歐盟共同加入。由各國(guó)能源領(lǐng)域部長(zhǎng)作為最高領(lǐng)導(dǎo)層。

受國(guó)家科技部國(guó)際合作司委托，中國(guó)科學(xué)院電工研究所成立了“創(chuàng)新使命”中方秘書處，并搭建微信公眾號(hào)宣傳平臺(tái)，擴(kuò)大MI在國(guó)內(nèi)的影響力。

荷蘭光伏建設(shè)及其生態(tài)環(huán)境影響目錄

一、荷蘭光伏電站考察

二、荷蘭能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程

三、光伏逐漸成為荷蘭能源轉(zhuǎn)型的主角

四、光伏電站建設(shè)與生態(tài)環(huán)境

五、荷蘭光伏電站考察小結(jié)

六、對(duì)中國(guó)能源轉(zhuǎn)型之路的啟發(fā)與建議

在所有歐盟成員國(guó)中，荷蘭距離歐洲達(dá)成的可再生能源目標(biāo)最遠(yuǎn)。到2019年，可再生能源在荷蘭最終能源消耗中的比例將達(dá)到8．6％。歐盟內(nèi)部已達(dá)成共識(shí)，到2020年這一份額必須增加到14％。

2019年，荷蘭新增光伏裝機(jī)量2．4GW，在1700萬人口的基礎(chǔ)上，其人均光伏增長(zhǎng)達(dá)到了140W，可以說是全球人均光伏增長(zhǎng)最快的國(guó)家。德國(guó)歷史中光伏增長(zhǎng)最快為人均不到100瓦，可見荷蘭發(fā)展光伏的決心。

一、荷蘭光伏電站考察

荷蘭位于歐洲西偏北部，與德國(guó)、比利時(shí)接壤，是由荷蘭、加勒比島國(guó)阿魯巴、庫拉索島和圣馬丁四個(gè)構(gòu)成國(guó)組成的。其總面積為41，545 平方公里，總?cè)丝诩s為1729萬，人口密度高達(dá)509人每平方公里，是世界上人口密度較高的國(guó)家之一。中國(guó)的總體人口密度為144人每平方公里（2018年）。

格羅寧根是位于荷蘭北部的一座中型城市。在途徑格羅寧根的時(shí)候，考察團(tuán)來到了Midden Groningen 103 MW光伏電站和Veendam 15．5 MW光伏電站。其中，Midden Groningen光伏電站是目前為止荷蘭最大的光伏電站。

Midden Groningen 103 MW光伏電站

該光伏電站建設(shè)在農(nóng)業(yè)用地，歸六個(gè)農(nóng)民家庭所有。荷蘭人口稠密，土地緊張。

從前很難選址建設(shè)大型光伏電站，但現(xiàn)如今農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)為光伏電站將會(huì)擁有更好的租賃收益，因此未來荷蘭的光伏裝機(jī)資源量將十分可觀。

Veendam 15．5 MW光伏電站

2019年10月下旬，清華大學(xué)考察正泰公司位于荷蘭的光伏電站

該光伏電站旁邊是座化工廠，這里以前是工業(yè)用地，土壤受到污染，無法用于商業(yè)開發(fā)，更不能建住宅。該地在建設(shè)光伏設(shè)施之前已經(jīng)進(jìn)行了一些土壤修復(fù)工作，把土壤翻起來，下面鋪了塑料膜，以避免滲濾液進(jìn)入地下水。后工業(yè)化國(guó)家利用這些受污染的土地來建光伏是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，包括垃圾填埋場(chǎng)等，光伏項(xiàng)目30年，微生物會(huì)對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)。

二、荷蘭能源轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀

近年來，荷蘭致力于能源轉(zhuǎn)型的建設(shè)，并希望迅速向低碳經(jīng)濟(jì)過渡。荷蘭在能源轉(zhuǎn)型中介紹到，荷蘭超過90％的能源依賴于化石燃料（天然氣、石油和煤礦），并且在未來幾十年中，化石燃料將繼續(xù)在能源系統(tǒng)中發(fā)揮作用，但其重要性正在下降。

2018年荷蘭能源供應(yīng)總量

（數(shù)據(jù)來源IEA2020， The Netherlands 2020 Energy Policy Review）

荷蘭在工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)上仍然十分依賴石油資源作為燃料和生產(chǎn)塑料的原料，但是由于不能始終保證供應(yīng)，政府決定保留戰(zhàn)略儲(chǔ)備。此外，電力市場(chǎng)正在轉(zhuǎn)向可再生能源。近年來，當(dāng)?shù)?a href="http://www.msthinker.com/news/article-530.html" target="_blank">風(fēng)能和光伏發(fā)電份額迅速增長(zhǎng)，有望在未來將荷蘭從2020年代初的電力凈進(jìn)口國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏舫隹趪?guó)。光伏逐漸成為了能源轉(zhuǎn)型中的主角，荷蘭長(zhǎng)期致力于屋頂光伏建設(shè)，為推動(dòng)當(dāng)?shù)毓夥a(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，地面光伏電站的建設(shè)逐漸登上了舞臺(tái)，而地面光伏的建設(shè)就設(shè)計(jì)到土地資源及生態(tài)環(huán)境的問題，這也是荷蘭急需思考的問題。

三、光伏逐漸成為荷蘭能源轉(zhuǎn)型的主角

（一）荷蘭光伏發(fā)展現(xiàn)狀

自2011年以來，荷蘭太陽能市場(chǎng)發(fā)展迅速。各類補(bǔ)貼政策和計(jì)劃（如SED＋，能源退稅，ISDE等）推動(dòng)的小型屋頂光伏系統(tǒng)和大型地面光伏系統(tǒng)市場(chǎng)都有了明顯的發(fā)展和增長(zhǎng)。下圖顯示了2008－2019年期間荷蘭每年新增光伏裝機(jī)量以及光伏總裝機(jī)量（來源荷蘭統(tǒng)計(jì)局，CBS）。數(shù)據(jù)顯示，荷蘭2019年新增光伏裝機(jī)量2．4GW，其人均光伏增長(zhǎng)高達(dá)140W，可以說是全球光伏增長(zhǎng)最快的國(guó)家之一。

2010－2019年每年新增光伏裝機(jī)量

2010－2019光伏總裝機(jī)量

荷蘭的光伏系統(tǒng)可分為地面光伏和屋頂光伏兩大類，其中以15kW作為劃分大型光伏電站和小型光伏電站的界限。通過具體分析荷蘭2018年和2019年太陽能裝機(jī)數(shù)據(jù)可以得出，2019年安裝的大型光伏裝置（功率超過15千瓦）略多于小型光伏裝置。在2018－2019年期間，大型陸上太陽能裝置的裝機(jī)增長(zhǎng)（68％）比大型屋頂光伏（60％）略多，甚至超過小型屋頂光伏裝機(jī)量（38％）。這也是地面光伏安裝首次超過屋頂光伏。

（二）荷蘭能源轉(zhuǎn)型愿景

2019年最新發(fā)布的《氣候法案》指出到2030年將溫室氣體排放量減少49％；到2050年將減少95％的溫室氣體排放量（與1990年的水平相比）。

同時(shí)《氣候協(xié)定》還對(duì)新能源陸地電站的發(fā)展制定了目標(biāo)到2030年至少有35TWh的可再生電力要以分散式生產(chǎn)風(fēng)能和陸地、水上（而非海上）大型太陽能光伏裝置（＞ 15 kW）發(fā)電。2018年荷蘭的總用電量約為848TWh，以35TWh的發(fā)電量為目標(biāo)，則到2030年大型陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電量將占整體用電量的4．1％。然而，2018年的風(fēng)電和光伏發(fā)電（包括大型陸上電站、海上電站以及小型電站）總和也只占了整體用電量的1．7％。

荷蘭目前大部分的光伏源自屋頂光伏，地面光伏電站只占其中的13％。從《氣候協(xié)定》中我們可以推測(cè)，由于屋頂光伏的資源有限，荷蘭未來將大規(guī)模推進(jìn)地面光伏的發(fā)展，與此同時(shí)也更加關(guān)注地面光伏建設(shè)會(huì)對(duì)土地資源和區(qū)域生態(tài)帶來的影響。

四、光伏電站建設(shè)與生態(tài)環(huán)境

（一）土地資源矛盾

光伏的建設(shè)是需要土地資源的支持的，荷蘭太陽能裝置建設(shè)的土地類型為以下四類

小于15kWp的私人屋頂（無SDE ＋）

大于15 kWp的個(gè)人和公司的屋頂

殘留土壤（不再適合進(jìn)行農(nóng)業(yè)活動(dòng)的用地）

農(nóng)業(yè)用地

本文將從屋頂光伏和地面光伏電站兩方面對(duì)光伏建設(shè)的潛力和土地資源的需求進(jìn)行分析。

1． 屋頂光伏鼓勵(lì)建設(shè)

截至2017年，荷蘭建筑屋頂共裝有3百萬塊太陽能電池板。然而這些太陽能電池板提供的電力不足荷蘭總電力需求的2％。根據(jù)Deloitte的研究表明，892平方公里的屋頂表面適用于太陽能電池板。這相當(dāng)于125，000個(gè)足球場(chǎng)。在這種最佳方案中，可以安裝2．7億塊太陽能電池板，共產(chǎn)生60．3 TWh的電量，這意味著太陽能可以滿足總電力需求的50％。

然而并不是所有屋頂都能建設(shè)太陽能板，由于屋頂光伏還要考慮戶主的想法，所以仍存在很大的不確定性。另一方面屋頂光伏建設(shè)也需要考慮時(shí)間成本，即使估計(jì)每年以40％的速度增長(zhǎng)，在合適的屋頂上安裝太陽能電池板也需要10年。所以荷蘭仍需考慮地面光伏的建設(shè)。

2． 地面光伏提倡建設(shè)在退化土地，不排除農(nóng)業(yè)用地

地面光伏電站的建設(shè)涉及到農(nóng)業(yè)用地和退化土地（不再適合進(jìn)行農(nóng)業(yè)活動(dòng)的用地）兩類用地，目前在荷蘭的研究中仍未有對(duì)退化土地壤用地的總體測(cè)算，所以尚不明確有多少的退化土地可用作光伏的建設(shè)。

以2013年已實(shí)現(xiàn)的15TWh為現(xiàn)存基礎(chǔ)，區(qū)域能源戰(zhàn)略（RES）必須再提供20 TWh的可持續(xù)發(fā)電量。如果這項(xiàng)任務(wù)的一半由太陽能實(shí)現(xiàn)，這將意味著占地總面積為8，100公頃到16，650公頃的太陽能電池板。荷蘭的農(nóng)業(yè)用地總面積約為185萬公頃，其中一半以上為草地。如果在農(nóng)田上充分利用太陽能，它將覆蓋荷蘭全部農(nóng)田的約0．7％。

（二）地面光伏電站建設(shè)的生態(tài)要求

1． 光伏電站建設(shè)行業(yè)規(guī)范

雖然政府沒有指定統(tǒng)一的光伏建設(shè)行為規(guī)范，荷蘭太陽能協(xié)會(huì)（HollandSolar）聯(lián)合NLVOW能源項(xiàng)目居民協(xié)會(huì)，Energie Samen，綠色和平組織，Milieudefensie，Natuur＆Milieu，自然與環(huán)境聯(lián)合會(huì)，Natuurmonumenten和鳥類保護(hù)的分支機(jī)構(gòu)共九個(gè)機(jī)構(gòu)共同簽署了《太陽能土地行為準(zhǔn)則》。該《準(zhǔn)則》的目的是通過優(yōu)先查看空間影響較小的位置（例如屋頂）來盡可能地限制其空間影響。同時(shí)，為了消除人們對(duì)于太陽能裝置的擔(dān)憂，該法規(guī)希望通過一些規(guī)范去證實(shí)，地面太陽能公園的建設(shè)在促進(jìn)可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型的同時(shí)，還可以為該地區(qū)的生態(tài)做出貢獻(xiàn)。

2． 光伏電站與生態(tài)農(nóng)業(yè)結(jié)合案例

MiddenGroningen 太陽能公園是荷蘭目前最大的光伏電站。公園的總占地面積為117公頃，于2019年10月完成建造。在未來30年中，這個(gè)擁有320，000個(gè)太陽能電池板的太陽能公園將抵消超過1，639噸的二氧化碳。該太陽能園區(qū)的峰值容量為103MWp，每年可為32，000多個(gè)家庭供電。這比米登·格羅寧根市所有家庭的總和還多。

總體而言，太陽能公園的建設(shè)增強(qiáng)了該地區(qū)的生物多樣性。鳥類可以不受干擾地繁殖，而昆蟲在草木和花朵之間找到了位置。太陽能公園和現(xiàn)有房屋之間保留了一個(gè)帶花草的綠色區(qū)域。同時(shí)還計(jì)劃種植包括山楂樹和冬青樹在內(nèi)的12，000棵樹，以創(chuàng)建一個(gè)綠色屏障，“隱藏”太陽能公園并將其與周圍環(huán)境融為一體。并通過放牧綿羊的方式修理面板與面板之間的草。

（三）陸地光伏創(chuàng)造生物多樣性凈收益的潛力

英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)的一項(xiàng)研究提出在陸地光伏的建設(shè)過程中，如果通過一系列舉措加強(qiáng)對(duì)當(dāng)?shù)厣锒鄻有缘恼娓深A(yù)，盡可能規(guī)避光伏可能產(chǎn)生的生態(tài)擾動(dòng)，則可以將陸地光伏場(chǎng)地轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)具有能源效益的生態(tài)保育區(qū)，最大化土地的能源及生態(tài)效益。

該研究總結(jié)了部分既不影響光伏的收益，又對(duì)生物多樣性有正面效果的措施。例如，在陸地光伏場(chǎng)地周邊預(yù)留零耕種緩沖區(qū)可以增加25－40％的鳥類種群數(shù)量、增加60－105％的鳥類生物密度。并提升的36％－44％昆蟲種群密度，并將植被生物量提升20％。如果在光伏園區(qū)種植開花植物，則可以顯著提升昆蟲物種多樣性，提升草本植物覆蓋率，同時(shí)使土壤對(duì)于干旱的抵抗力更強(qiáng)。 如果在安置光伏設(shè)備之前去除地表酸化和施肥的表土，可以增加植被種群豐富度，提升植被覆蓋率，減少雜草數(shù)量。如果在陸地光伏園區(qū)安置人造野生動(dòng)物避難所、鳥窩等設(shè)施，則能夠大幅提升鳥類的種群數(shù)量和總生物量。

在規(guī)避光伏設(shè)備的生態(tài)擾動(dòng)方面，如果能夠控制光伏設(shè)備的建設(shè)密度在70％以下，并預(yù)留出可供野生動(dòng)物遷徙的通道，避開野生動(dòng)物的繁殖季節(jié)對(duì)光伏設(shè)備進(jìn)行維修管理，則可以極大地降低光伏設(shè)備對(duì)生態(tài)環(huán)境潛在的負(fù)面影響。

五、荷蘭光伏電站考察小結(jié)

荷蘭是一個(gè)在能源上高度依賴化石燃料的國(guó)家，在所有歐盟成員國(guó)中，其距離歐洲達(dá)成的可再生能源目標(biāo)最遠(yuǎn)。如何高效利用太陽能是荷蘭未來能源轉(zhuǎn)型中的一大目標(biāo)。值得注意的一點(diǎn)是，2019年相較于2018年光伏安裝的增長(zhǎng)中，地面光伏電站的增設(shè)首次超過了屋頂光伏，這也意味著太陽能的發(fā)展重點(diǎn)從屋頂光伏轉(zhuǎn)向了地面光伏。出于對(duì)空間規(guī)劃、土地占有量以及環(huán)境等方面的考慮，荷蘭的太陽能資源主要來自于屋頂光伏建設(shè)，但是隨著光伏的發(fā)展，建筑的支撐量不再能滿足可再生能源發(fā)展的目標(biāo)。然而，地面光伏的大規(guī)模發(fā)展會(huì)引發(fā)一系列土地資源矛盾，尤其是對(duì)于農(nóng)業(yè)用地的侵占，同時(shí)也引起了人們對(duì)于生態(tài)環(huán)境的擔(dān)憂。如何解決光伏建設(shè)和土地資源，生態(tài)環(huán)境之間的矛盾是荷蘭乃至世界各國(guó)都需要思考的問題。

針對(duì)光伏建設(shè)與土地資源之間的矛盾，荷蘭表示未來的光伏建設(shè)仍然側(cè)重于先開發(fā)建筑屋頂面積以及殘余土壤，且對(duì)可建設(shè)光伏的屋頂面積進(jìn)行了潛力分析，其結(jié)果表明建筑屋頂?shù)陌l(fā)電量可達(dá)到60TWh；同時(shí)荷蘭也對(duì)地面大型光伏電站所需的土地資源進(jìn)行了測(cè)算，其結(jié)果表明達(dá)成2030年的《氣候協(xié)定》目標(biāo)僅需占用農(nóng)業(yè)用地面積的0．7％。

針對(duì)光伏建設(shè)與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾，荷蘭以及其他國(guó)家都給出了另一種解釋光伏電站的建設(shè)在通過一定的干預(yù)措施后不僅不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響，還會(huì)帶了積極的影響，例如增加生物多樣性、改善土壤條件等。對(duì)此荷蘭太陽能協(xié)會(huì)也設(shè)定了《陸上太陽能行為準(zhǔn)則》來規(guī)范地面光伏電站的建設(shè)。

六、對(duì)中國(guó)能源轉(zhuǎn)型之路的啟發(fā)與建議

通過對(duì)荷蘭光伏發(fā)展的調(diào)查和分析我們發(fā)現(xiàn)在能源轉(zhuǎn)型中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

1． 對(duì)于現(xiàn)狀資源的整體把控和潛力分析。

2． 明確的建設(shè)規(guī)范、建設(shè)目標(biāo)。

3． 在光伏規(guī)劃中，應(yīng)首先明確建筑光伏、轉(zhuǎn)換地或殘留土壤、路側(cè)等區(qū)域的可利用量；在考慮農(nóng)地光伏時(shí)應(yīng)先對(duì)土地進(jìn)行土地價(jià)值評(píng)估，首選在劣勢(shì)土地上建設(shè)。

4． 光伏與生態(tài)的關(guān)系與區(qū)域環(huán)境息息相關(guān)，所以在進(jìn)行光伏建設(shè)時(shí)應(yīng)該先對(duì)現(xiàn)狀環(huán)境進(jìn)行勘測(cè)，并結(jié)合場(chǎng)地環(huán)境進(jìn)行光伏的設(shè)計(jì)，從而減少對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)的干擾或根據(jù)具體問題進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

研究團(tuán)隊(duì)

清華大學(xué)社會(huì)科學(xué)學(xué)院能源轉(zhuǎn)型與社會(huì)發(fā)展研究中心

每人一千瓦光伏團(tuán)隊(duì)

現(xiàn)場(chǎng)考察

何繼江 清華大學(xué)能源轉(zhuǎn)型與社會(huì)發(fā)展研究中心

本文撰寫成員

賈 瑋 德國(guó)多特蒙德工業(yè)大學(xué)

王碧輝 德國(guó)多特蒙德工業(yè)大學(xué)

肖媛媛 德國(guó)多特蒙德工業(yè)大學(xué)

張慧文 德國(guó)柏林自由大學(xué)

指導(dǎo)老師何繼江

參考文獻(xiàn)及網(wǎng)頁

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本篇文章是清華能源轉(zhuǎn)型研究中心每人一千瓦光伏課題組系列研究報(bào)告的一部分。

此次報(bào)告基于清華能源轉(zhuǎn)型研究中心＂歐洲能源轉(zhuǎn)型萬里行＂的實(shí)地考察進(jìn)行的研究。今年8月，考察團(tuán)在奧地利和斯洛文尼亞進(jìn)行了實(shí)地考察。自2019年7月至2020年10月，何繼江博士組織的＂歐洲能源轉(zhuǎn)型萬里行＂活動(dòng)在歐洲共考察24個(gè)國(guó)家，對(duì)歐洲能源轉(zhuǎn)型進(jìn)展進(jìn)行了廣泛而深入的考察研究。

2021年1月4－10日，歐洲能源轉(zhuǎn)型萬里行的系列總結(jié)活動(dòng)將于網(wǎng)上進(jìn)行。

第二屆清華大學(xué)?大同能源轉(zhuǎn)型國(guó)際論壇

國(guó)際能源轉(zhuǎn)型經(jīng)驗(yàn)分享周暨清華大學(xué)第二屆能源論壇－預(yù)告

每人一千瓦光伏課題組結(jié)合＂歐洲能源轉(zhuǎn)型萬里行＂對(duì)歐洲國(guó)家的光伏發(fā)展進(jìn)行了持續(xù)研究。

每人一千瓦光伏研報(bào)07公民電站和區(qū)塊鏈技術(shù)助維也納成為太陽能城市

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清華大學(xué)能源轉(zhuǎn)型中心為十四五能源規(guī)劃建言獻(xiàn)策——可再生能源

中國(guó)科學(xué)院電工研究所

中國(guó)科學(xué)院電工研究所（以下簡(jiǎn)稱電工所）于1958年籌建、1963年在北京正式成立，迄今已有60余年的歷史。作為電氣科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)家科研機(jī)構(gòu)，在我國(guó)能源技術(shù)與電氣科學(xué)領(lǐng)域具有重要地位。

　　電工所總體定位于電能生產(chǎn)、輸配和高效利用與檢測(cè)領(lǐng)域戰(zhàn)略高新技術(shù)和電氣科學(xué)前沿交叉研究，在促進(jìn)我國(guó)能源轉(zhuǎn)型及相關(guān)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展等方面起骨干引領(lǐng)和核心支撐作用。主要研究方向?yàn)榭稍偕茉窗l(fā)電、電力設(shè)備新技術(shù)、電網(wǎng)技術(shù)、電力電子與電能變換、超導(dǎo)與新材料應(yīng)用、生物電磁學(xué)與電磁探測(cè)等。建所以來，擁有高水平科研團(tuán)隊(duì)，取得成果頗豐，與美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、法國(guó)、加拿大、日本、韓國(guó)、澳大利亞以及“一帶一路”沿線等30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)建立了廣泛的科技合作和交流。

電工所與清華社科能源轉(zhuǎn)型研究中心就“創(chuàng)新使命＂ 第二階段（MI2．0）實(shí)施工作達(dá)成合作共識(shí)。清華能源轉(zhuǎn)型中心將積極支持創(chuàng)新使命中方秘書處的工作，同時(shí)中科院電工所也將積極配合“每人一千瓦光伏”倡議的相關(guān)工作。雙方將開展合作研究，聯(lián)合進(jìn)行成果的宣傳推廣。本篇文章由清華大學(xué)能源轉(zhuǎn)型與社會(huì)發(fā)展研究中心“每人一千瓦光伏”團(tuán)隊(duì)撰寫，建筑節(jié)能也是“創(chuàng)新使命”框架下重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域之一。

中科院電工所可再生能源系統(tǒng)發(fā)電研究部主任王一波和清華大學(xué)社科學(xué)院能源轉(zhuǎn)型與社會(huì)發(fā)展研究中心常務(wù)副主任何繼江合影

歐洲能源轉(zhuǎn)型萬里行

南至北緯40度的西班牙馬德里，北至北極圈，共計(jì)24國(guó)。