中国工程科学2025年第27卷第5期基于源侧碳排放模型的电力系统低碳运行模拟方法王伟胜1“，刘思扬'，张悦'，苗博2，周明3，韩培东1(1.可再生能源并网全国重点实验室，北京100192：2.中国电力科学研究院有限公司，北京100192：3.华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206)摘要：随着全球气候变化和环境污染问题的加剧，构建清洁能源供应体系和推动能源绿色转型已成为国际社会的共识。我国作为能源消费大国，正在积极稳妥推进“双碳”目标，而作为碳排放主要来源之一的电力行业，其低碳转型尤为关键。本文通过建立火电机组运行碳排放强度模型和多类型低碳能源发电、电化学储能的碳排放源清单，形成了统一的电源侧碳足迹核算模型，并在此基础上提出了适应“源网荷储”灵活互动的新型电力系统低碳运行模拟方法和区域间碳转移量计算方法，实现了对电力系统源侧运行碳排放的模拟与计算，以我国典型送、受端电网为例，开展了互联电网的碳排放量化评估与分析。研究结果表明：通过跨区域整合电力资源，送、受端双区电网全年总运行碳排放量降低0.4%，新能源利用率提升1.4个百分点：以碳排放最小为目标优化电源运行方式后，送、受端电网全年总运行碳排放量分别降低7.8%、11.2%，优于以新能源消纳最大为目标的优化方法。本研究为电力系统的节能减排和低碳运行提供了科学的量化评估手段，为电力行业的低碳转型提供了可操作的实现手段与技术支撑。关键词：新型电力系统：碳排放模型：低碳运行模拟：碳转移量计算中图分类号：TM712文献标识码：ALow-Carbon Operation Simulation Method forPower System Based on Source-Side CarbonEmission ModelWang Weisheng",Liu Siyang',Zhang Yue',Miao Bo2,Zhou Ming3,Han Peidong'(1.State Key Laboratory of Renewable Energy Grid-Integration,Beijing 100192,China;2.China Electric Power Research Institute,Beijing 100192,China;3.School of Electrical and Electronic Engineering,North China Electric Power University,Beijing 102206,China)Abstract:With the intensification of global climate change and environmental pollution,building a clean energy supply system andpromoting green energy transformation have become a consensus of the international community.As a major energy consumer,Chinais actively and steadily advancing its carbon peaking and carbon neutrality goals.The low-carbon transformation of the powerindustry,one of the main sources of carbon emissions,is particularly critical.By establishing a carbon emission intensity model forthermal power unit operations and a carbon emission source inventory for multiple types of low-carbon energy generation andelectrochemical energy storage,a unified carbon footprint accounting model for the power supply side was formed.On this basis,a收稿日期：2025-03-28：修国日期：2025-05-09通讯作者：‘王伟胜，中国电力科学研究院有限公司正高级工程师，研究方向为新能源发电与并网技术、电力系统稳定性分析与控制技术：E-mail:wangws@epri.sgcc.com.cn资助项日：中国工程院咨询项目“面向2040的我国新能源发展模式战路研究”2023-ZCQ-05001基于源侧碳排放模型的电力系统低碳运行模拟方法low-carbon operation simulation method for new power systems that is adapted to the flexible interaction of sources,grids,loads,andstorage was proposed along with a calculation method for inter-regional carbon transfer,enabling the simulation and calculation ofcarbon emissions from the source-side operation of power systems.Taking typical power grids in sending and receiving regions inChina as examples,quantitative assessment and analysis of carbon emissions in interconnected power grids was carried out.Theresearch results show that through cross-regional integration of power resources,the total annual operating carbon emissions of thepower grids in sending and receiving regions decreased by 0.4%,and the utilization rate of renewable energy increased by 1.4%.Afteroptimizing the power supply operation mode with the goal of minimizing carbon emissions,the total annual operating carbonemissions of the power grids in sending and receiving regions decreased by 7.8%and 11.2%,respectively,which is superior to anoptimization method with the goal of maximizing renewable energy consumption.This study provides quantitative assessment toolsfor energy conservation,emission reduction,and low-carbon operation of power systems,and offers operable implementation methodsand technical support for the low-carbon transformation of the power industry.Keywords:new power systems;carbon emission model;low-carbon operation simulation;carbon transfer calculation一、前言的全周期链条中，均存在一定程度的碳排放。各类低碳能源发电和储能技术碳足迹核算框架存在系统随着能源安全、生态环境、气候变化等问题日边界不一致、截断误差较大和功能单位差异性大的益突出，构建清洁能源供应体系、推动能源绿色转问题2刘，无法实现相同系统边界条件下客观准确型发展已成为国际社会应对全球气候变化的普遍共的碳足迹核算与对比。识。为积极响应全球碳减排号召，实现能源发展的在电力系统低碳调度方面，众多研究致力于构战略转型，我国积极稳妥推进“双碳”目标。截建多目标优化调度模型，有些研究综合考虑发电成至2023年，已有150多个国家承诺实现碳中和，覆本与碳排放量，通过引入碳捕集电厂、储能装置、盖全球80%的碳排放量。2025年5月，联合国气候需求响应等资源，协调源荷两侧，充分挖掘系统低大会(COP29)就《巴黎协定》第六条达成关键碳潜力22网：部分研究引入模糊机会约束、多时间进展，推动全球碳市场机制规则完善。我国能源尺度调度等方法处理新能源的不确定性2。碳排燃烧约占全部碳排放的88%，电力碳排放约占全放流计算相关研究则侧重于分析其在电力系统中的社会碳排放的40%，而电力碳排放的主要来源是分布规律，当前研究基于碳排放流理论建立配电网电源侧的碳排放，。随着全社会电气化进程的持与系统级的碳排放责任分配模型，实现精细化碳排续深化，碳排放已经从传统的终端用能领域转移放量化计算，为低碳优化运行提供理论依据，鸡。到电气领域，这使得电力行业，尤其是源侧承担的在碳交易机制方面，现有研究重点探讨了碳交易对减排压力愈发凸显，在此背景下，考虑新型电力系电力系统运行成本、碳排放的影响，进而实现经济统源荷互动等典型特征，实现电力系统低碳运行模效益与环境效益的均衡御刘。然而现有低碳调度研拟，科学量化评估电源侧的碳排放量，能够为新型究多从电源运行角度出发，缺少从电一碳之间协同电力系统的建设和电力系统减排提供科学依据与技耦合运行模拟和“源网荷储”协同运行视角开展的术支撑。研究，也未充分考量我国电网交直流互联、跨区灵研究电力系统低碳运行模拟方法，首先需要实活互济的特点。此外，当前碳排放评估方法侧重于现各类电源碳排放的准确量化建模。目前对于火电对本地电力系统碳排放核算，同时碳排放足迹核算的碳排放研究重点关注能源消耗过程中的碳排放特并未通过交易路径传导到消费侧，电网的度电碳强性4和燃煤机组碳排放测定计量方法o,但对火度和跨省区联络线碳转移量难以进行科学量化评电运行过程中影响碳排放强度的主要因素尚不明估，从而造成了碳配额分配不公平，影响了碳考核确，亟需开展相关研究揭示火电通过优化运行状态结果的准确性。减少碳排放的规律，从源头减少电力系统的碳排本文开展了“源网荷储”灵活互动下的新型电放。另一方面，水电、风电、太阳能发电等各类低力系统低碳运行模拟方法研究。首先针对我国新型碳发电及电化学储能往往被认为是“零排放”的电电力系统建设和运行特征，统一了火电、风光等低力能源形式，而实际上，这类电源与储能在原料采碳电源、电化学储能的全生命周期碳足迹核算边界掘、装备制造、运输建设、工程运维直至设施退役与计算方法，建立源侧运行碳排放强度模型：其002