Page 32 - 《中国电力》2026年第3期
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2026 年 第 59 卷
0 引言 节点在时空维度上的碳排放因子差异。尽管在概
念上更为先进，但在应用于实际大规模复杂电网
近年来，全球气候变化挑战日益严峻，推动 时仍面临严峻挑战 [17-19] 。首先，其核心的“比例
能源系统向低碳化转型已成为实现双碳战略的必 共享”假设本质上是一种非严格的物理近似。该
由之路 [1-3] 。中国明确提出“双碳”目标 ，为能 假设认为流出节点电力的碳属性仅取决于流入该
[4]
源结构深度调整和低碳可持续发展路径提供了明 节点各潮流支路的功率比例及其碳属性。然而，
确指引。这同时也意味着能源行业，尤其是作为 电网理论表明，任一负荷的功率增量（或减量）
能源消费与碳排放核心环节的电力系统，将面临 是由全网所有电源依据其灵敏度系数共同响应承
前所未有的低碳转型压力与挑战 [5-7] 。电力系统的 担的。因此，“比例共享”原则与电网实际的物
绿色低碳转型成效，直接关乎“双碳”目标全局 理功率响应机制存在偏差，导致溯源结果存在物
实现。当前，支撑电力系统低碳化发展的核心基 理层面的近似误差。其次，在工程应用层面，将
础之一，在于构建精细化、动态化的电力碳排放 碳流理论直接应用于节点数以万计、电压等级交
因子计算方法。该因子表征单位电力消费所隐含 错的省级乃至地市级实际电网时，面临巨大的计
的二氧化碳排放量，其科学、精确的核算，对于 算复杂性与可扩展性问题。更关键的是，现有理
精准制定减排政策、有效引导终端能源消费行为 论框架缺乏一个清晰、可扩展的分层系统化计算
至关重要 [8-10] 。 架构，难以有效处理行政区域边界与电网物理层
目前，主流的电力碳排放因子核算方法主要 级结构不完全匹配的现实情况，特别是对于跨区
分为平均碳排放因子法和基于碳流理论的潮流追 域电力输入中“边界电源”碳属性的界定与计算，
踪法 2 类。平均碳排放因子法 [11] 以其计算简便性 缺乏明晰的方法。
被广泛采用，其核心是在特定时间尺度（如年或 值得关注的是， 上述 2 种主流核算方法均存
月）上将区域总碳排放量除以总用电量得到单一 在一个系统性缺陷：它们完全忽视了“未上网电
均 值 。 然 而 ， 该 方 法 存 在 显 著 的 固 有 弊 端 [12-14] 。 量”的环境效益 [20-21] 。未上网电量指在本地直接
其一，其时空颗粒度极为粗糙，采用长时间、大 消纳，未注入主网参与统一调度的电量，这部分
范 围 的 平 均 值 ， 完 全 掩 盖 了 电 力 系 统 因 新 能 源 电量不随着电网潮流移动，其碳足迹自然无法追
（如风电、光伏）的强间歇性出力波动、负荷实 踪。未上网电量主要源头为终端产销用户本地自
时变化以及调度运行差异所导致的碳强度变化。 建光伏、风电、生物质能以及三余发电。此外，
这 使 得 该 方 法 无 法 区 分 用 户 在 用 电 高 峰 与 低 谷 还存在一些自建高碳电厂（火电、燃机等）。在
期、或在清洁能源大发时段与传统火电主导时段 政策引导和市场刺激的双重驱动下，未上网电量
消费电力所对应的碳责任差异。其二，该方法在 中 高 碳 电 力 占 比 不 高 ， 大 部 分 为 分 布 式 清 洁 能
物理层面存在根本缺陷，它将复杂电网简化为一 源 [22-23] ，这赋予了未上网电量显著的清洁属性，
个无阻塞、无拓扑结构的“等值铜板模型”，即 故 其 对 降 低 该 区 域 的 实 际 碳 排 放 强 度 可 能 存 在
假设所有电源汇集成单一“大电厂”向所有负荷 显著作用。然而，现有核算体系无法捕捉并体现
构成的“大用户”供电。这种简化完全忽视了电 这部分“隐形”的减碳贡献，导致相关区域的碳
网 实 际 的 拓 扑 连 接 、 潮 流 分 布 路 径 及 其 物 理 约 排放因子计算结果被系统性高估。这种失真不仅
束，导致碳排放责任在源-荷间的分配模糊失真， 无法客观反映用户的实际碳足迹，更严重削弱了
缺乏物理依据。 用 户 投 资 分 布 式 清 洁 能 源 的 经 济 动 力 与 环 保 积
为克服平均法的局限性，学术界提出了碳流 极性 [24-27] 。
（carbon flow）理论 [15] 。该理论将碳排放视为附着 针对上述挑战，致力于提出一种创新的、考
于电能之上的一种“虚拟流”，随物理功率潮流在 虑未上网电量环境效益的多层级区域电力碳排放
电网中传输、混合，并基于“比例共享原则” [16] 因子修正计算方法。 该方法旨在精细刻画碳排放
在电网节点进行混合计算。通过从电源到负荷的 因子的时空分布特征，同时兼顾实际大电网应用
逐节点潮流追踪，碳流理论理论上能够刻画不同 的工程可行性。本方法的核心框架设计充分借鉴
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