深圳科研团队为超大城市电力脱碳找到新解法

对城市而言，未来电力系统要解决的不只是“发多少电”，还包括“什么时候用电、在哪里用电、能不能灵活调节用电”。但是，要在整座城市的尺度上统筹调度百万个分散的“用电单元”，难度好比指挥一场千万人参与的巨型交响乐——谁该出力、出多少力、怎么补偿、电网线路扛不扛得住等问题都亟待解决。

现有研究较少在城市尺度上综合考虑电动汽车、电池储能、屋顶光伏和建筑电器需求响应等多类资源。因此，在新型电力系统构建过程中，异构分散化需求侧资源的运行机理仍不清晰，这阻碍了城市决策者制定需求侧资源开发、经济激励和配电网升级政策。

针对相关问题，清华大学深圳国际研究生院副教授张一团队近期在《自然·通讯》上发表成果，建立了覆盖深圳全市4549个社区单元的“社区-电网”（C2G）耦合分析框架，为超大城市需求侧资源管理提供了系统性的量化答案。

需求侧资源管理（DSRM）可通过调节用电负荷，缓解弃电和发电短缺。该团队建立了社区-电网互动（C2G）耦合分析框架以支持超大城市尺度需求侧资源管理。

以深圳市为案例，C2G框架纳入全市4549个社区单元，可以联合调控108万辆私家电动汽车、479259栋非工业建筑负荷和95.6平方千米屋顶光伏。    

研究过程中，该团队模拟了两种政策，将调控任务分配到社区单元。

其中，配额制政策强调行政公平，按照各社区单元拥有的灵活性资源比例分配调控任务。结果表明，配额制政策可以将发电短缺量降低至57.4-213.5吉瓦时，对应21.1-70.7千吨二氧化碳减排。

潜力制政策强调运行效率，将更多调控任务分配给实际调节潜力更强的社区单元。与配额制政策相比，潜力制政策可以使夏季发电短缺量进一步降低15.5%-83.1%，冬季发电短缺量进一步降低9.9%-32.9%。

该团队发现，潜力制政策识别的改造社区在空间上呈现更强聚集，有利于片区化集中改造；配额制政策由于任务分配规则相对固定，跨季节升级阶段更稳定，更有利于长期滚动规划。

相关研究成果以“通过电网交互式需求侧资源管理促进超大城市电力脱碳”为题发表在《自然·通讯》上。

清华大学深圳国际研究生院2024级博士研究生李楷三为论文第一作者，张一为论文通讯作者。该研究得到了深圳市科技计划可持续发展科技专项（双碳专项）、社区级光储直柔微网技术及成套产品研发与应用项目的支持。

采写：南都N视频记者 伍曼娜 通讯员 李楷三 叶思佳