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当前研究常忽视气候变化对中国电力系统供需平衡和脱碳路径的综合影响。研究人员构建省级电力系统优化模型，发现气候变化加剧低碳转型压力，致 2050 年系统成本增约 20%，且区域差异显著。该研究为区域策略提供理论支持。
在全球努力应对气候变化的大背景下，电力系统的低碳转型成为了关键议题。中国作为世界上最大的煤炭生产和消费国之一，其电力行业对煤炭的高度依赖，使得中国成为了温室气体排放的主要贡献者。为了履行全球气候承诺，中国立下了 2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和的宏伟目标。这意味着中国必须对电力系统进行全面而深刻的变革，降低煤炭在发电中的占比，大力发展可再生能源，并加速先进储能和电网管理技术的应用。
然而，气候变化的影响却让这一转型之路变得更加崎岖。气温的不断攀升使得制冷需求急剧增加，尤其是在中国南方省份，极端高温和城市 “热岛” 效应让空调日夜运转，电力需求大幅增长。同时，气候变化还影响着电力供应的各个环节。温度和降水的变化影响着农业和工业的用水及冷却需求，进而改变电力需求模式。高温还会降低冷却水的效率，影响燃煤和核电站的性能；暖空气降低空气密度，使燃气轮机发电效率下降。此外，风速、太阳辐照度、云层覆盖和降水等气象条件的变化，直接影响着风能、太阳能和水能发电设施的电压稳定性和发电潜力，频繁的极端天气更是会破坏输电基础设施，威胁电力系统的安全稳定运行。
令人遗憾的是，目前全球和区域的电力系统规划框架，大多没有充分考虑到气候变化对电力供需的全方位影响。这可能导致对投资需求和系统脆弱性的低估，进而做出不合理的政策决策，危及能源安全。正是在这样的背景下，为了填补这一研究空白，相关研究人员开展了此项研究。
研究人员利用全球能源系统模型（GENeSYS - MOD，Version 3.1，Julia 平台）构建了中国省级电力系统建模框架。该研究得到了中国国家自然科学基金（No. 72304167）和中国国家重点研发计划（No. 2022YFB1903100）的支持 。
在研究方法上，研究人员在 GENeSYS - MOD 框架基础上，融入了内生电网扩展和算法优化等改进内容，构建了中国电力系统模型。为使模型更贴合中国电力系统实际情况，研究人员收集了 2022 年省级装机容量、发电量和年发电小时数等数据，这些数据均来源于中国能源统计。通过该模型，研究人员可以模拟不同情景下气候变化对电力系统的影响。
研究结果
- 气候变化对电力供需压力的影响：研究评估了气候变化对中国电力系统的影响，发现若不考虑气候变化，电力需求增长主要由收入和人口变化驱动，全国总需求从基准年起将增长超 50%。在 RCP2.6 气候变化情景下（该情景以雄心勃勃的减排为特征），由于电力需求上升、火电效率下降和可再生能源输出变化，中国电力系统的供需压力显著增加。
- 系统成本的变化：气候变化显著加剧了中国低碳电力转型的压力，预计到 2050 年，系统总成本将增加约 20%。这一成本上升是电力需求上升、火电效率下降和可再生能源输出变化等综合因素导致的。
- 区域差异：研究分析还揭示了显著的区域差异，南方和东部省份受气候变化的影响比西北省份更大。这主要是由于不同地区地理位置、气候模式和能源资源禀赋存在差异。
研究结论与讨论
该研究聚焦于气候变化如何影响中国电力系统的低碳转型，通过构建省级电力系统模型，综合考虑了供需两侧的气候压力因素，如温度驱动的需求变化和可再生能源输出的可变性。研究量化了气候变化对中国电力系统的影响，揭示了区域差异，为区域电力系统规划提供了重要依据。
研究结果表明，将气候变化影响纳入低碳电力系统规划至关重要。这有助于制定更具针对性的区域策略，强调了提高电网灵活性和建设气候适应性基础设施的必要性，为实现中国可持续能源目标提供了理论支持。同时，该研究也为其他面临类似挑战的国家和地区提供了参考，推动全球能源系统向更可持续的方向发展。此次研究成果发表在《Environmental Impact Assessment Review》，为该领域的研究贡献了重要的理论和实践参考，对未来电力系统规划和能源政策制定具有深远意义。
