全球气候变化是二十一世纪最紧迫的挑战之一。政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第六次评估报告强调，要将全球变暖限制在1.5°C以内，必须在本世纪中叶实现碳中和（IPCC，2023年）。在所有行业中，电力行业尤为突出，因为它是全球二氧化碳排放的最大来源，同时也是现代经济和日常生活的支柱。因此，电力系统的脱碳已成为国际气候缓解策略的核心。电力行业的低碳转型不仅决定了能源系统内的减排成果，还为更广泛的经济社会向碳中和转型提供了关键支持（Peng等人，2023年）。作为世界上最大的电力生产和消费国，中国的电力行业约占全国碳排放量的40%（Wang等人，2024年）。因此，中国的电力转型进程将对全球气候缓解产生决定性影响（Shan等人，2025年；Wang和Duan，2025年）。
尽管中国拥有丰富的可再生能源潜力，但其资源分布在不同地区存在显著差异（Xia等人，2023年）。水力发电潜力约为694吉瓦，主要集中在西南部，而陆上风能和太阳能资源则集中在“三北”地区（东北、西北和华北）（Li等人，2021年；Li等人，2022年；Wang等人，2022年）。相比之下，电力需求和负荷中心集中在东部沿海省份，导致供需之间存在显著的空间差异（Fang等人，2020年）。为了解决这一不平衡问题并提高系统稳定性，中国积极部署了特高压（UHV）输电基础设施（Liu等人，2019年）。截至2023年底，已建成19条UHV交流线路和20条UHV直流线路，总长度超过40,000公里，累计输送电量超过3万亿千瓦时。这一广泛的跨省电网不仅促进了大规模的资源分配，还从根本上改变了电力生产的碳排放空间分布，从而改变了省级电网排放因子（GEFs）。此外，GEFs在量化企业间接排放（范围2）和评估电力消费的运营碳强度方面发挥着关键作用。因此，跨省电力传输的规模和结构在塑造省级排放特征和确定国家和区域层面的碳排放峰值轨迹方面起着关键作用。
跨省电力传输作为系统脱碳的关键机制越来越受到重视，它促进了可再生能源丰富的电力从资源丰富省份向高需求地区的传输（Wang等人，2023年）。以往的研究主要集中在与电力贸易相关的隐含碳流上。例如，Li等人（2021年）量化了跨省电力传输中的温室气体排放，而Tan等人（2022年）和Wang等人（2023年）通过计量经济学分析展示了UHV项目通过能源替代和效率提升带来的减排效果。Ren等人（2025年）进一步强调了输电基础设施如何促进输出省份的可再生能源部署，同时减少了发送和接收地区的热电依赖。然而，这些研究大多停留在宏观系统层面，尚未充分探讨微观层面的机制——即省级GEFs的动态演变。作为物理电力传输与最终使用碳核算之间的关键纽带，GEFs在区域间传递碳信号，但其系统作用尚未得到充分阐明。
一项新兴且不断扩展的研究开始探讨这一问题。Qu等人（2017a）指出了现有碳核算方法中的偏差，并提出了一种在传输网络内构建省级GEFs的框架，从而改进了次国家级别的排放量化。尽管具有开创性，但他们的分析仍具有回顾性，缺乏前瞻性。在此基础上，Jia等人（2024年）使用发电优化模型在替代可再生能源情景下预测了省级GEFs的轨迹。然而，他们的框架假设了静态的传输配置，忽略了不断发展的电网基础设施与排放因子轨迹之间的动态相互作用。
从方法论角度来看，现有研究往往局限于单一维度——无论是电力、经济还是环境。例如，数学优化模型被用于估计传输的减排效果（Chen等人，2014年；Zhang等人，2023年），而Peng等人（2017年）利用大气建模展示了传输规划在碳减排、空气质量及气候结果方面的协同效益。在美国，Brown和Botterud（2021年）对美国区域电力系统进行了建模，评估了跨区域传输在系统脱碳中的价值，表明跨省传输可以显著降低脱碳成本。
当前的研究主要集中在总体系统脱碳上，而实际上中国的碳管理主要在省级层面实施。电力进口的间接排放往往占区域排放的很大比例——例如，建筑行业的排放中超过90%是间接排放（Chen等人，2017年）。虽然生态环境部最近发布了2024年的电力碳足迹因子以标准化核算，但本研究更关注运营阶段的GEFs，而非静态生命周期指标，以准确捕捉物理传输带来的时间动态变化。因此，省级GEFs被广泛用作脱碳进展的指标，以及跨经济活动的间接排放核算基础（Jia等人，2024年）。
随着跨省传输的迅速扩张，电力生产和消费之间的空间不匹配现象日益加剧。在中国这样的多区域电网中，传输过程中涉及的碳转移显著影响了省级电力供应的清洁度，这最终体现在GEFs的动态变化上。从中期到长期来看，输出省份的发电组合和接收省份的进口依赖性的共同演变将根本改变排放强度的时空分布。然而，现有研究很少探讨不同传输政策路径如何改变省级GEFs，忽略了传输规模和结构对系统脱碳的深远影响。此外，基于政策调整的GEFs演变的预测分析也几乎不存在。这一空白凸显了缺乏一个能够同时整合长期时间范围和跨省空间动态的建模框架，以捕捉不断发展的传输政策如何改变GEFs轨迹。没有这样的框架，就难以准确评估省级碳排放峰值的动态或评估基于传输的缓解策略的有效性。
为了填补这一空白，本研究建立了中期至长期省级电网排放因子模型（MLGEFM），该模型明确整合了省级可再生能源扩张、发电调度动态和需求增长预测。以省级发展规划和可再生能源资源为输入，该模型模拟了2025年至2035年四种政策路径下省级GEFs和电力行业碳排放峰值的共同演变。通过这种方式，它揭示了传输网络演变与省级排放强度之间的反馈机制，为差异化的减排策略、具有成本效益的传输规划和更准确的省级碳核算提供了理论见解和实践指导。
本文的其余部分结构如下：第2节介绍了MLGEFM，包括其两个核心模块——电力传输预测和电网排放因子计算——以及其优化目标和约束条件。第3节详细介绍了数据来源，定义了四种传输政策情景，并概述了敏感性分析框架。第4节展示了结果，包括基线趋势（2020–2025年）、情景预测（2025–2035年）、驱动GEFs演变的机制以及对碳排放峰值幅度和时间的影响。最后，第5节进行了总结，讨论了政策意义，承认了研究的局限性，并指出了未来研究的方向。
