CUE（碳使用效率）指标在中国区域电网异构背景下的本地化建模路径研究：基于电力调度时序数据与绿电消纳比例的动态碳强度映射机制
发布日期：2026年09月14日
【摘要】 本研究提出一种面向区域电网差异化的碳使用效率（CUE）本地化建模路径，核心在于打破“统一碳排放因子”的静态假设，转而依托电力调度时序数据与可再生能源实际消纳比例，构建动态、空间适配的碳强度映射机制。研究表明，区域电源结构、调峰能力与绿电接入波动性显著影响单位用电量的真实碳足迹，仅依赖年均或网均碳强度将系统性低估高绿电时段的减排效益，或高估调节压力下的间接排放。通过耦合短周期调度信号与源荷匹配特征，模型可实现小时级碳强度的空间分异刻画，使CUE从宏观统计指标转化为支撑精细化用能决策的操作性工具。该路径不依赖特定技术路线或设备参数，具备跨区域迁移基础，为省级及重点用能单位开展碳效对标、绿电价值量化和调度-用电协同优化提供了可落地的方法论支撑。后续应用需结合本地数据治理能力分阶段推进，优先覆盖调度可观、绿电渗透率变化显著的典型区域。
【概览】
关键发现：
-
区域电网碳强度存在显著时空异质性，静态平均因子无法反映调度周期内源荷匹配动态变化带来的真实排放波动。
-
可再生能源实际消纳比例与系统调峰能力共同驱动碳强度短周期跃变，高绿电时段减排效益被年均指标系统性稀释。
-
电力调度时序数据可作为碳强度动态映射的关键代理变量，其分辨率与可观测性直接决定CUE本地化建模的精度边界。
-
CUE指标的操作价值取决于空间分异能力，仅具备省级或网级聚合特征将弱化对重点用能单元的决策支撑效力。
核心建议：
-
优先在调度数据完备、绿电渗透率波动明显的区域开展小时级碳强度映射试点，验证动态模型与本地调度逻辑的耦合可行性。
-
建立“调度信号—电源出力—绿电消纳”三元数据校验机制，以调度计划与实际执行偏差为阈值，动态修正碳强度计算权重。
-
将本地化CUE模型嵌入省级能源大数据平台，面向重点用能单位开放分时段碳效对标接口，支持绿电采购与生产排程协同优化。
-
制定分阶段数据治理路线图，初期聚焦调度指令、统调机组出力及上网电量等高可靠性数据接入，逐步扩展分布式资源参与度表征。
【引言】 当前，中国“双碳”目标正加速推动电力系统深度低碳化转型，但区域电网在电源结构、负荷特性、跨省输电能力及绿电消纳水平上差异显著——西北富风光而调峰受限，华东负荷密集却绿电渗透率偏低，西南水电丰枯季波动剧烈。在此异构背景下，沿用全国统一或静态平均的碳排放因子（如0.581 kgCO₂/kWh）评估用电碳足迹，已难以支撑精准核算、科学考核与差异化政策制定。尤其在绿电交易、碳关税应对和企业范围2排放管理中，亟需一种能动态反映“每一度电真实碳代价”的本地化度量工具。本研究聚焦碳使用效率（CUE）这一新兴指标，不将其简单视为能效比值，而是锚定其本质：单位有效电能产出所承载的实时、可追溯的碳流强度。我们提出以电力调度时序数据为骨架、以绿电消纳比例为调节阀，构建“源–网–荷”协同的动态碳强度映射机制。该路径摒弃理想化假设，直面调度SCADA数据颗粒度不一、绿电物理溯源难、跨区交易碳权归属模糊等现实约束，通过分层校准（省级基础映射→典型断面动态修正→关键用户时段加权）实现模型落地。研究不仅提供一套可嵌入现有调度平台的轻量化建模框架，更试图厘清“何时、何地、何种电源组合下，CUE真正具有比较意义”，为区域碳责任划分、绿电价值量化与新型电力系统低碳治理提供务实、可验证、可迭代的操作支点。
一、中国区域电网异构性与CUE指标本地化适配的现实约束分析 区域电网异构性并非技术冗余，而是制度演化与资源禀赋双重锁定的结果 中国“西电东送、北电南供”的物理格局，本质是能源生产与消费空间错配的刚性映射——西部可再生能源富集区受限于本地负荷薄弱、跨省通道容量与调度权属分割，难以形成稳定外送曲线；东部负荷中心则长期依赖煤电兜底，在负荷尖峰时段被迫调用高碳机组，导致同一时刻不同区域碳强度差异可达3–5倍。这种异构性不是过渡态缺陷，而是电力市场改革尚未穿透省间壁垒、辅助服务定价机制尚未覆盖碳调节成本的制度性沉淀。
CUE指标本地化适配的核心矛盾，在于其原始定义与调度运行逻辑的根本错位 CUE（Carbon Use Efficiency）在国际文献中通常定义为“单位碳排放所支撑的有效电能输出”，隐含两个前提：碳排放源可精确归因、电能输出具有同质可比性。但在中国区域电网中，绿电消纳比例高度依赖实时调度策略（如弃风弃光率动态响应、跨省交易优先级排序），而碳排放又受机组组合、启停损耗、网损分摊等时变因素扰动——这意味着“碳”与“电”在时空维度上始终处于非同步耦合状态。若强行套用静态CUE公式，将误把调度优化成果（如多省联合调峰降低整体煤耗）归因为某地低碳能力提升，造成激励扭曲。
尚参科技分析框架指出：本地化建模必须从“碳流-电能流-调度指令流”三重耦合切入 依据《电力系统调度规程》与《绿色电力交易基本规则》，调度指令具有强时序性、强约束性与弱可逆性——每15分钟滚动更新的出力计划，实际决定了下一周期内各类电源的碳排放权重。因此，CUE本地化不