清华大学深圳国际研究生院张一团队在超大城市需求侧灵活性资源管理研究中取得新进展

在高比例零碳电源接入背景下，风电、光伏等电源出力的波动性将显著提高，城市新型电力系统面临更复杂的供需错配问题。需求侧资源管理（Demand-side resource management, DSRM）可通过调节用电负荷缓解弃电和发电短缺，但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。

在社区单元中联合调控多项需求侧资源的示意图。（a）零碳电源渗透率的提升加剧城市电力供需错配；（b）C2G框架将调控任务分配到各个社区单元，社区单元根据所得任务调控自身各项需求侧资源以改变自身净负荷；（c）调控完成后，城市电力供需错配得到缓解；（d）C2G框架的空间示意图，电动汽车的移动轨迹将被拆解到多个社区单元中并分别进行调控。

为此，清华大学深圳国际研究生院张一副教授团队建立了社区-电网互动（Community-to-grid, C2G）耦合分析框架以支持超大城市尺度DSRM。以深圳市为案例，C2G框架纳入全市4,549个社区单元，可以联合调控108万辆私家电动汽车（P-PEV）、479,259栋非工业建筑负荷和95.6平方千米屋顶光伏。

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（Flexibility quota allocation）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88.0-262.9吉瓦时，对应21.1-70.7千吨二氧化碳减排。潜力制政策（Potential-based allocation）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%。

团队讨论了经济激励强度对电动汽车参与车网互动（V2G）和建筑参与制冷负荷需求响应（SC DR）的影响。相较最高补贴水平，采用中等偏高补贴水平可将总成本降低至90.6%-93.1%，同时仅带来4.0%-9.2%的发电短缺增加和0.1%-2.1%的发电过剩增加。

团队分析了社区单元应该如何进行配电网基础设施改造，以适配DSRM带来的高强度双向负荷调节需求。结果显示，改造初期的社区对供需错配缓解贡献有限，更显著的效果通常在改造中后期才能显现。此外，不同政策也会影响改造路径。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”（Facilitating megacity electricity decarbonization via grid-interactive demand-side resource management）为题，以“加速预览”形式，于8月17日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

张一为论文通讯作者，清华大学深圳国际研究生院2024级博士生李楷三为论文第一作者。其他作者包括2025届博士毕业生陶晟宇（现瑞典查尔莫斯理工大学研究员）、2023届硕士毕业生熊祖逊（现牛津大学在读博士）、2025级博士生任若珺、2023级博士生张宇航、2024级博士生缪睿、中建科技集团低碳智慧城市科技有限公司齐贺博士、清华大学建筑学院林波荣教授、伦敦大学学院巴特莱特建筑学部康健院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿院士。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。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-026-76799-4 

供稿：深圳国际研究生院

编辑：隋雪纯

审核：王晓霞