风电、光伏、核电等零碳电源正在加速进入电力系统。它们能减少化石能源消耗和碳排放，但也给电网运行带来新的挑战。风电和光伏受天气影响明显，发电高峰未必正好对应用电高峰。晴朗多风时可能出现电力富余，夜晚、阴雨天或用电高峰时又可能出现供给不足。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”。

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。例如，电动汽车停放时可以根据电网需要调整充放电;建筑空调在不明显影响舒适度的前提下可以适当改变运行负荷;屋顶光伏可以在白天提供本地清洁电力;建筑电池储能可以在电力富余时充电、紧张时放电。单个家庭、车辆或建筑的调节能力有限，但当这些资源在城市尺度被组织起来，就可能形成可观的系统调节能力。但是，要在整座城市的尺度上统筹调度这数百万个分散的“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。

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。

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。

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(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)为题发表在《自然·通讯》(Nature Communications)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。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级博士研究生任若珺、2023级博士研究生张宇航、2024级博士研究生缪睿、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。