中国电力

2023, 56(9): 0-0.

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双轨制下电力现货市场政府授权合约分解优化模型与方法

吴明兴, 王宁, 王浩浩, 朱涛, 陈青, 王宣定, 杨塞特

2023, 56(9): 15-26. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202303130

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在现货市场中，政府授权合约的曲线分解方式对市场不平衡资金规模与市场主体利益具有重要影响，合理分解相关合约问题亟待解决。从电力现货试点实际需要出发，综合考虑不平衡资金规模、政府授权合约分解结果、发电主体报价策略及市场出清结果之间的关联性，构建了基于博弈均衡的双轨制电力现货市场政府授权合约曲线分解优化模型与方法。该方法基于博弈均衡的思想对应建立了以控制不平衡资金规模为目标的政府授权合约分解模型、考虑政府授权合约分解结果的发电商报价决策模型以及市场出清模型，利用3层粒子群算法实现各层模型间的迭代修正，得到均衡市场个体与整体利益的合约分解结果。通过算例仿真分析，验证了在各因素互相作用和博弈均衡下，所提方法对缩小市场不平衡资金规模的作用。

售电公司串谋定价行为随机演化博弈分析

陈曦, 陈万露, 田洪莉, 林健怡, 江天炎, 毕茂强

2023, 56(9): 27-34,133. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202208044

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电力零售侧市场建设初期，容易出现集中度较高的情况，对售电公司的串谋定价行为开展研究可以为规范市场运行的政策制定提供参考。先将串谋定价行为视为有限的售电公司主体在“有限理性”前提下的协同行动策略问题，进而将具有选择差异的Moran过程引入售电公司串谋定价随机演化博弈模型的构建和分析中，最后结合算例分析了串谋系数、供需比等关键参数对售电公司串谋定价策略的影响。研究结果表明：在寡占市场尤其是极高寡占市场中售电公司串谋定价的成功率会更高；在不同类型的市场中，串谋系数对串谋定价策略的影响不同，市场内外部环境随机因素对串谋定价行为的影响随市场集中度增高而愈加显著；市场管理机构应加强对电能零售价格的分析研判并加强对竞争有效性的监管以及与反垄断执法部门、征信部门等单位的信息互通和协同联动。

计及跨区备用辅助服务互济的互联电网出清方法

刘硕, 张梦晗, 于松泰, 向明旭, 杨知方

2023, 56(9): 35-47. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202305084

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在中国提高新能源并网率、助力“碳达峰、碳中和”目标的背景下，实现电力资源的跨区域配置，有利于发挥不同区域间的资源互补效益，提高互联电网的整体新能源消纳能力。针对当前出清方法难以实现跨区备用辅助服务资源配置的难题，提出了一种联合考虑电能量与备用辅助服务的联络线可行域构建方法，并提出了计及跨区备用辅助服务互济的互联电网协同市场出清模型。通过在联络线可行域中考虑跨区备用辅助服务互济约束，完整刻画电能量-备用辅助服务交易空间，并通过互联电网协同出清实现备用跨区配置。基于某区域互联电网算例表明，所提方法可成功实现跨区备用资源的优化配置，进而整体提升互联电网的新能源消纳能力与综合运行效益。

考虑备用互济的省间现货电能与备用耦合出清模型

许凌, 张希鹏, 曹益奇, 张丙金, 董成, 谭振飞

2023, 56(9): 48-56. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202305131

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新能源装机容量的逐年提升导致系统面临巨大的新能源消纳压力，跨区域省间电力现货市场作为区域电网中重要的电力余缺互济手段，仍面临市场运行效率较低以及省间壁垒严重的问题。如何进一步挖掘各省份的备用互济能力，缓解能源富余省份新能源弃电和部分省份电力紧缺问题，已成为下一阶段省间电力现货市场建设的关键抓手。以省间市场社会福利最大为目标，构建综合考虑各省备用缺额容量、备用空间互济以及省间输电费用与网损的省间电力现货出清模型。通过考虑备用互济的省间电力现货出清实现了省间电力资源的优化配置，有效降低省内新能源弃电电力，缓解区域内电力资源逆向分布。以IEEE 39节点系统和某网调电网构建省间电力交易出清算例，验证了所提模型的合理性和实用性。

省级电力现货市场全网安全校核

吴迪, 王正风, 高卫恒, 应益强

2023, 56(9): 57-65. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202301016

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分析了以省际交流联络线为等值负荷的市场优化出清模型和安全校核获得出清结果存在偏差的原因及影响，提出了基于区域全网模型的省级电力现货市场优化出清模型和全网安全校核方法。该方法基于全网的模型方式拼接生成未来时段拓扑断面，进行全网灵敏度计算，获取完整的全网灵敏度矩阵用于优化出清与全网安全校核迭代，获得准确的电网潮流和节点电价。实际系统算例验证了方法的准确性和有效性。

面向新能源不确定性的西北电力电量平衡机制

任景, 高敏, 程松, 张小东, 刘友波

2023, 56(9): 66-78. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202306099

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受新能源“无稳定电力、有基础电量”的发电特性影响，西北地区电力电量平衡特性呈现新形态，电网同时面临腰荷时段的新能源消纳压力及早晚高峰的保供压力。基于高比例新能源电网实际运行数据及历史统计数据，分析了西北地区电力电量平衡的风险特性，梳理了国内外电力系统面向区域供需平衡的关键技术及配套市场机制，立足西北地区源网荷发展态势，提出了兼顾电力可靠供应和新能源高效消纳的西北电网电力电量平衡措施与建议。

电价交叉补贴收入再分配效应及阶梯电价改进

刘思强, 丁娜, 孙英楷, 叶泽, 吴永飞, 王亚莉

2023, 56(9): 79-86. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202212045

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能否“妥善处理电价交叉补贴”是制约新一轮电力市场深化改革的瓶颈问题。通过采集河北省2017年居民用电消费大数据，运用价差法和Dagum基尼系数及其划分标准，从收入再分配角度实证分析了居民电价交叉补贴的公平性问题。结果表明，按用电量规模由低到高分组，居民享受电价交叉补贴在组内呈现出两头大、中间小的U型波动趋势；在组间存在较为明显的两极差异，且随用电量差异增大，组间不公平程度扩大，基尼系数最高达到0.8971。实证研究显示，目前阶梯电价政策由于阶梯数量及分档电量设置不精细，造成了交叉补贴收入再分配效应呈现极度不公。依据公平原则，提出了阶梯数量、分档电量划分的改进措施，以实现精准补贴。

基于显式可靠性指标的配电网多阶段扩展规划方法

刘岑岑, 夏天, 李艳, 倪胡旋, 何小辉, 郭凯

2023, 56(9): 87-95. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202212101

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现代配电网呈网状建设、辐射状运行，以提升故障情况下的转供能力。传统配电网规划方法一般采用规划设计-可靠性评估两阶段迭代计算方式，只能得到粗放规划方案。为此，提出了考虑可靠性约束的配电网多阶段扩展规划方法。通过将可靠性指标计算过程解析化，并嵌入规划模型中，可以精确考虑故障隔离、负荷转供和恢复策略。基于线性化潮流，该规划模型是一个典型的混合整数线性优化问题，可以有效求解。在54节点系统来验证所提方法的性能。仿真结果表明了该方法的有效性和灵活性。

配电网用户侧多类型柔性资源调节能力评估方法

张俊成, 黎敏, 刘志文, 谭靖, 陶毅刚, 罗天禄

2023, 56(9): 96-103,119. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202304092

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随着新能源渗透率逐渐增加，配电网源荷匹配难度也随之增大，有必要充分挖掘用户侧柔性资源的调节潜力。为了对配电网用户侧多类型柔性资源调节能力开展评估，首先，提出配电网柔性资源集群调节能力评估框架，包含节点级和系统级2个层面；其次，基于条件风险价值模型建立温控负荷、电动汽车、分布式储能等用户侧柔性资源的响应模型，得到节点级柔性资源可调节能力指标；然后，分别以负荷峰谷差最小和新能源消纳量最大为目标函数，综合考虑配电网运行约束、柔性资源调节约束等，建立系统级柔性资源可调节能力评估模型；最后，在Portugal 54节点系统中进行了算例分析，结果表明所提方法可以有效量化评估配电网多类型柔性资源集群调节能力。

高比例可再生能源接入背景下电网承载能力鲁棒提升策略

但扬清, 王蕾, 郑伟民, 武佳卉, 王晨轩, 余高旺

2023, 56(9): 104-111. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202305103

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高比例可再生能源并网为电网承载能力带来了挑战，提出一种高比例可再生能源接入背景下电网承载能力鲁棒提升策略。首先，考虑线路扩容成本、储能装置成本以及负荷需求响应容量成本，构建可再生能源出力和负荷给定场景下的确定性提升策略模型；其次，基于改进k-means聚类算法得到多个计及风-光-负荷相关性的典型场景，并以典型场景为区间中心的不确定区间描述负荷的不确定性；然后，基于两阶段鲁棒优化理论构建电网承载能力提升策略模型，并采用列和约束生成（column and constraint generation，C&CG）算法对模型进行求解；最后，算例结果验证了所提模型和求解方法的有效性。

考虑移动储能接入的柔性配电网运行优化策略

徐晶, 赵亮, 张梁, 钱广超, 马驰远, 宋关羽, 李鹏

2023, 56(9): 112-119. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202210111

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分布式电源的高渗透率接入使得配电网运行波动性剧增，潮流流向多变，并可能带来电压越限、功率倒送、经济性差等问题。针对上述问题，挖掘智能软开关、移动储能等新型电力电子装置对柔性配电网的调控潜力，提出了一种考虑移动储能接入的柔性配电网运行优化策略。首先，对柔性配电网中多类型设备进行建模，通过智能软开关直流环节接入移动储能，建立了含移动储能接入的智能软开关模型。其次，计及系统潮流约束、柔性设备运行约束、移动储能运行约束等多类型约束，以最小化电网运行成本为目标函数，提出了考虑移动储能接入的配电网运行优化策略。最后，利用改进的IEEE 33节点配电网进行算例测试，验证了所提方法的有效性并分析了所提方法对高比例分布式电源接入下配电网运行经济性的提升效果。

面向配电网多业务资源智能调度的边缘容器迁移优化方法

李帅, 徐迪, 文祥宇, 张嘉鑫

2023, 56(9): 120-126. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202302062

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边缘容器迁移技术可实现业务数据从资源受限服务器到资源丰富服务器的智能调度。基于容器迁移技术，面向配电网多业务资源调度场景，建立容器迁移容量与时延增益模型，并构建加权时延增益最大化问题。提出边缘容器动态匹配迁移优化方法，通过价格增量的自适应调整，实现对业务优先级、迁移容量、时延需求的感知。仿真结果表明，相较于传统方法，所提方案可有效提升配电网业务处理时延性能。

基于对抗性强化学习的配电网融合通信效率提升方法

彭琳钰, 刘旭, 汤玮, 刘晴, 方浩, 张光辉

2023, 56(9): 127-133. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202210068

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为了满足海量配电网终端源节点的多样化通信需求，须对配电网融合通信进行合理的编排优化。基于此，首先构建数据传输时延与传输能耗联合优化问题；其次，将优化问题建模为多臂赌博机问题，并提出一种基于对抗性强化学习的配电网融合通信编排算法，利用历史编排信息和感知源节点间的对抗性，动态学习通信编排决策；最后，通过仿真验证所提算法的优越性能。

配电网运行异常数据识别方法

林昱奂, 郝方舟, 李柏新, 黄波

2023, 56(9): 134-139. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202302051

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为提高配电网运行异常数据的识别准确率，提出结合k均值改进萤火虫算法的配电网运行异常数据识别方法。在配电网信息系统中采集配电网运行数据，并实施数据清洗、合并、特征化处理等操作。利用结合k均值改进萤火虫算法的优化聚类获取样本特征曲线及样本分类，得到带通矩阵来判定异常数据点，完成配电网运行异常数据识别。结果表明：所提方法对不同的用电设备状态组合的运行异常数据识别准确率更高。

混杂Petri-net的配电网多层级节点电压混杂控制

郭伟, 安佳坤, 刘洋, 邵华, 杨书强, 窦春霞

2023, 56(9): 140-148,167. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202303108

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开发利用分布式可再生能源是推进“双碳”目标的重要举措之一，而由于分布式发电具有较强的波动性和不确定性，其规模化接入会导致低压配电网电压越限等问题。为此，提出一种基于混杂Petri-net的混杂控制方法。上层采用基于节点电压越限条件触发的变压器挡位智能切换控制策略，以实现大幅度电压越限的粗调；下层采用基于功率-电压灵敏度的虚拟电厂有功功率优化动态调节策略，以实现电压频繁越限的细调。该方法在挖掘利用低压配电网自身变压器以及分布式可调节资源聚合调节潜力的同时，大大节省配置治理设备的资金投入，对助推分布式新能源的规模化消纳具有重要意义。

基于绿证-阶梯式碳交易交互的源荷互补调度优化

孟宇翔, 马刚, 李豪, 李伟康, 徐健玮, 李天宇

2023, 56(9): 149-156. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202302063

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针对多能耦合的区域综合能源系统的低碳经济运行问题，提出基于绿证-阶梯式碳交易交互的源荷互补优化调度模型。首先，通过引入绿证-阶梯式碳交易交互机制来提高源侧可再生能源的消纳水平和降低系统碳排放量；其次，在负荷侧引入考虑用户满意度的激励型需求响应和调峰收益来实现热电负荷的“削峰填谷”；最后，以日运行成本最小化为目标，采用Cplex求解器对模型进行求解。算例结果表明：绿证-阶梯式碳交易交互机制有助于充分发挥激励型需求响应的优化能力，提高源侧可再生能源的消纳能力，实现源荷侧协同降碳，降低系统运行成本，有效提高系统运行的绿色性、低碳性和经济性。

基于气象特征挖掘与AdaBoost-MEA-ELM模型的绝缘子盐密预测

王尧平, 李特, 姜凯华, 李文辉, 吴强, 王羽

2023, 56(9): 157-167. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202303084

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为及时掌握输电线路绝缘子污秽情况，提出了一种基于气象的绝缘子盐密预测方法。挖掘了与积污相关性更强的气象特征，通过随机森林评估了气象特征的重要程度，结合序列前向搜索确立了最佳气象特征子集。基于台州市自然积污测试数据，使用极限学习机（extreme learning machine，ELM）建立盐密预测基础模型，并使用思维进化算法（mind evolution algorithm，MEA）对其初始权值与阈值进行优化，通过自适应提升（adaptive boosting，AdaBoost）算法集成进一步提高模型精度。结果表明：AdaBoost-MEA-ELM模型盐密预测平均绝对误差为0.0032 mg/cm²，相比原始ELM模型误差降低58.97%，优化效果显著；与其他模型对比验证了AdaBoost-MEA-ELM模型的性能以及3种算法结合的合理性；通过k折交叉验证获得了训练数据改变时模型误差的变化情况，进一步验证了模型的泛化性与稳定性。

GIS双断口隔离开关不停电试验电场分布及击穿特性

董子凡, 任劼帅, 殷建刚, 陈隽, 文雅钦, 李劲彬

2023, 56(9): 168-177. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202305009

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共气室结构的双断口隔离开关（double-fracture disconnect switch，DDS）在不停电耐压试验过程中存在因试验侧断口击穿而影响运行侧断口绝缘性能的风险，在设计阶段需要对其电场分布和击穿特性进行研究。为此，以新研发的110 kV三相共箱式GIS双断口隔离开关为例，采用有限元方法对电场进行仿真分析，得到其在现场不停电工频耐压试验中的内部电场强度分布。根据电场的计算结果，采用基于汤逊放电理论的击穿判据，研究不停电试验中两个断口的击穿特性，证明了在DDS现场不停电交流耐压试验过程中，试验侧断口击穿不会对运行侧的绝缘性能造成影响。研究结果可以为在运的DDS二期扩建时的不停电扩建与现场绝缘试验工作提供安全保证的理论支撑，也为未来新型DDS设备研发过程中的绝缘校核提供了更加翔实的理论依据。

基于改进GRU-CNN的风光水一体化超短期功率预测方法

吴晓刚, 阎洁, 葛畅, 唐雅洁, 倪筹帷, 季青锋

2023, 56(9): 178-186,205. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202209120

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风、光、水能源系统模型差异性大，相互存在多重不确定性，高精度的风、光、水功率预测是充分发挥风、光、水互补特性的重要前提。为此，基于门控循环单元（GRU）及卷积神经网络（CNN），提出了一种能够考虑异质能源时序特性及空间关联特性的一体化超短期功率预测方法。先分析了区域内不同场站不同数据的关联特性，再通过引入时序注意力机制，基于改进的GRU-CNN网络，建立了历史气象、功率数据与未来功率数据的映射关系，实现了多场站联合超短期预测。算例结果表明：所提预测方法能够实现区域风光水电站的一体化高精度超短期功率预测，效果优于单场预测及常规联合预测方法，且有着更高的建模效率。

基于无爬坡事件定义标准晴空集的短期光伏功率预测

郭洪武, 车建峰, 闫钇汛, 王丽婕

2023, 56(9): 187-195. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202212013

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光伏功率的输出受季节、气象条件及其他因素的影响具有随机性和不确定性，恶劣天气下功率输出具有较强的波动性也加大了预测的难度。提出了一种基于无爬坡事件定义标准晴空集的短期光伏功率预测模型。通过爬坡定义提取一天内均为无爬坡事件的样本点，将其定义为一个标准晴空集，并与历史实际功率做差，得到的差值作为输出目标变量，以数值天气预报作为输入变量，采用长短期记忆模型对差值进行建模预测，最后将标准晴空集与该预测差值做差，间接得到预测的光伏输出功率值。通过对某光伏电站进行仿真，并进行算例对比，所提模型的短期光伏功率预测精度提高了2%~4%，在恶劣天气下，该方法可以将平均绝对误差和均方根误差降低3%左右，验证了所提模型的性能和有效性。

储能辅助的孤岛微网自适应事件触发二次调频策略

薛飞, 李宏强, 田蓓, 马鑫

2023, 56(9): 196-205. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202210130

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高新能源渗透率下，孤岛微网的频率稳定性受到新能源不确定出力和负荷随机波动的双重挑战。现有考虑储能辅助的微网二次调频方案主要采用周期触发控制方式，存在网络带宽占用率高的不足。为此，提出一种考虑储能辅助和不确定延时的自适应事件触发二次调频策略。首先，设计了一种考虑储能荷电状态（state-of-charge，SoC）的自适应参与机制，在不影响控制结构的同时避免了储能过充过放问题。其次，为降低网络带宽占用率，设计了一种自适应事件触发控制（event-triggered control，ETC）策略，仅当二次调频系统偏差超过触发阈值后才触发状态量与控制指令交互。最后，基于Lyapunov稳定性理论推导了ETC参数的设计准则。仿真算例表明，与周期触发控制方案相比，所提方法的网络带宽占用率下降了95.3%，频率偏差的绝对值积分则下降了8.98%。

CPC 集热器冷却通道结构优化及换热流动数值模拟

耿直, 鲁向武, 王剑利, 石天庆, 常绪成, 顾煜炯

2023, 56(9): 206-214. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202210093

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利用复合抛物面聚光集热器实现光伏与光热一体化应用，是太阳能综合利用的一种有效方式。针对光伏构件表面降温的核心问题，分别从进口截面优化和冷却流道布局2个角度进行了理论仿真，提出了矩形、半圆形和梯形内管3种不同形状的进口截面方案。结合控制方程，利用Fluent软件模拟了各流道内部温度场、速度场等传热流动分布规律。研究表明，当质量流量较小时，矩形截面综合性能较好；当质量流量较大时，半圆形截面综合性能较优。在此基础上，提出传统直管和新型弯管2种不同构件的冷却通道方式，并对比探究了不同进口截面通道的换热流动特性及系统热、电㶲效率。结果表明，在相同边界条件下，新型弯管的综合换热性能优于传统直管。

基于灰色模糊评价的光储型电热协同系统日前运营决策方法

王喆, 杨旭, 朱迪, 李香龙, 邢其敬, 王立永, 王林钰

2023, 56(9): 215-225. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202210055

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光储型电热协同系统的日前运营决策会影响次日系统运行的经济性、可靠性和环保性，制定合理的运营决策计划意义重大。针对传统决策制定方法所存在的指标赋权合理性不足、未考虑信息灰性以及模糊性等问题，提出了基于灰色模糊评价的日前运营决策方法。首先，为提高指标权重的合理性，采用最小叉熵法求解考虑主、客观权重内在联系的综合权重。其次，为减小信息灰性以及模糊性对方案评分结果的负面影响，构建了面向光储型电热协同系统的灰色模糊评价模型，并基于该模型设计了日前运营决策算法，从而获取次日系统的最佳运行方案。最后，以一个工业园区光储型电热协同系统为例进行了仿真验证，结果表明所提运营决策方案可改善系统运行的经济性、可靠性和环保性。

基于PSO-GWO的省级能耗强度预测与碳减排潜力估算

董福贵, 夏美娟, 李婉莹

2023, 56(9): 226-234. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202302055

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准确预估省域节能降碳潜力是政策制定与调整的基础。针对目前省级降碳潜力估算方法仍存在难以指导实践的局限性问题，提出一种主客观相结合的新方法，构建包含经济、技术投入、规模效应3个因素的能耗强度学习曲线，并以灰狼算法改进粒子群优化算法优化拟合曲线；充分考虑碳汇技术，构建减排潜力核算框架；以S省为例，设定12种组合情景进行实证研究。结果表明，优化产业结构与调整能源结构是目前降低碳排放量、确保实现“碳达峰”目标的主要手段；零碳、负碳技术现阶段能够为减排做出较少贡献，但可促进碳达峰进程。

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