居民社区属于电力消费终端，碳减排潜力较大，相关能源治理策略直接影响城市能源转型成效。国网上海市电力公司经济技术研究院聚焦社区能源负荷互动与电碳融合课题，牵头开展“碳博士”项目研究，通过技术突破、机制创新与场景落地，构建社区级电碳协同发展模式，为上海建设新型电力系统提供了基层实践样本。
针对上海电网高质量发展堵点，构建社区电碳融合创新体系
当前，上海电网运行呈现负荷峰谷差逐年拉大、新能源电量消纳压力陡增、源荷协同调节能力不足等挑战，传统的“源随荷动”调度模式已难以适配新型电力系统的需求。
从负荷侧看，上海拥有2.2万余个居民社区，高峰时段可调负荷达28.6万千瓦，但潜力释放受三方面因素制约：一是部分公共设施的负荷调节潜力有待挖掘；二是当前社区电力负荷管理以物业负责、手动调控为主，无法做到对电网调峰指令的灵活响应；三是缺乏清晰的价值转化路径，居民与物业的节能减碳行为既无量化标准，也无法转化为实际收益，参与调节的内生动力有待激发。
从电网侧看，上海虚拟电厂建设已形成规模效应，2024年聚合可调资源112.18万千瓦，但仍未实现社区资源的接入。同时，随着分布式光伏、用户侧储能等新型主体快速接入，电网对分散资源的聚合调控能力亟待提升。
针对以上情况，上海经研院启动“碳博士”项目，构建“硬件终端+智能平台+机制创新”体系，把社区从单纯用电单元转化为电碳协同节点，为上海建设新型电力系统提供分布式调节资源，探索基层参与路径。
聚焦“技术—机制—生态”三维创新，打造社区电碳协同解决方案
在技术创新方面，“碳博士”项目构建了云边协同的社区能源枢纽。针对社区设备类型繁多、安装场景复杂的问题，该项目搭建“三级硬件矩阵+智能软件平台”技术架构，实现资源高效接入与精准调控。
硬件层面，项目团队研发“盒子、箱子、柜子”多形态智能终端。“盒子”适配单设备（如充电桩、空调），支持在紧凑场地快捷安装；“箱子”覆盖楼栋级资源（如水泵房、楼层配电室），实现局部负荷聚合；“柜子”作为区域控制中心，统筹协调社区多种资源。三类终端支持上海社区相关主流设备即插即用，从硬件层面破解标准化接入难题。
软件层面，项目打造电碳双轨智慧中枢。依托人工智能算法对社区负荷特性、电网调控需求开展多维度分析，动态生成错峰用电、有序充电等优化策略。打通上海虚拟电厂运营管理平台与碳普惠平台接口，实现电力调节指令下发、减排量自动核算、响应数据同步等全流程线上化，为资源聚合与价值转化提供数字化支持。
在机制创新方面，项目建立了电碳价值闭环转化体系。为解决社区减排计量难、认证难、交易难问题，项目深度融合上海虚拟电厂与碳普惠体系，形成测算有标准、收益有保障、运营有秩序的全流程闭环体系。
在计量标准上，项目构建基于电力需求侧响应的柔性负荷互动碳普惠方法学，创新调峰因子计算方式，打造“需求响应有效响应量—低碳行为碳减排量”精准换算模型，让居民与社区节约的每一千瓦时电能都能转化为可量化、可追溯的减排成果。
在交易衔接上，项目打通“虚拟电厂响应收益+碳积分兑换”双渠道。社区参与虚拟电厂调峰可获得响应补贴，参与积极性提升；减排量通过上海市生态环境局认证后，居民可凭碳积分兑换商品、服务，社区节能减碳内生动力被激活。
在生态创新方面，项目构建了多元协同的社区能源治理格局。项目打造“电网—聚合商—社区”三级联动机制，通过清晰的角色定位与流程设计，破除社区参与能源互动的壁垒，既提升电网对分散资源的调控效能，又让社区成为能源治理参与者和受益者。
电网侧，上海经研院发挥“标准引领+平台支撑”作用，负责规划顶层设计、构建碳普惠方法学、打造一体化平台，为体系高效运转提供规则与技术底座。聚合商侧，虚拟电厂运营主体承担“资源聚合+指令执行”职能，精准执行电网调峰指令，同时衔接虚拟电厂与碳市场的交易环节，确保价值流转顺畅。社区侧，物业负责设备日常运维与调峰指令落地，居民自愿参与节能响应，形成物业主动组织、居民积极参与的良性互动。
在部分社区开展试点，电网调节与减排效益显现
“碳博士”项目经过两年研究和试点，已在上海电网调节与社区低碳发展中显现多重价值。
在电网调节方面，徐汇区4个试点社区通过错峰用电，在2024年迎峰度夏期间使配电变压器最高负载率下降3个百分点，显著缓解了用电高峰时段的设备运行压力。静安区新增的公建楼宇资源接入上海虚拟电厂运营管理平台，今年8月正式参与上海电力负荷需求响应，实现负荷响应近百千瓦，这是上海首次实现居民社区虚拟电厂响应，进一步助力电网供需平衡。
在减排效益方面，试点社区通过负荷优化降低碳排放量，标志着居民社区从碳排放末梢向低碳治理单元的转变，验证了社区参与“双碳”实践的可行性，为项目成果在更大范围内推广积累了经验。据测算，相关成果若推广至上海5000个社区，每年二氧化碳减排量可达1300吨。
（作者单位：国网上海市电力公司经济技术研究院）
