碳中和背景下能源电力产业链预警研究框架

刘思捷，白杨，陈中飞，宋慧，吴国炳，蔡秋娜，赵越

(广东电网有限责任公司电力调度控制中心，广东 广州 510600)

能源是人类发展赖以生存和发展的核心要素之一，也是关乎国家经济命脉、民生大计、国家安全和国际政治的重要战略对象。当前，世界能源正在经历化石能源低碳化、可再生能源规模化、能源配置市场化、能源管理智能化的能源革命[1]。在中国，能源互联网的建设热潮推动形成了以电力行业为核心的能源电力产业链，并向着智能、融合、开放、共享的方向发展[2]。然而，一方面能源电力产业链的协调链条长，跨行业信息融合度差，容易出现漏洞导致各环节的供需风险、市场风险在产业链上下游传导；另一方面，当前能源电力产业链智能化的监测预警手段仍局限于各环节内部，全链条的跟踪、分析、预测和协调过程主要依靠人工，常常需要多次迭代，反复协调。以广东省为例，其作为南方电力负荷中心、电力改革的先行地区，面临能源电力供应风险与电力市场风险的双重挑战。能源电力产业链全环节预警方法研究和系统开发迫在眉睫。

能源预警是指发现能够威胁能源安全的潜在因素，进而采取措施消除危险，确保能源产业安全的行动。能源预警评价指标体系是对能源产业评价的依据[3]。建立完整的、动态的能源产业评价指标体系，才能对能源系统做出科学的评估，并最终实现能源预警。目前国内外众多学者和研究机构从不同的角度出发提出了诸多指标体系[4]。

早期的能源预警关注能源供应的稳定以及经济价格的合理性，因此，影响一次能源稳定供应的政治、资源禀赋、运输以及价格等因素经常被研究人员重点关注并以此为核心构建指标体系。文献[5]从资源、运输、政治、经济和军事这5个影响资源安全的方面入手，初步组成了涵盖14项指标的资源安全评估指标体系。文献[6]则进一步选取了煤炭、电力、石油和综合这4个子系统的54个预警指标构建了中国能源预警指标矩阵，并运用主成分分析法和二阶回归方法建立了中国能源预警模型，对中国能源的安全状况进行了测度。此后，在气候变化的背景下，部分学者开始关注环境安全的因素，在常规指标体系的基础上扩充了环境维度。如文献[7]建立了涵盖灾变、效益、供需、环保、效率的能源安全监测系统。而后，文献[8]从能源供给、需求管理、能源效率、经济、环境、人类安全、军队、社会文化、公共关系、技术、国际关系和公共政策多个维度，分别选取定性和定量指标构建了针对亚洲区域的能源安全指标评价体系。文献[9]则指出文献[8]仍不够全面，在广泛的专家意见调查的基础之上，将能源安全预警的维度拓宽至20个维度，共200余个指标。随着预警指标体系研究维度的不断增加，庞大而全面的预警体系的缺点初见端倪，例如短期预警灵敏性不足，对区域级省级等局部范围内能源供需紧张预警的能力不足。部分能源子领域的学者转向对专题性的预警评价体系研究，即对能源系统涉及的代表性专题领域制订相应的指标体系，例如能源短期供应、能源效率和能源可持续发展等。在建设能源多元供应体系和能源互联网发展背景下，以电力行业为中心的能源电力产业链的安全预警开始受到关注。文献[10]构建了能源互联网背景下的中长期电力需求预警理论框架。文献[11]则考虑恶劣天气对电力系统安全的威胁，基于改进决策树算法，提出了电力气象预警方法。

2018年，联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)发布《全球升温1.5 ℃特别报告》提出碳中和。随后几年，碳中和逐渐成为全球共识，目前已有包括中国在内的28个国家实现或承诺碳中和，另有99个国家正在讨论碳中和目标。中国承诺在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。

我国能源电力产业链的碳排放约占全国CO2排放的40%[12]，同时电力需求还将持续增长。在碳达峰、碳中和目标下，能源电力行业将彻底摆脱对化石能源的依赖，以煤炭为主的一次能源将加速让步于以太阳能、风能、水能为主的清洁能源[13-15]；但是，太阳能与风能发电具有间歇性、波动性，高比例的可再生能源上网将给电网运行带来挑战[16]。此外，随着碳排放权市场[17](简称“碳市场”)建设试点运行，未来能源电力产业链的投资、规划与运行被划定严格的碳约束边界。因此，可以预见在碳中和背景下能源电力产业链预警研究面临新内涵、新目标、新方法和新的边界。

为了应对碳中和给能源电力产业链预警带来的挑战，本文提出碳中和背景下能源电力产业链预警研究框架。首先阐述了碳中和背景下，能源电力产业链预警研究面临的新目标和新内涵，介绍新背景下预警的要素、原则和一般方法。在此基础之上，考虑新能源消纳、碳排放、供需平衡、电力市场与碳市场等因素，搭建碳中和背景下能源电力产业链的预警指标框架，总结预警建模方法的相关研究思路，建立能源电力产业链预警系统开发框架。

1 碳中和背景下能源电力产业链预警要素分析

1.1 碳中和背景下预警的目标与内涵

能源电力产业链上下游风险及传导如图1所示，主要包括以下几类风险。

一次能源供应风险：能源电力产业链上游的天然气、煤炭等一次能源供给受国内外经济大环境影响较大，可能出现供应量受限、价格持续攀升等问题。

图1 能源电力产业链风险传导Fig.1 Risk transmission diagram of energy and power industry chain

碳市场风险：碳市场为排放权市场，政府的碳排放量预期与实际碳排放量出入过大，或市场机制不够完善，将导致碳市场价格过高，市场秩序被扰乱。

常规机组运行风险：一次能源供应紧张问题将拉高电厂燃料购买成本，若电力系统无有效的成本传导机制，则电厂可能采取少发电或不发电策略，暂缓或少购入高价一次能源，进而导致机组因缺燃料而发电受限；电厂或调度对机组的检修管理安排不当，或气候环境恶劣，也可能造成机组发电受限的运行风险；另外，在碳中和背景下，碳排放额紧张，碳价较高，可能导致燃煤机组发电成本升高，同样产生机组发电成本难以疏导的问题。

新能源机组运行风险：在新型电力系统中，新能源装机容量占比较高，保障新能源有效发电尤为重要。对于新能源机组来说，恶劣或异常天气可能导致新能源机组无法按预测发电；另外，新能源机组的选址、对电网建设的规划不合理，也可能导致新能源机组出现弃电、发电受限等问题。

电网运行风险：电网建设规划未与负荷发展相适应以及市场主体恶意竞争，可能导致电网阻塞；突发的恶劣天气可能造成电网故障，进而导致电网运行风险。

电力平衡风险：电力难以大规模存储，需满足发用实时平衡是电力系统的典型特征。机组发电无法满足用户需求，以及机组运行问题、恶劣气候造成负荷急剧变化及输配电网运行问题，都可能导致电力平衡风险增大。

电力市场风险：若电力系统具备电价传导机制，则一次能源供应风险和碳市场价格抬升风险可直接传导至电力市场，导致电力市场价格急剧拉升。机组运行风险、输配电运行阻塞风险、电力市场平衡风险都可能造成部分机组具备市场力并行使市场力，导致电力市场价格异常。

能源电力产业链预警的本质是对系统未来可能出现的风险和危害进行预测与警示。预警工作是安全界定与预测工作的延伸。从能源电力的流向路径来看，能源电力产业链包含一次能源供应、发电、输电、配电、用电等环节；从产业结构来看，能源电力产业链包括一次能源供应商、可再生能源发电商、发电公司、电网公司、售电公司和用户等不同主体。能源电力产业链预警的目的，是为了在未来一段时间内监测影响产业链的供应、交易、运输和消费等环节的风险，确保产业链不会出现供需紧张和交易异常，保证系统安全运行。

已有的研究主要关注一次能源的稳定供应，然而在碳中和背景下，发展以新能源为主体的新型电力系统成为了新目标，影响能源电力产业链安全的因素已经发生了转变，高比例可再生能源的安全消纳成为了主要矛盾，新能源消纳的监测与预警需要被纳入能源电力产业链预警的目标中。另一方面，碳中和背景下，全国碳排放权交易配额的实施与碳市场的加速推广运行，使得能源电力产业链的运行受到碳边界的严格约束，因此预警也需要同时考虑碳排放与碳交易。由以上2个方面可知，在新背景下，能源电力安全内涵扩展为在碳约束条件下，以新能源为主体的能源电力系统的供需平衡。

能源电力产业链预警研究的基本方法是通过预警的要素分析和目标原则，建立一套科学、合理、敏感地反映碳中和背景下能源电力产业链失衡的预警指标体系，并通过数据分析和指标计算对未来一段时期影响产业链安全的风险进行预警，确定相应的预警等级，发出预警信号。

1.2 预警的要素分析

能源电力产业链预警的基本要素包括警义、警兆、警源几个方面[18]。

1.2.1 明确警义

警义即警情的含义，明确警义是预警的前提。能源电力产业链预警的警情是指系统的不正常状态或即将出现风险和危害，其本质上就是供需不平衡，所有影响供需不平衡的因素均可视为预警的警情。需对警情进行明确的定义(例如碳排放总量超过一定数值，可再生能源消纳率低于一定比例，系统备用率低于某个数值等)，同时明确警情相关指标的阈值，从而构建预警识别系统。

1.2.2 寻找警源

警源是警情产生的根源，是能源电力系统运行过程中已经存在的病兆，大体上可以分为供需因素、环境因素和市场因素。

供需因素是能源电力预警最为核心的内容之一，包括供与需2个方面[19]。主要因素有能源资源量和资源等级、资源需求量、库存量、储备量、地区平衡度等。

环境因素是能源电力产业链预警的重要因素，环境问题在近年来备受关注，能源电力与环境问题息息相关。环境因素大体包括SO2、烟尘、PM2.5等有害物质的排放限制，以及碳中和背景下CO2的排放限制。

市场因素是影响能源电力产业链的重要因素，包括一次能源价格、电力市场力和电力市场价格、碳市场价格等[20]。

有时候警情是在多个警源的作用下发生，可以进行相关分析，进一步锁定引发警情的警源。

1.2.3 分析警兆

警兆是指系统发生异常变化导致警情爆发之前出现的先兆。能源电力预警的警兆表现为在能源电力经济活动中可能出现的重大问题，例如：高耗能产品增长过快带来的能源消费增长不合理；区域可再生能源的投资过剩、运营不当导致弃电率高、年利用小时数低等现象；关停小煤矿、小电厂后新能源电厂建设没有跟上，导致能源供应不足或偏紧的情况；新能源的低运行成本、定价不合理导致电力市场价格扭曲等等[21]。

1.3 建立预警指标体系的原则与一般过程

碳中和背景下，能源电力产业链预警描述预警时段新能源消纳是否正常，碳排放余量是否紧张，电力供需是否平衡，电力市场与碳市场是否公平合理运行。系统地构建预警指标体系应遵循科学性、动态性、灵敏性、易得性原则。指标体系的建立需要遵循一定的方法论，科学地设计指标体系框架和指标层次，同时还要根据社会经济、政策方向、能源结构、电网规划、电力市场的发展，动态地分析监测能源电力产业链运行状况。所选择指标能够及时、准确地反映能源电力产业链安全的变化，起到警报器的作用。选取的指标必须能够及时获取，真实可靠。预报的信号应明确，判断要简单，直观实用。建立预警指标体系的原则与一般过程如图2所示。

2 碳中和背景下能源电力产业链预警指标框架

基于碳中和背景下能源电力产业链预警的新目标和新内涵，本文提出的能源电力产业链预警指标框架如图3所示。对于碳中和背景下能源电力产业链预警指标的研究可以分为3个方面，分别是供需方面、市场方面和环境方面。

2.1 供需方面预警

2.1.1 可再生能源消纳

可再生能源行业的发展瓶颈已经从技术装备和开发建设能力约束，向能源电力系统消纳能力和运行机制制约方面转变[22]。在碳中和背景下，可再生能源装机容量加速增长，在以新能源为主体的新型电力系统中，可再生能源的消纳情况将极大地影响能源电力产业链的安全运行。为了科学定量评估并预警不同地区新能源消纳水平，可以综合考虑以下几个指标：

a)弃电率——可再生能源弃电量与可再生能源规划发电量(可再生能源发电量与弃电量之和)之比，能够反映不同地区可再生能源弃电程度。

图2 建立预警系统的一般过程Fig.2 The general process of setting up an early warning system

图3 碳中和背景下能源电力产业链预警指标框架Fig.3 Early warning index framework of energy and power industry chain under carbon neutrality background

b)年利用小时数——平均发电设备容量在满负荷运行条件下的年度运行小时数，即年发电量与平均装机容量之比，反映不同地区可再生能源发电设备利用率。

c)可再生能源消纳比重——本地区消纳的可再生能源电量，在本地区全社会用电量的比重，反映该地区消纳可再生能源电量的能力和水平。其中，本地区消纳可再生能源电量为本地区可再生能源发电量加上/扣减跨省区可再生能源受入/外送电量。

2.1.2 电力系统供需平衡

电力系统供需平衡是电网最重要的预警对象。长期、宏观的因素(电力消费增长率、电网规划输送容量、装机容量增长率等)能够为电力系统的长期平衡提供预警，电力供需比与电力平衡趋势指数能够为短期平衡提供预警指标。在碳中和背景下，大量可再生能源带来的波动性导致电网短期平衡受到严重挑战。

a)电力供需比——电力供应量与电力需求量之比，主要反映电力供应量和需求量之间的平衡状态，是描述电力系统供需平衡状态最关键的指标。

b)电力平衡趋势指数——现时段电力供需比(代表当前的电力供需平衡情况)与上一时段电力供需比(代表原有的电力供应平衡情况)之比，反映电力平衡变化的趋势。短时间内电力平衡趋势指数的下降意味着电网即将面临电力供应紧张的危险。

c)负荷变化因子——某一时段内最大负荷、平均负荷的差值与平均负荷之比，主要反映电力负荷变化对电力系统安全供应的影响大小，是影响我国电力中短期供应安全性和可靠性的关键指标之一。电力系统的一个重要特征，是负荷变化具有一定的周期性，且短期内的变化可能非常显著。

d)电网输送能力因子——反映电力输变电能力的综合评价指标。该指标受到多方面因素影响，包括：电网输送容量越大，说明电网输送能力越强；电网线损率越小，说明电网输送能力越强；此外还有电网建设投资率和电网运行安全度等。

2.2 环境方面预警

2.2.1 碳排放预警

燃煤电厂是我国最大的碳排放源头之一，是能源电力产业链上碳排放监测与管理的最重要对象。建立燃煤电厂的碳排放预警是碳中和背景下的必然趋势。

a)碳排放量——一段时间内(如一个月内)电厂的累积碳排放量，是电厂碳排放体量直接衡量指标，也是影响电厂每年碳排放权配额多少的参考因素。

b)单位电量碳排放强度——单位机组发电量所产生的CO2气体量，能够反映电厂节能减排的水平。

c)碳排放权余量——一段时间内电厂所获免费碳排放配额，加上已获得的中国核证自愿减排量(China certified emission reduction，CCER)，扣除碳排放量，其监测结果将作为电厂计算碳成本从而安排发电机组和计划的参考。

2.2.2 电力气象预警

电力气象预警对能源电力产业链安全预警的作用，主要体现在揭示以下2个方面的气象风险：一是随着气候变化越发明显，各类自然灾害发生的频率也在增加，气象灾害对电力设备、电网安全运行的威胁越来越大；二是碳中和背景下，随着分布式风电和光伏等可再生能源装机容量的不断增长，复杂多变的气象因素导致光伏风电具有间歇性和波动性，气象状况对电力供应的影响日益突出，电网潮流呈现随风、跟云、逐光的特点。

a)电力设备的气象灾害预警。电力设备大多暴露在大气环境中，气象灾害是对其运行安全的最大威胁。不同的灾害事件影响设备的机理方式、时间长短和作用范围存在差异：雷电的主要危害是过电压导致导线对地短路，过电压波还会侵入到变电站，威胁电网设备；台风带来的强风造成线路杆塔倾倒、线路断线等损害；暴雨形成尖端水线，降低空气间隙的放电电压；覆冰对输电线路的不利影响主要是过荷载、张力差(由不均匀覆冰或不同期脱冰导致)、绝缘子串冰闪、导线舞动；山火的主要危害是破坏导线的电气外绝缘引起线路放电。

b)可再生能源发电的气象预警。风力发电直接受到风速的影响，满足贝兹理论：当风速位于切入风速和额定风速之间时，风电机组处于降额输出功率状态，机组输出功率是风速的二次函数。除风速外，影响风电机组出力的因素还有气温、气压2个气象因素。光伏发电遭受恶劣的气象因素冲击较小，其发电功率与太阳辐射的变化趋势同步，太阳辐射越强，光伏发电功率越大，因此影响光伏电站出力的因素包括云量、日照时间、相对湿度、能见度等。

c)负荷的气象预警。影响负荷的气象因素主要是气温与降雨，如采暖和降温的负荷、灌溉和排渍负荷等等。电力负荷往往在极端气温下达到峰值，并且具有明显的季节性变化特征。忽略其他随机因素，可将年高峰负荷分为基础负荷和气温敏感负荷，分别对其进行分析以提高负荷预警准确度。

2.3 市场方面预警

2.3.1 碳市场预警

目前我国主要的碳排放权一级市场发放手段仍然是政府免费配置，已有多个试点实行少量碳排放配额竞价发放机制，但实施配额竞价的量占总配额的比例依然很小[23]。在二级市场上大多数交易所都会有3种交易机制，分别是挂牌点选、协议转让、竞价转让[24]。由于碳排放权的计划分配属性，碳市场力的风险存在的概率较低。碳市场的预警主要包括碳价预警、碳市场供需预警。

a)碳价波动——碳价增长或下降的幅度。碳中和背景下，碳排放配额总量必然呈逐步收紧趋势。监测碳价的波动十分重要：碳价增幅过高时将影响工业企业产量，限制国内企业的发展；碳价过低时将损伤高能源利用率的企业，有弊于碳中和目标。

b)碳排放权供需平衡。影响碳排放权供需平衡的因素众多。从供给角度看：碳排放配额总量的缩紧趋势直接减少了碳排放权的供给；CCER数量的增加会在一定程度上增加碳排放权的供给。从碳排放配额需求看：石油、煤炭、天然气等能源价格的变化对碳排放权的需求起关键作用，呈现负相关性，能源价格降低将使碳排放权需求上升；新能源的使用与推广对化石能源起替代作用，降低碳市场的需求；减排技术的进步将降低碳排放权的需求。综合来看，碳排放配额总量的收紧与新能源的推广将是造成碳市场供需波动的主要因素。

2.3.2 电力市场风险预警

电力市场风险预警对象主要包括价格波动风险、市场力风险和主体信用风险。电力市场力风险是指发电商采取限制出力、制造阻塞、利用市场结构缺陷等手段，造成短时间内电价较大地偏离市场出清价格的行为。电力市场的价格波动则直接反映了电力市场的风险。市场主体信用风险是参与市场的主体由于各种原因所可能产生的违约风险。

a)电价波动风险。电价的波动受到诸多因素的影响，能够反映电力供需和电网运行紧张的程度、范围和时间，最直观地表现在价格波动的幅度、范围和持续的时间3个方面，其中价格涨幅是比较敏感的指标。国内多数电力市场尚未采用分时分区电价，但对电价波动范围和波动时间的监测结果能够反映价格波动造成的危害程度，对现货市场预警具有十分重要的意义。

b)市场力风险。行使市场力将直接导致电价升高、电价尖峰甚至电力危机爆发。发电商行使市场力的行为往往很难通过某一方面的指标反映。从科学性、动态性和敏感性原则出发，市场力风险的指标应该包含市场结构、市场行为和市场绩效3个方面。

在市场结构方面，最小/最大市场份额比是指发电商将全部容量以最高价格竞价获得的最小市场份额，与其以低价竞价获得的最大市场份额之比。最小/最大市场份额比越大意味着发电商将价格提高时市场份额减少的程度越小，发电商的市场力越大。必须运行率是指发电商必须运行出力占其可发电容量的比例，其值越高，发电商的市场力越大。

在市场行为方面，申报容量持留度能够反映发电商对电量供应的控制程度。边际机组形成率是指发电商形成边际机组的时段占全部竞价时段的比例，其值可以判断发电商在市场中行使市场力的水平。申报最高限价中标率是指发电商申报了最高限价并中标的次数与申报次数的占比，其值较大时市场力也较大。

在市场绩效方面，Lener指数可用于度量市场出清价格与发电商边际成本偏离程度，Lener指数越大，市场的竞争程度越低，发电商操纵市场价格的能力越大。市场化交易电量占总用电量的比值，描述了发电侧市场主体参与市场化交易的积极性，反映了竞争的程度，指标越大，则说明参与市场化交易的电量越多，参与竞争的市场主体也越多，说明市场竞争也越激烈。

c)主体信用风险。随着电力市场交易类型的多元化，电力市场主体类型更加多样化，将为电力市场带来更多风险；因此，防范市场主体带来的风险，电力市场主体信用风险的监测与预警变得更有必要。主体信用风险预警主要监控对信用风险影响较大的指标，同时又不侵犯主体的隐私信息(例如企业资质、信用记录数、电费结算及时性、偿债能力、盈利能力、市场份额、报低价比例、报价相对比、持留比例，低价中标率等)。

d)辅助服务市场风险。在碳中和背景下，新能源装机容量占比较高，而新能源发电的波动性、随机性、间歇性要求电力系统提供更多的灵活性爬坡资源、备用资源等，加大了辅助服务市场的运行风险。辅助服务市场风险预警主要监测辅助服务资源的充裕性、价格波动性，如结合天气情况和历史数据，预测新能源发电的置信区间及辅助服务资源的供应情况，从而计算辅助服务的供需比及辅助服务价格波动的幅度、范围和时间。

3 能源电力产业链预警模型与系统开发

3.1 预警模型

能源电力产业链预警模型的建模思路主要有自上而下型、自下而上型和混合型。

自下而上型思路一般通过局部或下层指标的监测，触发上层预警，进而发布能源电力产业链的全局预警。缺点在于只能进行垂直式的触发，无法反映风险因子在指标体系中的传递。例如，当碳排放权余量过低时，只会触发碳排放预警，但由于风险传递的时滞特性，很有可能会引起碳排放权供需紧张和碳价上涨，从而约束发电厂的发电计划，引起电力供需失衡。

自上而下型思路通常以宏观预测分析方法为基础，以发电预测、负荷预测、价格预测为纽带，集中表现能源电力产业链的生产与消费的平衡关系。例如，根据电力平衡趋势指数的预测结果，能够得知能源电力产业链即将面临的供需失衡警情，从而做出预警部署。然而此时其他方面的指标(如电价、碳排放约束)监测还未出现异常；因此，自上而下型方法虽能够较为灵敏地发现警情，但缺乏对能源电力产业链运行内部的技术描述，较难锁定警源。

混合型则结合上述2种思路的优点：一方面，市场方面、环境方面和供需方面的各种指标之间存在较强的相关性，通过时滞相关性分析，提取主成分，剔除指标相互之间的交叉因素，量化各指标对能源电力产业链警情的超前、滞后关系；另一方面，结合宏观预测预警和各层指标的监测结果确定警情，提高预警的准确度，同时锁定警源。此外，使用决策树、神经网络[25]、支持向量机等机器学习方法，通过学习已经被打分的先验知识，进行是否预警或预警级别的分类训练，训练得到的模型能够对指标数据进行全局的预警和预警级别分类。

3.2 预警系统开发框架

结合前述内容，碳中和背景下能源电力产业链预警系统开发架构如图4所示，包含安全管理、数据接入、数据管理、指标检测、模型计算和预警发布6个模块。

a)数据接入层通过一定渠道收集预警分析所需数据(如新能源场站数据、其他类型电厂数据、气象数据、电力市场和碳市场数据)，并在系统所提供的数据库或云端数据进行数据存储。

b)数据管理层能够对数据库中的数据进行常规的预处理工作，解决数据错漏、冗余等问题，能够进行基本的数据查找、修改、添加、删除的操作。

c)指标监测层包含根据多组指标计算式和所建立的指标体系，调用数据库中的数据，计算并监测相应指标的数值。

d)模型计算层的功能是根据各项指标计算结果的组合分析，得到能源电力系统的运行状态评估的预警结果，包含多种预警模型方法，包括关联性分析法、预测分析法、专家评价法和机器学习等。

e)预警发布层的功能是根本不同的预警目标选择不同的预警模型，并根据模型计算结果发布或解除预警。

f)安全管理层需要实现对所有系统用户角色及权限进行管理，以及对数据进行加密与备份。

4 结束语

碳中和背景下，能源电力产业链预警系统面临高比例可再生能源的波动和严格的碳排放约束两大挑战。本文提出了新形势下能源电力产业链预警的研究框架，从预警的目标、要素、原则和一般过程出发，从市场、环境和供需3个方面，建立系统的能源电力产业链的预警指标框架，并总结预警模型的研究思路，提出预警系统的开发框架，为能源电力产业链预警方法和系统的发展建设提供参考。但能源电力产业链涉及一次能源供应、源网荷储等多方主体，且碳中和背景催生了虚拟电厂、储能、微网等新兴主体，以及多样化的商业模式，赋予了能源电力产业链风险预警新的任务和目标。后续应根据碳中和相关政策、市场、资源环境的变化，及时更新能源电力产业链风险预警的内涵，量化碳中和对能源电力产业链风险预警的约束和要求。

图4 能源电力产业链预警系统框架Fig.4 Early warning system framework of energy and power industry chain