通过协调电力系统脱碳与城市健康韧性，迈向可持续特大城市群

为何保持清凉变得更难

随着夏季愈发炎热，越来越多的人依赖空调以保安全。但正是那些使降温必不可少的高温热浪，也给城市电网带来压力，触发停电，使数百万人失去降温手段。本研究提出一个紧迫的问题：在我们为抗击气候变化而净化电力系统时，是否可能无意中让致命热浪对城市居民更具威胁——我们能采取哪些措施应对？

热浪期间停电时的后果

极端高温不仅令人不适；它会令人体不堪重负，特别是老年人和有既往疾病的人群。热浪每年已在全球造成数以万计的死亡。在由公寓和办公楼密集构成的大城市区域，生存往往依赖于可靠的电力来维持空调。然而热浪会使用电在数日内上升10–20%，同时高温又降低了输电线路和发电厂的效率。结果是双重挤压：需求增加而供应减少，可能触发轮流停电，让弱势居民在数小时或数日内暴露于危险的室内高温。

清洁能源与出乎意料的健康风险

许多地区正迅速从化石燃料转向风能和太阳能等更清洁的能源，以实现碳中和。虽然这对减缓气候变化至关重要，但转型也带来副作用。传统的煤电和燃气电厂可以快速调节输出，但它们被更多依赖天气的可再生能源所替代，若没有额外备用，灵活性较低。在中国南方的粤港澳大湾区，作者表明随着化石发电的减少，热浪期间的电力短缺会变得更频繁且持续时间更长。他们的模拟显示，在这片1.35亿人口的区域，与热浪相关的停电导致的死亡在2050年前，所占全年死亡的比例可能从2030年的约0.5%上升到近2.8%，许多核心城市甚至超过3%。

将高温、供电与挽救生命联系起来

为理解并降低这一风险，研究者构建了一个将天气数据、电网行为和公共健康联系在一起的框架。首先，他们创建了一个电力系统如何应对热浪的模型，考虑到空调需求激增、输电能力降低和发电受限。这使他们能够准确定位何时何地发生停电。接着，他们开发了一个热暴露—死亡率模型，估算在特定酷热小时内失去降温时会额外导致多少死亡，既考虑当前的即时暴露，也考虑累积热暴露。将这些部分结合后，他们描绘出一条清晰路径：更热的日子导致电网受压，进而引发停电，从而提高受影响人群的死亡风险。

设计能保护人的电网

基于这个耦合模型，团队测试了多种城市电力系统的设计与运行方式。在珠海这一区域核心城市的详细案例研究中，他们将常规脱碳方案与明确重视防止热相关死亡的“健康优先”策略进行了比较。这些策略略微增加了发电量——尤其是白天的太阳能——并引入了基于氢的储能。多余的可再生电力被转化为氢气储存，并在需求高峰或太阳能下降时在燃气轮机中焚烧以发电。与建设多少电力同样重要的是，如果停电不可避免，何时发生。随着太阳能比重增加，停电可以从最热的时段转移到夜间，即便无法消除所有中断，也能大幅减少有害的热暴露。

更健康的城市与更低的长期成本

结果令人瞩目。在珠海，注重健康的规划通过略微增加供电能力并增加氢储能，将热浪相关的额外死亡率相比传统脱碳路径减少了约55–65%。与此同时，随着清洁技术变得更便宜且热浪更常见，这些投资可以自我回收：到本世纪中叶，整体年成本下降了9–14%，这得益于更少的停电、更低的燃料使用以及因疾病和死亡导致的经济损失减少。作者总结认为，城市无需在更清洁的电力与公共健康之间作出选择。通过在电网规划中同时纳入碳与健康目标——利用有针对性的太阳能部署、灵活的备用方案和储能等工具——特大城市区域可以在可持续性与应对即将到来的高温方面同时变得更安全。

引用: Yang, Z., Zhang, H., Li, H. et al. Toward a sustainable megalopolis by reconciling power system decarbonization and urban health resilience. Commun Earth Environ 7, 174 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03198-4

关键词: 热浪, 城市电网, 脱碳, 公共健康, 储能