摘要：农业灌溉维持着粮食生产和气候适应，但也加剧了能源消耗和温室气体排放。将灌溉纳入电网需求侧响应机制，为在全球能源转型过程中实现能源和碳排放的协同效益提供了一个前景广阔但尚未充分开发的契机。我们基于粮食-水-能源-碳关联性，构建了灌溉调度优化模型，以使灌溉计划与可再生能源的间歇性相匹配。以中国为例，我们证明，在当前可再生能源渗透率较低的电网条件下，通过优化灌溉计划，可以利用高达92.3%的原本会被弃用的可再生能源，从而减少11.1%至25.8%的温室气体排放；随着可再生能源渗透率的提高，温室气体排放量可减少16.5%至56.9%。能源转型、灌溉优化和柴油发电相结合的综合战略，到2050年代可实现约4210万吨二氧化碳当量（92.2%）的温室气体减排，接近净零排放目标。当本地可再生能源占比达到 65%–70% 时，其效能达到峰值，这凸显了关键的时空窗口。我们的研究将农业灌溉定位为一种与自然相融合的虚拟储能形式，为增强电网韧性和支持低碳气候适应提供了一条途径。图 1：粮食-水-能源-碳关系模型复合体，在能源转型和全球气候变化进程中，可将灌溉重新安排作为农业部门脱碳的虚拟能源存储。
图 2：2010 年代中国粮食-水-能源-碳关系。
图 3：不同情景和灌溉微调时钟下温室气体减少的潜在效益。
图 4：ISOM 诱导的受限可再生能源再利用于灌溉。图 5：通过微调灌溉计划和相关机制实现碳减排效益。
