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改革开放以来,我国经济社会发展迅猛,取得了一系列举世瞩目的辉煌成就。尤其是作为国家基础支柱的电力行业,在过去三十多年中规模增长达20多倍。然而,由于在能源利用过程中效率低下、技术落后、可持续发展意识淡薄等原因,我国电力系统在快速发展的同时消耗了大量自然资源,造成了极大的环境破坏,其中以水资源的消耗及二氧化碳的排放为主。我国水资源的人均拥有量仅为世界平均水平的四分之一,面临着严峻的水资源短缺问题。此外,全球温室效应逐年加剧,而我国二氧化碳排放量位列世界第一,面临着巨大的二氧化碳减排压力。电力系统作为我国水资源的主要消耗者与二氧化碳的主要排放者,是解决我国水资源短缺以及二氧化碳排放问题的重中之重。本文首先提出了电力系统虚拟水流的量化分析方法,该方法充分考虑了中国各电网间虚拟水的流动情况,并且依据此方法绘制了2010年中国电力系统虚拟水网络图,对中国电力系统中虚拟水的流动与消耗进行了详细的量化分析。之后,我们基于生态网络方法对2007年至2012年的中国电力系统虚拟水网络进行了深度的信息挖掘,包括虚拟水流的追踪分析,电网重要性分析以及整体虚拟水网络评价等。结果表明：1)在2007年至2012年期间,华中电网始终是输出主导重要性最大的电网。2)在2007年至2012年期间,中国电力系统虚拟水流对缓解中国水资源压力有正面促进作用,且该作用逐年增强,其中华中电网与华东电网之间的电能传输是该正面作用的主要原因。最后,我们以电能传输矩阵为核心,构建了考虑电能传输的电力系统二氧化碳排放核算模型,并基于此模型,利用因素分解法对中国电力系统二氧化碳排放的影响因素进行了量化分析。结果表明：1)用电量是导致2007年至2012年期间中国电力系统二氧化碳排放增长的主要因素,产生了96.2%的二氧化碳排放增量正值贡献。2)2007年至2012年期间中国电力系统二氧化碳排放增量负值贡献主要来自发电技术和火电比例因素。3)2007年至2012年期间中国电力系统二氧化碳增量主要集中于华东电网与华中电网,占全国二氧化碳排放增量的64%。