电力行业的脱碳对于实现《巴黎协定》的减排目标至关重要，但同时也面临着巨大的困难和挑战，具有很强的复杂性和不确定性。为了给出现实可行且成本可负担的电力低碳转型路径，建立了具有足够时空分辨率和技术准确度的“自下而上”能源系统模型来模拟与优化中国电力行业的未来发展路径。通过设置三种典型情景（基准情景、2℃情景和1.5℃情景），分析电力脱碳技术路径以及相应的实施方案。结果表明，若按照当前的电力发展趋势，将不能实现《巴黎协定》规定的2℃/1.5℃目标，必须在当前基础上加大可再生能源扩张、加快燃煤电厂退出以及大规模部署碳捕集技术。未来30年，风电和光伏发电需要逐渐转变为主力电源，年均装机增速达到当前水平的2-4倍。燃煤机组的容量需要逐渐减少，部分机组甚至要提前退役，这将导致燃煤机组的平均寿命降低0.42-1.93年，对应1050-6550亿元的搁浅成本。碳捕集技术需要大规模应用，尤其是煤炭生物质掺烧再加碳捕集装置的技术，到2050年，电力行业的二氧化碳年捕集量达到8.9-10.8亿吨。为了保障上述转型路径的实现，需要处理好电网安全稳定运行、煤电有序退出、碳捕集技术的部署以及转型投资成本的问题。通过加大储能等先进技术研发力度、建立存量煤电有序退出机制、加快碳捕集相关技术的研发与应用示范以及建立和完善绿色投融资机制等措施，可以有效地解决这些问题。应对气候变化是全人类共同的责任，应当从现在起就超前部署相关措施和政策，以实现2℃/1.5℃目标下的中国电力低碳转型。