碳中和電力系統指的是在電力生產中，使用水能、核能、風能、太陽能、生物質能等清潔能源作為能量來源，或者使用裝有碳捕捉和封存裝置的燃氣發電機組，實現生產過程的碳氧化物靜排放量為零甚至為負值，同時所產生的電力在質和量上要求能夠滿足電力用戶的需求。相比傳統電力系統只考慮電力用戶的需求，碳中和電力系統在環境保護、能源可持續性上有了更高的要求。

碳中和電力系統與100%可再生能源電力系統有一些區別。在能源結構上，碳中和電力系統以核能、水能、化石能源（如裝有“碳捕集、利用與封存”裝置，即CCUS裝置的火電機組）以及風能和太陽能為主，強調的是無碳排放；100%可再生能源電力系統則是以水能、風能、太陽能、生物質能和地熱能為主，強調的是能量來源的可持續性。100%可再生能源電力系統需要對當前電力系統中裝機占比最大的化石能源發電機組全部進行替換，因而實現起來非常困難。相對來說，碳中和電力系統則比較容易實現，許多國家制定了時間表來完成對碳中和電力系統的構建。然而，碳中和電力系統在規劃和運行方面，也將面臨諸多難題。