什么是弃风弃光?为什么发出来的电要扔掉?
弃风弃光(curtailment)指风机和光伏板在物理上已经并网、资源也可用,却被电网调度指令要求降低出力,把已经可以发出的清洁电力直接浪费掉。原因不是发电不够,而是输送不出去或当下没人用:2016 年中国西北的甘肃、新疆等地弃风率一度高达 30%—40%。
弃电的第一类成因是「电送不出去」。风电和光伏装机迅速增长的区域,往往远离负荷中心,而跨省特高压(UHV)输电线路的建设进度落后于发电装机的增长速度。2016 年,中国西北部的甘肃、新疆等地区弃风率一度高达 30%—40%,也就是说三到四成的风能在发出后被直接浪费,未能变成有用的电。
2017 年以来,中国持续推进特高压输电线路建设,累计投入超过数千亿人民币,同时推行「风光火储一体化」基地规划,把风电、光伏与用于调峰的火电机组和储能捆绑开发,以减轻对输电走廊的即时压力。到 2023 年,全国平均弃风率降至约 4%,弃光率约 1.7%,情况明显改善,但西北和东北部分省份的弃风问题依然存在。这条输电走廊上最极端的工程是 ±1100 千伏昌吉—古泉直流输电工程,输送容量 12 吉瓦、输送距离约 3300 公里,把新疆的风电、光伏和煤电送往华东负荷中心。
第二类成因是「当下没人用」,典型场景就是鸭子曲线。加州独立系统运营商(CAISO)在 2013 年发布的这张图描绘了净负荷(总负荷减去太阳能发电量)在一天中的变化:上午太阳能快速爬升,净负荷急剧下降形成「鸭肚」;傍晚太阳落山,用电需求反而达到峰值,净负荷在数小时内垂直攀升形成「鸭脖」。当鸭肚过深、太阳能发电量超过电网即时需求时,系统不得不弃光——命令光伏电站停止发电,把免费的清洁能量白白丢弃。2022 年,加州弃光电量高达 2400 吉瓦时(GWh),相当于 50 万户家庭全年用电。
解决弃电有两条方向。一条是储能:把中午多余的发电存起来,推移到傍晚需求高峰释放,正好填平鸭脖的爬坡。另一条是需求侧管理(DSM)——让电动车、智能热水器和游泳池水泵只在「鸭子肚子」最深处运行,就能免费收获多余的太阳能,把「愚笨的需求」转化为「柔性资源」;如果电网能控制 20% 的负载,就能消除数十亿美元调峰燃气电厂的需求,这正是虚拟电厂(VPP)的理念。此外,输电本身仍是根本手段:并网排队与输电容量不足,是弃电问题在电网另一端的同一个瓶颈。
| 地区 | 年份 | 弃电指标 |
|---|---|---|
| 中国西北(甘肃、新疆等) | 2016 | 弃风率 30%—40% |
| 中国(全国平均) | 2023 | 弃风率约 4% |
| 中国(全国平均) | 2023 | 弃光率约 1.7% |
| 美国加利福尼亚州(CAISO) | 2022 | 弃光电量 2400 GWh,约合 50 万户家庭全年用电 |
当「鸭肚」过深,太阳能发电量超过电网即时需求,系统不得不弃光——命令光伏电站停止发电,将免费的清洁能量白白丢弃。
资料来源
- CAISO, Managing the Duck Curve: 2023 System Update(鸭子曲线与加州弃光)
- 《能源文明的全局》第十一章 11.4「中国的『弃风弃光』问题」
- 《能源文明的全局》第十三章 13.3「鸭子曲线:弃光还是储光?」
这个问题在书中的展开位置: 《能源文明的全局》,第十一章 11.4、第十三章 13.3