什麼是棄風棄光?為什麼發出來的電要扔掉?
棄風棄光(curtailment)指風機和光電板在物理上已經併網、資源也可用,卻被電網調度指令要求降低出力,把已經可以發出的清潔電力直接浪費掉。原因不是發電不夠,而是輸送不出去或當下沒人用:2016 年中國西北的甘肅、新疆等地棄風率一度高達 30%—40%。
棄電的第一類成因是「電送不出去」。風電和光電裝機迅速增長的區域,往往遠離負荷中心,而跨省特高壓(UHV)輸電線路的建設進度落後於發電裝機的增長速度。2016 年,中國西北部的甘肅、新疆等地區棄風率一度高達 30%—40%,也就是說三到四成的風能在發出後被直接浪費,未能變成有用的電。
2017 年以來,中國持續推進特高壓輸電線路建設,累計投入超過數千億人民幣,同時推行「風光火儲一體化」基地規劃,把風電、光電與用於調峰的火電機組和儲能捆綁開發,以減輕對輸電走廊的即時壓力。到 2023 年,全國平均棄風率降至約 4%,棄光率約 1.7%,情況明顯改善,但西北和東北部分省份的棄風問題依然存在。這條輸電走廊上最極端的工程是 ±1100 千伏昌吉—古泉直流輸電工程,輸送容量 12 吉瓦、輸送距離約 3300 公里,把新疆的風電、光電和煤電送往華東負荷中心。
第二類成因是「當下沒人用」,典型場景就是鴨子曲線。加州獨立系統運營商(CAISO)在 2013 年釋出的這張圖描繪了淨負荷(總負荷減去太陽能發電量)在一天中的變化:上午太陽能快速爬升,淨負荷急劇下降形成「鴨肚」;傍晚太陽落山,用電需求反而達到峰值,淨負荷在數小時內垂直攀升形成「鴨脖」。當鴨肚過深、太陽能發電量超過電網即時需求時,系統不得不棄光——命令太陽能電廠停止發電,把免費的清潔能量白白丟棄。2022 年,加州棄光電量高達 2400 吉瓦時(GWh),相當於 50 萬戶家庭全年用電。
解決棄電有兩條方向。一條是儲能:把中午多餘的發電存起來,推移到傍晚需求高峰釋放,正好填平鴨脖的爬坡。另一條是需求側管理(DSM)——讓電動車、智慧熱水器和游泳池水泵只在「鴨子肚子」最深處運行,就能免費收穫多餘的太陽能,把「愚笨的需求」轉化為「柔性資源」;如果電網能控制 20% 的負載,就能消除數十億美元調峰燃氣電廠的需求,這正是虛擬電廠(VPP)的理念。此外,輸電本身仍是根本手段:併網排隊與輸電容量不足,是棄電問題在電網另一端的同一個瓶頸。
| 地區 | 年份 | 棄電指標 |
|---|---|---|
| 中國西北(甘肅、新疆等) | 2016 | 棄風率 30%—40% |
| 中國(全國平均) | 2023 | 棄風率約 4% |
| 中國(全國平均) | 2023 | 棄光率約 1.7% |
| 美國加利福尼亞州(CAISO) | 2022 | 棄光電量 2400 GWh,約合 50 萬戶家庭全年用電 |
當「鴨肚」過深,太陽能發電量超過電網即時需求,系統不得不棄光——命令太陽能電廠停止發電,將免費的清潔能量白白丟棄。
資料來源
- CAISO, Managing the Duck Curve: 2023 System Update(鴨子曲線與加州棄光)
- 《能源文明全圖解》第十一章 11.4「中國的『棄風棄光』問題」
- 《能源文明全圖解》第十三章 13.3「鴨子曲線:棄光還是儲光?」
這個問題在書中的展開位置: 《能源文明全圖解》,第十一章 11.4、第十三章 13.3