随着中国可再生能源装机容量不断提高，“鸭子曲线”已在中国浙江、山东等地出现，新疆等地也呈现出类似的电力供需变化特征，部分地区甚至出现了更为陡峭的“峡谷曲线”。“鸭子曲线”的出现将使电网面临部分时段电力供应过剩、净负荷快速上升或下降、系统调峰调频压力增大等问题，但同时也带来了“负电价机会”。通过扩大可再生能源和储能部署、完善电力市场和碳市场机制等措施，有望提高可再生能源利用效率，为相关市场主体创造更多经济收益，并成为推动中国加快实现碳中和目标的助力之一。
美国前科学特使、美国约翰斯•霍普金斯大学彭博杰出（能源与气候正义）教授丹尼尔•卡曼（Daniel Kammen）在中国温州“世界青年科学家峰会”（World Young Scientist Summit）国际环境科学论坛上发表了线上演讲，分享了其关于“鸭子曲线”、中国清洁能源市场等问题的研究，并在会后接受了FT中文网的线上专访。卡曼是美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士，同时还是清华大学能源互联网创新研究院的国际专家。他曾先后担任美国国务院科学特使、美国国际开发署（USAID）能源与创新高级顾问，并在过去27年作为主要作者参与联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）的评估报告编写工作，该机构于2007年与美国前副总统戈尔共同获得诺贝尔和平奖。
“鸭子曲线”和“负电价机会”
加州独立系统运营商（California Independent System Operator，CAISO）是较早提出“鸭子曲线”并将其应用于绿色电网管理的机构之一，该曲线描绘了一天中总负荷减去风电、光伏等可再生能源发电量后的净负荷变化。由于午间太阳能发电量较高，净负荷下降形成低位“鸭腹”，而早间随着光伏发电出力增加，净负荷逐渐下降，傍晚随着光伏出力减弱，净负荷快速攀升，分别形成“鸭尾”和“鸭颈”，因此被形象地称为“鸭子曲线”。随着太阳能发电规模不断扩大，这一现象在加州愈发显著。根据能源智库Ember的数据，加州2026年5月太阳能发电占比达到约51%，成为全球首个单月太阳能发电占比超过50%的大型经济体。
鸭子曲线示意图，参考CAISO图表。可再生能源占比不断提高，在改变电力供需格局的同时，也对电网运行提出了新的挑战。2016年，CAISO发布的一份名为《鸭子曲线告诉我们如何管理绿色电网》（What the duck curve tells us about managing a green grid）的简报指出，随着“鸭子曲线”的形成，出现了几种需要特定资源运行能力的工况。这些工况包括：短时陡峭爬坡——即必须在短时间内快速增加或减少发电出力，以应对净负荷的快速变化；过剩风险——即电力供应超过满足实时电力需求所需的电量；以及频率响应能力下降——即正在运行、可用于自动调节发电出力以维持电网可靠性的资源减少。为此，该机构提出通过提高发电厂灵活性、增加储能、提供分时电价、制定新的规则和市场机制等方式应对。
带来新挑战的同时，“鸭子曲线”也创造了新的机遇。如何利用不同时段的电价变化创造经济价值，正是卡曼与清华大学正在研究的“负电价机会”：当白天光伏发电强劲、电力供应充裕，导致电价走低甚至降至负值时，储能和有效的市场机制可以帮助充分利用这些低价电力。
“我们的研究发现，投资于这些领域将极具成本效益，并有望带来经济回报。”他表示，中国南方电网以及美国加州、肯尼亚、北欧电力市场、孟加拉国等地，都是这一领域的领先者。
其团队研究还发现，通过灵活调整工业用电和电动汽车充电时间，可以更有效地利用一天中不同时段的电力供应，促进可再生能源消纳，并为储能发展创造更多机会。加州的储能发展提供了一个现实案例。根据加州能源委员会（California Energy Commission，CEC）的数据，服务于加州电网的电池储能容量从2019年初的不足700兆瓦，增长至2026年8月的2.1万兆瓦以上。
卡曼表示，“太阳能和风能资源丰富的地区，将更有动力通过市场机制为清洁能源提供经济激励，并允许储能作为一种独立的电力供应来源参与市场。”不过，卡曼也指出，不同地区的能源结构和用电需求存在差异，因此没有单一的应对策略。例如，加州太阳能发电占比较高，可以在中午充电；而在地热资源丰富的肯尼亚，则可以将汽车充电等用电需求转移到夜间，“因为夜间用电需求下降，而他们拥有的地热资源非常稳定”。
储能部署与碳市场改革
中国国家能源局数据显示，2025年中国可再生能源装机占比达到约六成，其中风电、太阳能发电新增装机超4.3亿千瓦，累计装机占比接近一半，历史性超过火电。与此同时，随着可再生能源装机规模扩大，中国电网的消纳和调节压力也在上升。有媒体报道，“鸭子曲线”已在浙江、山东等地显现。
对此，卡曼指出，中国需要以能够消纳新增光伏和风电的速度建设储能设施，将富余电力储存起来，在夜间或长时间阴天等可再生能源发电不足的时段释放，使储能规模与可再生能源装机规模协调增长。“核心是维持新增清洁能源发电与储能之间的平衡。”
除了建设足够的储能设施，还需要建立能够激励清洁能源发电和储能发展的市场机制，两者缺一不可。卡曼认为，中国需要做出的重要改变之一，就是进一步完善全国碳市场，加强不同地区之间的协调，并形成足以影响企业投资和运营决策的碳价。
他与清华大学学者共同撰写并发表在IEEE Power & Energy Magazine的《通过跨区域发电与负荷平衡实现大规模可再生能源调度》（Scheduling Large-Scale Renewable Energy: Through Cross-Regional Generation–Load Balancing）【1】指出，跨区域电力交易和调度是提高可再生能源消纳能力的重要手段。例如，2024年11月，南方区域电力现货市场通过跨区域交易，在中长期合同之外额外实现约9亿千瓦时的跨省区电力输送，减少了超过8.8亿千瓦时的可再生能源弃电。研究认为，加强跨区域电力协调和市场交易，有助于缓解新能源发电与用电需求在地域上的错配。
卡曼认为，“如果有一个运转良好的碳市场，清洁能源实际上比煤电更具成本优势。因为碳市场将为清洁能源提供经济激励，而太阳能发电与储能相结合的方案，相较于需要承担额外碳排放成本的燃煤发电，将更具价格竞争力。”
因此，“清洁能源最终将在中国市场占据优势。清洁能源的成本本已更低，只是现有的煤炭补贴扭曲了两者之间的成本比较，使清洁能源的价格优势未能充分体现。”
中国自2011年启动地方碳市场试点，2021年全国碳市场上线交易，至今已运行五年多。全国碳市场碳价从2021年上线初期的约48元/吨，上升至2026年10月下旬的约95元/吨。不过，卡曼认为，中国碳市场迄今取得的成效仍然有限。他表示，只有在南方电网覆盖的地区，碳价才达到了足以产生实际影响的水平。
中国有望提前实现碳中和目标
中国将碳中和目标定在2060年前。卡曼2023年曾提出，中国有可能在2050年前实现碳中和。此次论坛上，他进一步提出了更为积极的时间表，称正在与中国同行研究“如何使中国在2045年前实现碳中和”。
他在接受采访时表示，这一判断主要基于中国可再生能源装机容量的增长、输电线路逐步完善有望减少弃电，以及电动汽车数量的大幅增加。
中国可再生能源装机容量、输电能力和电动汽车保有量均在持续增长。国家能源局数据显示，2025年全国可再生能源新增装机4.52亿千瓦，同比增长21%，占全国电力新增装机的83%；国家电网2026年前三季度工作报告显示，国家电网累计建成“23交21直”44项特高压工程，跨区跨省输电能力超过3.8亿千瓦；德国太阳能与氢能研究中心（ZSW）发布的报告指出，截至2025年底，中国电动汽车保有量约4400万辆，约占全球保有量的六成。
不过，尽管输电设施持续完善，新能源消纳压力仍然存在。2025年，全国风电、光伏发电利用率分别为94.3%和94.8%，均为“十四五”期间最低水平。其中，甘肃、青海、新疆等地光伏发电利用率低于90%，西藏风电和光伏发电利用率均低于70%，这反映出新能源装机快速增长的同时，部分地区的电网输送和消纳能力仍有待提升。
除了技术和基础设施方面的挑战，清洁能源转型还将对中国传统煤炭行业及相关就业产生深远影响。卡曼与约翰斯•霍普金斯大学研究团队，以及清华大学和华北电力大学同行开展的联合研究表明，在清洁能源持续大规模发展的情景下，中国无需建设目前规划中的新增燃煤发电厂，而这些拟建项目的数量相当庞大。
他表示，“能源转型可能导致煤炭行业大量就业岗位流失，涉及人数超过50万。因此，真正的挑战在于，如何加大投资，为那些可能受到严重冲击的主要产煤省份创造新的就业机会。能源转型不能只是简单地转向清洁能源，还必须制定切实可行的应对策略，妥善解决转型过程中可能出现的大规模失业问题。”
无论是储能部署的迫切需求，还是煤炭行业面临的转型阵痛，都表明推进清洁能源替代是一项艰巨的任务。然而，这仅是实现碳中和目标的关键步骤之一，要最终实现这一目标，仍有诸多难题亟待解决。卡曼参与撰写并发布在Nature子刊的《中国的净零碳预算》（China’s net-zero budget）【2】指出，中国要在2060年实现碳中和，需要同时推进化石能源替代、提高能源利用效率和碳移除，分别实现每年约36亿吨、9亿吨和20亿至30亿吨的二氧化碳减排或移除。在此基础上，如果进一步大幅提升碳移除能力，中国有可能在2045年前后实现碳中和，并在此后持续实现二氧化碳净移除。
【1】Haiwang Zhong, Zekuan Yu, Xuan Wang, Yutong He, Baorong Zhou, Zhifeng Liang, Daniel M. Kammen & Chongqing Kang (2025) “Scheduling Large-scale Renewable Energy Through Cross-regional Generation-load Balancing”, IEEE Power and Energy Magazine, 23(3), 44 – 52. https://doi.org/10.1109/MPE.2025.3542382
【2】Liu, Z., Ke, P., Deng, Z. Kammen, D. M., et al. (2026) “China’s net-zero budget,” Nat Rev Earth Environ. https://doi.org/10.1038/s43017-026-00791-1
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