美國電力市場發(fā)展史觀《基本規(guī)則》

發(fā)布時間:2017-01-17   來源:電力市場研究

  2016年底印發(fā)的《電力中長期交易基本規(guī)則(暫行)》(以下簡稱《基本規(guī)則》),可算是業(yè)內(nèi)市場派翹首以盼的“承接性”文件。國家相關(guān)部委通過《中長期規(guī)則》明確表態(tài),通過規(guī)范現(xiàn)有或即將開展的各種中長期交易行為,為下一步電力現(xiàn)貨交易落地、建設(shè)現(xiàn)代電力市場奠定基礎(chǔ)。美國電力工業(yè)的組織模式在經(jīng)歷了過去百年的演化、特別是過去二十多年的結(jié)構(gòu)性改革以后,各地都建立了包含現(xiàn)貨產(chǎn)品的現(xiàn)代電力交易機(jī)制。這既包括七個州級或跨州市場區(qū)域所屬、由區(qū)域輸電組織或獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)來組織的集中式電力市場(RTO/ISO run centralized market)模式,也包括剩余地區(qū)的傳統(tǒng)批發(fā)市場(traditional wholesale market)模式。對照美國電力市場發(fā)展史看如何提高行業(yè)效率,可以更好地解讀《規(guī)則》的內(nèi)涵和精神、展望電力市場化的后續(xù)改革方向與路徑。
 
  一、最初的垂直一體化壟斷經(jīng)營、規(guī)模效應(yīng)與效率最優(yōu)化
 
  美國的電力工業(yè)在二十世紀(jì)九十年代以前的組織模式普遍為發(fā)輸配垂直一體化就地平衡。這既包括由自然擴(kuò)張與兼并形成、售電量占比最大、大中型規(guī)模為主、政府定價、壟斷經(jīng)營的私人投資者所有公用事業(yè)公司(Investor Owned Utility, 簡稱IOU), 也包括規(guī)模小、數(shù)目以千計的市鎮(zhèn)所屬公用事業(yè)單位(Municipal Utility,簡稱Muni)和農(nóng)村電企合作社(Rural electric cooperative),還包括聯(lián)邦政府擁有的幾家聯(lián)邦電力營銷機(jī)構(gòu)(Federal Power Marketing Agency)。起初,由于零售側(cè)缺乏競爭,IOU這些私有公司同意受到州立機(jī)構(gòu)監(jiān)管,他們也被準(zhǔn)許擁有獨(dú)營的供電區(qū)域(exclusive service territory,又稱為franchise)。州立監(jiān)管機(jī)構(gòu)對公用事業(yè)公司在發(fā)電設(shè)施及配電設(shè)施上的投資進(jìn)行審批,這些審批可以在設(shè)施建設(shè)前,也可以在投產(chǎn)后公司要通過零售電價回收成本時。一些州甚至制定了詳細(xì)的綜合能源規(guī)劃(Integrated Resource Planning,簡稱IRP)過程以確定需要新建哪些設(shè)施。
 
  供電區(qū)域擴(kuò)張讓公用事業(yè)企業(yè)在發(fā)電技術(shù)上獲得規(guī)模經(jīng)濟(jì)。隨著發(fā)電廠規(guī)模越來越大,單位生產(chǎn)成本也在逐步下降。隨著發(fā)電廠數(shù)目的增長和發(fā)電技術(shù)的多樣化,公用事業(yè)電力公司開始利用數(shù)學(xué)算法來優(yōu)化自身發(fā)電機(jī)組的啟停組合,采用經(jīng)濟(jì)調(diào)度的辦法來優(yōu)化這些機(jī)組的出力,以最小化實(shí)時供電成本(指以燃料為主的可變生產(chǎn)成本,不考慮固定成本分?jǐn)?,從而達(dá)到短期運(yùn)行效率最大化。制定綜合資源規(guī)劃時,在持續(xù)滿足中長期電力電量平衡和可靠性的原則下,依據(jù)公用事業(yè)單位的零售定價與營利模式,以終端用戶平均電費(fèi)水平長期期望值最小化為目標(biāo)來制定系統(tǒng)擴(kuò)展規(guī)劃。如果沒有技術(shù)創(chuàng)新和預(yù)測誤差,綜合資源規(guī)劃再加上競爭性基建招標(biāo),也能實(shí)現(xiàn)了長期投資的社會效率最大化。此傳統(tǒng)模式下的短期和長期效率最優(yōu)方案,都是僅僅單個企業(yè)控制區(qū)內(nèi)的效率最優(yōu)。
 
  二、備用容量共享、電網(wǎng)互聯(lián)、經(jīng)濟(jì)電能交易和電力庫
 
  機(jī)組大型化,導(dǎo)致自備備用容量非常昂貴。而相鄰的電力公司共享備用容量,就可將高昂的備用成本降下來。電力公司間開始建立聯(lián)絡(luò)線路,以保障發(fā)生緊急事故時能夠提供充足的容量備用;但畢竟事故很少發(fā)生,因此電力系統(tǒng)在平時擁有了過剩的輸電容量。這讓電力公司可以利用這些線路來交易電力。大型公用事業(yè)電力公司在一些情況下,其邊際發(fā)電成本可能高于或低于相鄰企業(yè)。有輸電線路容量可用時,電力公司能夠在必要時購買電力以降低成本,或向其他邊際發(fā)電成本更高的電力公司出售電力。這在美國被稱為經(jīng)濟(jì)電能交易(economy energy trading),最初由各家電力公司調(diào)度中心負(fù)責(zé)洽談價格并在聯(lián)絡(luò)線上執(zhí)行。這種最原始的電力交易從一開始就是小時級的現(xiàn)貨交易和帶曲線的中長期交易。機(jī)組可用性和電價在季節(jié)上以及區(qū)域上有差異,這讓雙邊交易市場(bilateral trading market)活躍了起來;通過價差套利,參與雙方同時提升了彼此的運(yùn)行效率。
 
  容量共享協(xié)議的價值也導(dǎo)致了電力庫(powerpool)的誕生,這也是現(xiàn)如今區(qū)域輸電組織(RegionalTransmission Organizations,簡稱RTO)的前身。電力庫是一種多邊協(xié)議,參與成員將自身的發(fā)電機(jī)組或輸電設(shè)施的運(yùn)營權(quán)交由統(tǒng)一的系統(tǒng)運(yùn)營機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理。成員向運(yùn)營機(jī)構(gòu)提交自身機(jī)組的增量成本數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)營機(jī)構(gòu)運(yùn)行的能量管理系統(tǒng)使用機(jī)組成本數(shù)據(jù),對機(jī)組啟停組合和經(jīng)濟(jì)調(diào)度進(jìn)行多方優(yōu)化,從而提高了整個電力庫區(qū)域里的短期運(yùn)行效率。優(yōu)化形成的電力交換計劃也是小時級的現(xiàn)貨交易。
 
  為了讓公用事業(yè)電力公司開始共享其發(fā)電資源,1927年賓夕法尼亞-新澤西-馬里蘭互聯(lián)(PJM)成立,成為全世界第一家電力庫。1941年至1971期間,美國德州、西南、紐約、新英格蘭這四家電力庫也相繼成立。

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