
點評:
加州電力工業改革歷程。
1996年9月以前,加州地區有三大電力公司,以及洛杉磯市水電部等市政公用事業部門。三個電力公司在各自獨立的區域內壟斷,實行發電輸電配電一條龍服務。
1996年9月,加州立法機構通過電力工業重組法案,目的是建立電力市場,打破壟斷,提高系統可靠性,促進社會效益最大化。三大電力公司出售大多數發電廠,交出電網調度權,每家發電公司的裝機容量不超過加州總裝機容量的10%。
1998年3月,加州電力交易中心CALPX(在加州能源危機后關閉,PX零售市場放開導致市場力被濫用,這是加州能源危機的導火索)和CAISO投運,前者負責前期能量交易,后者負責系統實時調度,獨立于市場參與者,且為非盈利組織。
1998年4月——2009年3月是加州電力市場的前期階段,沒有日前能量市場,只有堵塞管理市場、輔助服務市場、實時市場。這三種市場對中國來說相對比較簡單,可以先建立起來,成熟之后再建立日前能量市場。
2009.4至今是加州電力市場的現期階段,加入了日前能量市場。
2009年以后的加州電力市場,尤其是在日前和實時能量市場均存在的情況下,加州電網調度更加可靠,市場更加完善,價格也能夠尾隨一個運作良好的競爭模式,反映出生產成本和價格變化的普遍趨勢。
電力市場發展的路徑選擇。
中國電力市場建設的核心問題是交易模式的問題,即是選擇跟電力交易中心交易(“強電力庫模式”,由交易機構代負荷方,例如用戶和售電公司,向發電商招標采購電力的批發交易方式),還是選擇由發電和用戶/售電代理商進行雙邊合同交易(“雙邊交易”)。
“強制性電力庫”中沒有雙邊合同,有的只是價差合同,也沒有中長期交易。電力交易中心作為買方招標采購電力后,形成發電出清價,按滿足需求的最后一臺機組價格,再加系統加價后成為系統賣價,以此價格將電力賣給售電商或高壓用戶,因此強電力庫中沒有批發價競爭(這是澳洲模式)。
“雙邊交易”模式是一種“交易自由,責任自負”的電力批發交易方式,價格雙向競爭,由買、賣雙方共同決定,而合同執行偏差導致系統不平衡的責任由交易者自行承擔。
美國電力市場采用“雙邊交易”模式。該模式下,美國對電力中長期交易有嚴格限制,必須確保將交易計劃轉變為實際調度。以加州為例,每份交易合同必須落實到24小時或者48小時的負荷曲線上,而非國內的月度或者年度考核,這一點國內還有所欠缺。
在電力中長期交易方面加州走了不少彎路,在PX設計之初禁止電力中長期交易,所有企業只能在日前交易,而在關閉PX之后又禁止日前交易,而轉為100%電力中長期交易,這一情況直到2009年4月加州重新進行市場設計之后得到改變,目前加州既有中長期交易(占比80%),又有日前市場(占比20%)。
從本質上來說,日前市場和雙邊合同的功能是一樣的,都是為了系統的平衡、穩定做準備。因此,中國的電力市場建設,正確的出發點和方法論是如何通過電力交易實現系統平衡。
加州電價改革的成功經驗。
加州電力市場(前期)是區域電價體制。電力市場分為三個區:NP15、ZP26和SP15,區域之間有輸電線路相連。85%的情況下區域之間的輸電線路沒有堵塞,三個區是同一個市場清理電價。當區域之間發生堵塞時,每個區域有不同的市場清理價,價格優先的交易機制導致一些機組以低價多報容量來牟利。例如墨西哥有兩臺機組加入了CAISO,通過加州和墨西哥之間的一條輸電線路參與市場交易,由于這是一條孤立的線路因此經常會發生阻塞,此時需要進行減負荷。墨西哥的兩臺機組利用這一特點在日前市場報一個高價和大容量,由于線路容量有限,因此會在實時市場發生線路阻塞,CAISO會對其進行減負荷并給予相應補償,此時機組再報一個負價來獲得補貼(CAISO規定不允許報負價后改為報一個極低的價格,依靠日前市場和實時市場的價差獲利),通過這種方式兩臺機組每年能獲利4000——5000萬美元,這一現象直到2009年后才得到遏制。
加州新的電力市場設計始于2002年,被稱為長期市場重新設計和技術更新計劃(MRTU),該計劃由三部分組成:集成前期市場(IFM)、完全網絡模型(FNM)和局部邊際電價(LMP)(節點電價)。LMP反映電網特定的節點上增加單位負荷所需要的供電成本。
LMP的作用為度量買賣電的價格及衡量阻塞費用。LMP受能量、堵塞和網損三部分影響,盡管理論上結算采用節點電價,但是實際過程中有三種形式:對發電機組的能量部分用節點電價進行結算;負荷按某特定區域來進行結算,其價格是該區域內負荷節點電價的加權平均;輔助服務價格按區域進行結算。
在節點電價體制下,加州電力市場(現期)能為市場各方提供正確的價格信號,導致批發電價有所下降,而輔助服務備用容量價格也從2008年的$0.74/MWh下降到2009年的$0.39/MWh,購買輔助服務備用容量的總成本只占批發能量總成本的1%。
可再生能源的整合拉動輔助服務市場發展。
2002年加州發布可再生能源比例標準,要求到2010年加州的能源供應20%來自于可再生能源。2008又提出到2020年加州的能源供應33%來自可再生能源(以發電量為基礎)。2015年,州議會進一步調整計劃:到2030年,加州的能源供應50%來自可再生能源。2015年,加州總發電裝機中,有25.05%為新能源裝機,而這其中32.7%來自風電裝機。
加州新能源發展計劃比較激進和新能源的不穩定性,對加州電力市場提出了新的挑戰:
更大的機組爬坡能力(至少±80兆瓦/分),對輔助服務例如增加調節備用服務(將增加200——500兆瓦)、運行儲備和附加能量(需要額外的800多兆瓦的增量報價和1000多兆瓦的減量報價)等提出了更多的要求。
大量可再生能源的接入還增加了超額發電的機會。加州對風電有很多照顧政策,由于對風電的負荷預測無法非常準確,對于風電負荷的擔憂使得保障的備用容量偏多,而一旦當日風電發電負荷足額并網,則發電端的負荷會由于備用容量多出導致能量市場不平衡,此時需要棄風或者切機,而CAISO對此進行補貼,這部分的成本由社會承擔。而解決超額發電問題的最好方法是使用儲能裝置,從而解決可再生能源整合引起的“棄風棄光”問題。能量存儲裝置還能參加輔助服務市場。
作為電網規劃者,要擴展輸電基礎設施,簡化可再生能源發電審批流程。作為獨立系統運行者CASIO,安裝和利用更多的能量儲存裝置,引入需求反應計劃,引入靈活的爬坡能力和容量作為新的輔助服務市場產品。
啟示:1、中國電力市場建設的核心問題是交易模式的問題,正確的出發點和方法論是如何通過電力交易實現系統平衡。
2、充分利用儲能技術,引入靈活的爬坡能力和容量作為新的輔助服務市場產品,確保資源的高效利用。
風險提示:電力體制改革進展不及預期;政策支持不到位等系統性風險;分布式光伏等新領域的發展低于預期。