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从美国经验展望中国电力市场化的后续改革方向与路径

北极星售电网  来源:电力市场研究  作者:李化  2017/1/16 9:06:00  我要投稿  

北极星售电网讯:2016年底印发的《电力中长期交易基本规则(暂行)》(以下简称《基本规则》),可算是业内市场派翘首以盼的“承接性”文件。国家相关部委通过《中长期规则》明确表态,通过规范现有或即将开展的各种中长期交易行为,为下一步电力现货交易落地、建设现代电力市场奠定基础。美国电力工业的组织模式在经历了过去百年的演化、特别是过去二十多年的结构性改革以后,各地都建立了包含现货产品的现代电力交易机制。

这既包括七个州级或跨州市场区域所属、由区域输电组织或独立系统运行机构来组织的集中式电力市场(RTO/ISO run centralized market)模式,也包括剩余地区的传统批发市场(traditional wholesale market)模式。对照美国电力市场发展史看如何提高行业效率,可以更好地解读《规则》的内涵和精神、展望电力市场化的后续改革方向与路径。

(来源:微信公众号电力市场研究  微信号:EMRI_WeCanFly  作者:李化)

一、最初的垂直一体化垄断经营、规模效应与效率最优化

美国的电力工业在二十世纪九十年代以前的组织模式普遍为发输配垂直一体化就地平衡。这既包括由自然扩张与兼并形成、售电量占比最大、大中型规模为主、政府定价、垄断经营的私人投资者所有公用事业公司(Investor Owned Utility, 简称IOU), 也包括规模小、数目以千计的市镇所属公用事业单位(Municipal Utility,简称Muni)和农村电企合作社(Rural electric cooperative),还包括联邦政府拥有的几家联邦电力营销机构(Federal Power Marketing Agency)。起初,由于零售侧缺乏竞争,IOU这些私有公司同意受到州立机构监管,他们也被准许拥有独营的供电区域(exclusive service territory,又称为franchise)。州立监管机构对公用事业公司在发电设施及配电设施上的投资进行审批,这些审批可以在设施建设前,也可以在投产后公司要通过零售电价回收成本时。一些州甚至制定了详细的综合能源规划(Integrated Resource Planning,简称IRP)过程以确定需要新建哪些设施。

供电区域扩张让公用事业企业在发电技术上获得规模经济。随着发电厂规模越来越大,单位生产成本也在逐步下降。随着发电厂数目的增长和发电技术的多样化,公用事业电力公司开始利用数学算法来优化自身发电机组的启停组合,采用经济调度的办法来优化这些机组的出力,以最小化实时供电成本(指以燃料为主的可变生产成本,不考虑固定成本分摊),从而达到短期运行效率最大化。制定综合资源规划时,在持续满足中长期电力电量平衡和可靠性的原则下,依据公用事业单位的零售定价与营利模式,以终端用户平均电费水平长期期望值最小化为目标来制定系统扩展规划。如果没有技术创新和预测误差,综合资源规划再加上竞争性基建招标,也能实现了长期投资的社会效率最大化。此传统模式下的短期和长期效率最优方案,都是仅仅单个企业控制区内的效率最优。

二、备用容量共享、电网互联、经济电能交易和电力库

机组大型化,导致自备备用容量非常昂贵。而相邻的电力公司共享备用容量,就可将高昂的备用成本降下来。电力公司间开始建立联络线路,以保障发生紧急事故时能够提供充足的容量备用;但毕竟事故很少发生,因此电力系统在平时拥有了过剩的输电容量。这让电力公司可以利用这些线路来交易电力。大型公用事业电力公司在一些情况下,其边际发电成本可能高于或低于相邻企业。有输电线路容量可用时,电力公司能够在必要时购买电力以降低成本,或向其他边际发电成本更高的电力公司出售电力。这在美国被称为经济电能交易(economy energy trading),最初由各家电力公司调度中心负责洽谈价格并在联络线上执行。这种最原始的电力交易从一开始就是小时级的现货交易和带曲线的中长期交易。机组可用性和电价在季节上以及区域上有差异,这让双边交易市场(bilateral trading market)活跃了起来;通过价差套利,参与双方同时提升了彼此的运行效率。

容量共享协议的价值也导致了电力库(powerpool)的诞生,这也是现如今区域输电组织(RegionalTransmission Organizations,简称RTO)的前身。电力库是一种多边协议,参与成员将自身的发电机组或输电设施的运营权交由统一的系统运营机构进行管理。成员向运营机构提交自身机组的增量成本数据和系统状态数据。系统运营机构运行的能量管理系统使用机组成本数据,对机组启停组合和经济调度进行多方优化,从而提高了整个电力库区域里的短期运行效率。优化形成的电力交换计划也是小时级的现货交易。

为了让公用事业电力公司开始共享其发电资源,1927年宾夕法尼亚-新泽西-马里兰互联(PJM)成立,成为全世界第一家电力库。1941年至1971期间,美国德州、西南、纽约、新英格兰这四家电力库也相继成立。

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