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评论|美国得州电力危机剖析及对中国电改的启示

北极星售电网  来源:中国能源报  作者:冯永晟  2021/2/26 13:05:13  我要投稿  
所属频道: 国外经验   关键词: 电力市场 电价 售电

北极星售电网讯:美国得州电力危机事件的本质并非是电力市场危机,而是一场社会治理危机,更准确地说,是通过电力市场表现出来的一场社会治理危机。期间反映出的电力市场的关键问题,值得我国电力行业反思和借鉴。

(来源:微信公众号“中国能源报”  ID:cnenergy  作者:冯永晟)

01

极端天气如何转化成危机?

虽然10年前得州就经历过寒潮冲击,但当时的影响其实很有限,大规模停电仅持续数小时;而追溯相同级别的寒潮还要到100多年前了。因此,也不能用“大意了”来解释此次事件,因为在经历两次世界大战和全球面貌巨变后,让现代人去为数辈人之前的事件做准备,确实强人所难。与其说是大意,不如说是人类天性——每一代人只会为他们所接触到的最密切相关的问题做准备。

在寒潮来临之前,气象部门和ERCOT(电力可靠性委员会)分别对极寒天气和创纪录负荷做出过预警。抛开预期和判断合理与否的问题,我们要问,为什么得州愿意让电力市场去承受可能的风险?一方面,10年之前的经历给予得州电力市场设计者和执行者的,更多是信心,而不是警示;另一方面,10年来得州电力市场的平稳运行和较低平均电价赢得了社会基本满意和信任。实际上,得州电力市场的设计决定了投资者对大雪甚至有一定“期待”,这为超预期事件的潜入和发挥威力提供了条件。

得州与澳大利亚一样都采用了纯电能量(Pure-Energy)市场设计。在这种设计中,电力商品(不考虑输配电)只有电能量(MWh)一个维度。电力供求的短期平衡与长期投资,都通过现货批发市场的电能量价格传递经济信号。当供求宽松时,竞争会使电价等于发电商的可变成本,这时发电商无法回收固定成本。如何回收呢?要靠供求紧张时的短时高电价,也就是说,高价时段为所有机组提供了回收固定成本的机会。

所以,当预期到市场会出现这种机会时,发电商心里应该是窃喜的。

从政府和监管部门角度来看,作为市场方案的设计者或至少是批准者,即使预期供求紧张,也更愿意让市场去自已解决问题。而且刚刚提到的,2011年寒潮增强了他们对得州市场的信心,更何况市场设计又经过了10年的完善。但也正是这种乐观,使它们忽视了一场灾难的可能性,以及灾难对市场造成的破坏。相应地,政府也完全没有为“灾难”状态后的应急管理做出任何预案。

如果灾难是场地震或飓风,那么来自政府的响应或许更加明确和迅速。但是,这是场“温水煮青蛙”式的大雪,而不是仅仅几秒钟的地震,或潜在影响更容易把握的飓风。大雪造成常规紧张向灾难状态的转变,在悄无声息中进行。当各方以为市场能像10年前一样经受住考验时,现实场景已经对政府的应急机制提出了需求,只是得州政府未能发挥出应有的作用!这时的市场价格反映的已经不是一种正常的稀缺信号,而是“灾难状态”的求救信号。到这个时候,危机已然成型!

所以,得州事件的本质并非是电力市场危机,而是一场社会治理危机,更准确地说,是借由电力市场而表现出来的一场社会治理危机。其实,雪灾退去、电力恢复之后,食品、供水和药品等供给短缺也均揭示出了这种社会治理危机的性质。问题的关键在于,包括电力行业在内的整个社会缺乏对灾难状态的一种有效应对机制。作为应承担应急管理之责的得州政府来说,在危机产生的过程中,可以说是完全失位的。

02

危机如何引发社会关注?

灾害无可避免,但应对灾害的方式很大程度上决定了社会所承受的损失和痛苦。令人费解的是,人们绝大部分讨论在第一时间将分析重点置于了供给则。但仔细一想,又完全可以理解,因为得州政客考虑的是如何界定责任,电源、电网、ERCOT、PUC、售电公司也各有说辞,甩锅大战不亦乐乎。

但实际上,得州危机带来的启示首先来自电力市场的危机应对机制和应对能力。为什么这么说?首先来看什么引发了社会关注。如果是地震,那么大家的关注点自然会放在抗震救灾上,不关电力市场什么事,关注来自于人道主义关怀。但雪灾引发的关注点则与电力市场紧密相关,关键有两点——供电可靠性和电费经济性。极寒条件下的大规模、长时间停电直接关乎人们生存,一些不幸事件又刺激了人们眼球,极高电费也超乎许多用户预期。

(一)低效的需求侧资源配给机制

得州是如何应对危机的?简单来说,就是政府完全将灾难应急责任推给市场,但市场并没有能力提供只有政府才能提供的应急管理能力,它只能按照常规系统运营方式,在系统不能继续满足负荷需求时,只能实施轮流限电来确保系统的安全稳定。当然,这种逻辑也不无道理,是在以少保多。但我们现在要问,这是不是最好的策略?

提出这个问题的逻辑在于,如何使电力系统运行方式最大限度地满足灾害状态下的基本电力需求,因为这时的基本电力需求事关民众生存问题。这就涉及到经济学中极端条件下有限资源的“配给(Rationing)”机制。稍加分析就不难看出,在灾难条件下的轮流停电并非最好的方式,甚至是加剧社会不满的因素。

在极寒冬夜这种极端天气下,生活用电和基本服务(如医院、消防和警察局等)用电需求必须成为最优先保障对象,而大部分一般工商业等用电需求则成为非必要需求。必要需求无法得到满足,成为得州雪灾引发社会不满的主要原因。当然,这里确有不可抗力因素的作用,但除此之外,分区轮流限电的通行做法,无疑助长了社会不满。尽管分区轮流限电也会考虑关键用户的保障,但总体结果是,通电地区会保留大量非必要用电,加剧供电紧张;而断电地区则有大量必要用电被切除,加剧断电用户的痛苦。

当然,分区轮流停电的做法是通常的应急做法,背后一个原因是技术因素。在计量和控制技术落后的条件下,这无可厚非。但伴随着智能电表和互联网技术的发展,精准控制限电已经不再构成技术瓶颈。所需要的主要是危机管理的提前预案。这种预案需要体现对危机时期民生用电的优先保障,并对非民生等必要用电实施分级控制。在实施分级控制的环节,可以采用市场化的手段予以确定。但危机应急机制的启动,需要政府来主导实施。

总体来看,得州危机背后实际上是政府有形之手在危机应急管理中的缺位,以及需求侧资源配置应急管理手段的欠缺或落后,所以得州只能依靠常规手段来应对百年一遇的灾难。电力市场虽然做到了它能做的一切,但远远不足以抵销危机造成的冲击。

(二)缺乏紧急状态下的价格管控

除了限电效率低外,应急管理还应包括电价秩序维持,但得州做得也不好。不妨先解释一下天价账单的现象。得州确实有居民用户的账单高达每天成百上千美元,相当于正常状态下一年的花费,不过真正接到天价账单的用户仅是极少数。得州作为电力市场化程度最高的州之一,引入了完全的零售竞争。用户自由选择售电商,售电商为用户提供多种套餐。用户和零售商间的购电合同锁定用电价格,绝大多数用户完全不受9000美元/MWh的批发电价影响。

那天价账单如何出现的?这涉及到一种创新的零售定价方式——零售动态定价。这是一种更先进、更合理的定价方式,即零售电价与批发电价联动。这种定价方法有利于刺激需求侧响应,更有效地实现系统平衡。但其发挥作用需要两个条件:一是全面普及;二是非灾难状态下。后一条很好理解,前一条如何理解呢?

设想所有终端零售用户都采用零售动态定价,那么每个用户都可以至少在一定时段内对反映系统实际状态的批发价格做出响应。如此一来,系统紧张时,一些用户就会主动节能,仅保留必要用电。如果这样,那么即使面临此次得州雪灾,这种定价也仍可能发挥积极作用。但如果这种定价方式不能全面普及,那么系统紧张时,所有固定价格合同的用户就会搭这类动态定价用户的便车。也就是说,动态定价用户的节能响应换来的是其他用户的无节制用电;或者在系统紧张时付出高价,去支持其他用户享受可靠性。

那么为什么有些用户会选择此类合同呢?当然不是因为售电商考虑到动态定价对系统运行效率提升的作用,而是因为得州批发电价一直都比较便宜,对一些低收入用户有吸引力。

总而言之,得州天价账单是个问题,但并非大问题。对于这些极端案例,事后一般会有补偿或减免,毕竟这是一次灾难事件,所以没有必要放大。当然,天价账单凸显了零售竞争环境下的消费者权益保护问题。在这方面,同样是引入完全零售竞争的英国电力市场则非常有先见之明,监管机构为零售用户设置了价格上限,因此英国用户虽然常抱怨电价上涨,但至少不会收到天价账单。

实际上,更大的问题来自批发市场中的零售商或配电公司,他们是批发价格上限的直接承受者。市场的设计者开始就没有做好价格上限长时间持续的可能。反观同样是纯电能市场的澳大利亚,则同样有先见之明,其批发电价上限比得州还要高几千美元,但却设有“安全网”机制。

在这种机制保护下,如果现货价格上限持续较长时期或满足一定标准,那么会被强制压到极低水平。这是得州没有的,对于零售电价已经锁定的售电商而言,它们会经历很痛苦的几天,甚至会破产。所以说,得州的价格上限设计缺陷导致了无节制的风险扩张。

此外,得州的紧急状态下的价格管制政策也未能适用于电价。其实,包括得州在内的大部分州都有紧急状态《反哄抬价格法》,针对的商品包括灾后食品、用水、燃料、救援和重建关键物资等,也会相机设定管制对象。很多州的反哄抬价格法都是近20年来伴随着飓风、地震等自然灾害频现而出台的。只是这类灾害后的电力需求往往不高,未对电力市场价格产生明显影响,所以电价并未成为这些紧急状态价格管制的对象。但得州雪灾的到来表明,极端灾害时期的电价管制或许也有必要,不过如果能够在提前在批发、零售环节设置好相应的价格规制防护措施,那么其效果可能比事后管制更好。但无论如何,得州都没有。

(三)供给侧资源难以及时恢复

紧急状态下的供给资源恢复乏力。实际上,等得州大雪停止,电力市场恢复正常的原因并非来自于发电能力的恢复,而是需求的下降。那么是什么原因导致这种现象呢?除了不可抗力之外,我们还要分析什么制约了发电资源提升抗风险能力。

实际上,早在2011年寒潮之后,ERCOT就呼吁企业提升发电、输电设备应对极端天气的能力,但没多少人听进去。当然,听进去的赚钱了,没听进去的,不仅损失了赚钱的机会,还加剧了得州人民的痛苦。但为什么他们听不进去?当然可以说他们对风险缺乏预估,但并主要的还是他们缺乏充足的激励。

答案需要在得州的电力市场设计中去找。纯电能量市场下的投资者在做出投资决策时,往往更为谨慎,因为它们必须考虑这类投资能否从未来的单一电能量价格中回收。收入预期的不确定性会增加投资策略的保守性,除非投资者看到明确的经济信号。遗憾的是,10年后的经济信号,是伴随着这场超越正常稀缺状态的灾难而来。

此次寒潮实际上同样袭击了美国其他ISO/RTO市场,但影响明显没得州那么大。当然这里有寒潮强度的差异,但这些地区普遍采用的容量市场也发挥了重要作用。因为容量市场为投资者提供了一个稳定、确定的收入流。这种设计使投资者具有更多信心和资源去做好发电设备应对极端天气的准备。

抛开“容量市场”这一特定容量机制的特征,容量市场背后的理念是将应对风险的“可靠性”作为一个单独的电力商品维度,从而显性地、直接地、事前地提供了一种风险解决方案。尽管任何设计(包括市场和政府的共同作用)在大自然的绝对力量面前都很渺小,但不同的应对方式却具会产生不同的风险应对能力。当灾害风险越来越大,将支持可靠性的关键因素提取出来并确定相应的激励机制,无疑是一个正确的方向。而得州确实有点固执己见。

除了市场设计之外,电源结构无疑也是一个重要的影响因素。实际上,以天然气为主(占得州40%以上)的电源结构暴露了一定的脆弱性。现代电力系统越来越需要备用资源支撑,备用能力相应成为电力系统和整个社会应对风险的关键要素。相对而言,天然气比煤炭更容易受到极端天气的冲击。煤炭可以存煤于厂,而天然气主要依赖管网。制约得州发电能力恢复的主要原因之一恰是天然气井口和管道冻结。天然气管网调节在电力供给紧张时还需要电力系统予以支持,这在国内外都不鲜见。此外,终端的用气需求也会在危机时期与电厂发生气源争夺,这也是为什么得州政府在危机时期紧急要求天然气优先供应电厂。

当然,储备煤炭和保留煤机往往会引发一些碳排放方面的顾虑。但电力行业中的炭-碳并不必然形成矛盾,因为伴随着可再生能源的发展,煤炭和煤机的功能已经并继续发生变化,而且煤炭利用的清洁化和煤机的脱碳技术会给予可再生能源发展以巨大支撑。在这个转型过程中,来自煤炭的碳排放趋势一定是下降的,甚至会加速下降。

可以设想,与得州市场设计最相似的澳大利亚NEM在经历类似寒潮时,很可能不会出现如此严重的后果,因为澳大利亚煤电比例约70%,紧急状态下的供给侧资源保障受极端天气影响更少。而得州自2010年来的退煤,一定程度上加剧了此次危机的严重程度。

最后不妨再说一句,可再生能源是否要为此次危机背锅?实际上,除了短时外,相对于其固有出力特性,可再生能源的出力比较稳定,甚至超过预期。但无论如何,在危机时期,供电的主力仍只能靠常规电源,可再生能源仍是补充。此外,在持续低温下,储能系统到底能发挥多大作用,仍需要深入研究。只是从可再生和储能的潜在能力来看,增强常规电源的应急保障能力,或许才是助推能源顺利转型和社会平稳运行的基础。

03

得州电力危机对中国电改的启示

总之,在灾害状态下,当供给侧资源严重受限时,政府应该在需求侧资源配给和电价秩序维持上发挥更加积极的作用,这不仅仅是电力行业,而且是整个社会应对风险机制的基本内容。遗憾的是,这些都未能从得州的应对中体现出来。

所以,得州危机之所以出现并引发社会关注,其自身的原因就在于缺乏针对灾害的一套有效的应急管理机制。同时,针对正常状态下的市场设计和发展路线,也决定了不同市场模式对风险的承受能力差异,这恰是得州需要在完善市场方面需要反思的。

或许互鉴有无,共同从危机中学习教训,才是应对人类应对共同风险的要义所在。对中国电改而言,政府的作用既要构建一整套有效的市场化资源配置机制,还要为市场正常发挥作用提供有效的保障。在正在推进的电力市场建设中,得州危机对我们的市场模式、市场体系和设计细节等都会有许多启示。

(作者系中国社科院财经院市场流通与消费研究室副主任、中国成本研究会副秘书长)

原标题:美国得州电力危机剖析

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