危机背后的电力市场设计困局(2)

得州的电力市场是典型的纯电能量市场。由于缺乏容量市场，电源建设的动力只有现货批发市场上的价格激励。从理论上来说，老旧的发电机组自然会在电能量市场中逐渐被淘汰。而究竟是否需要容量市场，也一直存在争议。而美国有关电力市场规则的争论更是由来已久。

早在2017年，美国能源部与各大区域电力市场运营商ISO/RTO就电力市场价格形成机制等问题发生激烈争论。

在2017年9月28日时任能源部长的里克·佩里（Rick Perry）给联邦能源管理委员会（FERC）的信件中，提到美国电力市场的短期市场可能无法提供充分的价格信号来确保合理的长期容量投资。此外，批发市场价格形成机制也受到质疑，甚至认为已威胁到美国电网安全和国家安全。

里克·佩里敦促FERC立即采取行动，确保不同类型发电厂提供的可靠性和弹性（指电力系统抵御极端事件的能力，为便于理解，本文称为“韧性”）得到充分估价，并制定新的市场规则来实现这一紧迫目标。

在美国能源部给FERC的通知中，则对煤电、核电过早退役给电网韧性带来的威胁等问题进行了进一步阐述，并提到现有的容量市场不能确保足够可靠的电力供应。

在此前美国能源部给部长的报告中，重点研究了当前电力批发市场的问题及其与电网可靠性/韧性的关系，建议FERC应加快与联邦、RTO/ISO和其他利益相关方的合作，改革集中组织的电力批发市场的价格形成机制。该报告明确了几个亟需研究的课题，特别是市场结构和公平合理的定价机制，以确保电网安全性和经济性的实现。

作为对里克·佩里部长要求的回应，2017年10月4日，联邦能源管理委员会发出电网可靠性和韧性定价的文件征求各方意见。由于认为能源部理由不充分，2018年1月8日，联邦能源管理委员会暂停市场规则的修改并启动一项新的对各大RTO/ISO所运营区域的大电网韧性进行评估的行动。

由于全球气候变化问题，极端天气的出现越来越频繁，野火、高温、飓风以及极寒等极端天气对电网运行带来越来越严峻的挑战，类似得州的天气事件在美国也并非首次出现。

在佩里的信件中，就记录了2014年美国PJM电力市场所发生的一次类似的极寒天气事件。本次和2014年极寒天气都是由于“极地涡旋”（Polar Vortex）（可简单理解为北极中心低气压寒流南下）所导致的。

2014年初，美国东部的极寒天气导致创纪录的冬季供暖高峰电力负荷，以及同样高的住宅供暖天然气需求。在极寒天气期间，由于大量发电机组停运，PJM难以满足电力负荷需求。

如果不是安排许多原定要退役的燃煤电厂来满足电力需求，发电容量的损失所带来的后果本来也是灾难性的。

美国电力公司（AEP）报告称其在2014年安排了89%的原计划退役的煤电机组发电以满足负荷需求，而南方公司（SC）报告安排了75%的原计划关停的煤电机组发电。在大量天然气资源用于满足居民取暖需求的这段时间内，这些退役机组使电力公司能够满足电力负荷需求。但是，一旦退役，这些机组将无法在下一个异常寒冷的冬天使用。

得州大停电启示

由于气候全球气候变化，目前已有数十个国家和地区提出了“碳中和”目标。中国国家主席习近平也提出了“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的目标。

在“碳中和”目标下，世界各国的电源结构都面临重大转型，其内容包括淘汰和改造现有化石能源发电机组、新建配备CCUS装置的化石能源发电机组和清洁能源发电机组等。

由于“碳中和”电力系统包括高比例的风电、光伏发电等在内的多种可再生能源，出力具有极强的不确定性，在做电源投资规划决策时要确保系统的发电资源能适应各种风力、光伏出力场景。此外，还应维持系统备用、调频能力、惯性水平、安全稳定裕度等以确保安全可靠运行，以及具有足够的灵活性资源为“碳中和”电力系统提供各种辅助服务。

从前述关于美国电力市场的分析可以看出，电力系统的韧性与电源结构关系极大。电力市场体制机制改革属于电力行业生产关系的变革，应适应生产力发展水平的新要求。在“碳中和”目标下的电力系统中，世界各国的电力市场都面临着更新换代。除美国外，欧盟也在2016年12月公布的新电力市场设计方案中指出“当今能源市场规则是为了满足过去的以传统火力发电和没有需求侧响应的能源系统而设计的。”

以孙冶方、顾准为代表的新中国第一代经济学家们都非常重视价值规律的研究与应用，电力定价和电力市场设计也应以对电能价值规律的深入分析为基础，已故言茂松教授在这个方面做了杰出的开创性工作并提出了当量电价（或电能价值当量分析）理论。传统的电力现货市场都是基于实时电价理论设计的，具有以下天然缺陷：

文章来源：《电力系统保护与控制》 网址: http://www.dlxtbhykzzz.cn/qikandaodu/2021/0629/943.html