上一篇《一份致州長的“停電根本原因分析”——美國加州電力故事連載2》提出，在全球碳中和背景下，加州高比例的可再生能源接入電網(wǎng)，為電力市場運行以及電網(wǎng)調(diào)度帶來了新的挑戰(zhàn)；今年2月正發(fā)生在美國德州的停電事故，也與氣候極端變化誘因下的電力系統(tǒng)運行方式無不相關(guān)。
但20年前，美國加州卻發(fā)生了一次由不法投機分子人為操縱市場所引起的電力危機，直接導(dǎo)致當(dāng)時加州最大的電力公司破產(chǎn)、加州電力交易中心CALPX破產(chǎn)——這就是舉世警醒的“安然危機”。這篇《美國加州電力故事連載3》將帶著大家回顧這場令加州電力工業(yè)元氣大傷的事故原委。
1996年9月，加州立法機構(gòu)通過了一項法案，電力工業(yè)重組法案（The Electricity Utility Industry Restructuring Act, Assembly Bill 1890, 簡稱法案AB1890）。根據(jù)該法案，加州決定建立電力市場。
1997年初加州決定組建加州電力交易中心（CALPX，California Power Exchange）和加州獨立系統(tǒng)運行商（CAISO，California Independent System Operator），前者負(fù)責(zé)加州的電能量現(xiàn)貨（日前）市場交易，后者負(fù)責(zé)加州電網(wǎng)的調(diào)度管理，包括阻塞管理，輔助服務(wù)市場管理和實時調(diào)度/實時市場管理。兩個機構(gòu)于1998年3月31日按計劃投入運營。投產(chǎn)后的最初兩年，兩個獨立的市場機構(gòu)的運作還算平穩(wěn)順利。
2000年5月圣地亞哥天然氣和電力公司（SDG&E）試圖開放他們轄區(qū)的零售電價，結(jié)果造成圣地亞哥居民當(dāng)月的電費賬單一下子漲了三倍。這成為觸發(fā)能源危機的信號—電力供應(yīng)短缺和批發(fā)電價猛漲。
為此CAISO于2000年5月22日第一次發(fā)布了電力供應(yīng)短缺的緊急事件警告。
從2000年6月開始在加州電力交易中心CALPX交易的批發(fā)電價不斷攀升，在該年剩下的時間里達(dá)到前所未有的水平。從2000年6月到2000年7月，批發(fā)電價與1999年同期相比平均上漲了270%。到2000年12月，CALPX的批發(fā)價格達(dá)到每兆瓦小時376.99美元，比1999年12月每兆瓦小時29.99美元的平均結(jié)算價格高出11倍以上。并且在2000年12月7日，最高批發(fā)電價達(dá)到了每兆瓦小時1400美元的天價。
由于高昂的批發(fā)電價和管制的零售價格，加州三大電力公司不能收回購電的成本，經(jīng)歷了嚴(yán)重的財務(wù)問題。情況最糟糕的是PG&E，自2000年6月以來，他們已花費90億美元用于批發(fā)電力，而對這些支出沒有償還（稱為未收回的電力成本），從而失去了向銀行貸款的信用，無法再繼續(xù)在批發(fā)市場購電。
在電力購買成本方面，南加州愛迪生公司（SCE，Southern California Edison）與PG&E的情況類似。2000年11月，SCE估計其未收回的電力購買成本為26億美元。SDG&E估計，到2000年12月，它們未收回的電力成本為4.47億美元。
為了保持“加州燈亮（California Lights On）”，當(dāng)時的加州州長格雷.戴維斯（Gray Davis）下令動用加州州政府的財政儲備幫助三大電力公司。
在這次能源危機中，很多不法發(fā)電商，以現(xiàn)已破產(chǎn)的安然公司（Enron）為代表，趁電力供應(yīng)短缺之機，哄抬電價，更惡劣的是，他們故意不向CALPX的現(xiàn)貨市場報價，也不向CAISO的輔助備用市場和實時非平衡能量市場報價。這樣在實時運行時，由于沒有充足的發(fā)電資源可供調(diào)度，CAISO的值班人員不得不央求發(fā)電廠方，增加機組的出力，并接受他們的漫天要價。同時為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，不得不實行大范圍的輪流停電。
從2000年6月到9月，CAISO發(fā)布了14次一級緊急事件警告和16次二級緊急事件警告。在11月和12月兩個月中，CAISO發(fā)布了4次一級緊急事件警告和18次二級緊急事件警告，在2000年12月7日，發(fā)布了第一次三級緊急事件警告。
在2000年12月的兩個星期內(nèi)，加州政府動用了4億美元在現(xiàn)貨市場購買電力。又花了100億美元和發(fā)電公司簽訂了高價的長期購電合同。結(jié)果使加州政府的財政很快從贏余轉(zhuǎn)為虧損。
進(jìn)入2001年以后，情況變得更加嚴(yán)峻，截至2001年5月22日，CAISO發(fā)布了127次一級和二級緊急事件警告和38次三級緊急事件警告。
因為未能收回電力成本，PG&E失去了向銀行貸款的信用，無法再繼續(xù)在批發(fā)市場購電。因此它于2001年4月6日根據(jù)《美國破產(chǎn)法》第11章申請保護(hù)。
美國聯(lián)邦政府，加州州政府和CAISO采取了一系列的措施，包括關(guān)閉CALPX，來應(yīng)對和緩解這場電力危機。
加州的電力市場並沒有停止運行，只是前期能量市場交易由于CALPX的關(guān)閉而暫時停止，前期能量計劃完全由中長期合同代替，但輔助服務(wù)市場和實時能量不平衡市場並沒有間斷，一直在由CAISO執(zhí)行。歷經(jīng)半年之久，才從這場危機走了出來。
由于對這次危機的不當(dāng)處理，戴維斯州長在2003年11月的加州特別選舉中被罷免，黯然下臺。
2000-2001年的加州電力危機是一場有不法投機分子惡意操作，有關(guān)運行和監(jiān)管機構(gòu)應(yīng)對不力所造成的一場為時長久，損失嚴(yán)重，影響深遠(yuǎn)的重大事件。
交易中心負(fù)責(zé)日前的能量現(xiàn)貨交易，調(diào)度中心負(fù)責(zé)阻塞管理，輔助服務(wù)市場和實時市場/實時調(diào)度。在交易中心只考慮無系統(tǒng)約束條件的假設(shè)下供電方報價和用電方投標(biāo)之間的平衡，沒有也不可能考慮到交易結(jié)果是否滿足實時運行時的實際負(fù)荷需求，以及是否能夠在實時網(wǎng)絡(luò)約束的條件下實現(xiàn)，這樣不能保證系統(tǒng)的安全可靠運行。雖然調(diào)度中心可以對交易中心上交過來的交易結(jié)果進(jìn)行安全校核，然而調(diào)度中心對交易結(jié)果進(jìn)行修正的選項有限，也不能保證系統(tǒng)的安全可靠運行。
中長期市場和現(xiàn)貨市場是現(xiàn)代成熟的電力市場的兩個互相補充、不可缺一的組成部分，俗話說“中長期合同規(guī)避風(fēng)險，現(xiàn)貨市場發(fā)現(xiàn)價格”。中長期合同能夠提前鎖定電量和價格，幫助市場成員規(guī)避需求和價格的雙重風(fēng)險?，F(xiàn)貨市場通過公平競爭，優(yōu)化了資源的利用，同時產(chǎn)生的價格信號，為電網(wǎng)的運行和規(guī)劃提供了指南。
有兩類中長期合同和雙邊交易：
1.金融（差價）合同，不需與現(xiàn)貨交易銜接，
2.物理合同，必須交割，參與現(xiàn)貨交易。
現(xiàn)代成熟的電力市場不希望所有的中長期交易都是金融（差價）合同，因為金融合同對穩(wěn)定現(xiàn)貨市場的需求和價格沒有任何幫助，只不過給金融機構(gòu)和個人提供了投機的機會。在電力市場建設(shè)初期，需要物理交割的中長期合同對于電力市場的有效可靠的運行是非常重要不可缺少的。
在接受加州能源危機的教訓(xùn)以后，美國的幾個電力市場都非常重視中長期合同交易，中長期合同交易的電量在總的負(fù)荷量中占有非常大的比例，例如2017年CAISO和PJM中長期合同交易的電量在總的負(fù)荷量中分別占64%和67%。
需求響應(yīng)是CAISO與一些可中斷負(fù)荷和可調(diào)節(jié)負(fù)荷簽定合同，在需求高峰，供應(yīng)不足的情況下，CAISO可以削減或中斷對它們的供電，而給他們一定的經(jīng)濟(jì)補償。如果當(dāng)初加州市場實施了這樣一個計劃，加州的能源危機有可能避免或者不會這樣嚴(yán)重。國際能源機構(gòu)估計，5%的需求下降將導(dǎo)致2000/2001加利福尼亞能源危機高峰期的價格降低50%。如果有了更好的需求響應(yīng)，對于供給側(cè)有意撤回報價，市場也會變得更有彈性。
新的加州電力市場系統(tǒng)不僅彌補了以前市場設(shè)計和實施的缺陷、重新了開放了CALPX破產(chǎn)后所關(guān)閉的前期能量市場，還吸引了加州周邊各州州政府和所屬區(qū)域內(nèi)的電力平衡機構(gòu)（電力公司）的興趣。
全新的加州電力市場是如何設(shè)計的？在全球碳中和大背景加州能源的引領(lǐng)下，新的美國西部電力區(qū)域市場呼之欲出，也有人指出，8月份加州限電跟區(qū)域電力市場建設(shè)有關(guān)，究竟如何？
下一篇：《美國加州電力故事連載4》最終篇
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未完待續(xù)
本文改編自中國電力企業(yè)管理《親歷者談美國加州8月中旬的電力緊缺事件》，并結(jié)合專家意見加以補充，發(fā)表意圖在于，以大眾科普的形式，還原“復(fù)雜”的電力市場事件真相。
在新的全球碳中和背景下，通過了解成熟電力市場發(fā)展歷史以及原因，方能避開泥坑，為我們?nèi)骐姎饣奈磥碓O(shè)計出更合適的電力市場方案。
