美國得州2021年2月發(fā)生了因極端天氣導致的大面積計劃停電、電價飆升、一些電力公司破產、一些電力用戶面臨高額電費、市場運營機構ERCOT多個高管事后辭職的事件。已經有很多學者、專家從不同角度對這個事件進行了深入、全面地分析。本文對期間發(fā)生的極高電價問題做進一步探討，對高電價問題抽絲剝繭，認識其背后的原理，分析其存在的問題，得到對我國電力市場建設的啟示。
一、得州市場高電價的產生機理
（一）高電價的基本情況
在本次事件中，多個時段的市場批發(fā)電價達到了9000美元/MWh，即每度電9美元。Griddy等售電公司因此破產，一些采用終端用電價格與批發(fā)市場電價直接掛鉤的用戶收到了巨額賬單。但這個電價并不是不可控的、由電廠等市場參與者趁危機報高價引起的，相反，電價是ERCOT根據(jù)相關公式，通過在市場出清價上增加一些價格增量而得到的。得州批發(fā)市場的電價公式是：批發(fā)電價=SMP+價格增量。其中，SMP是系統(tǒng)邊際價格，基于市場主體的報價通過市場出清程序計算得到。價格增量是ERCOT通過計算程序計算出來的，又包括兩個分量。本次事件中，高電價主要是由于第二部分價格增量造成的。因此可以說，本次事件的高電價是一種受控的高電價。有些市民質疑ERCOT故意提高了電價就是從這個角度。
（二）價格增量的作用
電力市場最主要的供給者是發(fā)電廠，保證市場中有充足的發(fā)電容量對保證電力系統(tǒng)的安全可靠供應、電力系統(tǒng)的長期可持續(xù)發(fā)展非常重要。由于發(fā)電具有投資大、回收周期長等特點，在市場環(huán)境下，市場機制必須保證發(fā)電有比較充足的回報率，這樣才能激勵相關機構、主體主動進行投資。保證發(fā)電充裕度的機制有兩大類，容量補償及稀缺電價。容量補償指通過建立容量市場等方式對系統(tǒng)中的全部或部分發(fā)電容量在電能量市場外額外進行補償，具體形式有集中的容量市場機制、分散的容量義務機制、直接對全部可用容量補償、對部分具有戰(zhàn)略意義的容量進行補償?shù)?。容量補償機制下，由于發(fā)電容量成本已經得到了一部分補償，一般對電能量的價格進行比較嚴格的管制，設置較低的價格上限，如美國PJM市場。稀缺電價又稱純能量市場機制，現(xiàn)貨批發(fā)市場中不直接設立發(fā)電容量這個產品，發(fā)電完全通過能量市場（包括直接的發(fā)電服務及一些輔助服務）獲得收益，價格上限一般設置得比較高。得州采取的就是稀缺電價機制。稀缺電價機制根據(jù)高電價的機制又分為兩類：一種是完全通過市場主體的報價、市場出清得到，如澳大利亞電力市場，我們稱之為高報價稀缺電價；另外一種是通過市場運營機構在市場出清價的基礎上增加一個增量得到，得州是采取這個機制，我們稱為價格增量稀缺電價。容量補償、價格增量稀缺電價、高報價稀缺電價三種機制的市場化程度依次提高。
（三）得州稀缺電價機制是不是最好的市場設計
三種發(fā)電容量充裕度機制各有其優(yōu)缺點，并沒有絕對的優(yōu)劣之分。分析表明，在一些理想的情況下（主要是有比較完善的配套機制），從長期看這三種方式下的系統(tǒng)總成本是相似的，也就是說，稀缺電價機制從長期看并不會造成電力成本的升高，相反，在很多情況下（比如容量機制中采取比較保守的方法，設定高于實際需求的容量標準）會降低社會的長期用電成本。關鍵是，每種方法都需要有一系列配套機制保證其良好的運轉。對容量機制來說，關鍵機制包括容量需求或需求曲線的制定、容量購買機制的設計、容量成本的分攤機制，可能面臨的主要問題包括容量設置需求過大、容量的獲得不夠市場化增加容量補償成本，以及容量成本分攤不合理、不科學（比如簡單的按較長時間內的電量分攤），不利于激勵市場主體通過主動行為降低容量需求。兩種稀缺定價機制的相同之處是在某些時段會出現(xiàn)極高的電價，因此保證其運行的一個重要配套機制是價格風險控制機制。如果采用稀缺電價機制，必須有較為完善的機制保證包括發(fā)電、售電公司、用戶在內的各類市場主體都有較好的手段對極端情況下的極高電價進行風險控制。得州事件中，其實大部分售電公司、用戶由于事先有風險對沖機制，財務上并沒有受到高電價的太多影響，一些市場主體還通過少用電獲利；出現(xiàn)財務問題的主要是采用了一些缺乏風控的套餐機制，事前的風控管理不到位。事件中受高電價影響較大的Griddy公司開發(fā)了一種零售電價直接與批發(fā)市場價掛鉤的套餐，每月對用戶僅收取固定的服務費。這種套餐下，相當于將終端用戶完全暴露在了批發(fā)市場下，而售電公司獲取較為穩(wěn)定的收益。市場監(jiān)管機構應及時對不同類型的套餐進行評估，必要時進行干涉。比較理想的情況是：售電公司面對價格變化的批發(fā)市場，并通過一些手段激勵終端用戶在相對比較平穩(wěn)的電價基礎上能夠對系統(tǒng)的供需情況進行響應，在批發(fā)市場出現(xiàn)高電價時降低用電需求。兩種稀缺電價機制的主要區(qū)別是高電價的形成機理不同。高報價稀缺電價完全通過市場主體的高報價產生，其關鍵問題是通過增加報價的靈活性、實時性、加強信息披露等，盡量降低市場力；價格增量稀缺電價的關鍵問題則是價格增量公式、價格管制方法的合理性和科學性。
（四）價格增量的計算公式
在系統(tǒng)供需緊張時，市場運營機構在供需上會做兩個方面的事情，一個是調用一些高成本的機組增加供給，另外一個是進行計劃性的臨時停電減小需求。臨時增加的發(fā)電和臨時停電都是受控的、計劃性的，對其的補償都沒有采用市場機制，因此，運營機構通過觀察到的一些參數(shù)，在市場出清價上增加一個增量的形式反映其對價格的影響，希望通過計算得到真實反映市場供需的價格。關鍵問題是相關參數(shù)設置的合理性。比如，價格增量中的一個分量反映用戶的缺電損失。傳統(tǒng)上停電損失都設置得比較高。但實際上，如果能對負荷進行較為精準、細致地控制，先對不是很重要的負荷進行停電，停電損失可能沒有傳統(tǒng)設置的那么高，這樣停電時的價格增量也可以降低。
（五）價格增量的應用條件
價格增量起到兩方面的作用，一是形成反映供需的價格，激勵相關市場在高電價下的響應，另一個是保證發(fā)電相關成本的回收。為了避免發(fā)電企業(yè)在高電價時獲得過高的利潤，在得州的市場規(guī)則中有相關規(guī)定，對發(fā)電在市場中的獲利進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)發(fā)電已經獲得了足夠的收益，可以對價格上限進行調整，降低價格上限，這時候采用另外一個基于成本的價格計算公式：價格=max（2000，50倍天然氣價格指數(shù)）。這個公式下，在燃料價格沒有升高的情況下2000成為了價格上限（相對9000降低了4~5倍），但當燃料價格非常高的情況下，這個公式得到的價格可能反而高于9000。得州在本次事件中，曾對這個問題進行評估，之所以沒有停止采用價格增量稀缺電價機制，沒有將其改為基于成本的價格機制，是由于當時的主要發(fā)電燃料——天然氣的價格飆升，按基于成本的公式算出來的電價可能高于9000的價格上限。
二、為什么沒有停止市場，應不應該在高電價時停止市場
（一）是否應該停止市場
在本次事件中，電力市場的出清、定價仍然完全按既定的市場規(guī)則進行，相關機構并沒有將市場停止。得州相關方都沒有對這個問題提出太多異議。因為這種場景本來就是市場設計時已經考慮過的一種情況：電力極其稀缺時電價達到失負荷損失水平。按設定的市場規(guī)則計算電價，該高的時候就高，對單一能量的電力市場來說是必不可少的因素，因為其提供了有效的長期經濟信號，激勵恢復負荷所需的發(fā)電容量的增加。
（二）是否應該降低電價
在當時的情況下，大量發(fā)電機組停運是一個客觀現(xiàn)象，是必須面臨的場景。試想一下，如果在事件期間將現(xiàn)貨市場暫停，電價由市場運營機構設置，設置一個不太高的價格。結果會如何呢？一方面，市場供給可能會減少，需求會增多，是對市場不利的方面。在9美元1度電的激勵下，所有發(fā)電主體會盡量將其發(fā)電資源保持在可用狀態(tài)，面臨高電價的售電公司和終端用戶會采取盡可能的措施降低其代理用戶或自己的不是必須的一些用電。而一些計劃性的保供電的措施，無論市場的電價是多少，都是可以做的。也就是說，緊急事件中保持高電價，對盡快緩解緊急狀態(tài)是有幫助的。另一方面，有利的是，較低的電價可以避免、緩解一些電力公司和用戶的財務問題，減小事件的社會影響。實際上，事后有相關專家、機構質疑高電價的持續(xù)時間是否合理：在2月17日晚23點55分停電命令停止后，ERCOT于2021年2月17日23時55分召回了最后一次嚴格的停電指令。
三、如何解決高電價造成的風險問題
在出現(xiàn)極端事件，供給嚴重不足時，短期的高電價對緩解緊急事件有幫助。關鍵是，如何解決高電價對部分市場主體造成的財務風險問題。稀缺電價機制必須配套完善的價格風險、財務風險管控機制。在市場比較成熟的情況下，可以采取自愿的機制。但在市場初期，市場主體不夠專業(yè)，對自己面臨的風險不能清晰認識、缺乏足夠的風險管控能力的情況下，市場運營機構必須通過一些強制性的規(guī)定，保證當出現(xiàn)類似的高電價情況下市場可以平穩(wěn)運行。
（一）加強風險分析，特別是極端天氣、極端事件下的風險分析
本次出現(xiàn)財務問題的公司可以分為三類：第一類是終端用戶，購買了直接與批發(fā)市場價格掛鉤的零售套餐，但用戶沒有其他的風控手段；第二類是售電公司，提供了上述與批發(fā)市場價格掛鉤的零售套餐，收取固定的交易手續(xù)費，商業(yè)模式上沒有風險，但如果其代理的用戶無法及時繳納電費而自身又有代理結算義務，會導致其信用風險；第三類是具有發(fā)電資源的電力公司，通過自己的電源供給自己的用戶，或者已經簽訂了長期合同將電賣出，批發(fā)市場價高漲時，如果自己有大量機組不可用，就需要從批發(fā)市場買電履約造成虧損。出現(xiàn)財務問題的市場主體，至少都存在一個問題：沒有預估到可能的風險，或者估計到了而沒采取措施。由于極端事件下系統(tǒng)運行、市場運營方面的復雜性，需要由市場運營機構提前進行更充分的風險分析，讓各種市場主體都充分意識到可能面臨的各種風險。
（二）設計標準化的用于對沖風險的合約并在市場初期強制購買
稀缺定價機制下，發(fā)電和用戶（這里將售電公司和終端用戶統(tǒng)稱用戶）都面臨風險，但兩者的風險是相反的：發(fā)電面臨長時間不出現(xiàn)高電價無法回收投資的風險，用戶面臨出現(xiàn)高電價無法負擔的風險。也就是說，發(fā)電和用戶的風險是相反的，因此，也是可以通過一定的產品相互對沖的。如果市場運營機構設計一些標準化的產品，強制發(fā)電和用戶都根據(jù)其市場份額購買一定比例的產品，雙方就都可以規(guī)避自己的風險，當然也失掉了在某些情況獲得超額利潤（效益）的可能：發(fā)電失去了在高電價時獲得超額利潤的可能，用戶失掉了長期以較低的價格用電的可能。這種方法的關鍵問題是標準的對沖產品的設計，以及相關的強制性比例的設定。隨著市場的發(fā)展，市場中會產生一些針對不同類型發(fā)電、用戶的多樣化的對沖產品，市場主體對其風險有更加深刻、全面的認識，可以逐漸降低強制性購買的要求。其實，我國當前的中長期合同就可以認為是一種發(fā)、用雙方對沖風險的工具。強制要求簽訂90%以上的中長期合同，就是市場中一種強制性的風控措施。我們需要做的，一方面是完善相關產品的設計（將其發(fā)展為比較標準的風險控制的工具），另一方面是對相關參數(shù)（比如90%）進行更加精細的測算，使其在控制市場風險的情況下盡量減少對市場效率的影響。
（三）完善信息披露機制，減小市場力
在風控機制完善的情況下，市場的價格應該真實反映市場的供需，也就是說，供需緊張的時候，就應該提高。這種情況下不能認為發(fā)電申報了高于成本的價格就是行使了市場力。只要是用戶真實愿意承擔的價格，正確反映用戶的停電損失、用電意愿，高電價是可行的、需要的，甚至是必須的。應該避免的是部分市場主體利用其特殊的市場地位提高電價。因此，完善信息披露，減小信息不對稱情況，是減小市場力的重要手段。
四、對我國的啟示
（一）電網規(guī)劃層面提高應對極端天氣等事件的能力
這方面已經很多文章討論。主網規(guī)劃層面無論對電網規(guī)劃還是電源規(guī)劃，都要考慮極端事件下多個、多種設施同時出現(xiàn)問題的可能性，提前做出應對措施；配網層面，加強精細化需求響應、停電管理能力的建設，在出現(xiàn)類似的需要計劃停電的情況時，能夠較好地實現(xiàn)輪流停電，避免部分長時間停電；整體協(xié)調方面，提高部分地區(qū)出現(xiàn)緊急事件時大范圍的資源協(xié)調能力。
（二）重視高可再生能源比例下的發(fā)電容量充裕度問題，建立長期可持續(xù)的市場機制
發(fā)電容量充裕度機制的重要性已經得到了廣泛關注，但目前大多都是基于現(xiàn)在的供需情況、市場建設情況、政策環(huán)境進行設計的，未充分考慮未來發(fā)展的需求。發(fā)電充裕度機制主要是解決長期發(fā)展的問題，必須考慮電力系統(tǒng)、能源系統(tǒng)長期可持續(xù)發(fā)展。相對現(xiàn)貨市場出清計算等問題已經有較為成熟的解決方案，發(fā)電容量充裕度機制在學術界和工業(yè)界都仍然存在很多爭議，不同專家、學者對不同機制的評價存在較大差異，需要在對現(xiàn)有的理論、經驗進行系統(tǒng)、全面分析的基礎上建立適應我國情況的發(fā)電容量充裕度機制發(fā)展路徑。首先要建立目標機制，即在相關配套政策、機制都比較完善的情況下比較理想的機制，然后確定從當前情況過渡到目標機制的路徑。一定不能僅根據(jù)當前的物理、經濟、政策環(huán)境確定僅適用于當前的機制。電力市場建設有很強的路徑依賴性，一些機制一旦實施，改變的成本非常高。歐盟最近在這方面做了很多細致的工作，其基本觀點是：最佳的機制是不設置價格上限的稀缺電價機制，容量機制在短期一些特殊的供需、政策環(huán)境下可以發(fā)揮作用，但必須建立促進價格真正反映供需，逐漸減小容量補償?shù)拇胧?
（三）加強風險分析和管控
首先，如前所述，事前加強市場運營機構對各種類型風險的分析，并對市場主體進行充分的提示，必要時設計一些標準的風控產品強制相關市場主體購買；其次，通過中長期及短期不同時間尺度的充裕度評估、市場的預出清等讓市場主體可以充分認識到相關風險，盡早制定應對措施；最后，加強信息披露，盡量消除信息不對稱問題，避免部分市場主體通過市場力人為抬高電價。
（四）研究極端事件下的干預機制
整體上，事件中得州相關部門在嚴格按相關規(guī)則行事，并基本做到了盡量減小損失的結果，但也暴露出了一些問題。一方面是電網規(guī)劃、應急能力方面的問題，另一方面，是整體市場規(guī)則方面的問題。美國，特別是得州是比較崇尚自由市場的地方，市場規(guī)則由所有的利益相關者共同制定，一旦制定就嚴格執(zhí)行。本次事件可以很好地詮釋這一點，包括政府、發(fā)電、ERCOT、售電公司在內的各方主體都認為自己沒有責任，做到了自己應該做的。關鍵的，是如果市場規(guī)則本身不合理（比如一些價格參數(shù)設置不合理）或不完善（具有一些缺乏風控的售電套餐、上游天然氣價格飆升并缺乏風險對沖機制），出現(xiàn)問題時應如何應對呢？美國和我國采取不同的方式，美國一般先嚴格按規(guī)則保持市場的運行，事后再完善市場、尋找解決方案，而我國很多情況下會通過一些臨時性的方案和措施解決問題。我們需要在吸取美國等市場化程度較高的國家的經驗的基礎上，結合我國的政治、經濟體制的優(yōu)勢，研究建立規(guī)范化的、靈活性的極端事件下的政府干預機制，做到既盡量減小極端事件對民眾、社會的影響，又保持市場規(guī)則的嚴肅性，促進電力系統(tǒng)長期可持續(xù)的發(fā)展。
原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2021年3月5日第9期
