美國電力市場最新特點及對中國的啟示
執(zhí)筆人：田偉 、施航、曹陽、雍太有
0.引言
2015年3月，國務院發(fā)文深化電力體制改革，新一輪電力市場化改革開啟。2017年8月，國家發(fā)改委、能源局聯(lián)合發(fā)文推進電力現(xiàn)貨市場建設試點，并要求積極推動與電力現(xiàn)貨市場相適應的電力中長期交易。在政府的推動下，各省紛紛開展電力市場建設，電力市場化改革逐步深入。與此同時，新市場主體的涌現(xiàn)、新市場關(guān)系的出現(xiàn)，也帶來新的問題，有必要借鑒國際上成熟的電力市場建設與運營的經(jīng)驗，進一步推動中國電力市場建設。
美國自20世紀90年代開始推進電力放松管制改革以來，在經(jīng)歷了加州能源危機、批發(fā)電力市場建設放緩、電網(wǎng)運行出現(xiàn)安全停電事故等問題后，市場機制逐步完善，并已成為國際上成熟電力市場的典型代表之一。本文總結(jié)了美國電力市場化改革的進程和改革特點，剖析了其在市場化改革和運營中面臨的挑戰(zhàn)，在此基礎上，結(jié)合中國電力市場建設提出了幾點建議。
1.美國電力市場化改革進程
美國電力行業(yè)的市場化改革可以追溯到20世紀70年代。由于石油禁運，油價持續(xù)增長，帶來電廠運營燃料成本急劇上升和零售電價急劇上漲。為應對能源危機，美國政府積極開展能源電力市場改革和立法。1977年，成立能源部（DOE），推廣和推進能源有關(guān)的技術(shù)，并下設聯(lián)邦能源管理委員會（FERC），負責電力、天然氣和石油的州際貿(mào)易與傳輸。
1992年，美國國會通過了“國家能源政策法”（Energy Policy Act，EPAct92），旨在通過法律來增加清潔能源的使用，提高美國的整體能源效率，該法案形成了一個建立競爭性的批發(fā)電力市場的大綱。按照EPAct92的要求，1996年FERC發(fā)布了第888號法令，明確要求開放電力批發(fā)市場、分拆發(fā)電服務與輸電、允許發(fā)電商和用戶公平接入輸電網(wǎng)，鼓勵成立獨立的系統(tǒng)運行機構(gòu)(ISO)，拉開了美國電力工業(yè)市場重組的序幕。1999年，F(xiàn)ERC頒布了2000號法令，提出建立區(qū)域輸電組織(RTO)，旨在跨州范圍內(nèi)建立獨立、完整的輸電運營網(wǎng)絡，并要求擁有或運行管理跨州輸電設施的電力公司必須組建或加入RTO，有力推動了美國電力行業(yè)重組，在促進電能合理流動和資源優(yōu)化配置的同時為電力市場的運營提供了有效監(jiān)督。
2005年，美國國會頒布“能源政策法案”（EPAct 2005），對FERC的權(quán)利進行重大變革，增加監(jiān)督國家輸電網(wǎng)可靠性標準的制定和實施、防止市場操縱、促進電力投資、協(xié)助輸電走廊選址、審查某些并購/收購事宜等責任，進一步促進了電力市場開放。
到2017年，美國已經(jīng)建立以ISO或RTO為代表的批發(fā)電力市場，如圖1所示。目前，約有2/3的電力負荷處于ISO/RTO服務區(qū)，在ISO/RTO市場框架下，所有的電量都在實時市場交割，市場參與方都會建立對實時電價的預期，并基于這一預期進行遠期決策，對實時電價的預期決定了日前電價和遠期電價。
圖1 美國部分批發(fā)電力市場格局（2017年）
在零售側(cè)，美國電力市場改革的重點是允許具有競爭性的電力服務公司參與電力供給，同時賦予電力用戶在不同電力服務公司之間自由選擇的權(quán)利，以消除傳統(tǒng)電力公司在銷售端的壟斷。美國零售市場的監(jiān)管是在州層面進行的，各州根據(jù)自身情況制定電力零售市場的政策法規(guī)，因此，并大部分州尚未開放零售競爭。有的州開放了電力零售市場的競爭，即允許電力用戶在競爭性零售供應商之間進行選擇，零售電價會隨著電力供需關(guān)系變化和不同的服務計劃而不同；有的州仍然是傳統(tǒng)的壟斷電力供應，即消費者不能選擇供電公司，只能從所在地區(qū)的電力公司購買電力，但零售價格受到政府監(jiān)管；還有的州部分開放零售電力選擇。截至2017年，美國零售市場壟斷和競爭模式的分布如圖2所示。
圖2 美國部分零售電力市場格局（2017年）
構(gòu)建公平、開放、競爭有序的市場環(huán)境，是國內(nèi)外電力市場改革的共同目標。美國在頒布電力市場相關(guān)法令推動市場改革，注重于破除壟斷、降低市場進入門檻、提供非歧視性接入、建立公平的競爭環(huán)境。因此，美國電力市場的改革策略是：輸電、發(fā)電、售電3個業(yè)務完全獨立和分離，發(fā)電、售電參與批發(fā)電力市場的競爭，輸電資源對所有輸電服務請求公平開放。
2.美國電力市場化改革的特點
美國電力市場化改革是一個不斷完善和發(fā)展的過程。FERC堅定地推動電力市場建設，針對電力市場出現(xiàn)的問題，不斷完善電力市場規(guī)則，優(yōu)化市場結(jié)構(gòu)，加強市場監(jiān)管。在美國的市場化改革進程中由政策法律驅(qū)動市場建設、運營，同時，市場運行中出現(xiàn)的問題又驅(qū)使法律體系的進一步完善。
（1）市場改革，立法先行。從美國的電力市場化進程可以看出，美國電力市場化改革都是先從立法開始推動，市場改革的關(guān)鍵性節(jié)點中都可以看到法律法規(guī)的影子，具有鮮明的立法先行的特點。美國當代電力市場體系的形成起始于1992年頒布的EPAct92，該法案開啟了地區(qū)壟斷性電力公司的重組，為市場競爭的引入以及后續(xù)ISO/RTO的建立奠定了基礎。1996年FERC在經(jīng)過廣泛征求各方意見之后，頒布了888號法令，要求建立開放輸電接入，建立批發(fā)電力市場；并規(guī)定各個市場在修改或完善市場規(guī)則時，首先需經(jīng)市場利益相關(guān)方的公開討論和意見征詢，形成修改建議送交FERC批準，然后FERC舉行聽證會和進行公開的意見征詢，決定是否批準修改建議，一旦FERC批準，則ISO/RTO按照批準的規(guī)則來修改市場運行中的相關(guān)功能和運行市場。該過程能夠充分尊重參與市場各方的意見，保證市場規(guī)則的公平公正和透明。同時，面對市場運行中涌現(xiàn)的問題，F(xiàn)ERC不斷出臺新的法令完善電力市場法律體系。自1996年發(fā)布888號法令以來，F(xiàn)ERC已經(jīng)發(fā)布了近400個法令，完善和規(guī)范批發(fā)電力市場。
為有效保證電力市場的公開、公平、公正，美國實施監(jiān)管獨立的政策，并對市場違規(guī)現(xiàn)象進行嚴懲。一方面成立獨立的市場監(jiān)控部門，對市場行為、市場參與人員的行為進行監(jiān)控，并向FERC報告違規(guī)行為；另一方面，EPAct2005大大加強了FERC權(quán)力，市場操作或違規(guī)可能受到每天100萬美元的罰款。同時，在市場出清過程中，加強對市場成員市場力的監(jiān)管，對違規(guī)的競價按照基于成本的參考價格曲線進行修正，以降低市場力的影響。
美國的政治體系賦予州具有相當高的獨立性和自主性。聯(lián)邦政府對于跨州事務才具有管轄權(quán)；電力零售業(yè)務一直是州立法和州政府機構(gòu)監(jiān)管的業(yè)務，各州根據(jù)自身的情況制定了相關(guān)的監(jiān)管法令法規(guī)。美國聯(lián)邦、州等不同層級電力市場相關(guān)政策、法令的出臺，都是針對特定的問題，如開放市場競爭、RTO建立、輸電網(wǎng)開放、提高市場效率、成本分攤等，為詳細市場規(guī)則的設計提供法律依據(jù)。
（2）實行非統(tǒng)一標準電力市場。美國各州具有自主的司法管轄權(quán)，因此，F(xiàn)ERC 888號法令最初并未嚴格規(guī)定統(tǒng)一的市場規(guī)則，各ISO/RTO根據(jù)各自情況設計了各具特色的批發(fā)電力市場，開展電力市場的運行。由于規(guī)則缺陷和監(jiān)管缺失，2000年加州出現(xiàn)能源危機，一度引起不正常的高電價和停電。此外，由于市場模式各不相同，市場之間無法有效配合，市場經(jīng)驗無法有效借鑒。因此，F(xiàn)ERC于2002年7月發(fā)布了標準電力市場設計（SMD）的擬議規(guī)則（NOPR），旨在糾正提供州際輸電服務和其他行業(yè)服務時的歧視，并確保區(qū)域電力市場內(nèi)和電力市場之間的公平合理費率。該提議強化ISO/RTO獨立輸電服務功能，通過成立區(qū)域顧問委員會加強市場監(jiān)督，采用節(jié)點邊際定價機制，建立日前和實時電能市場和金融輸電權(quán)市場，成立獨立市場監(jiān)管部門等。盡管該提議受到多方反對，最終沒有通過，但各ISO/RTO都基本自愿按照SMD設計思想對原市場規(guī)則進行了修改或者在新建ISO/RTO的規(guī)則中采用，有效指導了電力市場的建設與發(fā)展。
（3）物理與金融交易相結(jié)合。美國電力市場是由金融和物理交易相結(jié)合的電力市場，可進行多種交易產(chǎn)品，包含容量、電能、輔助服務、金融輸電權(quán)等，在日前市場中還允許虛擬電能買賣參與競價。日前市場電能的交易是金融約束，實時市場則是電能的物理交付。金融輸電權(quán)和日前市場虛擬電能競價都是金融工具，為市場參與成員提供規(guī)避風險工具。市場成員可以通過購買金融輸電權(quán)防范輸電阻塞成本，虛擬電能競價幫助市場成員防范實時電價的大幅波動。金融工具的引入，給市場成員提供了套利機會，有利于日前和實時市場價格的收斂，進而了促進市場的穩(wěn)定，提高了市場的效率。
（4）規(guī)劃與市場相結(jié)合。美國把電網(wǎng)和電源的規(guī)劃納入ISO/RTO的業(yè)務范圍，并且建立電網(wǎng)投資成本回收機制。FERC發(fā)布的1000號法令明確了區(qū)域統(tǒng)一規(guī)劃輸電投資的要求，除了考慮輸電需求外，還需要評估投資的經(jīng)濟效益和確定成本分攤機制。FERC也頒布多個法令規(guī)定了標準化電源接入電網(wǎng)的流程，保證非歧視性電源接入。通常輸電規(guī)劃流程是ISO/RTO根據(jù)電網(wǎng)輸電需求提出輸電網(wǎng)升級或建設計劃，投資人對相關(guān)輸電計劃進行評估確定是否競標建設；電源規(guī)劃由電源投資商根據(jù)投資收益評估提出建設計劃，ISO/RTO對計劃進行審批。無論輸電規(guī)劃還是電源規(guī)劃，都會評估投資的經(jīng)濟效益。而經(jīng)濟效益評估主要依據(jù)是對于未來市場情況的預估。
（5）運行安全與經(jīng)濟效益平衡。美國電力市場設計的目標是開放競爭，降低供電成本，但在交易中，電網(wǎng)運行安全始終是市場出清的基本條件。通過容量市場、日前市場、實時市場等多時間尺度交易來保證供電的充裕性，還通過在日前和日內(nèi)市場購買充分的備用來應對可能出現(xiàn)的系統(tǒng)故障或發(fā)電、負荷的波動。然而，由于競爭性市場中的市場成員都追求自身利益的最大化，ISO/RTO必須遵循電網(wǎng)運行可靠性標準來確定輸電約束、電力和備用需求，不能隨意增加輸電約束，增加購買發(fā)電或備用，任何市場出清邊界條件的改變和非經(jīng)濟的調(diào)度措施都會引起市場成員的質(zhì)疑。因此，高效的市場必然是電網(wǎng)運行安全和電力供需經(jīng)濟效益的平衡。
總的來看，美國電力市場政策法律體系的構(gòu)建、市場機制的設計都不是一蹴而就的，都是在市場建設與運營中針對出現(xiàn)的問題，不斷完善電力市場規(guī)則，逐步構(gòu)建起成熟的市場體系。
3.電力市場化運行面臨的挑戰(zhàn)
美國電力市場化改革改變了傳統(tǒng)的電網(wǎng)運營模式，對電網(wǎng)運行安全、電網(wǎng)運行技術(shù)和電力公司經(jīng)營都帶來了巨大挑戰(zhàn)。
3.1 電網(wǎng)運行安全上的挑戰(zhàn)
美國開放批發(fā)電力市場后，市場主導下的電網(wǎng)運行面臨多變的運行方式、有限的安全裕度、自主的發(fā)電用電等諸多挑戰(zhàn)。
3.1.1 多變的運行方式
在批發(fā)電力市場，發(fā)電機組的電量通過競價上網(wǎng)，用戶用電需求也可能根據(jù)電價改變。發(fā)電機組的競價允許每天或者每小時都不一樣，因此，根據(jù)每天市場出清結(jié)果確定的日發(fā)電計劃可能由于競價的不同而不同，即使連續(xù)的日負荷變化不大也可能出現(xiàn)多個發(fā)電機組由于市場出清結(jié)果需要調(diào)整出力甚至啟停機組，引起較大的電網(wǎng)潮流或者參數(shù)的變化，造成電網(wǎng)運行風險。有限的電網(wǎng)安全離線分析可能未覆蓋這些變化，沒能在系統(tǒng)出現(xiàn)緊急狀況時提供完備的控制預案或者安全預警機制，給電網(wǎng)運行帶來安全風險。例如，2010年4月1日深夜，加州ISO的調(diào)度員沒有注意到根據(jù)日前市場出清結(jié)果圣地亞哥地區(qū)一個大型燃氣發(fā)電機需要在深夜停機，當該機組在深夜停機時，其他機組來不及彌補該機組停機造成的發(fā)電損失，從而造成圣地亞哥地區(qū)局部缺電，進而為了整個電網(wǎng)安全考慮，不適當?shù)夭扇×饲胸摵纱胧?，造成了圣地亞哥地區(qū)持續(xù)45 min的20%負荷停電事故。另外，電網(wǎng)安全裝置根據(jù)特定運行狀態(tài)預設的參數(shù)可能無法應對運行方式的一些變化。如2011年9月8日下午，加州電網(wǎng)在高負荷運行狀態(tài)，一臺230 kV變壓器因過載而跳閘，造成小范圍的負荷停電和部分負載轉(zhuǎn)移，而負載轉(zhuǎn)移卻造成了臨近一條230 kV輸電線過載跳閘和局部電網(wǎng)頻率波動，進而臨近的San Onofre核電廠的安全裝置由于過于靈敏的參數(shù)設定進行保護性切機動作，造成電網(wǎng)突然失去大電源，結(jié)果造成南加利福尼亞州、亞利桑那州和墨西哥部分地區(qū)超過270萬人失去電力供應的嚴重電網(wǎng)安全事故。
21世紀以來，美國電網(wǎng)發(fā)生了多起較大的安全事故，部分原因與開放輸電后電網(wǎng)運行方式更復雜有一定關(guān)系。一般來說，電網(wǎng)正常運行情況下，市場可以做很多事情來保證電網(wǎng)運行的安全，例如調(diào)整發(fā)電機出力來滿足電網(wǎng)安全運行條件，購買足夠備用來防止可能出現(xiàn)的故障或負荷波動。但在緊急運行情況下，需要快速采取有效的控制來保證電網(wǎng)的安全，而目前流行的5 min滾動運行的實時平衡市場無法有效地解決電網(wǎng)緊急情況下的控制問題。因此，在開放輸電后，基于市場運行結(jié)果的電網(wǎng)運行會更加復雜和具有挑戰(zhàn)性，電網(wǎng)運行人員應更加重視電網(wǎng)動態(tài)安全問題，包括在線仿真分析、控制策略準備、保護控制參數(shù)整定、人工干預預案制定等多個方面。
3.1.2 有限的安全裕度
在輸電網(wǎng)開放接入的電力市場環(huán)境下，電網(wǎng)運行追求經(jīng)濟性和安全性的平衡，即在追求社會福利最大化的同時也需要保障電網(wǎng)運行安全。在這樣的目標驅(qū)動下，一方面，市場出清會盡量利用電網(wǎng)輸電能力，安排競價低的機組來滿足負荷需求。因為電源、負荷的分布，可能出現(xiàn)遠離負荷中心的發(fā)電資源（通常發(fā)電成本相對低）通過長距離輸電向負荷中心供電，而靠近負荷中心的發(fā)電機組被迫停機，導致負荷中心的電壓支撐或運行備用不足；另一方面，電網(wǎng)運行雖然按照可靠性要求來購買調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用、運行備用、無功/電壓支撐服務等輔助服務，但由于購買輔助服務將會產(chǎn)生成本，出于經(jīng)濟性一般只通過市場購買滿足可靠性最低要求的輔助服務。因此，從電網(wǎng)運行安全裕度兩個重要方面—輸電通道的輸電裕度和輔助服務的備用裕度來看，由于成本的問題，電網(wǎng)運行的安全裕度是有限的，給電網(wǎng)安全運行帶來挑戰(zhàn)。
北美電力可靠性委員會（NERC）已經(jīng)制定了許多電網(wǎng)可靠性運行的標準，為電網(wǎng)安全運行所需輔助服務最低要求的確定提供了計算依據(jù)。有的RTO/ISO根據(jù)自身電網(wǎng)的實際情況，提出了高于NERC要求的輔助服務需求。NERC也在根據(jù)電網(wǎng)與電力市場的發(fā)展，不斷研究新的可靠性標準來應對電網(wǎng)運行可能出現(xiàn)的問題，例如近幾年修改了控制性能標準、動態(tài)擾動標準、可再生能源并網(wǎng)標準等。
在規(guī)劃方面，市場通過電價信息反映了電網(wǎng)的供需情況，發(fā)展新電源、建設新輸電線路在規(guī)劃時主要考慮電力和電網(wǎng)發(fā)展需要的指導思想將會受到投資建設的經(jīng)濟效益因素影響，需要對發(fā)電和輸電能力投資必要性進行充分考慮，也必然限制了未來電網(wǎng)運行的安全裕度。
3.1.3 自主的發(fā)電與用電
在競爭電力市場環(huán)境下，發(fā)電商和售電商可通過競價集中出清模式來確定其發(fā)電和用電計劃，也可通過雙邊合約確定部分或全部發(fā)電和用電計劃。在競價模式，發(fā)電商和售電商都會根據(jù)其利益考慮，提出其發(fā)電與用電的價格曲線，具有一定自主性。在雙邊合約模式，電網(wǎng)輸電能力允許的情況下，發(fā)電商和售電商會自主確定發(fā)電和用電計劃。在競爭的市場模式下，電網(wǎng)調(diào)度對于發(fā)電和用電計劃的安排沒有任何主動性，只能通過購買輔助服務和制定輸電通道輸電約束的方式影響機組的發(fā)電計劃。在這種情景下，電網(wǎng)調(diào)度保持了中立原則，但也失去了更加靈活的控制手段。因此，電網(wǎng)運行需要充分掌握可調(diào)度資源來應對電網(wǎng)運行可能出現(xiàn)的各種情況。
可再生能源和分布式資源（分布式電源、需求響應、儲能、電動汽車等）的發(fā)展，形成一種有別于傳統(tǒng)的自主發(fā)電和用電設備。由于相對邊際成本低，可再生能源發(fā)電會盡可能多地向電網(wǎng)輸送電能，而分布式電源在發(fā)電成本低于市場電價時也會盡可能為自己供電，甚至將多余電力向電網(wǎng)輸送或提供給相鄰負荷。需求響應負荷、儲能、電動汽車等會根據(jù)電價信號來改變用電策略，這種不確定性也給電網(wǎng)安全運行帶來巨大挑戰(zhàn)。此外，由于分布式資源主要接入配電網(wǎng)，對于輸電網(wǎng)來說，改善了負荷的可調(diào)節(jié)特性，也可以帶來額外的調(diào)節(jié)能力，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，但如何通過市場機制充分利用這些分布的、數(shù)量龐大的、相對微小的資源參與電網(wǎng)運行也是電網(wǎng)運行所面臨的挑戰(zhàn)。
3.2 市場與電網(wǎng)運行技術(shù)上的挑戰(zhàn)
由于開放輸電接入和批發(fā)競爭，電網(wǎng)和市場運行在技術(shù)方面也會遇到許多挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在模型、數(shù)據(jù)、應用3方面。
（1）模型方面。為不同市場建立合適的市場模型是建設電力市場首先需要面對的一個挑戰(zhàn)。一方面，市場模型需要充分反映電網(wǎng)的實際運行約束，例如電網(wǎng)傳輸能力、電源發(fā)電能力、電源調(diào)控能力等；另一方面，市場模型必須考慮市場交易的特性和需求，包括市場運行決策周期中電網(wǎng)、電源、負荷可能出現(xiàn)的變化，電源、負荷與市場成員的歸屬關(guān)系，定價節(jié)點、輸電路徑、負荷區(qū)域等定義，等等。通常電網(wǎng)物理模型和市場模型具有較強的對應關(guān)系，但也不完全一致。
（2）數(shù)據(jù)方面。電力市場環(huán)境下，與數(shù)據(jù)有關(guān)的技術(shù)挑戰(zhàn)是多方面的，包括數(shù)據(jù)的生成、提交、審核、存儲和應用等。主要有：①市場模型參數(shù)的準確性：包括輸電網(wǎng)絡、電源、負荷、市場成員等數(shù)據(jù)的準確性。②競價數(shù)據(jù)的合規(guī)性：市場平臺應對市場成員是否按照市場規(guī)則提交競價數(shù)據(jù)進行合規(guī)性檢查，包括是否符合發(fā)電/用電的物理條件約束、是否符合競價范圍、是否符合市場力測試等。③市場需求和約束邊界數(shù)據(jù)的合理性：例如獲取足夠的備用是保證電網(wǎng)運行安全的主要措施之一，但到底多少備用是足夠的，對于不同電網(wǎng)、不同運行狀態(tài)下備用需求是不一樣的。在市場中，需求的變化會直接影響市場價格的變化，進而影響市場成員的結(jié)算，因此，市場成員會對市場中備用需求的合理性提出質(zhì)疑。同樣，對于負荷預測、電網(wǎng)輸電能力等數(shù)據(jù)也可能存在質(zhì)疑。④私有數(shù)據(jù)的安全性和公共數(shù)據(jù)的透明性：在市場競爭環(huán)境下，市場成員的數(shù)據(jù)是私密的，而反映市場能力和市場需求的數(shù)據(jù)應該是公共的。公共數(shù)據(jù)應該是透明的，并對所有市場成員是無歧視公開的。而對于私密數(shù)據(jù)，則應該進行安全處理，防止泄漏或者被盜。⑤市場與電網(wǎng)數(shù)據(jù)的可用性：從競價至結(jié)算，市場流程所有環(huán)節(jié)都需要使用市場與電網(wǎng)運行相關(guān)數(shù)據(jù)；同時，經(jīng)過長時間的運行，也會產(chǎn)生海量市場和電網(wǎng)運行的歷史數(shù)據(jù)。運行中的數(shù)據(jù)需要快速處理和存儲，而歷史數(shù)據(jù)也需要保存作為審計和復核的依據(jù)。
（3）應用方面。在電力市場環(huán)境下，市場和電網(wǎng)運行的應用在功能和性能需求2方面都存在許多技術(shù)上的挑戰(zhàn)。從功能層面來說，市場與電網(wǎng)運行需要大量的應用工具，例如基于互聯(lián)網(wǎng)的市場交易平臺，市場成員可以通過該平臺提交競價和獲取市場交易結(jié)果；市場統(tǒng)一出清平臺，根據(jù)競價決定發(fā)電和用電計劃、輔助服務分配和市場價格；市場結(jié)算平臺，根據(jù)市場出清結(jié)果、計量和結(jié)算規(guī)則等計算市場成員的收支情況，支持會計財務功能；電網(wǎng)安全運行與調(diào)度控制系統(tǒng)，包括負荷預測、發(fā)電控制、安全校核、狀態(tài)估計、在線監(jiān)測等；以及其他輔助工具。市場和電網(wǎng)運行涉及許多應用，有的是傳統(tǒng)電網(wǎng)運行已經(jīng)存在的應用，例如EMS系統(tǒng)的應用，可能需要進行適應電力市場運行的功能加強，例如AGC需要根據(jù)市場結(jié)果來控制發(fā)電機組，負荷預測可能需要考慮價格響應的需求變化等等；有的則是需要新開發(fā)的應用，例如競價數(shù)據(jù)審核及市場力測試、市場成員財務能力測試、市場價格核準、市場運行效率評估工具等。從性能方面來說，在市場運行中大部分應用工具需要處理大量的數(shù)據(jù)，有的需要面向多個用戶。例如市場信息發(fā)布門戶需要面對大量需要獲取市場信息的用戶，需要支持大量的數(shù)據(jù)顯示、查詢和下載的要求；SCUC/SCED市場出清工具需要進行24 h 96個點或者甚至7天168 h的機制起停和發(fā)電計劃的優(yōu)化任務，含大量約束、迭代計算，但運行時間卻是有限的。另外，市場和電網(wǎng)也是不斷發(fā)展的，在應用方面也會有新的功能和性能要求。
3.3 電力公司經(jīng)營的風險
在電力市場化進程中，傳統(tǒng)電力公司的業(yè)務模式、經(jīng)營模式等受到?jīng)_擊，如表1所示。輸電網(wǎng)資產(chǎn)則由調(diào)度機構(gòu)統(tǒng)一調(diào)度，電力公司獲得固定投資回報收益；電力公司的供電服務則需要參與零售電力市場的競爭，但同時還需要承擔社會公益的托底服務。售電市場的開放使得電網(wǎng)公司的售電業(yè)務受到侵蝕，售電收入降低是不可避免的趨勢。并且，電力公司作為售電服務托底機構(gòu)，需要承擔保證電力服務的社會義務，無法選擇用戶，而非電網(wǎng)售電公司可以選擇可以帶來高收益的用戶，顯然對于電力公司是不公平的。還有，由于負荷側(cè)分布式電源技術(shù)的發(fā)展和需求響應資源參與市場，改變了負荷發(fā)展的趨勢和降低了對輸配電網(wǎng)絡的利用，輸配電收入也隨著減少，電力公司過去對于輸配電的投資無法按照原計劃回收，對電力公司的正常運營帶來巨大挑戰(zhàn)。
表1 電力市場化對傳統(tǒng)電力公司業(yè)務的沖擊
4.中國電力市場建設的建議
與美國相比，中國電力工業(yè)帶有濃重的計劃經(jīng)濟色彩，且中國法律政策體系也與美國存在較大的差異性。目前，中國電力市場的建設還在起步階段，缺乏市場建設和運行的相關(guān)經(jīng)驗，相關(guān)法律政策還存在不適應及缺失，電力市場建設缺乏法律依據(jù)?？偨Y(jié)國外電力市場建設的經(jīng)驗，中國電力批發(fā)市場建設在以下方面可以借鑒。
（1）尊重市場發(fā)展規(guī)律，給予市場成長時間。盡管多個國外電力市場已經(jīng)建設和運行了二十余年，但回顧國外主要電力市場的發(fā)展歷史，可以發(fā)現(xiàn)電力市場的發(fā)展是不斷完善和進化的過程。在中國，開放電力市場競爭無論市場監(jiān)管、市場運行還是市場成員參與競爭，都需要一個學習和成長的過程，探索適合中國國情、電力工業(yè)發(fā)展的市場規(guī)律，通過實踐積累電力市場建設和運行經(jīng)驗。因此，中國電力市場建設也應該從簡單市場設計向完善市場設計推進，循序漸進開展電力市場改革。電力市場交易可以從現(xiàn)貨交易發(fā)展成現(xiàn)貨與金融相結(jié)合的交易，從單一電能市場、單一輔助服務市場分別出清過渡到電能、多種輔助服務聯(lián)合出清，從單一發(fā)電側(cè)競價過渡到發(fā)電、負荷雙邊競價。在電力市場建設之初應確定一個電力市場發(fā)展路線圖，在發(fā)展過程中，不斷評估對市場運營情況進行評估，逐步完善電力市場交易機制、產(chǎn)品、監(jiān)管及電網(wǎng)運行、規(guī)劃等方面，最終真正建立一個競爭的、充滿活力的、可持續(xù)的電力市場和一個安全穩(wěn)定的電力系統(tǒng)。
（2）建立完善的電力市場法律體系。電力市場的建立、運行和管理應該是建立在公平、公正、公開的電力市場法律體系之上。完善的電力市場法律體系應該涵蓋監(jiān)管機構(gòu)、發(fā)電公司、售電公司、電網(wǎng)公司、電力用戶、電力交易機構(gòu)、調(diào)度機構(gòu)等市場主體，覆蓋電力市場化交易的全過程，明確規(guī)范和定義各市場主體的責任、義務和行為準則?；诜审w系開展市場設計，所有市場主體在法律體系的規(guī)范下參與電力市場活動，承擔相關(guān)義務和接受監(jiān)督，公平地競爭。需要強調(diào)的是，追逐利潤是市場成員參與市場競爭的根本動機，而嚴格的監(jiān)管和懲罰機制則是市場公平競爭的保障，中國在開展批發(fā)電力市場建設的時候可借鑒國外成熟市場的監(jiān)管方法和機制，為電力市場的穩(wěn)定發(fā)展提供保障。同時，隨著電力市場的運營，針對市場運營中出現(xiàn)的問題逐步完善電力市場法律體系。
（3）確保電網(wǎng)運行安全優(yōu)先的指導思想。建立電力市場的主要目的是提高資源配置的效率，優(yōu)化電力供需和傳輸，實現(xiàn)社會效益最大化。電力的可靠、持續(xù)供應是社會活動的基礎，中斷的電力供應可能會造成巨大的經(jīng)濟損失，并對生產(chǎn)、生活帶來極大的影響。因此，電網(wǎng)的安全運行是電力市場化運營的基礎。在美國，自開放輸電開展批發(fā)電力競爭以來，發(fā)生了多起嚴重的電網(wǎng)安全運行事故，造成了巨大的經(jīng)濟損失。因此，中國電力市場的建設、運行應充分考慮電網(wǎng)運行安全，在市場進行交易出清和購買電力和備用、電網(wǎng)運行控制時強化安全的考慮，保證電網(wǎng)安全的控制手段、機制的落實。
（4）支持新能源政策、推動新技術(shù)的應用。電能是終端能源使用的重要形式，因此，國內(nèi)外能源政策大部分與電力的生產(chǎn)、供應相關(guān)。例如，可再生能源的發(fā)展是美國能源安全政策的重要組成部分，可再生能源發(fā)電的消納也是各電力市場努力解決的重要問題之一；為了支持可再生能源消納，加州ISO增加了爬坡能力的市場，保證獲取足夠的調(diào)節(jié)能力來應對可再生能源發(fā)電的波動；各ISO/RTO都采取了調(diào)頻性能的補償機制，鼓勵調(diào)頻資源積極跟蹤系統(tǒng)控制信號等。另外，F(xiàn)ERC也制定了支持新的電力技術(shù)應用的法令，比如允許分布式電源、儲能、需求響應等資源參與容量市場、調(diào)頻市場。中國電力市場建設也應該充分考慮國家和地區(qū)的能源發(fā)展需要，設計合理的市場交易和補償機制，支持新能源消納，鼓勵分布式電源、儲能、電動汽車、需求響應等分布式資源的參與市場，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)應用、人工智能等方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)開放、競爭、互動的電力市場。
5.結(jié)論
美國電力市場的發(fā)展是一個不斷完善的過程，從而逐步成為穩(wěn)定活躍的成熟市場。本文回顧了美國電力市場的發(fā)展歷程，總結(jié)了美國電力市場化改革在市場結(jié)構(gòu)、市場規(guī)則、市場運行、市場監(jiān)管、電網(wǎng)電源規(guī)劃等相關(guān)方面體現(xiàn)的特點，然后分析了美國電力市場化改革中在電網(wǎng)運行安全、電網(wǎng)運行技術(shù)和電力公司運營3方面遇到的挑戰(zhàn)，并針對中國電力市場建設提出了4方面的建議。
中國電力市場化改革是一項艱巨復雜的任務，可能會遇到與美國在改革中類似的市場不穩(wěn)定、供電危機、電網(wǎng)運行安全受到威脅、改革進程受到阻礙等問題。中國的電力市場化改革可借鑒美國電力市場發(fā)展過程中的經(jīng)驗和教訓，結(jié)合中國社會制度、經(jīng)濟制度、電力發(fā)展等實際情況，堅定改革決心，確定電力市場的發(fā)展路線，實現(xiàn)符合中國國情的電力市場。
專家介紹
田偉(1985—)，女，通信作者，碩士，高級工程師，從事電力市場、調(diào)度自動化等相關(guān)研究，
E-mail: tian-wei@epri.sgcc.com.cn。
施航(1975—)，男，碩士，高級經(jīng)濟師，從事電力市場研究及運行，
E-mail: 553114539@qq.com。
曹陽(1978—)，男，碩士，高級工程師(教授級)，從事調(diào)度自動化、電力市場、電力系統(tǒng)標準化、需求響應等相關(guān)研究，
E-mail: caoyang@epri.sgcc.com.cn。
