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電(dian)力系統的運行(xing)牽扯到(dao)很多(duo)(duo)問(wen)題和(he)(he)(he)決(jue)策，比(bi)如(ru)明天(tian)哪(na)些(xie)機(ji)組(zu)能發電(dian)賺錢、價格是多(duo)(duo)少，比(bi)如(ru)2小時后電(dian)不夠用(yong)了哪(na)些(xie)用(yong)戶能用(yong)電(dian)、價格是多(duo)(duo)少，比(bi)如(ru)五年(nian)后新建的電(dian)廠要建在哪(na)里……這(zhe)些(xie)問(wen)題目前都是由政府來集中決(jue)策，電(dian)力市場則(ze)試圖(tu)用(yong)經濟學原理讓每個(ge)參與者來分散(san)決(jue)策。我們日常(chang)見(jian)到(dao)的商品市場和(he)(he)(he)服務市場都是分散(san)決(jue)策的，相比(bi)集中定價和(he)(he)(he)集中決(jue)策，分散(san)決(jue)策可以(yi)提高運行(xing)效率和(he)(he)(he)整(zheng)體社會福利。

不同于商品，電力系統具有實時平衡、傳輸阻塞、安全要求高等特點，無法像商品市場一樣集中存儲、分散買賣，因(yin)此電力市場需要特別設計。

美國聯邦能源管理會（FERC）在2001年提出了標準電力市場設計（Standard Market Design, SMD）供北美各個(ge)電(dian)力系統采用，我個(ge)人感(gan)覺還是(shi)比較(jiao)完(wan)備的(de)。

1、SMD要解決的第一個問題：電價應該是多少？

SMD認為，每個用戶都應該申報每個時間需要的電能以及能接受的最高價，每個機組都應該申報每個時間的期望發電量和成本價即最低價，之后由市場出清電能單價，凡是出價高于該單價的用戶都能用電，凡是出價低于該單價的機組都能發電，而出清的目標就是社會福利最大。

【經濟學家(jia)認(ren)為：單(dan)個(ge)(ge)用(yong)(yong)戶(hu)福(fu)利=(用(yong)(yong)戶(hu)能(neng)接受的價(jia)格-出(chu)清價(jia)格)*電量；單(dan)個(ge)(ge)機(ji)組(zu)(zu)福(fu)利=(出(chu)清價(jia)格-機(ji)組(zu)(zu)能(neng)接受的最低(di)價(jia))*電量；社會福(fu)利=每(mei)(mei)個(ge)(ge)用(yong)(yong)戶(hu)的福(fu)利之和(he)+每(mei)(mei)個(ge)(ge)機(ji)組(zu)(zu)的福(fu)利之和(he)。】

圍(wei)繞這個理念，SMD設計了實(shi)時(shi)電能(neng)市場，從(cong)而決定(ding)每個用(yong)戶和(he)機組在每個時(shi)刻(ke)的電量和(he)電價。

2、SMD要解決的第二個問題：實時電能市場中電價波動太頻繁。

為(wei)此SMD設計了中長期電能市(shi)場和日前電能市(shi)場，方便機(ji)組和用(yong)戶(hu)進行雙邊協商(shang)或(huo)者(zhe)集中招投標。如果(guo)用(yong)戶(hu)在日前市(shi)場買(mai)的電不夠，那他也可以在實(shi)時(shi)市(shi)場按(an)照實(shi)時(shi)電價(jia)購買(mai)差值，承擔價(jia)格波動的風險。

3、SMD要解決的第三個問題：如果機組和用戶已經達成了買賣意向，但電網輸送能力不夠怎么辦？

為(wei)此(ci)SMD引入了節點電價，讓越限支(zhi)路的受(shou)端(duan)價格比送(song)端(duan)價格高，以鼓勵受(shou)端(duan)的機組多發一點電、用戶再少(shao)用一點電。

同時為了讓用(yong)(yong)(yong)戶對沖(chong)支(zhi)路越限時被迫接受(shou)高(gao)價(jia)買電(dian)的風險，SMD設計(ji)了金(jin)融輸(shu)電(dian)權供用(yong)(yong)(yong)戶投(tou)標購買，一旦中標且支(zhi)路越限了，那用(yong)(yong)(yong)戶就可(ke)以獲得節點電(dian)價(jia)的差(cha)值補(bu)償(chang)（即(ji)用(yong)(yong)(yong)戶實(shi)際(ji)支(zhi)付的是(shi)出清價(jia)格(ge)+金(jin)融輸(shu)電(dian)權拍賣價(jia)格(ge)，而不是(shi)節點電(dian)價(jia)）。

4、SMD要解決的第四個問題：電網實時安全。

SMD建議實時電(dian)能市(shi)場在(zai)1小時前關閉，比如4:00后無(wu)法修改5:00的報價(jia)（如果5:00時某(mou)用戶實際消耗了比計劃更多的電(dian)，則按5:00的實時價(jia)格來支付這部分差額電(dian)量）。

實時電能市場一旦關閉，電力系統的決策權就從市場轉移到了調度，調度可以通過招投標的方式來采購/調用各類輔助服務來保證電網實時安全，比如調頻服務（電網頻率必須保持在50Hz，如果頻率低了那就讓機組調整出力）、調壓服務（電網電壓必須保持在一個范圍內，如果超過了那就要機組進行無功調節）、調峰服務（用戶(hu)實際比計(ji)劃多用電(dian)(dian)了(le)(le)，那就讓機(ji)組(zu)臨(lin)時多發電(dian)(dian)；比較精(jing)妙的是(shi)，SMD把調峰(feng)設計(ji)成了(le)(le)電(dian)(dian)能市場中的機(ji)組(zu)經濟(ji)運(yun)行區間參數而不(bu)是(shi)單獨的輔助服務）等。

5、SMD要解決的第五個問題：電網遠期安全。

顯然(ran)在(zai)電能(neng)(neng)市場(chang)中(zhong)，機組(zu)(zu)越多價格越低(di)，這就造(zao)成沒有(you)發(fa)電企業愿意(yi)新建機組(zu)(zu)，因此SMD設計(ji)了(le)(le)容(rong)量市場(chang)。只要一(yi)臺機組(zu)(zu)承諾未來會在(zai)線(xian)（不管是新建機組(zu)(zu)還是已(yi)有(you)機組(zu)(zu)），就能(neng)(neng)在(zai)容(rong)量市場(chang)獲(huo)得(de)回報，從而保(bao)證(zheng)在(zai)未來有(you)足夠的機組(zu)(zu)；甚至是線(xian)路(lu)也(ye)能(neng)(neng)參與容(rong)量市場(chang)獲(huo)利（理論基礎是：線(xian)路(lu)增加了(le)(le)區域互聯，從而降低(di)了(le)(le)安全需求(qiu)）。

當然SMD還有很(hen)多內容，比如調(diao)度機(ji)構(gou)(gou)獨(du)立、市(shi)場機(ji)構(gou)(gou)獨(du)立、輸電(dian)網(wang)壟(long)斷、配電(dian)網(wang)分區域(yu)壟(long)斷、利(li)(li)用節點電(dian)價差(cha)額鼓勵盈利(li)(li)線(xian)路等(deng)等(deng)。但是(shi)很(hen)可惜由于政(zheng)治(zhi)原因，2004年(nian)SMD被迫(po)取消（各個州擔心聯邦機(ji)構(gou)(gou)權力過大）。

FERC制訂SMD，其實(shi)(shi)是(shi)想把美(mei)國(guo)最(zui)大電(dian)力(li)平(ping)衡區域(yu)PJM的(de)成(cheng)功經(jing)驗推廣出去，所以SMD是(shi)否完美(mei)就看(kan)PJM實(shi)(shi)際運行(xing)情況就好了。事實(shi)(shi)有點(dian)打臉：

1、SMD試圖挖掘電力的商品屬性，系統缺電時就用高電價來吸引用戶少用電，或者去阻塞少、節點電價低的區域用電。實踐證明，美國電價太低了，所以絕大部分用戶都基本沒有需求彈性，不會根據電價波動來調整用電行為。少有的極(ji)端情況下（比如2014年美國(guo)極(ji)地(di)渦旋），超高的實(shi)時(shi)電價最后也由于政治原因被分(fen)攤給(gei)了所有用戶(hu)而不是實(shi)時(shi)市場用戶(hu)。

2、同理SMD試圖用(yong)(yong)缺(que)(que)電(dian)時的(de)(de)高電(dian)價來(lai)吸(xi)引機組投資，但一來(lai)缺(que)(que)電(dian)機會太少了，二(er)來(lai)缺(que)(que)電(dian)時報(bao)高價很(hen)有(you)可能(neng)會招來(lai)新聞報(bao)道（以及后續的(de)(de)濫用(yong)(yong)市場(chang)力(li)(li)調查和政治壓(ya)力(li)(li)，畢(bi)竟(jing)用(yong)(yong)電(dian)更像一個公(gong)共服務(wu)而不僅僅是(shi)商品服務(wu)），三來(lai)市場(chang)參與者的(de)(de)負荷預測能(neng)力(li)(li)遠(yuan)遠(yuan)低于(yu)電(dian)力(li)(li)市場(chang)之前的(de)(de)一體化(hua)電(dian)力(li)(li)公(gong)司，因(yin)此機組裕度反(fan)而下降了。

3、前面說的(de)市(shi)場(chang)機(ji)制(zhi)其實都(dou)是批發市(shi)場(chang)的(de)機(ji)制(zhi)，參(can)(can)與(yu)者包括大(da)機(ji)組、大(da)工業用(yong)戶(hu)、售(shou)電(dian)公(gong)(gong)(gong)司，而小用(yong)戶(hu)則無法(fa)參(can)(can)與(yu)。一(yi)(yi)方面，小用(yong)戶(hu)都(dou)沒(mei)有(you)經(jing)驗和(he)(he)(he)余力，也雇不(bu)(bu)起專業人士來參(can)(can)與(yu)電(dian)力市(shi)場(chang)的(de)復雜(za)預測和(he)(he)(he)報(bao)價(jia)，更承擔不(bu)(bu)起實時電(dian)價(jia)的(de)波(bo)動(dong)風險；另一(yi)(yi)方面，小用(yong)戶(hu)的(de)電(dian)量太少沒(mei)有(you)議(yi)價(jia)能力，電(dian)力市(shi)場(chang)的(de)優化出(chu)清引擎顯然也無法(fa)容納這么(me)多用(yong)戶(hu)。因此(ci)工商業和(he)(he)(he)居(ju)民等小用(yong)戶(hu)只能通過售(shou)電(dian)公(gong)(gong)(gong)司進入市(shi)場(chang)，而且(qie)簽(qian)訂的(de)也大(da)都(dou)是固定分(fen)時電(dian)價(jia)合同(tong)（和(he)(he)(he)電(dian)力市(shi)場(chang)前差不(bu)(bu)多），售(shou)電(dian)公(gong)(gong)(gong)司同(tong)質(zhi)化競爭非(fei)常嚴重，規劃中的(de)差異化競爭、技術創新、模式創新一(yi)(yi)直沒(mei)有(you)到來。

世界其他幾個主要電力市場也都有各自的問題：

1、歐洲的電力市場：由于擔心節點(dian)電(dian)(dian)(dian)價過(guo)于復雜且預(yu)期(qi)阻(zu)塞(sai)不多(duo)，因此歐洲(zhou)電(dian)(dian)(dian)力市場(chang)(chang)(chang)采用統(tong)一(yi)出清電(dian)(dian)(dian)價。一(yi)旦出現阻(zu)塞(sai)則(ze)由調度員(yuan)手(shou)工(gong)調整，這(zhe)種非(fei)市場(chang)(chang)(chang)行(xing)為讓(rang)很多(duo)機組都(dou)會刻意制造(zao)阻(zu)塞(sai)然后等待手(shou)工(gong)調整賺錢，這(zhe)反過(guo)來倒逼調度員(yuan)預(yu)留(liu)更(geng)多(duo)備用，降低了系統(tong)效(xiao)率(lv)。歐洲(zhou)也沒有引入(ru)(ru)實時電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)市場(chang)(chang)(chang)，而只是(shi)引入(ru)(ru)了了日(ri)內(nei)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)市場(chang)(chang)(chang)（精度更(geng)低波動(dong)更(geng)小，且只限于各(ge)國內(nei)部(bu)），但(dan)絕大部(bu)分電(dian)(dian)(dian)量都(dou)在歐洲(zhou)整體聯動(dong)的中長期(qi)和日(ri)前電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)市場(chang)(chang)(chang)都(dou)交(jiao)易完了，因此價格(ge)發現能(neng)(neng)力有限。

2、英國、澳洲的電力市場：均未(wei)引入節點電價，機(ji)組報(bao)量報(bao)價，用(yong)戶僅作為價格(ge)接受者。顯然這種(zhong)機(ji)制下的非市場行(xing)為更多了。

總體看來，電力市場的確沒有那么神奇，畢竟電能兼具公共服務和商品的屬性，很難完全交給市場決定，電力系統和電力市場的運行往往都能看到行政大手的參與。即便是(shi)(shi)電力市場最先進的美國，51個(ge)洲都(dou)只有23個(ge)有電力市場，而且很多都(dou)沒(mei)有SMD那么完(wan)善，另外28個(ge)洲均還是(shi)(shi)發輸配一體化電力系統。

雖(sui)然(ran)電(dian)(dian)力市場(chang)有很多初衷（提高效(xiao)率、避(bi)免(mian)浪費、保障安全、引入競爭、鼓勵創新），但實際運行(xing)下來真正的(de)好處只有兩個：一是(shi)發電(dian)(dian)公(gong)司自負盈虧了，所以他(ta)們會小心翼翼地避(bi)免(mian)故障且(qie)減少(shao)檢修；二是(shi)政府(fu)終(zhong)于可以避(bi)免(mian)制(zhi)訂電(dian)(dian)價這種吃力不討好的(de)事(shi)情了。

下期預告：中國電(dian)力系統的(de)市場化其實比歐美更困(kun)難。

下(xia)期預(yu)告：新能(neng)源存在波動性、隨機性問(wen)題，使(shi)得電力市場很多規則不適用。可是一個電力系(xi)統如果以新能(neng)源為主，那(nei)電力市場一定(ding)是必選項(xiang)。