一、為什么要有電力市場？
電力系統(tǒng)的運行牽扯到很多問題和決策，比如明天哪些機組能發(fā)電賺錢、價格是多少，比如2小時后電不夠用了哪些用戶能用電、價格是多少，比如五年后新建的電廠要建在哪里……這些問題目前都是由政府來集中決策，電力市場則試圖用經(jīng)濟學(xué)原理讓每個參與者來分散決策。我們?nèi)粘Ｒ姷降纳唐肥袌龊头?wù)市場都是分散決策的，相比集中定價和集中決策，分散決策可以提高運行效率和整體社會福利。
不同于商品，電力系統(tǒng)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，因此電力市場需要特別設(shè)計。
二、是否存在一個完美的電力市場？
美國聯(lián)邦能源管理會（FERC）在2001年提出了標(biāo)準(zhǔn)電力市場設(shè)計（Standard Market Design, SMD）供北美各個電力系統(tǒng)采用，我個人感覺還是比較完備的。
1、SMD要解決的第一個問題：電價應(yīng)該是多少？
SMD認(rèn)為，每個用戶都應(yīng)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(yīng)該申報每個時間的期望發(fā)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(fā)電，而出清的目標(biāo)就是社會福利最大。
【經(jīng)濟學(xué)家認(rèn)為：單個用戶福利=(用戶能接受的價格-出清價格)*電量；單個機組福利=(出清價格-機組能接受的最低價)*電量；社會福利=每個用戶的福利之和+每個機組的福利之和?！?/p>
圍繞這個理念，SMD設(shè)計了實時電能市場，從而決定每個用戶和機組在每個時刻的電量和電價。
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。
為此SMD設(shè)計了中長期電能市場和日前電能市場，方便機組和用戶進行雙邊協(xié)商或者集中招投標(biāo)。如果用戶在日前市場買的電不夠，那他也可以在實時市場按照實時電價購買差值，承擔(dān)價格波動的風(fēng)險。
3、SMD要解決的第三個問題：如果機組和用戶已經(jīng)達(dá)成了買賣意向，但電網(wǎng)輸送能力不夠怎么辦？
為此SMD引入了節(jié)點電價，讓越限支路的受端價格比送端價格高，以鼓勵受端的機組多發(fā)一點電、用戶再少用一點電。
同時為了讓用戶對沖支路越限時被迫接受高價買電的風(fēng)險，SMD設(shè)計了金融輸電權(quán)供用戶投標(biāo)購買，一旦中標(biāo)且支路越限了，那用戶就可以獲得節(jié)點電價的差值補償（即用戶實際支付的是出清價格+金融輸電權(quán)拍賣價格，而不是節(jié)點電價）。
4、SMD要解決的第四個問題：電網(wǎng)實時安全。
SMD建議實時電能市場在1小時前關(guān)閉，比如4:00后無法修改5:00的報價（如果5:00時某用戶實際消耗了比計劃更多的電，則按5:00的實時價格來支付這部分差額電量）。
實時電能市場一旦關(guān)閉，電力系統(tǒng)的決策權(quán)就從市場轉(zhuǎn)移到了調(diào)度，調(diào)度可以通過招投標(biāo)的方式來采購/調(diào)用各類輔助服務(wù)來保證電網(wǎng)實時安全，比如調(diào)頻服務(wù)（電網(wǎng)頻率必須保持在50Hz，如果頻率低了那就讓機組調(diào)整出力）、調(diào)壓服務(wù)（電網(wǎng)電壓必須保持在一個范圍內(nèi)，如果超過了那就要機組進行無功調(diào)節(jié)）、調(diào)峰服務(wù)（用戶實際比計劃多用電了，那就讓機組臨時多發(fā)電；比較精妙的是，SMD把調(diào)峰設(shè)計成了電能市場中的機組經(jīng)濟運行區(qū)間參數(shù)而不是單獨的輔助服務(wù)）等。
5、SMD要解決的第五個問題：電網(wǎng)遠(yuǎn)期安全。
顯然在電能市場中，機組越多價格越低，這就造成沒有發(fā)電企業(yè)愿意新建機組，因此SMD設(shè)計了容量市場。只要一臺機組承諾未來會在線（不管是新建機組還是已有機組），就能在容量市場獲得回報，從而保證在未來有足夠的機組；甚至是線路也能參與容量市場獲利（理論基礎(chǔ)是：線路增加了區(qū)域互聯(lián)，從而降低了安全需求）。
當(dāng)然SMD還有很多內(nèi)容，比如調(diào)度機構(gòu)獨立、市場機構(gòu)獨立、輸電網(wǎng)壟斷、配電網(wǎng)分區(qū)域壟斷、利用節(jié)點電價差額鼓勵盈利線路等等。但是很可惜由于政治原因，2004年SMD被迫取消（各個州擔(dān)心聯(lián)邦機構(gòu)權(quán)力過大）。
三、世界各國電力市場為什么不完美？
FERC制訂SMD，其實是想把美國最大電力平衡區(qū)域PJM的成功經(jīng)驗推廣出去，所以SMD是否完美就看PJM實際運行情況就好了。事實有點打臉：
1、SMD試圖挖掘電力的商品屬性，系統(tǒng)缺電時就用高電價來吸引用戶少用電，或者去阻塞少、節(jié)點電價低的區(qū)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(jù)電價波動來調(diào)整用電行為。少有的極端情況下（比如2014年美國極地渦旋），超高的實時電價最后也由于政治原因被分?jǐn)偨o了所有用戶而不是實時市場用戶。
2、同理SMD試圖用缺電時的高電價來吸引機組投資，但一來缺電機會太少了，二來缺電時報高價很有可能會招來新聞報道（以及后續(xù)的濫用市場力調(diào)查和政治壓力，畢竟用電更像一個公共服務(wù)而不僅僅是商品服務(wù)），三來市場參與者的負(fù)荷預(yù)測能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電力市場之前的一體化電力公司，因此機組裕度反而下降了。
3、前面說的市場機制其實都是批發(fā)市場的機制，參與者包括大機組、大工業(yè)用戶、售電公司，而小用戶則無法參與。一方面，小用戶都沒有經(jīng)驗和余力，也雇不起專業(yè)人士來參與電力市場的復(fù)雜預(yù)測和報價，更承擔(dān)不起實時電價的波動風(fēng)險；另一方面，小用戶的電量太少沒有議價能力，電力市場的優(yōu)化出清引擎顯然也無法容納這么多用戶。因此工商業(yè)和居民等小用戶只能通過售電公司進入市場，而且簽訂的也大都是固定分時電價合同（和電力市場前差不多），售電公司同質(zhì)化競爭非常嚴(yán)重，規(guī)劃中的差異化競爭、技術(shù)創(chuàng)新、模式創(chuàng)新一直沒有到來。
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(dān)心節(jié)點電價過于復(fù)雜且預(yù)期阻塞不多，因此歐洲電力市場采用統(tǒng)一出清電價。一旦出現(xiàn)阻塞則由調(diào)度員手工調(diào)整，這種非市場行為讓很多機組都會刻意制造阻塞然后等待手工調(diào)整賺錢，這反過來倒逼調(diào)度員預(yù)留更多備用，降低了系統(tǒng)效率。歐洲也沒有引入實時電能市場，而只是引入了了日內(nèi)電能市場（精度更低波動更小，且只限于各國內(nèi)部），但絕大部分電量都在歐洲整體聯(lián)動的中長期和日前電能市場都交易完了，因此價格發(fā)現(xiàn)能力有限。
2、英國、澳洲的電力市場：均未引入節(jié)點電價，機組報量報價，用戶僅作為價格接受者。顯然這種機制下的非市場行為更多了。
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(wù)和商品的屬性，很難完全交給市場決定，電力系統(tǒng)和電力市場的運行往往都能看到行政大手的參與。即便是電力市場最先進的美國，51個洲都只有23個有電力市場，而且很多都沒有SMD那么完善，另外28個洲均還是發(fā)輸配一體化電力系統(tǒng)。
雖然電力市場有很多初衷（提高效率、避免浪費、保障安全、引入競爭、鼓勵創(chuàng)新），但實際運行下來真正的好處只有兩個：一是發(fā)電公司自負(fù)盈虧了，所以他們會小心翼翼地避免故障且減少檢修；二是政府終于可以避免制訂電價這種吃力不討好的事情了。
四、中國電力市場目前處在哪一階段？
下期預(yù)告：中國電力系統(tǒng)的市場化其實比歐美更困難。
五、新能源來了！
下期預(yù)告：新能源存在波動性、隨機性問題，使得電力市場很多規(guī)則不適用。可是一個電力系統(tǒng)如果以新能源為主，那電力市場一定是必選項。
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