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2019年8月12至13日(ri)，美(mei)(mei)國德(de)州批發市(shi)(shi)場(chang)電(dian)(dian)價(jia)飆(biao)升，12日(ri)下午(wu)每(mei)(mei)兆瓦時(shi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)費(fei)高達(da)6537.45美(mei)(mei)元(yuan)(yuan)(約46元(yuan)(yuan)/kWh)，13日(ri)下午(wu)每(mei)(mei)兆瓦時(shi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)費(fei)高達(da)9000美(mei)(mei)元(yuan)(yuan)(約63元(yuan)(yuan)/kWh)，這種罕見的(de)(de)(de)電(dian)(dian)價(jia)暴(bao)漲引(yin)發了熱議。氣溫升高、傳統能源持(chi)續退(tui)出、以及(ji)高比例風電(dian)(dian)出力不足是(shi)引(yin)發全網電(dian)(dian)力供需(xu)形(xing)勢緊張、導(dao)致電(dian)(dian)價(jia)飆(biao)升的(de)(de)(de)客(ke)觀原(yuan)因。從(cong)市(shi)(shi)場(chang)規則的(de)(de)(de)角度考慮，9000美(mei)(mei)元(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)價(jia)格是(shi)如(ru)何在批發市(shi)(shi)場(chang)中形(xing)成？本(ben)文將從(cong)美(mei)(mei)國德(de)州的(de)(de)(de)價(jia)格機制方面分析(xi)電(dian)(dian)價(jia)飆(biao)升的(de)(de)(de)原(yuan)因。

一、美國德州的稀缺定價機制

表1顯示了(le)美(mei)國德(de)州(zhou)2019年8月13日下午(wu)14:10的(de)結算價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)（部(bu)分節(jie)(jie)點），多個(ge)節(jie)(jie)點的(de)市(shi)場(chang)結算價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)達到9000$/MWh，但實時(shi)市(shi)場(chang)出清(qing)的(de)LMP價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)遠低于結算價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)。造(zao)成結算價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)與LMP出現巨大差異的(de)原因是美(mei)國德(de)州(zhou)稀(xi)缺定價(jia)(jia)(jia)(jia)機(ji)制。稀(xi)缺定價(jia)(jia)(jia)(jia)機(ji)制設計下，電(dian)能(neng)量(liang)(liang)的(de)結算價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)除了(le)實時(shi)市(shi)場(chang)出清(qing)價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)LMP外，還包括兩類(lei)價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)增(zeng)量(liang)(liang)（Adder），包括備用價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)增(zeng)量(liang)(liang)和可(ke)靠(kao)性價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)增(zeng)量(liang)(liang)。在供(gong)需(xu)緊張的(de)情況下，價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)增(zeng)量(liang)(liang)會作為市(shi)場(chang)出清(qing)價(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)的(de)補充，進(jin)一步反(fan)映電(dian)力系統的(de)稀(xi)缺價(jia)(jia)(jia)(jia)值(zhi)。其中：

發(fa)電電能(neng)量(liang)(liang)收(shou)益=（節點邊際價格+備用價格增量(liang)(liang)+可靠性價格增量(liang)(liang)）*發(fa)電量(liang)(liang)

用(yong)戶(hu)電費(fei)支(zhi)出=（分區價(jia)格+備用(yong)價(jia)格增量(liang)+可靠(kao)性價(jia)格增量(liang)）*用(yong)電量(liang)

圖(tu)：2019年8月(yue)13日下午14:10美(mei)國德州價格增量

可以看到，美國德州實時市場價格中有三個分量，分別是RTORPA($1910.85)、RTOFFPA($1300.00)、RTORDPA($6298.72)。

1、備用價格增量RTORPA、RTOFFPA

備(bei)(bei)用(yong)價(jia)格增(zeng)量(liang)與(yu)美國德州的(de)備(bei)(bei)用(yong)輔助服(fu)務產品有(you)關(guan)。設置備(bei)(bei)用(yong)價(jia)格增(zeng)量(liang)的(de)目的(de)是(shi)反映電力稀缺時段(duan)的(de)備(bei)(bei)用(yong)價(jia)值(zhi)。取(qu)決于備(bei)(bei)用(yong)需求曲線(xian)。

圖：備用需求曲線

備用容量越低，備用價值越高，導致備用價值越高。由于備用類型的不同，相應的備用需求曲線也不同，導致備用價格增量數值有差異。RTORPA、RTOFFPA分別是旋轉備用和非旋轉備用對應的價格增量數值。

備用價格增(zeng)量的計算(suan)方法如下：

①計(ji)算失負荷概率曲(qu)線(xian)(xian)和(he)備用需求曲(qu)線(xian)(xian)。統計(ji)近3年超短期負荷預測與(yu)實際負荷的(de)偏差X，并擬合成預測均值(zhi)為(wei)(wei)M，標準(zhun)差為(wei)(wei)SD的(de)預測偏差正態分布曲(qu)線(xian)(xian)：

X=N(M,SD)

計算(suan)不同備(bei)用(yong)容量(liang)下的失負荷概(gai)率曲線(式1）和(he)備(bei)用(yong)需求曲線(式2)：

LOLP=1，R≤M

1-CDF(M,SD,R),R＞M（式1）

Preserve=VOLL×LOLP（式2）

其中，LOLP為(wei)失負荷概率(lv)，M為(wei)德州的最(zui)小備(bei)用容(rong)量，現(xian)值為(wei)2000MW。CDF為(wei)正態(tai)分(fen)布(bu)X的累計(ji)分(fen)布(bu)函數，R為(wei)系(xi)統(tong)實際(ji)的備(bei)用容(rong)量，Preserve為(wei)備(bei)用需求曲線(xian)上的備(bei)用價值，VOLL為(wei)出清價格(ge)上限，現(xian)值為(wei)9000$/MWh。

②根據出(chu)清電(dian)價和備用需求曲線計算備用價格(ge)增(zeng)量。

備用價格(ge)增(zeng)量=(VOLL–λ)×LOLP（式3）

其中，λ為(wei)參考(kao)節點電能量價格(ge)。

可以(yi)看到，若電力稀缺時(shi)段(duan)的實時(shi)出(chu)清價(jia)格(ge)（λ）不高，但備用(yong)價(jia)值很高，那么(me)備用(yong)價(jia)格(ge)增(zeng)量將(jiang)會升高，即(ji)備用(yong)價(jia)格(ge)增(zeng)量將(jiang)進一(yi)步反映系統的稀缺價(jia)格(ge)信號（如式3所示(shi)）。

2、可靠性價格增量RTORDPA

可(ke)(ke)(ke)靠(kao)性價(jia)(jia)格增(zeng)量與現貨(huo)市場的(de)可(ke)(ke)(ke)靠(kao)性機組組合有(you)關。設置可(ke)(ke)(ke)靠(kao)性價(jia)(jia)格增(zeng)量的(de)目的(de)是減少可(ke)(ke)(ke)靠(kao)性調度中的(de)市場干預(yu)手段對市場信號產生的(de)影響。

電(dian)力(li)市(shi)場運行期間(jian)，為(wei)了保(bao)證(zheng)實(shi)時供(gong)電(dian)的(de)安全可靠，ERCOT的(de)安全經濟調度(du)系統會通過指令(ling)開(kai)機、啟(qi)動(dong)負(fu)荷備用(yong)、啟(qi)動(dong)緊急響(xiang)應服務等方式(shi)來(lai)進行可靠性調度(du)，這些(xie)均為(wei)成本較高的(de)機組，但它們(men)的(de)調用(yong)將導(dao)致能量價格的(de)降低，不能提供(gong)正確(que)的(de)價格信(xin)號。這是一(yi)種價格反轉的(de)現象。

可(ke)(ke)靠性價格(ge)(ge)增量是為反映可(ke)(ke)靠供電的價值，減少可(ke)(ke)靠性調度對電能量價格(ge)(ge)的抑(yi)制作用，反映了真實的稀缺水平:

其中，RDPA為可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)價格(ge)(ge)增(zeng)量(liang)，λR為可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)組(zu)(zu)合(he)(he)或負(fu)荷(he)備(bei)用所(suo)投入機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)的(de)最小出力為零(ling)時的(de)電能(neng)量(liang)系(xi)統(tong)邊際(ji)價格(ge)(ge)。λD為可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)調度后實際(ji)的(de)電能(neng)量(liang)系(xi)統(tong)邊際(ji)價格(ge)(ge)。可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)價格(ge)(ge)增(zeng)量(liang)反映了有、無可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)組(zu)(zu)合(he)(he)或負(fu)荷(he)備(bei)用兩(liang)種情況下電能(neng)量(liang)價格(ge)(ge)的(de)差，全(quan)ERCOT區域取一個統(tong)一值。

二、美國德州電價飆升原因分析

德(de)州下午14:10的旋轉備(bei)用價(jia)格增量(liang)(liang)(liang)RTORPA($1910.85)、非旋轉備(bei)用價(jia)格增量(liang)(liang)(liang)RTOFFPA($1300.00)、可靠(kao)性價(jia)格增量(liang)(liang)(liang)RTORDPA($6298.72)、實(shi)時LMP大部分在(zai)$1000以內(nei)。

旋轉備(bei)用價(jia)(jia)格(ge)增量和非旋轉備(bei)用價(jia)(jia)格(ge)增量的數(shu)值(zhi)大于零，但(dan)也(ye)遠低于最(zui)高值(zhi)$9000，說明此時系統出現(xian)備(bei)用緊(jin)缺的情況(kuang)，但(dan)還沒有達到最(zui)低值(zhi)。

可(ke)靠性價(jia)(jia)格(ge)增(zeng)(zeng)(zeng)量為(wei)$6298.72，約占市場結算(suan)均價(jia)(jia)的(de)66%，說明13日下午美國德(de)州調用(yong)了(le)大量的(de)應急機組或緊(jin)(jin)急需求響應來維持(chi)電力平衡(heng)。這(zhe)也在一(yi)定程度上緩和了(le)備用(yong)緊(jin)(jin)缺形勢(shi)，導致備用(yong)價(jia)(jia)格(ge)增(zeng)(zeng)(zeng)量數值不(bu)高(gao)。雖然緊(jin)(jin)急備用(yong)資(zi)源會導致系(xi)統的(de)備用(yong)水平變高(gao)，從(cong)而降低備用(yong)價(jia)(jia)格(ge)增(zeng)(zeng)(zeng)量，但可(ke)靠性價(jia)(jia)格(ge)增(zeng)(zeng)(zeng)量會升高(gao)。

因(yin)此，美(mei)國德州稀缺定價(jia)機(ji)制能夠通過(guo)備用價(jia)格增量和可(ke)靠性價(jia)格增量共同反映系統(tong)的稀缺情況。

三、對我國的啟示

美(mei)國(guo)德州是純能量(liang)市場，沒有容量(liang)市場。提高價格(ge)(ge)上限、增加備用價格(ge)(ge)增量(liang)是美(mei)國(guo)德州為(wei)促(cu)進發電資(zi)源投(tou)資(zi)的一種容量(liang)機(ji)制。批發市場短時間的價格(ge)(ge)飆升能夠體(ti)現稀缺收(shou)益，幫助發電主體(ti)回收(shou)投(tou)資(zi)成本(ben)，從(cong)而(er)促(cu)進發電投(tou)資(zi)。

我(wo)國現有(you)的(de)規(gui)則體系下，價(jia)格帽偏低，難以(yi)通過稀(xi)缺價(jia)格的(de)形式反映發(fa)電(dian)(dian)(dian)投資(zi)成本。現有(you)的(de)計劃電(dian)(dian)(dian)量(liang)電(dian)(dian)(dian)價(jia)綜合考慮了(le)可變(bian)成本和(he)容量(liang)成本，能(neng)夠保證發(fa)電(dian)(dian)(dian)企(qi)業部分(fen)收(shou)益(yi)(yi)。但隨著發(fa)用(yong)電(dian)(dian)(dian)計劃的(de)放開，基(ji)數電(dian)(dian)(dian)量(liang)將會不斷減少(shao)，發(fa)電(dian)(dian)(dian)企(qi)業的(de)收(shou)益(yi)(yi)將面臨較(jiao)大(da)不確定性。需要盡快研究相應的(de)容量(liang)機制，避(bi)免供需形式的(de)變(bian)化造(zao)成新(xin)一輪(lun)的(de)發(fa)電(dian)(dian)(dian)容量(liang)不足。