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基于化石能源(yuan)發電(dian)(dian)的(de)美(mei)國電(dian)(dian)力市場已(yi)經逐漸顯露出不適(shi)應可再(zai)生(sheng)能源(yuan)大規模接入的(de)問(wen)題。

占據了全美三分之二區域的電(dian)(dian)力批(pi)發(fa)市場正(zheng)(zheng)處于發(fa)展的關鍵節點(dian)上(shang)。一(yi)方(fang)面，經(jing)濟(ji)衰退推動了煤炭發(fa)電(dian)(dian)和核電(dian)(dian)逐漸退出市場，另(ling)一(yi)方(fang)面國(guo)家(jia)級(ji)清(qing)潔能源(yuan)目標和快速下降的可再生能源(yuan)價格正(zheng)(zheng)在讓越(yue)來越(yue)多的可再生能源(yuan)發(fa)電(dian)(dian)進入電(dian)(dian)力市場。

圖：美國的七個批發電力市場

但問題在于，這七個電(dian)力批發市場(chang)(chang)的建立是基(ji)于化石能(neng)源(yuan)燃料發電(dian)為(wei)基(ji)礎的。如果不及時對市場(chang)(chang)規(gui)則進(jin)行改革，那么(me)它們很可能(neng)會越(yue)來越(yue)無法(fa)適應可再生能(neng)源(yuan)、分布式發電(dian)、儲(chu)能(neng)等新的市場(chang)(chang)要素。

電(dian)網(wang)管(guan)理者和政策制(zhi)定者正在考慮(lv)如何在快速脫(tuo)碳的(de)情況下重建美國的(de)電(dian)力(li)批發市場，轉(zhuan)向一個由低碳、甚至無碳資(zi)源為主(zhu)導，電(dian)力(li)生產成本(ben)幾(ji)乎為零的(de)能源系統(tong)。

快速變化的電網

目前電(dian)力(li)(li)批發(fa)市(shi)場的(de)規則是為了更(geng)好地(di)管(guan)理電(dian)力(li)(li)系(xi)統：包含(han)了大型燃煤(mei)電(dian)廠、核電(dian)站為基荷機組，天然氣發(fa)電(dian)則作為系(xi)統靈活性(xing)需求(qiu)。市(shi)場最初(chu)的(de)設計出了滿足(zu)電(dian)力(li)(li)供給方的(de)需求(qiu)外(wai)，還要(yao)應對需求(qiu)端變(bian)化帶來的(de)一系(xi)列靈活性(xing)要(yao)求(qiu)。

監管、技(ji)術(shu)和技(ji)術(shu)壁(bi)壘(lei)的(de)存在，讓儲能、智能溫控器等設備無法(fa)參與到電力批發市場(chang)當中(zhong)去。所以，在電力批發市場(chang)中(zhong)，電網運營上依靠(kao)著(zhu)大(da)型、集中(zhong)式的(de)中(zhong)心(xin)電站來(lai)滿足需(xu)求端的(de)需(xu)求。

但是今時(shi)今日的(de)(de)電(dian)力系統已(yi)經(jing)截(jie)然不同的(de)(de)。集中(zhong)式發電(dian)站(zhan)依然存在，但是由于可再(zai)生能(neng)源技術和經(jing)濟性的(de)(de)突(tu)破，小型、分散式發電(dian)元素(su)開始在電(dian)網發揮(hui)越來越重要的(de)(de)作用。

僅(jin)就價(jia)格而(er)言，可再生能源比煤電、核電價(jia)格更(geng)低，與天然氣相比更(geng)是有(you)著絕對的價(jia)格優(you)勢。在美國(guo)大部分地(di)區，隨著風電、太(tai)陽能、儲能設施越(yue)來越(yue)多的開始替代燃(ran)煤、燃(ran)氣電廠（這(zhe)一趨勢會因為國(guo)家(jia)政(zheng)策和經(jing)濟性的變化而(er)持(chi)續存在），美國(guo)的電力批發(fa)市(shi)場(chang)即(ji)將迎來更(geng)多的變化。

29個(ge)州加上(shang)華(hua)盛(sheng)頓特區(qu)，目前都制定了(le)有約束力的(de)可再(zai)生能(neng)源目標。8個(ge)州加上(shang)華(hua)盛(sheng)頓特區(qu)制定了(le)2017年(nian)(nian)以來(lai)100%清潔或可再(zai)生能(neng)源的(de)目標。美(mei)國(guo)參議院提出立法規定2035年(nian)(nian)實現50%的(de)可再(zai)生能(neng)源目標。

為20世紀(ji)技術開發的電(dian)(dian)(dian)網(wang)規則，其(qi)產品和軟件越來越難以(yi)應對21世紀(ji)的電(dian)(dian)(dian)網(wang)形(xing)態。電(dian)(dian)(dian)網(wang)所接(jie)納的新發電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)和化石(shi)能(neng)源(yuan)發電(dian)(dian)(dian)有著如下的不(bu)同：

1.這些資源(yuan)通常具(ju)有(you)接(jie)近零的生(sheng)產(chan)成本。發電(dian)項目一旦(dan)建成，后(hou)續運行(xing)成本非常便宜。由于電(dian)力市場調度和價格與(yu)生(sheng)產(chan)成本相關，因此這種(zhong)特性與(yu)依賴燃(ran)料的發電(dian)廠存在顯著偏(pian)差。

2.可再生能源(yuan)發電往往單體(ti)項(xiang)目裝機容量較小，一(yi)般僅幾十兆瓦(wa)。這意(yi)味著單個(ge)項(xiang)目的建設周期更短。

3.發(fa)(fa)電規律(lv)不同影響著電網(wang)的調度。例如，太陽能(neng)發(fa)(fa)電輸出與天氣密(mi)切相關(guan)。每天耗費大量資(zi)源(yuan)，圍繞資(zi)源(yuan)可(ke)用性規劃(hua)對于電網(wang)運(yun)營商是一個(ge)新概念。

4.發電的不可預測性由(you)于(yu)儲能等技術(shu)的發展，正(zheng)在(zai)逐步減少。這使得可再(zai)生(sheng)能源(yuan)的介入(ru)可行性在(zai)技術(shu)上大大加強。

市場需要改革

技術(shu)變革正在觸及電(dian)(dian)網(wang)，但市(shi)場激勵和規則的相應變化卻落(luo)后了。電(dian)(dian)力批發市(shi)場必(bi)須及時進步以支(zhi)持(chi)全新(xin)的脫碳能源系統，但電(dian)(dian)力批發市(shi)場的發展方向卻是一個(ge)尚無定(ding)論(lun)的問題。

美(mei)國能(neng)源創新組(zu)織的新研究論文系列《快速(su)脫碳的批發電(dian)力市(shi)場(chang)設計》中，提出了(le)兩(liang)個隨時間(jian)進行(xing)演變的電(dian)力市(shi)場(chang)變革路徑。

美國各州可再生能源目標

在(zai)“穩健(jian)現(xian)貨市場”路徑中，市場致(zhi)力于(yu)改善現(xian)有的(de)(de)服務體(ti)系，通過大量的(de)(de)現(xian)貨交易(yi)使得新的(de)(de)發電單元(yuan)逐(zhu)步獲取交易(yi)合約，參與到(dao)市場當中來(lai)。

在“長(chang)短期(qi)結合(he)市(shi)場(chang)(chang)”路徑中，市(shi)場(chang)(chang)希望能夠在短期(qi)內給與新的(de)發電單元(yuan)(yuan)大(da)量長(chang)期(qi)合(he)約讓新的(de)發電單元(yuan)(yuan)融入市(shi)場(chang)(chang)。同時(shi)，市(shi)場(chang)(chang)管(guan)理(li)者還(huan)會制(zhi)定出(chu)一個更加復雜且相(xiang)對完整(zheng)的(de)市(shi)場(chang)(chang)規則來應對未來趨勢。

這(zhe)兩條途徑都有幾個重要的市場(chang)特(te)征共性(xing)：

1.有競爭力(li)的電力(li)批發市場(chang)是一件(jian)好事：更(geng)多的資源組(zu)合可以提(ti)高可靠(kao)性并降低(di)成本(ben)-市場(chang)越(yue)大，效益越(yue)大。

2.電力批(pi)發市場(chang)需要(yao)與(yu)管理電力系(xi)統的外部（州或聯邦）政(zheng)策(ce)合(he)作(zuo)，而不是(shi)與(yu)之相悖(bei)。

3.目前(qian)美國的電(dian)力市場更(geng)關注(zhu)交易而非運行(xing)。這一點應該(gai)得到(dao)改變。

4.較短的(de)調度(du)間隔和多周期(qi)優化可以(yi)使市場更有效率。

但(dan)這兩(liang)種途徑在(zai)(zai)重(zhong)要的市場特征上存在(zai)(zai)分歧：

1.政(zheng)治干預市(shi)場的風險有多大(da)？

2.“現實世界”的表現與理論所暗(an)示的相差多少？

3.對于公用事業(ye)用戶(hu)或向其供電的公司來說，需要承擔多大(da)的價格風險？

4.保持自愿(yuan)合同(tong)是最好的方法，還是集中管(guan)理會更(geng)有利？

未來的問題

對于電力批發市(shi)(shi)場來說，問題不止(zhi)于此。大規模部署低碳能源，減少(shao)排放，防止(zhi)氣候(hou)變(bian)化······這(zhe)一系(xi)列宏大的(de)目標(biao)都讓電力市(shi)(shi)場改(gai)革變(bian)得(de)至(zhi)關重要。

市場如(ru)何在(zai)具有大(da)量能(neng)源資源且生產成本幾乎為零(ling)的系統中有效地發(fa)現科學合理的價(jia)(jia)格區間？市場如(ru)何保持足夠的投資信號(hao)，以及(ji)隨著市場的發(fa)展(zhan)，如(ru)何為新(xin)的發(fa)電(dian)(dian)電(dian)(dian)源提供(gong)融資？如(ru)何為輸電(dian)(dian)線(xian)路和(he)能(neng)源儲存等電(dian)(dian)網基礎設(she)施提供(gong)資金和(he)建設(she)？限額與(yu)交易或碳定(ding)價(jia)(jia)將如(ru)何影響(xiang)批發(fa)電(dian)(dian)力市場？

這(zhe)些都是棘(ji)手的問題，沒有一個“正確”的答案。批發電力市場在不同地區將發生不同變化，但(dan)電網管理者(zhe)必須在電力系(xi)統(tong)脫(tuo)碳時考慮(lv)到(dao)這(zhe)些問題。