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2019年8月12至(zhi)13日，美(mei)(mei)國(guo)德州(zhou)批(pi)發(fa)市場電(dian)價飆(biao)升，12日下午(wu)每(mei)兆瓦時的電(dian)費(fei)(fei)高達6537.45美(mei)(mei)元(約46元/kWh)，13日下午(wu)每(mei)兆瓦時的電(dian)費(fei)(fei)高達9000美(mei)(mei)元(約63元/kWh)，這種罕(han)見(jian)的電(dian)價暴漲(zhang)引發(fa)了熱議。氣(qi)溫升高、傳統(tong)能(neng)源持(chi)續(xu)退(tui)出、以及(ji)高比例風電(dian)出力(li)不(bu)足(zu)是引發(fa)全網電(dian)力(li)供需形勢緊張、導致電(dian)價飆(biao)升的客(ke)觀原因(yin)。從市場規則的角度(du)考慮，9000美(mei)(mei)元的價格是如何在批(pi)發(fa)市場中(zhong)形成？本(ben)文(wen)將(jiang)從美(mei)(mei)國(guo)德州(zhou)的價格機(ji)制方面分(fen)析電(dian)價飆(biao)升的原因(yin)。

一、美國德州的稀缺定價機制

表1顯示了美國德州2019年8月(yue)13日下(xia)午14:10的(de)結(jie)算(suan)價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)（部分節(jie)點(dian)），多(duo)個節(jie)點(dian)的(de)市(shi)場(chang)(chang)結(jie)算(suan)價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)達到9000$/MWh，但(dan)實(shi)時(shi)市(shi)場(chang)(chang)出清的(de)LMP價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)遠低于(yu)結(jie)算(suan)價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)。造成(cheng)結(jie)算(suan)價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)與(yu)LMP出現巨大(da)差異的(de)原因是美國德州稀(xi)缺(que)定價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)機(ji)制。稀(xi)缺(que)定價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)機(ji)制設計下(xia)，電能量(liang)(liang)的(de)結(jie)算(suan)價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)除了實(shi)時(shi)市(shi)場(chang)(chang)出清價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)LMP外，還包(bao)括兩類價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)增(zeng)(zeng)量(liang)(liang)（Adder），包(bao)括備用(yong)價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)增(zeng)(zeng)量(liang)(liang)和可靠性(xing)價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)增(zeng)(zeng)量(liang)(liang)。在供需(xu)緊張的(de)情況下(xia)，價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)增(zeng)(zeng)量(liang)(liang)會作(zuo)為市(shi)場(chang)(chang)出清價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)補充，進一步反映電力系統的(de)稀(xi)缺(que)價(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)值。其中：

發電(dian)電(dian)能量收益=（節點邊際價格(ge)(ge)+備用(yong)價格(ge)(ge)增(zeng)量+可靠性價格(ge)(ge)增(zeng)量）*發電(dian)量

用(yong)戶電費支出=（分(fen)區(qu)價格(ge)+備用(yong)價格(ge)增(zeng)量(liang)+可靠性價格(ge)增(zeng)量(liang)）*用(yong)電量(liang)

圖：2019年8月13日下午14:10美國德州價格增量

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

備用價(jia)格增(zeng)量與美國德州的(de)備用輔助服務產品有關。設置備用價(jia)格增(zeng)量的(de)目的(de)是反映電力稀缺(que)時段的(de)備用價(jia)值。取(qu)決于備用需求曲線(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。

備用價格增量的計算方法(fa)如下：

①計(ji)算(suan)失負(fu)荷(he)(he)概率(lv)曲線(xian)和備用(yong)需求曲線(xian)。統計(ji)近3年超短期負(fu)荷(he)(he)預(yu)測與實際負(fu)荷(he)(he)的(de)偏差X，并擬合(he)成(cheng)預(yu)測均值為M，標準差為SD的(de)預(yu)測偏差正態分布曲線(xian)：

X=N(M,SD)

計算不(bu)同備用(yong)容(rong)量下的失(shi)負荷概率曲線(式(shi)1）和備用(yong)需(xu)求曲線(式(shi)2)：

LOLP=1，R≤M

1-CDF(M,SD,R),R＞M（式(shi)1）

Preserve=VOLL×LOLP（式2）

其中，LOLP為(wei)(wei)(wei)失負荷概率，M為(wei)(wei)(wei)德(de)州(zhou)的最小備(bei)用(yong)(yong)容量(liang)，現值(zhi)為(wei)(wei)(wei)2000MW。CDF為(wei)(wei)(wei)正態分布X的累計分布函數，R為(wei)(wei)(wei)系統(tong)實際的備(bei)用(yong)(yong)容量(liang)，Preserve為(wei)(wei)(wei)備(bei)用(yong)(yong)需求曲(qu)線上的備(bei)用(yong)(yong)價值(zhi)，VOLL為(wei)(wei)(wei)出清價格上限，現值(zhi)為(wei)(wei)(wei)9000$/MWh。

②根據出清(qing)電價和備用(yong)需求曲線計算備用(yong)價格增量。

備(bei)用價格(ge)增量=(VOLL–λ)×LOLP（式3）

其(qi)中，λ為(wei)參考節點電能(neng)量價格。

可(ke)以看(kan)到，若電力稀缺(que)時段的實時出清價(jia)格（λ）不高，但備(bei)(bei)用價(jia)值(zhi)很高，那么備(bei)(bei)用價(jia)格增(zeng)量(liang)將會升高，即備(bei)(bei)用價(jia)格增(zeng)量(liang)將進一步反映(ying)系(xi)統的稀缺(que)價(jia)格信(xin)號(hao)（如(ru)式3所示）。

2、可靠性價格增量RTORDPA

可(ke)(ke)靠性價(jia)格增(zeng)量與現貨市(shi)場(chang)的可(ke)(ke)靠性機組組合有關(guan)。設置可(ke)(ke)靠性價(jia)格增(zeng)量的目的是(shi)減少可(ke)(ke)靠性調度中的市(shi)場(chang)干預手段對市(shi)場(chang)信號產生的影響。

電(dian)力(li)市場運行期(qi)間，為了保證實(shi)時供(gong)電(dian)的(de)安(an)全(quan)可靠(kao)，ERCOT的(de)安(an)全(quan)經濟調(diao)(diao)度(du)系統(tong)會通過指令開機(ji)、啟動負(fu)荷備(bei)用、啟動緊急響應服(fu)務等方式來(lai)進行可靠(kao)性調(diao)(diao)度(du)，這些均為成本較高的(de)機(ji)組，但它們(men)的(de)調(diao)(diao)用將導致能(neng)量價(jia)格(ge)的(de)降(jiang)低，不(bu)能(neng)提供(gong)正(zheng)確(que)的(de)價(jia)格(ge)信號。這是一種價(jia)格(ge)反轉的(de)現象。

可靠(kao)(kao)性(xing)價格增(zeng)量(liang)是為反(fan)映可靠(kao)(kao)供電的(de)價值，減少可靠(kao)(kao)性(xing)調度對電能量(liang)價格的(de)抑制作用，反(fan)映了真實的(de)稀(xi)缺水平:

其中(zhong)，RDPA為(wei)可(ke)(ke)(ke)靠(kao)性價格增(zeng)(zeng)量(liang)，λR為(wei)可(ke)(ke)(ke)靠(kao)性機(ji)組(zu)(zu)組(zu)(zu)合(he)或負荷備用(yong)所投(tou)入(ru)機(ji)組(zu)(zu)的最(zui)小出力(li)為(wei)零(ling)時的電能量(liang)系統邊(bian)際價格。λD為(wei)可(ke)(ke)(ke)靠(kao)性調度后實際的電能量(liang)系統邊(bian)際價格。可(ke)(ke)(ke)靠(kao)性價格增(zeng)(zeng)量(liang)反(fan)映了有、無可(ke)(ke)(ke)靠(kao)性機(ji)組(zu)(zu)組(zu)(zu)合(he)或負荷備用(yong)兩種(zhong)情況(kuang)下(xia)電能量(liang)價格的差，全ERCOT區域取一個統一值。

二、美國德州電價飆升原因分析

德(de)州下午(wu)14:10的(de)旋(xuan)轉備用價(jia)(jia)格(ge)增量RTORPA($1910.85)、非旋(xuan)轉備用價(jia)(jia)格(ge)增量RTOFFPA($1300.00)、可靠性價(jia)(jia)格(ge)增量RTORDPA($6298.72)、實時LMP大部分在$1000以(yi)內。

旋(xuan)轉備(bei)用價(jia)格(ge)增(zeng)量(liang)和非旋(xuan)轉備(bei)用價(jia)格(ge)增(zeng)量(liang)的(de)數值大于零，但也遠低(di)于最(zui)高(gao)值$9000，說(shuo)明(ming)此時(shi)系統出現備(bei)用緊缺(que)的(de)情況，但還沒有達(da)到最(zui)低(di)值。

可靠(kao)性價(jia)(jia)格增(zeng)(zeng)量為$6298.72，約占市場結算均(jun)價(jia)(jia)的66%，說(shuo)明13日下午美國德州調用(yong)了大(da)量的應急機組或緊急需求(qiu)響應來維持(chi)電力平(ping)衡。這也在一定(ding)程(cheng)度上緩和了備用(yong)緊缺形(xing)勢(shi)，導致備用(yong)價(jia)(jia)格增(zeng)(zeng)量數值不高(gao)。雖然緊急備用(yong)資源會導致系(xi)統的備用(yong)水平(ping)變高(gao)，從而(er)降低備用(yong)價(jia)(jia)格增(zeng)(zeng)量，但可靠(kao)性價(jia)(jia)格增(zeng)(zeng)量會升(sheng)高(gao)。

因(yin)此，美(mei)國(guo)德州(zhou)稀(xi)缺(que)定(ding)價機(ji)制(zhi)能夠通過備用價格(ge)增量(liang)和可靠性價格(ge)增量(liang)共同反映系統的稀(xi)缺(que)情況。

三、對我國的啟示

美國(guo)德州是純能量市(shi)(shi)場，沒有容(rong)量市(shi)(shi)場。提高價格(ge)上限、增(zeng)加備(bei)用價格(ge)增(zeng)量是美國(guo)德州為促(cu)進發(fa)(fa)電(dian)資(zi)(zi)源投資(zi)(zi)的一種容(rong)量機制。批(pi)發(fa)(fa)市(shi)(shi)場短(duan)時(shi)間的價格(ge)飆(biao)升能夠(gou)體現稀缺收益，幫助發(fa)(fa)電(dian)主(zhu)體回(hui)收投資(zi)(zi)成本，從而促(cu)進發(fa)(fa)電(dian)投資(zi)(zi)。

我(wo)國(guo)現有的(de)規(gui)則體系(xi)下，價(jia)格帽偏低，難(nan)以通過稀(xi)缺價(jia)格的(de)形式反映發(fa)電(dian)(dian)(dian)投資成(cheng)本(ben)(ben)。現有的(de)計劃電(dian)(dian)(dian)量(liang)電(dian)(dian)(dian)價(jia)綜合(he)考慮了可變成(cheng)本(ben)(ben)和容量(liang)成(cheng)本(ben)(ben)，能(neng)夠保證發(fa)電(dian)(dian)(dian)企(qi)(qi)業部分收(shou)益。但隨著發(fa)用(yong)電(dian)(dian)(dian)計劃的(de)放(fang)開(kai)，基數電(dian)(dian)(dian)量(liang)將會不斷減少，發(fa)電(dian)(dian)(dian)企(qi)(qi)業的(de)收(shou)益將面臨較大(da)不確定性。需(xu)要盡快研究相(xiang)應(ying)的(de)容量(liang)機制，避(bi)免供需(xu)形式的(de)變化造成(cheng)新一輪(lun)的(de)發(fa)電(dian)(dian)(dian)容量(liang)不足。