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基于(yu)化石能源(yuan)發電的(de)美國電力(li)市場已經逐漸顯露(lu)出不適應可再生能源(yuan)大規(gui)模接入的(de)問題。

占據了全美三(san)分之(zhi)二區域的(de)電(dian)力批發(fa)(fa)市(shi)場(chang)正處于(yu)發(fa)(fa)展的(de)關鍵節點(dian)上(shang)。一方面，經濟衰退推動了煤炭發(fa)(fa)電(dian)和核(he)電(dian)逐漸(jian)退出市(shi)場(chang)，另一方面國家級(ji)清潔(jie)能源(yuan)目標(biao)和快速下降的(de)可再生能源(yuan)價格正在讓越來越多的(de)可再生能源(yuan)發(fa)(fa)電(dian)進入(ru)電(dian)力市(shi)場(chang)。

圖：美國的七個批發電力市場

但問題在于，這七個電(dian)(dian)力批(pi)發市場(chang)的建立是基于化石能(neng)源(yuan)燃料發電(dian)(dian)為基礎的。如果不(bu)及時(shi)對市場(chang)規則進行改革(ge)，那么它們(men)很可能(neng)會越(yue)來越(yue)無法適應可再生能(neng)源(yuan)、分(fen)布(bu)式發電(dian)(dian)、儲能(neng)等(deng)新的市場(chang)要(yao)素。

電(dian)網管(guan)理者和政策制定者正在考慮(lv)如何在快速脫碳的(de)情況(kuang)下重建美(mei)國的(de)電(dian)力(li)批發市場，轉向一個(ge)由(you)低碳、甚至無碳資源為(wei)主(zhu)導，電(dian)力(li)生產成本幾乎為(wei)零的(de)能源系(xi)統(tong)。

快速變化的電網

目前電(dian)力批發(fa)市場的規則是(shi)為了(le)更好地管理電(dian)力系(xi)統(tong)(tong)：包含了(le)大(da)型燃煤(mei)電(dian)廠、核電(dian)站為基荷機(ji)組，天然氣發(fa)電(dian)則作為系(xi)統(tong)(tong)靈活性需求。市場最初的設計出了(le)滿足電(dian)力供給方(fang)的需求外，還要(yao)應對需求端變(bian)化帶來的一系(xi)列靈活性要(yao)求。

監管(guan)、技術和技術壁壘的存在，讓儲能、智能溫控器等(deng)設備無法參與到(dao)電(dian)力批(pi)發市場當中(zhong)去。所以(yi)，在電(dian)力批(pi)發市場中(zhong)，電(dian)網運營上依靠(kao)著大型(xing)、集(ji)中(zhong)式的中(zhong)心(xin)電(dian)站來滿足(zu)需(xu)求端的需(xu)求。

但是今(jin)時(shi)今(jin)日的電力系統(tong)已經截然(ran)不(bu)同的。集中式(shi)發(fa)電站依(yi)然(ran)存在，但是由于可再生能源技術和經濟性(xing)的突破，小型(xing)、分(fen)散式(shi)發(fa)電元素開始(shi)在電網(wang)發(fa)揮越(yue)來越(yue)重要的作用。

僅就價格(ge)(ge)而言，可再(zai)生能源(yuan)比(bi)煤(mei)電(dian)、核(he)電(dian)價格(ge)(ge)更低(di)，與天(tian)然氣相比(bi)更是(shi)有著絕(jue)對的價格(ge)(ge)優勢。在美國大部分地區，隨著風電(dian)、太陽能、儲能設施越(yue)來越(yue)多的開始替代燃煤(mei)、燃氣電(dian)廠(chang)（這一(yi)趨勢會因為(wei)國家政策和(he)經濟(ji)性的變(bian)化而持續存在），美國的電(dian)力批發市場即將迎來更多的變(bian)化。

29個(ge)州加上華盛頓(dun)特區，目(mu)前(qian)都制定(ding)了有約束力的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)目(mu)標。8個(ge)州加上華盛頓(dun)特區制定(ding)了2017年以(yi)來100%清潔或(huo)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)目(mu)標。美國(guo)參議院提出立法規定(ding)2035年實現50%的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)目(mu)標。

為20世(shi)紀技術開發(fa)的(de)電(dian)(dian)(dian)網規(gui)則，其產品和軟件(jian)越來(lai)越難以應對21世(shi)紀的(de)電(dian)(dian)(dian)網形態。電(dian)(dian)(dian)網所接納的(de)新(xin)發(fa)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)源和化石能源發(fa)電(dian)(dian)(dian)有著(zhu)如(ru)下的(de)不同：

1.這(zhe)些資(zi)源通(tong)常(chang)(chang)具有接近(jin)零的(de)生(sheng)產(chan)成本(ben)。發電(dian)(dian)項(xiang)目一(yi)旦建(jian)成，后(hou)續運行成本(ben)非常(chang)(chang)便宜。由于電(dian)(dian)力(li)市場調度(du)和價格與生(sheng)產(chan)成本(ben)相關(guan)，因此這(zhe)種特(te)性與依賴燃料的(de)發電(dian)(dian)廠存在顯(xian)著偏差。

2.可再生能源(yuan)發電往往單體項目裝機容量較小，一般僅幾十兆瓦。這意味著單個項目的建設周期更短(duan)。

3.發電(dian)(dian)規律不同影響著電(dian)(dian)網(wang)的調(diao)度。例如，太陽能發電(dian)(dian)輸出與天氣密切相關。每天耗費大量資源，圍繞(rao)資源可用(yong)性規劃對于電(dian)(dian)網(wang)運營商(shang)是一個新概念(nian)。

4.發(fa)電的不(bu)可(ke)預測性(xing)由于儲(chu)能等(deng)技術的發(fa)展，正在(zai)逐步減少。這(zhe)使(shi)得可(ke)再生能源的介入可(ke)行性(xing)在(zai)技術上大大加強。

市場需要改革

技術(shu)變革正在觸(chu)及電網，但市(shi)場激勵(li)和規(gui)則的(de)相應變化卻落(luo)后了。電力批發(fa)(fa)市(shi)場必須(xu)及時(shi)進步以支持全新的(de)脫碳能(neng)源系統，但電力批發(fa)(fa)市(shi)場的(de)發(fa)(fa)展方向卻是一個(ge)尚無定論的(de)問題。

美(mei)國能源創(chuang)新組織的(de)新研究論文(wen)系(xi)列《快(kuai)速脫(tuo)碳的(de)批發電(dian)力市(shi)場設計》中，提出了兩(liang)個隨時間進行演變的(de)電(dian)力市(shi)場變革路徑。

美國各州可再生能源目標

在“穩健(jian)現(xian)貨市(shi)場(chang)”路徑中(zhong)，市(shi)場(chang)致力于改(gai)善現(xian)有的服務體(ti)系，通過大量的現(xian)貨交易使(shi)得新的發電(dian)單元逐步獲取交易合約，參與到市(shi)場(chang)當中(zhong)來。

在“長(chang)短期(qi)結(jie)合市(shi)場(chang)”路徑(jing)中，市(shi)場(chang)希(xi)望(wang)能夠在短期(qi)內給與新(xin)的發(fa)電單(dan)元大量長(chang)期(qi)合約讓新(xin)的發(fa)電單(dan)元融入市(shi)場(chang)。同(tong)時，市(shi)場(chang)管(guan)理(li)者(zhe)還會制定出(chu)一(yi)個(ge)更(geng)加復雜且相對完(wan)整的市(shi)場(chang)規則來應對未來趨勢。

這(zhe)兩(liang)條途徑(jing)都有幾個重要的市(shi)場特(te)征共性：

1.有(you)競(jing)爭(zheng)力(li)的電力(li)批(pi)發市(shi)(shi)場是一件好(hao)事(shi)：更多的資源組合可以提高可靠性并降低成本-市(shi)(shi)場越大(da)，效益越大(da)。

2.電力批發市場需要(yao)與管理電力系統的外部(bu)（州或聯邦）政策(ce)合(he)作，而不是與之(zhi)相悖。

3.目(mu)前美(mei)國的(de)電力市場更關(guan)注交易而(er)非運行。這一點應(ying)該得到改變。

4.較短的調度(du)間隔和多周期優(you)化可以(yi)使市場更有效率。

但這兩種途徑在重要的市場特(te)征上(shang)存在分歧：

1.政治干預市場(chang)的風(feng)險有多(duo)大(da)？

2.“現實(shi)世界”的表(biao)現與理論(lun)所暗示(shi)的相差多少？

3.對于公(gong)用事業用戶或向其(qi)供電的公(gong)司來(lai)說，需要承擔多大的價格風險？

4.保持自愿(yuan)合(he)同是最好的方法，還是集中管(guan)理(li)會更有利？

未來的問題

對(dui)于電力批發市場來(lai)說，問題不止于此(ci)。大規模部署低(di)碳(tan)能源(yuan)，減少排放，防止氣候變化······這一(yi)系列宏大的(de)目標都讓電力市場改革變得至關重要。

市(shi)場如(ru)(ru)(ru)何(he)在(zai)具有(you)大量能(neng)源(yuan)資源(yuan)且生(sheng)產成本(ben)幾乎為零的(de)系(xi)統中有(you)效地發現科學(xue)合理(li)的(de)價格區間？市(shi)場如(ru)(ru)(ru)何(he)保持足夠的(de)投資信號，以及(ji)隨著市(shi)場的(de)發展，如(ru)(ru)(ru)何(he)為新的(de)發電電源(yuan)提供(gong)融資？如(ru)(ru)(ru)何(he)為輸(shu)電線路和能(neng)源(yuan)儲(chu)存等電網基(ji)礎設施(shi)提供(gong)資金和建(jian)設？限額與(yu)交易或碳定價將(jiang)如(ru)(ru)(ru)何(he)影響批發電力市(shi)場？

這(zhe)些(xie)都是(shi)棘手(shou)的(de)問題，沒有一個(ge)“正確”的(de)答案。批發電(dian)力市(shi)場在不同地區將發生不同變化，但(dan)電(dian)網管理者(zhe)必須在電(dian)力系統脫碳(tan)時(shi)考慮(lv)到這(zhe)些(xie)問題。