美国加州电力市场课程分析设计.doc

目 录
序言 3
一、美国加州电力市场运行和交易模式 4
1.电力工业市场化运行模式 4
2 加州电力系统概况 4
3.加州电山市场构造 5
4.美国加州电力市场运行状况 5
5.电力市场交易模式 6
6.美国加州电力市场交易模式 7
二、美国加州电力市场输电服务分析 8
1.输电服务简介 8
2.输电服务定价研究意义 8
3.输电费用分摊措施 8
三、美国加州电力市场辅助服务分析 9
1.辅助服务简介 9
2.加州电力市场辅助服务分析 9
四、美国加州配电侧电力市场分析 10
1.配电侧电力市场概念 10
2.配电侧电力市场特点 11
3.加州配电侧电力市场 11
五、美国加州电力市场展望 11
参照文献 13

美国加州电力市场分析
序言
20世纪40、50年代，伴随佛罗里达工业迅速发展，电力需求高速增长，基于供电互相支援和提高可靠性需要，电力企业间建立了联络线[1]，以便在紧急状况下提供功率互换，从而开始了电力企业间市场交易。
经美国联邦能源管制委员会同意建立电力市场独立系统运行机构(ISO)共5个:加州ISO,PJMISO,新英格兰ISO,纽约州ISO和中西部ISO,此外得州电力可靠性委员会(ERCOT)同意建立了得州ISO。
美国电力高层特有构造和发展过程与美国电力产业历史状况以及美国政府产业政策有关。由于美国电力产业中75%为私人所有，因此尽管美国政府意识到对发电、输电、配电和供电实行垂直一体化市场构造会阻碍竞争，但也不能象英国看待国有电力产业那样实行市场构造重组政策，而只能重要通过放松进入管制，以更大程序地发挥市场机制作用。1978年，美国颁布了新《能源政策法》，深入增进了发电市场自由化。1995年联邦能源管理委员会（FERC）公布了Mega-NOPR提案以增进输电服务开放。1996年，美国又颁布了两项法律，详细规定了电网开放式输送电力及其收费原则。输电线路由电网经营企业运行，向发电企业提供输电服务，电力趸售顾客可以通过电网向发电企业直接购电。这样，继发电领域市场化后，又形成了输电线路公用化，电力趸售市场全面和公平竞争。
美国加州是电力行业改革重组先驱，早在20世纪80年代就已经开始酝酿建立电力市场。1996年8月加州立法机构通过一项有关改革电力行业、引进电力零售竞争法案——1890号法案，随即，加州独立系统运行机构(ISO)成立，加州电力改革全面展开。1998年，电力交易中心(PX)和独立系统运行机构(ISO)同步开始运作，并成为加州电力市场关键[2]。加州模式可以称为美国电力市场化现代版本，具有相称经典性。1998年3月31日，加州电力市场正式运行，成为美国第一种容许电力顾客选择发电商州。在加州电力市场化模式中，电力顾客可以直接与发电商签定购电协议，电网向发电商开放并为顾客提供输电服务。电力市场运行通过新成立两个机构：加利福尼亚电力交易所（PX）和加利福尼亚独立系统运行者（ISO）来进行。ISO管理着三个关键市场：竞争性辅助服务采购市场、实时能源市场和拥护管理市场。PX经营着三个能源市场：对次日每小时进行每日拍卖、当日市场和批量期货市场。ISO控制输电网络和电力调度，PX制定并向ISO提交交易计划，该交易计划成为ISO协调电网运行基础[3]
一、美国加州电力市场运行和交易模式
1.电力工业市场化运行模式
目前国际上已经实行或正在研究（试行）电力工业市场化运行模式可以按照电力生产环节韵市场开放程度分为5个模式：
(1)垂直统一垄断模式(Vertical Integrated Monopoly Mode)
在一种政企分开、企业化经营垂直电力企业内，为了引入鼓励机制提高劳动生产率，可以采用划小核算单位，以到达综合统一管理和分散核算提高效益双重好处。
(2)发电竞争上网模式（Competitive Generation Bidding Model）
输电、配电和供电任由一种电力企业统一管理和垄断经营，各发电企业企业（包括网属发电企业和独立发电企业互相开展电量竞争上网，这是打破电力工业体制垂直垄断模式为初级形式。
(3) 限制性趸售竞争模式（Limited Whole-sale CompeOlion Model）
在这种模式下，发电、输电、配电完全分开，成立多种发电企业、一家电网企业和多种供电企业，每个供电企业在其供电区域内具有垄断供电性质，电网企业负责调度运行，从发电企业购置电力井向供电企业趸售。其电力买卖均以协议形式确定双方权利和义务。电网企业是电网覆盖区域内各个电力企业唯一购置商，也是各供电企业电力唯一供应商。
(4)完全趸售竞争模式（Complete whole-sale Competition Model）
发电、输电和配电3个环节部分别成立独立核算企业，并开展完全竞争。供电企业直接向发电企业购电，输电企业只承担将发电企业电力直接送给供电企业-也就是输电企业仅仅起输电作用，收取过网费，不再起买卖电力中介作用，就像交通运送中“公路网”同样，这正是世界银行提出来完全竞争模式。
(5)零售竞争模式（Retail Compemion Model）
容许所有顾客任意选择供电企业，供电企业不再进行垄断专营。也可以成立某些电力服务机构，它们不拥有配电网，但这些机构可以经营电力趸售和零售、供电企业或服务机构，没有固定服务区域和服务对象，互相之间开展争夺顾客竞争。这种模式规定输电网和配电网对顾客开放。

2 加州电力系统概况
加州电力系统由州、地方、联邦代理商、私营企业以及非获利机构构成，就系统运行而言，发电侧由私营运行商负责，输电部分由加州独立系统运行商(ISO)负责，配电侧由配电企业(UDC)负责。加州能源委员会(CEC)负责颁发新建电厂运行执照；加州环境资源管理局(ARB)负责监管火电厂气体排放状况；加州能源监察局(EOB)负责ISO和电力互换(PX)监管和人事任命等工作；加州公用事业委员会(PUC)负责配电侧和负荷管理。美国能源部所属联邦能源管理委员会(FERC)负责发电侧和输电侧监管。
3.加州电力市场构造
美国加州电力市场采用了FX +1SO（交易中心+独立系统运行中心）构造模式。为了保证电力市场安全运行，加州从1996年开始，投资24亿美元分别在北加州自府萨克拉曼多和800千米以外南加州新建独立系统运行中(ISO)和独立电能交易中心( PX)。从纯粹市场经济角度来讲，这是种相称先进模式。在该模式中，除了包括“厂网分开”这一保证打破垄断、形成公平竞争基本思想以外，尚有此外两个重要思想：一是，将系统调度部门和电厢输电设备管理部门分开，即网调分开；二是，尽量将保证经济性部门和保证安全性部门分开，也就是将电能交易与系统调度职能分开。加州电力市场详细构造如图（2）所示

图（二）加州电力市场构造

4.美国加州电力市场运行状况
美国加州电力危机后，PJl'rrl电力市场成为美国现阶段电力市场运行成功样板。在PJM电力系统中，电网所有权独立，电力调度机构和电力交易机构一体化运作，称为联络办公室(PJM -01)，这种ISO与PX相结合方式也可以称为为“ISO内嵌PX”。PJM作用重要是为其所有组员提供实时信息，给PJM组员在电力商务方面做出决策提供服务：PJM还汇集一批资深电力专家，为PJM组员及未来组员、市场发展、商业分析、筹划发电厂和输电网建设提供征询。此外，PJM还管理电厂合理弁局和新建电源项目，使发展有序稳定、协调发展，并重视环境保护。在技术上，简朴说就是P埘获得原始数据，并把它传到实时系
统在经济网络上支持市场[4]。际理论，即确定电力价格系统（含输电杂费）；二是电力信用市场：即支持零售商选择新能源供应者；三是固定输电权益市场：它容许政府财政补助易；四是前一天市场：它在能源交易中锁定前一天价格：五是调整市场：它为PJM会员
提供基本市场辅助处理方案。
PJM尚有一种重要性质即非盈利性，它所经营成果所有奉献给各组员单位，它成本重要是科研开发费用和雇员工资福利。文献显示，PJM经营以来，由于调度科学经济，己为会员发明了可观效益，其会员单位也在不停发展壮大。
对PJM市场评价：PJM市场是目前美国运转最流畅、最具活力电力市场，它保证市场组员自由买卖电力、确定双边交易、申请输电服务等，同步为上述交易提供付款结算服务。PJM一直推进电力竞争市场创新与完善，用市场机制形成合理电价，保证了平稳持续电力投资。

5.电力市场交易模式
目前，电力市场重要有两种交易组织模式，一种是电力库( Power Pool)模式，一种是双边交易(Bilateral Contract)模式。
电力库模式基本运作方式是：发电企业向Pool提交报价．Pool根据发电企业报价择优购置——一般是按一定交易算法对市场进行结清(Clear TheMarket)，确定出各发电企业发电量，由Pool确定市场价格。在发电侧市场电力市场中，考虑到老式调度模式衔接，可采用一种称为“单一购置者模型"，或者称为“1+N’’模式，“I”指电力市场单-购置者}“N”指参与市场竞争各独立发电商。

Power Pool模式电力市场运行模式

双边交易模式则是发电企业与电力顾客（或地区配电企业）直接签订电力协议，由买卖双有通过协商确定价格。
电力库模式与双边交易模式各有优缺陷。电力库模式更靠近于老式电力工业按计划生产方式，便于统一协调。世界各国一般以电力库模式作为电力市场改革起始阶段重要交易模式，以便于从垄断经营向市场竞争转轨。不过，有观点认为，Pool模式价格形成机制人工雕琢痕迹过于明显，电力市场一般不是～个完全竞争市场，市场组员也许具有操市场价格机会，导致市场实际运行情形偏离市场设计者初衷。另首先，双边交易模式给市场组员提供了更大自主权和商业上灵活性，但也会给系统协调调度带来困难。 在某种意义上，电力库模式与双边交易模式并无本质区别。电力库模式可以看作一种特殊多边交易(//Iultilateral Contract)。由于Pool竞价成果无非就是在Pool和发电企业之间形成了一系列发电协议，只不过协议中发电量，价格等等都是由一种特殊协商机制——市场交易算法确定。
电力库模式与双边交易模式是一种互补关系。世界上重要电力市场中这两种交易方式一般都是并存，发电企业既可以竟价向Pool卖电，也可以直接与配电企业、大顾客签订供电协议。所谓“大顾客”指用电量超过一定数量，容许自主选择电力提供商顾客。让所有电力顾客都具有选择权是电力市场改革最终目之一。不过，虽然在双边交易模式占主导地位后，也还是需要一种发达Pool来保持全系统实时供需平衡。此外，Pool市场价格对双边交易具有重要影响[5]。
从这两个基本模式，还可以派坐出“P+B”模式，即联营模式和双边交易模式两个有机结合，尚有多边交易模式等。
6.美国加州电力市场交易模式
在美国电力市场发展过程中，以加州电力市场最具代表性。为了引入竞争和减少电价加州政府1995年开始推行以放松管制为关键电力体制改革。加州电力市场实行“自愿型电力库模式”。“自愿型”，是指电力市场中组员有权央定与否通过电力库来进行电力交易。在加州电力市场中，PX是一种在政府严格监管下不以获利为目服务中心。它通过复杂交易网，实现双边(或多边)交易。这意味着买(顾客和电力批发商)卖(发电厂商)双方均有权通过电价实现市场选择，同步ISO也没有义务保证满足所有顾客需要。PX关键功能是提供一种电能交易场所，而ISO则是负责系统调度和安全运行。加州电力市场分别设置了PX和ISO两个独立实体。PX提供电能拍卖，ISO提供电网控制、稳定运行以及辅助服务等功能。此外，加州率先同步开放电力市场和零售市场，在各环节全面引入了竞争。
1994年，加州公共事业委员会刊登篮皮书，布环境保护、节省能源必及保护公众利益方面政策，同步提议进行市场化改革，并提出了两种存在巨大差异市场模式：电力库模式(Doolco)和双边市场模式(Bilater-al Market)。前者即类似英国电力库模式，后者为双边市场模式，又称直接上网模式DA(Direct Access)。由于两种模式各自均有一定缺陷和局限性，因此在改革初期引起了剧烈讨论。对电力库模式批评集中在：牵断．系统复杂、昂贵；唯一现货
市场(SpotITtarket)；CFD差价协议市场特性比较模糊：优化排序调度成果也许导致高电价。对双边市场模式批评则集中在：模糊(Vague)，透明性差；商品协议流向与物理流向不一致；缺乏价格发现机制；产生市场进八壁垒；在现货和实时市场中不存在。1995年加州公用事业委员会颁布了电力工业构造重组提议，最终决定将老式供电服务分离成为发电、输电和配电分离三项功能，并采用“鼓励性管制机制”替代本来“服务成本型”管制方式。
总之．加州模式不是以P00l为中心竞价上网模式，而是以既为中心双边(多边)交易经纪人模式．其关键是予以顾客和批发商以报价和选择权利。
二、美国加州电力市场输电服务分析
1.输电服务简介
（1）输电服务定义
输电服务是指将电能从发电厂安全、优质地输送到顾客全过程。输电服务需要完毕三种服务：输送服务、辅助服务和管理服务。输送服务和管理服务是电力市场最基本服务，而辅助服务则是竞争型电力市场中出现新问题。输电服务基本属性可用如下特性加以描述：输电量大小；和约严格程度；输电时间特性；交易 收点和发点；网损分摊公平与合理性。
（2） 输电服务分类
基本输电服务可以分为六种类型：
<1>点对点严格长期交易
<2>点对点严格短期交易
<3>点对点非严格适时执行交易
<4>点对点非严格适时终止交易
<5>网络严格交易
<6>网络非严格交易
（3）输电服务分析研究内容
<1>输电费用计算
<2>输电定价
(4) 输电服务费用构成
<1>输电主服务费用
<2>辅助服务费用
<3>管理服务费用
2.输电服务定价研究意义
伴随竞争机制引入，输电网作为电力系统中一种重要环节，已经逐渐由
统一或联合调度角色变成电力互换工具和市场[7]。虽然输电费用但占整个电力工业或车中很小比例[8]，不过由于其在竞争市场环境下特殊地位，合理输电定价将为电厂选址、系统扩展等提供对经济指标。此外，市场环境下，输电网不应歧视任何电阿使用者，应本着公平原则为其提供服务。而这种公平最终也特不可防止地反应在输电定价上，可以理解为输电服务成本在电网使用者之间合理分摊。
3.输电费用分摊措施
输电费用分摊措施总体上分为如下三类：①不以时尚为基础措施，如：
邮票法、协议途径法等；②以时尚敏捷度为基础措施，如：边界濒流法、功
率距离法、改善功率距离法、基本容量法等：⑤以时尚跟踪为基础措施·如：
时尚跟踪法等。

三、美国加州电力市场辅助服务分析
1.辅助服务简介
（1）输电服务定义
在输电服务中，为保证电能质量和系统安全而采用任何辅助措施，统称为辅助服务。在老式电力系统中，不辨别主服务和辅助服务，所有费用都包括在电费中。在电力市场中，应当明确辅助服务项目类别，研究成本核算理论根据及定价措施。各国对辅助服务定义及内容没有定论，经营模式也有很大差异。例如，英国和阿根廷采用全网统一型辅助服务模式，而美国加州、新西兰等则采用投标和双边协议相结合模式。
（2）辅助服务分类
<1>负荷跟踪与频率控制：实时处理较小负荷与发电功率偏差，维持系统频率。
<2>旋转备用：负荷与发电功率发生较大不平衡时，可以保证10min内增长同步容量
<3>运行备用：指能在20-30分钟内启动并到达正常发电功率
<4>无功备用和电压控制
<5>发电再计划
<6>能量不平衡处理
<7>黑启动
<8>稳定性控制服务
(3)辅助服务市场模式
<1>统一型：由市场操作员统一安排。
<2>投标型：由市场参与者对某种辅助服务进行投标。
<3>双边协议型：由需要辅助服务顾客直接与提供者签订双边协议。
2.加州电力市场辅助服务分析
加州电力系统中定义辅助服务共有六种：旋转备用、非旋转备用、AGC、替代备用、电压支持和黑启动：其中前四种由独立系统操作员ISO通过日前竞争拍卖获得，拍卖在电力交易中心PX电能拍卖完毕后进行.这些拍卖次序是：AGC、旋转备用、非旋转备用、替代备用。将前两项定义为运行备用(Operat-ing Reserves),前三项定义为紧急备用(ContingencyReserves)。其中,前两项辅助服务根据老式可靠性指标确定其需求量。ISO(独立系统运行员)通过每天竞争性拍卖获得前四项辅助服务,该拍卖在PX(电力交易中心)电量拍卖完毕之后进行。而最终两项辅助服务往往通过长期协议从有能力提供它市场参与者中购置。电压支持和黑启动则以长期协议方式交易。市场参与者分别提交备用容量报价和备用电量报价。成功报价者不管与否被调度，都将得到一笔备用容量费用，备用容量被加载时，报价者还将得到一笔电量电费。辅助服务模式为投标型。加州辅助服务市场是世界上第一种使用投标竞争来购置辅助服务市场。加州ISO根据每个计划协调企业在每个区域负荷状况分派其需要提供辅助服务量。如有欠缺，则由加州ISO在辅助服务市场中购置，购置所需费用按照一定规定分摊给没有完全自我提供辅助服务计划协调企业。
阻塞管理计划协调企业在日前上午10点之前向ISO提交参与日前阻塞管理市场平衡能量增减竞标报价。ISO对于系统阻塞管理重要是针对区域间阻塞(inter-zonal)进行，即保证所有日前提交能量计划中能量传播规定不会导致区域间传播阻塞。加州ISO日前区域间阻塞管理一种特色是"市场分离"规定。这个规定实际内容就是假如ISO需要调整任何一种计划协调企业能量计划来协助处理阻塞，这个调整必须不破坏该计划中已经有供需平衡，即ISO需同步调用其平衡能量增和平衡能量减投标，使得其最终能量计划中发电量和用电量仍然相等。调整原则是，平衡能量投标低者先调整，直到阻塞处理为止。最终一种被调整计划协调企业平衡能量投标将确定该输电阻塞价格。ISO将收到阻塞费按一定规则付给拥有金融输电权计划协调体或者输电企业。
3.加州电力市场辅助服务价格构成
与发电主市场中所交易电量不一样,以备用容量为例,辅助服务价格往往由两部分构成,即容量成本和电量成本。其中,前者是由于发电机为了作为备用而必须预留容量,它也许由于不能进入发电主市场而使发电机失去该部分发电机会(备用容量极有也许不被调用)从而丧失收益。亦即,容量成本反应是一种机会成本,不管该部分备用与否被实际调用,其成本均应被支付(可以理解为是发电机有也许失去获取电量收益一种赔偿)。后者是一旦备用容量被实际调用,ISO为其所支付购置电量价格。显然,机会成本(即容量成本)与电量成本是有关。
四、美国加州配电侧电力市场分析
1.配电侧电力市场概念
配电侧电力市场是与发电侧电力市场!输电网开放等电力工业市场化改革宏观环节相适应对老式配电侧（包括配电网运行、电力销售、顾客等环节）经营管理模式进行打破垄断、引入竞争市场化改革和重组、建立新市场竞争模式和完善现代监管制度。从而实现配电侧提高效率、优化资源配置，并增进整个电力工业发展市场化改革重要阶段。
配电侧电力市场包括内容重要有配电企业参与市场竞争，配电网及配电设施实现开放%竞争零售市场[6]，适应市场化配电规划和建设。配电侧市场监管机制，只有实现配电侧市场化改革才能建立完整电力市场"带来更大经济效益[5]。
2.配电侧电力市场特点
电力市场并不是说电力系统中所有部分都采用市场竞争组织方式，而是发电部分采用市场竞争，输电和配电仍然采用垄断组织方式，不过由于输电和配电部分生产与采用竞争方式组织生产发电具有亲密联络，应当具有增进发电部分市场竞争功能。因此说配电侧市场具有部分垄断经营模式,
3.加州配电侧电力市场
<1>加州配电企业（UDC）重要职责
A.通过SC和PX批发电量，向顾客供电。
B.提供当地配电服务，为顾客供电。
C.负责电能计量、收取电费和输配电费用。
（2）加州配电侧经营模式
配电网垄断经营模式在输、配电分开前提下，由配电企业对配电网实行垄断经营。并根据地区或配电网连接实际状况确定配电企业经营范围，配电侧电力市场竞争通过各配电企业竞价购电实现。市场竞争主体是各配电企业，配电网垄断经营条件下顾客电价仍然实行管制电价高下取决于配电企业运行成本和竞价购电成本。这种配电侧电力市场模式与老式电力工业自上而下垂直管理模式比较靠近，美国加州电力市场配电网现正处在这种垄断经营模式，如图（二）所示。
实现输、配电分开后可将本来配电部门直接转变为配电企业，局限性之处在于配电企业在其经营地区内由于缺乏竞争将使社会效率减少，配电网发展规划由配电企业负责，也不利于吸引投资。

图（二）美国加州电力市场配电网经营模式
加州配电企业作为购电商在电力市场中交易重要波及到批发购电和零售卖电两个过程，配电与零售分开模式下。配电网企业向零售企业提供配电服务，交易过程中还波及到对应配电费用。
五、美国加州电力市场展望
自夏到上六个月，加州出现了严重电力危机，并导致市场体系瓦解。加州电力市场化提议是在20世纪90年代初开始构思,当时美国经济处在衰退期,因而假设了比较低负荷增长率。然而,美国经济在近来几年增长势头强劲,负荷增长比预期快3倍多。详细到加州,自夏天开始,发电供应开始局限性,发电企业行使市场力抬高售价。在购置电价不停上升(自电力市场运行以来,现货市场电价上升了10多倍),而销售电价被冻结状况下,公用事业企业入不敷出地运行了六个月左右,终因负债累累,银行不再提供信贷保证,不能再从现货市场购电卖给顾客,并处在破产边缘,从而触发了前述电力危机。发电容量不是一种直接原因,如下简要分析引起这场危机重要原因。
1999年夏季加州出现了电力供应紧张，夏季以来又出现了严重电力危机。其体现为FERC颁布了紧急令、ISO频繁宣布能源警报并颁布轮番限电计划。1月30日PX宣布交易停止；3月大幅度提高电价(提价40%)；4月6日PG＆E和SCE申请破产等。
加州出现电力危机似乎给人一种电力市场变幻莫测感觉，甚至有人对与否还要实行竞争性电力市场产生了怀疑。笔者认为，就世界各国电力市场改革状况看，加州电力市场目前窘境只是一种表象，不能据此否认市场改革方向和步伐，但由此必须研究市场模式、运作手段、监管力度与范围、宏观政策调整与协调等紧迫问题。因此，除了关怀电价和竞价理论、输电与辅助服务定价与运作，以及技术支持系统等详细技术外，还要重视市场中非技术性原因影响。加州电力危机后，加州电力市场开始进行再造,对电力市场改造提上日程。，加州ISO提提交了“市场全面设计计划”市场改革方案，同步还提交了对电力市场协议对应改动意见。未来加州力市场王要有五个模块构成双边协议交易、金融输电权市场、日前综合期货市场，余量机组组台市场、实时市场。
由美国加州电力市场状况得到了一种教训，可靠、价格合理电力供应对现代社会正常运作非常重要。开放电力市场前提是不能危及供电可靠性。电力市场化基础是有充足发电容量。不满足这个条件,就无法形成有助于最大化社会效益市场,其成果将是为发电企业提供获取高额利润机会,有违市场化初衷。加州发生电力危机为我们提供了很好警示作用,但不应当作为否认电力市场化借口。合理电力市场构造、运行规则及有效监管和调控是十分重要。伴随经济发展,负荷增长,要保证有足够动力来鼓励投资建造新发电厂,一直保证有充足发电容量。另首先是加强输电系统和尽量实现系统互联,扩大市场覆盖范围,使得尽量多发电机可以参与市场竞争,从主线上减小发电企业具有市场力。完善市场管制条例,制定法规限制发电企业结盟,对发电企业故意在用电高峰期减产、试图抬高电价行为予以有效监督和及时惩处。
电力市场改革是一种动态发展和不停完善过程，作为最具代表性加州电力市场模式所出现电力危机，很值得关注和研究。尽管不一样国家电力市场模式和规则各不相似，但其市场运行基本原则是一致。电力危机不应归咎于电力市场改革，应从多角度、深层次对电力市场加以研究和探索。处理好竞争与管制之间关系，处理局部利益与全局资源优化配置和综合运用，以及既有利益与电力工业可持续性发展之间矛盾，重视多种原因对电力市场影响，将为电力市场改革与发展奠定基础。