基于化石能源發(fā)電的美國電力市場已經(jīng)逐漸顯露出不適應可再生能源大規(guī)模接入的問題。

占據(jù)了全美三分之二區(qū)域的電力批發(fā)市場正處于發(fā)展的關鍵節(jié)點上。一方面，經(jīng)濟衰退推動了煤炭發(fā)電和核電逐漸退出市場，另一方面國家級清潔能源目標和快速下降的可再生能源價格正在讓越來越多的可再生能源發(fā)電進入電力市場。

圖：美國的七個批發(fā)電力市場

但問題在于，這七個電力批發(fā)市場的建立是基于化石能源燃料發(fā)電為基礎的。如果不及時對市場規(guī)則進行改革，那么它們很可能會越來越無法適應可再生能源、分布式發(fā)電、儲能等新的市場要素。

電網(wǎng)管理者和政策制定者正在考慮如何在快速脫碳的情況下重建美國的電力批發(fā)市場，轉(zhuǎn)向一個由低碳、甚至無碳資源為主導，電力生產(chǎn)成本幾乎為零的能源系統(tǒng)。

快速變化的電網(wǎng)

目前電力批發(fā)市場的規(guī)則是為了更好地管理電力系統(tǒng)：包含了大型燃煤電廠、核電站為基荷機組，天然氣發(fā)電則作為系統(tǒng)靈活性需求。市場最初的設計出了滿足電力供給方的需求外，還要應對需求端變化帶來的一系列靈活性要求。

監(jiān)管、技術(shù)和技術(shù)壁壘的存在，讓儲能、智能溫控器等設備無法參與到電力批發(fā)市場當中去。所以，在電力批發(fā)市場中，電網(wǎng)運營上依靠著大型、集中式的中心電站來滿足需求端的需求。

但是今時今日的電力系統(tǒng)已經(jīng)截然不同的。集中式發(fā)電站依然存在，但是由于可再生能源技術(shù)和經(jīng)濟性的突破，小型、分散式發(fā)電元素開始在電網(wǎng)發(fā)揮越來越重要的作用。

僅就價格而言，可再生能源比煤電、核電價格更低，與天然氣相比更是有著絕對的價格優(yōu)勢。在美國大部分地區(qū)，隨著風電、太陽能、儲能設施越來越多的開始替代燃煤、燃氣電廠（這一趨勢會因為國家政策和經(jīng)濟性的變化而持續(xù)存在），美國的電力批發(fā)市場即將迎來更多的變化。

29個州加上華盛頓特區(qū)，目前都制定了有約束力的可再生能源目標。8個州加上華盛頓特區(qū)制定了2017年以來100%清潔或可再生能源的目標。美國參議院提出立法規(guī)定2035年實現(xiàn)50%的可再生能源目標。

為20世紀技術(shù)開發(fā)的電網(wǎng)規(guī)則，其產(chǎn)品和軟件越來越難以應對21世紀的電網(wǎng)形態(tài)。電網(wǎng)所接納的新發(fā)電電源和化石能源發(fā)電有著如下的不同：

1.這些資源通常具有接近零的生產(chǎn)成本。發(fā)電項目一旦建成，后續(xù)運行成本非常便宜。由于電力市場調(diào)度和價格與生產(chǎn)成本相關，因此這種特性與依賴燃料的發(fā)電廠存在顯著偏差。

2.可再生能源發(fā)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。

3.發(fā)電規(guī)律不同影響著電網(wǎng)的調(diào)度。例如，太陽能發(fā)電輸出與天氣密切相關。每天耗費大量資源，圍繞資源可用性規(guī)劃對于電網(wǎng)運營商是一個新概念。

4.發(fā)電的不可預測性由于儲能等技術(shù)的發(fā)展，正在逐步減少。這使得可再生能源的介入可行性在技術(shù)上大大加強。

市場需要改革

技術(shù)變革正在觸及電網(wǎng)，但市場激勵和規(guī)則的相應變化卻落后了。電力批發(fā)市場必須及時進步以支持全新的脫碳能源系統(tǒng)，但電力批發(fā)市場的發(fā)展方向卻是一個尚無定論的問題。

美國能源創(chuàng)新組織的新研究論文系列《快速脫碳的批發(fā)電力市場設計》中，提出了兩個隨時間進行演變的電力市場變革路徑。

美國各州可再生能源目標

在“穩(wěn)健現(xiàn)貨市場”路徑中，市場致力于改善現(xiàn)有的服務體系，通過大量的現(xiàn)貨交易使得新的發(fā)電單元逐步獲取交易合約，參與到市場當中來。

在“長短期結(jié)合市場”路徑中，市場希望能夠在短期內(nèi)給與新的發(fā)電單元大量長期合約讓新的發(fā)電單元融入市場。同時，市場管理者還會制定出一個更加復雜且相對完整的市場規(guī)則來應對未來趨勢。

這兩條途徑都有幾個重要的市場特征共性：

1.有競爭力的電力批發(fā)市場是一件好事：更多的資源組合可以提高可靠性并降低成本-市場越大，效益越大。

2.電力批發(fā)市場需要與管理電力系統(tǒng)的外部（州或聯(lián)邦）政策合作，而不是與之相悖。

3.目前美國的電力市場更關注交易而非運行。這一點應該得到改變。

4.較短的調(diào)度間隔和多周期優(yōu)化可以使市場更有效率。

但這兩種途徑在重要的市場特征上存在分歧：

1.政治干預市場的風險有多大？

2.“現(xiàn)實世界”的表現(xiàn)與理論所暗示的相差多少？

3.對于公用事業(yè)用戶或向其供電的公司來說，需要承擔多大的價格風險？

4.保持自愿合同是最好的方法，還是集中管理會更有利？

未來的問題

對于電力批發(fā)市場來說，問題不止于此。大規(guī)模部署低碳能源，減少排放，防止氣候變化······這一系列宏大的目標都讓電力市場改革變得至關重要。

市場如何在具有大量能源資源且生產(chǎn)成本幾乎為零的系統(tǒng)中有效地發(fā)現(xiàn)科學合理的價格區(qū)間？市場如何保持足夠的投資信號，以及隨著市場的發(fā)展，如何為新的發(fā)電電源提供融資？如何為輸電線路和能源儲存等電網(wǎng)基礎設施提供資金和建設？限額與交易或碳定價將如何影響批發(fā)電力市場？

這些都是棘手的問題，沒有一個“正確”的答案。批發(fā)電力市場在不同地區(qū)將發(fā)生不同變化，但電網(wǎng)管理者必須在電力系統(tǒng)脫碳時考慮到這些問題。