上一篇《一份致州長的“停電根本原因分析”——美國加州電力故事連載2》提出，在全球碳中和背景下，加州高比例的可再生能源接入電網(wǎng)，為電力市場(chǎng)運(yùn)行以及電網(wǎng)調(diào)度帶來了新的挑戰(zhàn)；今年2月正發(fā)生在美國德州的停電事故，也與氣候極端變化誘因下的電力系統(tǒng)運(yùn)行方式無不相關(guān)。
但20年前，美國加州卻發(fā)生了一次由不法投機(jī)分子人為操縱市場(chǎng)所引起的電力危機(jī)，直接導(dǎo)致當(dāng)時(shí)加州最大的電力公司破產(chǎn)、加州電力交易中心CALPX破產(chǎn)——這就是舉世警醒的“安然危機(jī)”。這篇《美國加州電力故事連載3》將帶著大家回顧這場(chǎng)令加州電力工業(yè)元?dú)獯髠氖鹿试?
1996年9月，加州立法機(jī)構(gòu)通過了一項(xiàng)法案，電力工業(yè)重組法案（The Electricity Utility Industry Restructuring Act, Assembly Bill 1890, 簡稱法案AB1890）。根據(jù)該法案，加州決定建立電力市場(chǎng)。
1997年初加州決定組建加州電力交易中心（CALPX，California Power Exchange）和加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行商（CAISO，California Independent System Operator），前者負(fù)責(zé)加州的電能量現(xiàn)貨（日前）市場(chǎng)交易，后者負(fù)責(zé)加州電網(wǎng)的調(diào)度管理，包括阻塞管理，輔助服務(wù)市場(chǎng)管理和實(shí)時(shí)調(diào)度/實(shí)時(shí)市場(chǎng)管理。兩個(gè)機(jī)構(gòu)于1998年3月31日按計(jì)劃投入運(yùn)營。投產(chǎn)后的最初兩年，兩個(gè)獨(dú)立的市場(chǎng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)作還算平穩(wěn)順利。
2000年5月圣地亞哥天然氣和電力公司（SDG&E）試圖開放他們轄區(qū)的零售電價(jià)，結(jié)果造成圣地亞哥居民當(dāng)月的電費(fèi)賬單一下子漲了三倍。這成為觸發(fā)能源危機(jī)的信號(hào)—電力供應(yīng)短缺和批發(fā)電價(jià)猛漲。
為此CAISO于2000年5月22日第一次發(fā)布了電力供應(yīng)短缺的緊急事件警告。
從2000年6月開始在加州電力交易中心CALPX交易的批發(fā)電價(jià)不斷攀升，在該年剩下的時(shí)間里達(dá)到前所未有的水平。從2000年6月到2000年7月，批發(fā)電價(jià)與1999年同期相比平均上漲了270%。到2000年12月，CALPX的批發(fā)價(jià)格達(dá)到每兆瓦小時(shí)376.99美元，比1999年12月每兆瓦小時(shí)29.99美元的平均結(jié)算價(jià)格高出11倍以上。并且在2000年12月7日，最高批發(fā)電價(jià)達(dá)到了每兆瓦小時(shí)1400美元的天價(jià)。
由于高昂的批發(fā)電價(jià)和管制的零售價(jià)格，加州三大電力公司不能收回購電的成本，經(jīng)歷了嚴(yán)重的財(cái)務(wù)問題。情況最糟糕的是PG&E，自2000年6月以來，他們已花費(fèi)90億美元用于批發(fā)電力，而對(duì)這些支出沒有償還（稱為未收回的電力成本），從而失去了向銀行貸款的信用，無法再繼續(xù)在批發(fā)市場(chǎng)購電。
在電力購買成本方面，南加州愛迪生公司（SCE，Southern California Edison）與PG&E的情況類似。2000年11月，SCE估計(jì)其未收回的電力購買成本為26億美元。SDG&E估計(jì)，到2000年12月，它們未收回的電力成本為4.47億美元。
為了保持“加州燈亮（California Lights On）”，當(dāng)時(shí)的加州州長格雷.戴維斯（Gray Davis）下令動(dòng)用加州州政府的財(cái)政儲(chǔ)備幫助三大電力公司。
在這次能源危機(jī)中，很多不法發(fā)電商，以現(xiàn)已破產(chǎn)的安然公司（Enron）為代表，趁電力供應(yīng)短缺之機(jī)，哄抬電價(jià)，更惡劣的是，他們故意不向CALPX的現(xiàn)貨市場(chǎng)報(bào)價(jià)，也不向CAISO的輔助備用市場(chǎng)和實(shí)時(shí)非平衡能量市場(chǎng)報(bào)價(jià)。這樣在實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)，由于沒有充足的發(fā)電資源可供調(diào)度，CAISO的值班人員不得不央求發(fā)電廠方，增加機(jī)組的出力，并接受他們的漫天要價(jià)。同時(shí)為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，不得不實(shí)行大范圍的輪流停電。
從2000年6月到9月，CAISO發(fā)布了14次一級(jí)緊急事件警告和16次二級(jí)緊急事件警告。在11月和12月兩個(gè)月中，CAISO發(fā)布了4次一級(jí)緊急事件警告和18次二級(jí)緊急事件警告，在2000年12月7日，發(fā)布了第一次三級(jí)緊急事件警告。
在2000年12月的兩個(gè)星期內(nèi)，加州政府動(dòng)用了4億美元在現(xiàn)貨市場(chǎng)購買電力。又花了100億美元和發(fā)電公司簽訂了高價(jià)的長期購電合同。結(jié)果使加州政府的財(cái)政很快從贏余轉(zhuǎn)為虧損。
進(jìn)入2001年以后，情況變得更加嚴(yán)峻，截至2001年5月22日，CAISO發(fā)布了127次一級(jí)和二級(jí)緊急事件警告和38次三級(jí)緊急事件警告。
因?yàn)槲茨苁栈仉娏Τ杀荆琍G&E失去了向銀行貸款的信用，無法再繼續(xù)在批發(fā)市場(chǎng)購電。因此它于2001年4月6日根據(jù)《美國破產(chǎn)法》第11章申請(qǐng)保護(hù)。
美國聯(lián)邦政府，加州州政府和CAISO采取了一系列的措施，包括關(guān)閉CALPX，來應(yīng)對(duì)和緩解這場(chǎng)電力危機(jī)。
加州的電力市場(chǎng)並沒有停止運(yùn)行，只是前期能量市場(chǎng)交易由于CALPX的關(guān)閉而暫時(shí)停止，前期能量計(jì)劃完全由中長期合同代替，但輔助服務(wù)市場(chǎng)和實(shí)時(shí)能量不平衡市場(chǎng)並沒有間斷，一直在由CAISO執(zhí)行。歷經(jīng)半年之久，才從這場(chǎng)危機(jī)走了出來。
由于對(duì)這次危機(jī)的不當(dāng)處理，戴維斯州長在2003年11月的加州特別選舉中被罷免，黯然下臺(tái)。
2000-2001年的加州電力危機(jī)是一場(chǎng)有不法投機(jī)分子惡意操作，有關(guān)運(yùn)行和監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)不力所造成的一場(chǎng)為時(shí)長久，損失嚴(yán)重，影響深遠(yuǎn)的重大事件。
交易中心負(fù)責(zé)日前的能量現(xiàn)貨交易，調(diào)度中心負(fù)責(zé)阻塞管理，輔助服務(wù)市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)/實(shí)時(shí)調(diào)度。在交易中心只考慮無系統(tǒng)約束條件的假設(shè)下供電方報(bào)價(jià)和用電方投標(biāo)之間的平衡，沒有也不可能考慮到交易結(jié)果是否滿足實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際負(fù)荷需求，以及是否能夠在實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)約束的條件下實(shí)現(xiàn)，這樣不能保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。雖然調(diào)度中心可以對(duì)交易中心上交過來的交易結(jié)果進(jìn)行安全校核，然而調(diào)度中心對(duì)交易結(jié)果進(jìn)行修正的選項(xiàng)有限，也不能保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
中長期市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)是現(xiàn)代成熟的電力市場(chǎng)的兩個(gè)互相補(bǔ)充、不可缺一的組成部分，俗話說“中長期合同規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)貨市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)價(jià)格”。中長期合同能夠提前鎖定電量和價(jià)格，幫助市場(chǎng)成員規(guī)避需求和價(jià)格的雙重風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)貨市場(chǎng)通過公平競(jìng)爭(zhēng)，優(yōu)化了資源的利用，同時(shí)產(chǎn)生的價(jià)格信號(hào)，為電網(wǎng)的運(yùn)行和規(guī)劃提供了指南。
有兩類中長期合同和雙邊交易：
1.金融（差價(jià)）合同，不需與現(xiàn)貨交易銜接，
2.物理合同，必須交割，參與現(xiàn)貨交易。
現(xiàn)代成熟的電力市場(chǎng)不希望所有的中長期交易都是金融（差價(jià)）合同，因?yàn)榻鹑诤贤瑢?duì)穩(wěn)定現(xiàn)貨市場(chǎng)的需求和價(jià)格沒有任何幫助，只不過給金融機(jī)構(gòu)和個(gè)人提供了投機(jī)的機(jī)會(huì)。在電力市場(chǎng)建設(shè)初期，需要物理交割的中長期合同對(duì)于電力市場(chǎng)的有效可靠的運(yùn)行是非常重要不可缺少的。
在接受加州能源危機(jī)的教訓(xùn)以后，美國的幾個(gè)電力市場(chǎng)都非常重視中長期合同交易，中長期合同交易的電量在總的負(fù)荷量中占有非常大的比例，例如2017年CAISO和PJM中長期合同交易的電量在總的負(fù)荷量中分別占64%和67%。
需求響應(yīng)是CAISO與一些可中斷負(fù)荷和可調(diào)節(jié)負(fù)荷簽定合同，在需求高峰，供應(yīng)不足的情況下，CAISO可以削減或中斷對(duì)它們的供電，而給他們一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。如果當(dāng)初加州市場(chǎng)實(shí)施了這樣一個(gè)計(jì)劃，加州的能源危機(jī)有可能避免或者不會(huì)這樣嚴(yán)重。國際能源機(jī)構(gòu)估計(jì)，5%的需求下降將導(dǎo)致2000/2001加利福尼亞能源危機(jī)高峰期的價(jià)格降低50%。如果有了更好的需求響應(yīng)，對(duì)于供給側(cè)有意撤回報(bào)價(jià)，市場(chǎng)也會(huì)變得更有彈性。
新的加州電力市場(chǎng)系統(tǒng)不僅彌補(bǔ)了以前市場(chǎng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的缺陷、重新了開放了CALPX破產(chǎn)后所關(guān)閉的前期能量市場(chǎng)，還吸引了加州周邊各州州政府和所屬區(qū)域內(nèi)的電力平衡機(jī)構(gòu)（電力公司）的興趣。
全新的加州電力市場(chǎng)是如何設(shè)計(jì)的？在全球碳中和大背景加州能源的引領(lǐng)下，新的美國西部電力區(qū)域市場(chǎng)呼之欲出，也有人指出，8月份加州限電跟區(qū)域電力市場(chǎng)建設(shè)有關(guān)，究竟如何？
下一篇：《美國加州電力故事連載4》最終篇
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未完待續(xù)
本文改編自中國電力企業(yè)管理《親歷者談美國加州8月中旬的電力緊缺事件》，并結(jié)合專家意見加以補(bǔ)充，發(fā)表意圖在于，以大眾科普的形式，還原“復(fù)雜”的電力市場(chǎng)事件真相。
在新的全球碳中和背景下，通過了解成熟電力市場(chǎng)發(fā)展歷史以及原因，方能避開泥坑，為我們?nèi)骐姎饣奈磥碓O(shè)計(jì)出更合適的電力市場(chǎng)方案。
