中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近期，美國(guó)最大電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商PJM Interconnection（PJM）最新的容量拍賣(mài)價(jià)格創(chuàng)下歷史新高。
在PJM運(yùn)營(yíng)范圍內(nèi)的13個(gè)州，2026年6月后的容量成本將從此前的每天28.92美元/兆瓦·日躍升至269.92美元/兆瓦·日，其中馬里蘭州巴爾的摩地區(qū)的容量電價(jià)更是達(dá)到466.35美元/兆瓦·日。
2023年，容量成本在PJM的批發(fā)電價(jià)中約占15%（總電價(jià)為53.42美元/兆瓦時(shí)），容量市場(chǎng)已成為PJM市場(chǎng)不可或缺的一部分。
PJM如何運(yùn)行容量市場(chǎng)
PJM的容量拍賣(mài)市場(chǎng)為多重市場(chǎng)，包括1個(gè)基本拍賣(mài)市場(chǎng)（Base Residual Auction，BRA）、3個(gè)追加市場(chǎng)（Incremental Auction）和1個(gè)雙邊市場(chǎng)（Bilateral Market）。本次拍賣(mài)屬于BRA，通常提前3年開(kāi)展。（具體流程見(jiàn)圖1）
圖1：PJM容量市場(chǎng)拍賣(mài)流程
來(lái)源：PJM官方網(wǎng)站
容量市場(chǎng)的一大目的是引導(dǎo)投資，因此BRA要考慮一定的提前量，允許新的、未建成的容量參與競(jìng)爭(zhēng)。PJM基于聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鈾C(jī)組（CCGT）的建設(shè)周期，把拍賣(mài)周期設(shè)定為3年。PJM根據(jù)3年后的負(fù)荷預(yù)測(cè)，組織容量發(fā)電商競(jìng)價(jià)，以滿足電網(wǎng)3年后的容量需求，購(gòu)買(mǎi)容量的費(fèi)用根據(jù)規(guī)則分?jǐn)偨o負(fù)荷服務(wù)商。每年的6月1日到次年的5月31日為一個(gè)容量交付年，BRA通常在每個(gè)容量交付年前3年的5月舉行。本次拍賣(mài)原定于2022年5月進(jìn)行，但由于美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）審核確認(rèn)新的容量市場(chǎng)規(guī)則，拍賣(mài)時(shí)間有所調(diào)整。
中標(biāo)機(jī)組須在承諾期內(nèi)提供約定的發(fā)電容量，在供應(yīng)短缺時(shí)接受PJM的調(diào)度，以市場(chǎng)價(jià)發(fā)電或削減負(fù)荷，保證發(fā)電充裕度和系統(tǒng)可靠性。此外，PJM規(guī)定容量機(jī)組必須在日前電量市場(chǎng)報(bào)價(jià)，參與批發(fā)市場(chǎng)。
根據(jù)規(guī)定，PJM區(qū)域內(nèi)擁有可用裝機(jī)容量（ICAP）的現(xiàn)有機(jī)組必須參加BRA競(jìng)拍，區(qū)域外的機(jī)組、規(guī)劃建設(shè)的機(jī)組、現(xiàn)有或規(guī)劃的負(fù)荷資源、獲得審批的輸電升級(jí)計(jì)劃可自愿選擇參加。需求曲線由PJM提供，供給曲線由容量資源提供者報(bào)價(jià)確定，拍賣(mài)以購(gòu)買(mǎi)成本最小化為目標(biāo)進(jìn)行市場(chǎng)出清。與能量市場(chǎng)一樣，容量市場(chǎng)也采用邊際價(jià)格，出清點(diǎn)為需求曲線和供給曲線的交點(diǎn)。
機(jī)組退役，負(fù)荷增加，容量資源供應(yīng)短缺
本次拍賣(mài)中容量?jī)r(jià)格飆升的主要原因是PJM范圍內(nèi)電力容量供需偏緊。
從供需來(lái)看，與2024/2025年交付年度（2024年6月1日至2025年5月31日期間）的發(fā)電資源相比，約有6600兆瓦的發(fā)電機(jī)組已經(jīng)退役或有退役的計(jì)劃。而新增容量?jī)H有110.3兆瓦，遠(yuǎn)低于上一次拍賣(mài)時(shí)的330兆瓦。
此外，預(yù)計(jì)峰值負(fù)荷的增加也推高了拍賣(mài)價(jià)格。PJM2025/2026交付年度的峰值負(fù)荷預(yù)測(cè)已飆升至153883兆瓦，而2024/2025交付年度的峰值負(fù)荷為150640兆瓦。負(fù)荷增加的同時(shí)，供給卻不充足，容量資源的緊缺令PJM市場(chǎng)的拍賣(mài)價(jià)格上漲。
拍賣(mài)結(jié)果顯示，PJM獲得了2025年6月1日至2026年5月31日期間135684兆瓦的電力，此次拍賣(mài)給用戶(hù)帶來(lái)的總成本將從此前的22億美元躍升至147億美元。美國(guó)電力供應(yīng)協(xié)會(huì)（EPSA）指出，拍賣(mài)發(fā)出的高價(jià)信號(hào)將激勵(lì)發(fā)電商在PJM的區(qū)域內(nèi)建設(shè)新的發(fā)電機(jī)組。
而在2022至2023年的容量拍賣(mài)中，PJM的容量?jī)r(jià)格曾呈下降趨勢(shì)。當(dāng)時(shí)，PJM高級(jí)副總裁Stu Bresler警告稱(chēng)，這一趨勢(shì)如持續(xù)下去，將會(huì)引發(fā)可靠性問(wèn)題。目前的拍賣(mài)結(jié)果恰恰表明了市場(chǎng)對(duì)于系統(tǒng)可靠性的擔(dān)憂。
值得注意的是，本次拍賣(mài)的容量中，新運(yùn)營(yíng)機(jī)組的容量很少，低于上次拍賣(mài)中的330兆瓦。
新建發(fā)電機(jī)組數(shù)量減少的一部分原因是發(fā)電項(xiàng)目接入電網(wǎng)時(shí)需排隊(duì)等待。PJM表示，雖然有總計(jì)超過(guò)38000兆瓦的發(fā)電項(xiàng)目已經(jīng)滿足了接入電網(wǎng)的有關(guān)流程和要求，但由于融資、供應(yīng)鏈、選址和許可等問(wèn)題與挑戰(zhàn)，很多項(xiàng)目尚未建設(shè)，造成新發(fā)電項(xiàng)目的減少。
本次容量電價(jià)上漲也令PJM招致廣泛批評(píng)。美國(guó)清潔能源貿(mào)易集團(tuán)Advanced Energy United的董事Jon Gordon認(rèn)為，容量拍賣(mài)的高價(jià)反映了PJM沒(méi)有為能源轉(zhuǎn)型做好準(zhǔn)備，對(duì)電力基礎(chǔ)設(shè)施缺乏良好的規(guī)劃。在中標(biāo)的容量機(jī)組中，燃?xì)獍l(fā)電占48%，核能占21%，煤炭占18%，而光伏和風(fēng)能各占1%，可再生能源占比很少。此外，PJM在電網(wǎng)互連和長(zhǎng)期輸電規(guī)劃方面落后多年，導(dǎo)致問(wèn)題越積越多。
2023年，PJM拍賣(mài)的2024/2025交付年度的電力容量為148946兆瓦，相比之下，2024年容量減少超過(guò)13000兆瓦。PJM預(yù)測(cè)，未來(lái)15年該地區(qū)的電力需求會(huì)增加40吉瓦，但到2030年，整個(gè)系統(tǒng)還將面臨40吉瓦發(fā)電機(jī)組的退役。如果發(fā)電機(jī)組新增速度始終緩慢，預(yù)計(jì)本世紀(jì)末或更早時(shí)間，PJM就將出現(xiàn)供應(yīng)短缺。
市場(chǎng)規(guī)則修訂，可信容量減少
除了供需偏緊，PJM市場(chǎng)容量拍賣(mài)規(guī)則的修訂也是本次拍賣(mài)價(jià)格上漲的重要原因。
自2024年起，PJM修改了發(fā)電機(jī)組可信容量（UCAP）的定義，可信容量的計(jì)算會(huì)直接影響容量拍賣(mài)的供需情況，從而對(duì)系統(tǒng)容量充裕度和容量?jī)r(jià)值產(chǎn)生影響。定義的修改導(dǎo)致2025/2026交付年度的有效供給大幅降低，供需關(guān)系變化導(dǎo)致價(jià)格明顯上漲。
隨著新能源、儲(chǔ)能等資源的不斷增加，電力系統(tǒng)需要新方法來(lái)充分評(píng)估每種資源和整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
對(duì)于可調(diào)度的火電容量，大多數(shù)市場(chǎng)根據(jù)預(yù)期的計(jì)劃內(nèi)和計(jì)劃外停電頻率，調(diào)整資源的裝機(jī)容量，確保機(jī)組能在供應(yīng)短缺期間提供容量。在PJM市場(chǎng)，有意向參與容量拍賣(mài)的發(fā)電商會(huì)申報(bào)機(jī)組裝機(jī)容量等參數(shù)，PJM審查并核算其可信容量。在2024/2025交付年度以前，PJM通過(guò)機(jī)組等效強(qiáng)迫停運(yùn)率轉(zhuǎn)換火電機(jī)組的裝機(jī)容量計(jì)算出可信容量。機(jī)組在申報(bào)容量資源時(shí)，需要同步申報(bào)其可用裝機(jī)容量（ICAP）和對(duì)應(yīng)的強(qiáng)迫停運(yùn)率（EFORd），從而用于計(jì)算能夠由容量市場(chǎng)出清的可信容量（UCAP）。
不過(guò)，對(duì)于光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能和需求響應(yīng)等新型資源，等效強(qiáng)迫停運(yùn)率并不適用。這些新型資源需要區(qū)分夏季負(fù)荷高峰和冬季負(fù)荷高峰時(shí)段，通過(guò)平均有效出力來(lái)判斷其可信容量。目前，國(guó)際上許多市場(chǎng)開(kāi)始使用基于有效負(fù)荷承載能力（Effective Load Carrying Capability，ELCC）的方法，以等效的最終可用容量來(lái)顯示這些新型資源的容量貢獻(xiàn)。
ELCC的計(jì)算依賴(lài)于電力不足概率（LOLP）模型，該模型模擬了電力系統(tǒng)在不同負(fù)荷和資源條件下的運(yùn)行情況，更能體現(xiàn)光伏和風(fēng)電的季節(jié)性。在此方法下，資源的實(shí)際容量系數(shù)或利用小時(shí)數(shù)與其ELCC值沒(méi)有任何顯著聯(lián)系。也就是說(shuō)，一些利用率很低，但在系統(tǒng)需要獲得可靠性時(shí)可以完全依賴(lài)的資源，如需求響應(yīng)、儲(chǔ)能或調(diào)峰機(jī)組的ELCC值反而較高，而風(fēng)電、光伏等的ELCC值則相對(duì)較低。
ELCC也是評(píng)估傳統(tǒng)火電可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)，尤其在極端天氣頻發(fā)的情況下。2021年2月，美國(guó)得州的低溫導(dǎo)致天然氣井口凍結(jié)，約20吉瓦的天然氣發(fā)電機(jī)組無(wú)法獲得燃料而被迫停機(jī)。PJM的歷史數(shù)據(jù)顯示，在低溫條件下火電停機(jī)率會(huì)出現(xiàn)顯著升高的趨勢(shì)。因此，在冬季負(fù)荷高峰時(shí)期，傳統(tǒng)的等效強(qiáng)迫停運(yùn)率也可能無(wú)法準(zhǔn)確衡量火電機(jī)組的可信容量。
2024年1月30日，F(xiàn)ERC批準(zhǔn)了PJM對(duì)容量市場(chǎng)規(guī)則的修訂，允許PJM采用邊際ELCC方法進(jìn)行容量認(rèn)證。新方法將幫助PJM的容量市場(chǎng)設(shè)計(jì)更準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的可靠性要求以及容量資源是否滿足需要。根據(jù)修訂后的規(guī)則，自2025/2026交付年度起，PJM將通過(guò)ELCC計(jì)算出所有發(fā)電機(jī)組的可信容量，來(lái)體現(xiàn)在相同可靠性標(biāo)準(zhǔn)下單一資源對(duì)系統(tǒng)可承載負(fù)荷的貢獻(xiàn)。
圖2：測(cè)算ELCC時(shí)涵蓋的因素
數(shù)據(jù)中心負(fù)荷激增，公用事業(yè)公司電價(jià)將大幅上漲
PJM市場(chǎng)服務(wù)與戰(zhàn)略執(zhí)行副總裁Stu Bresler表示，目前尚不清楚容量?jī)r(jià)格上漲會(huì)如何影響用戶(hù)電費(fèi)。他指出，2023年容量電價(jià)成本約占用戶(hù)電費(fèi)的8%。
PJM運(yùn)營(yíng)范圍內(nèi)最大的公用事業(yè)公司Exelon的首席財(cái)務(wù)官Jeanne Jones則表示，預(yù)計(jì)最新的容量電價(jià)可能導(dǎo)致該公司部分子公司電價(jià)出現(xiàn)兩位數(shù)上漲，漲價(jià)幅度取決于輸電容量限制和現(xiàn)有的供電合同。
Exelon總裁兼首席執(zhí)行官Calvin Butler表示，容量電價(jià)傳遞出的價(jià)格信號(hào)表明，Exelon需要在其業(yè)務(wù)范圍內(nèi)進(jìn)行發(fā)電、輸電等基礎(chǔ)設(shè)施投資，增加這些地區(qū)的發(fā)電和輸電量，尤其是在巴爾的摩地區(qū)。Exelon預(yù)計(jì)在2024—2027年期間，將花費(fèi)345億美元進(jìn)行資本投資，預(yù)計(jì)基礎(chǔ)電價(jià)（Base Rate）將增長(zhǎng)7.5%。
與此同時(shí)，PJM地區(qū)數(shù)據(jù)中心的激增將拉動(dòng)電力需求不斷攀升，供應(yīng)端的壓力也將同步增加，這可能進(jìn)一步推高電力價(jià)格。電力成本的增加將體現(xiàn)到包括數(shù)據(jù)中心在內(nèi)的所有終端用戶(hù)的電費(fèi)中。
PJM2024年初發(fā)布的一份報(bào)告顯示，數(shù)據(jù)中心是推動(dòng)該區(qū)域用電負(fù)荷上漲的主要因素。2019年，美國(guó)伊利諾伊州批準(zhǔn)了數(shù)據(jù)中心的電價(jià)優(yōu)惠，已有多個(gè)數(shù)據(jù)中心投建運(yùn)營(yíng)。Commonwealth Edison公司有超過(guò)5吉瓦的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目處于建設(shè)階段，另有13吉瓦的項(xiàng)目也在籌備之中。目前，PJM區(qū)域內(nèi)包括伊利諾伊、弗吉尼亞、賓夕法尼亞等在內(nèi)的多個(gè)州都是數(shù)據(jù)中心投建的主要市場(chǎng)。
Exelon公司在財(cái)報(bào)中指出，高耗能負(fù)荷中心（如數(shù)據(jù)中心、光伏電池板生產(chǎn)廠和電動(dòng)汽車(chē)電池制造廠）的增長(zhǎng)是Exelon將其輸電支出在未來(lái)4年增加45%（至97億美元）的重要原因。
此外，數(shù)據(jù)中心直接與核電站簽訂購(gòu)電合同也會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)可用容量減少。
2024年3月，亞馬遜以6.5億美元從Talen Energy手中收購(gòu)了位于賓夕法尼亞州的數(shù)據(jù)中心，該數(shù)據(jù)中心由毗鄰的Susquehanna Steam Electric Station核電站直接供電，核電站也屬于Talen Energy。據(jù)Reaves Asset Management分析師Rodney Rebello估計(jì)，基于已公布的售電條款，與該核電站在電力市場(chǎng)上所能獲得的價(jià)格相比，Talen Energy至少得到了50%的溢價(jià)。
然而，從核電站直接向亞馬遜數(shù)據(jù)中心出售電力的協(xié)議已經(jīng)遭到了公用事業(yè)公司美國(guó)電力公司（AEP）與Exelon的反對(duì)，他們向FERC提出投訴并指出，亞馬遜和Talen公司之間的協(xié)議開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)先例，電力公司選擇不上網(wǎng)而直接向數(shù)據(jù)公司供電，將導(dǎo)致PJM電網(wǎng)范圍內(nèi)可用電力減少，并損害現(xiàn)有電網(wǎng)用戶(hù)的利益。
