電力市場建設與新能源消納【美國PJM篇】

上世紀90年代，全球開始了電力工業放鬆管制的浪潮，很多國家都著手進行電力工業的市場化改革。美國也走在了很前面的位置。美國有多個獨立的電力市場，由不同的運營商負責運營。之前，交能網已經為大家介紹了美國的德州以及加州的電力市場，而今天，交能網將為大家介紹美國市場規模最大的PJM電力市場，以及他的新能源消納機制。

PJM市場中的可再生能源發電商參與電力市場，非常重要的方式便是基於套期保值及可再生能源證書，直接參与電力市場。

下面我們先來了解一下PJM電力市場。

PJM介紹

PJM電力市場範圍如上圖所示。市場中有電力現貨市場、金融輸電權市場(FTR)、輔助服務市場(AS)以及容量市場(RPM)。由於PJM電力市場內的電力零售模式受各地方政府和議會的政策影響很大，基本上還是受管制的，因此PJM的電力現貨市場實際上是發電商和負荷服務商(load serving entity，LSE)之間的電力批發市場。本文中所提到的PJM電力市場就是指PJM電力現貨市場。

PJM電力市場分為日前市場和實時市場，市場中有3種重要的市場成員，即發電商、負荷服務商、電力交易商。前兩種市場成員都是實際進行發電或供電的成員；後一種市場成員可以沒有任何電力設施，僅僅通過從事電力相關產品的買賣而賺取利潤，一般是實力雄厚的銀行等財團，其電力產品的交易量非常大，美國電力產品交易額排名靠前的，很多都屬於第三種成員。

發電商參與電力市場

對於可再生能源發電商來說，可再生能源直接參与電力市場，並通過購買電力或天然氣套期保值，以規避價格風險，提高收益穩定性。這一模式其實我們在前面介紹美國德州的電力市場時，已經介紹過了。PJM市場在此方面與德州市場較為相似。PJM市場範圍內的光伏、風電等，可以直接參与電力批發市場的競價，並可以通過日前和實時市場的信號，有效地引導可再生能源適當控制發電功率，從而實現系統的優化運行。

而套期保值則是可再生能源發電商處於規避現貨市場價格風險的選擇。在賣出電力的同時，可再生能源發電商可以在期貨市場中，買回相同數量的期貨合約。之後，當市場中電價發生變動，使得發電商在現貨市場中出現虧損，那麼便可由相應期貨合約交易中得來盈利來彌補甚至抵消這些虧損。在PJM市場中，電力或天然氣套期保值執行期限一般為10年左右，不涉及現貨交割，而是獨立進行。

此外，通過出售可再生能源證書，可再生能源發電桑將會進一步增加收益。除了一般的出售，發電商甚至也可以將已經規劃好的證書通過遠期合約提前出售，以降低證書在未來價格降低的風險。同時，對於符合條件的可再生能源發電商，可根據實際發電量享受風能生產稅抵減。

短期市場

而當我們再深入的思考，會發現短期市場，也就是日前和實時等電力交易市場（既包括電量市場又包括備用容量市場），對於促進新能源的消納格外重要。因為僅靠簡簡單單的為可再生能源預留電量空間的方式，將會對不穩定的可再生能源帶來大量的「三棄」問題。提升可再生能源消納的比例，就必須腰圍其提供電力空間，而短期市場由於其與系統實時運行密切相關，正好是這個問題的最佳解決辦法。

PJM市場通過再各個較小平衡區域之間增強互聯，從而增加互聯電網之間的協調性。PJM是個高精細度的市場，在出清時便需要考慮電網傳輸等約束條件。因此，PJM採用了節點定價模式。

節點電價(locational marginal pricing，LMP)模式LMP的一般定義是「在特定節點上增加單位負荷所增加的購電成本」，它反映了特定節點的電力供需關係，即價格高表示該節點電力供給趨緊；價格低表示該節點電力供給富餘。可以將電網中的所有節點都看成是一個小的電力市場，電力作為商品，從價格低的市場向價格高的市場流動，從而造成電價低的市場價格上揚，而電價高的市場價格下降。如果流動不受限制，並且沒有損失，則不同市場的電價將趨同。因為輸電線路必然存在輸送限額和線路損耗，所以不同節點之間必然存在著電價差。

在日前市場，發電商及電力交易商的收入為其在日前市場上的交易電量與日前市場某一節點節點電價LMP的乘積。

而在實時電力市場中，發電商進行單方面報價，PJM每5min根據實際負荷和電網潮流計算出各節點的LMP，然後進行結算。實時電力市場的結算是對日前市場交易結果之間偏差電量的結算。

可以看出，電力交易商實際上做了一個類期貨合約，在日前市場上進行買入或賣出建倉，並在實時市場上進行現金交割。但上述合約與期貨合約有3個不同點，即不是標準化產品、合約不能自由轉讓、一天後即交割。

電力交易商參與買電套利報價和賣電套利報價的目的就是為了賺取實時市場和日前市場之間的價格差，這種市場行為的結果會使兩個市場間的價差縮小，使得PJM的日前市場和實時市場的價格趨同，從而減少價格波動，促進市場價格的穩定。而市場中的信用風險，也將由PJM的獨立系統運營商嚴格管理。

輔助服務市場

為了促進可再生能源的消納，PJM還通過輔助服務市場，以及偏差懲罰等激勵各類發點資源積極調整系統不平衡量，同時激勵發電機組提高控制水平，減輕系統平衡壓力。這些措施都促進了各類靈活性電源的調動，很好的各方調節由風電等新能源波動帶來系統不平衡的積極性。

這樣，一套完善的可再生能源發電參與電力市場的框架便完成了。

END

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