美国电力市场的发展和实现方法分析-北极星输配电网

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电力的发展是推动我国经济发展的重大元素之一，电力体制的改革势必影响经济发展的进程。我国在2000年初始实施电力体制改革，打破了电力行业独家办电的旧体制，改变了传统的指令性计划体制以及厂网不分等问题，但由于还存在政府干预过多，没有充足的发电容量，市场竞争不成熟等问题，我国的电力市场改革在一段时间内有些停滞不前。在我国的电力市场机制与体系还有待改进的情况下，坚持市场改革方向非常重要也非常必要。

（本文转载自微信公众号：电力市场观察微信号：cloudPowerMarket ）

中共中央、国务院2015年颁发《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发〔2015〕9号)［3］，拉开了新的电力体制改革的帷幕，国家发展改革委、国家能源局随后制定了《关于推进电力市场建设的实施意见》等6个电力体制改革配套文件。这6个文件的推出意味着我国重新开始重视电力体制改革，为新一轮电力体制改革吹响了号角，但与国外开展多年且制度相对完善的电力体制改革相比还有不足，他们的成功经验仍然值得我们学习和研究。

美国是一个电力大国，每年的发电量超过了4TWh，在全球总发电量中约占24%。美国自20世纪八九十年代开始开展电力市场改革，可以说是世界上最早进行电力体制改革的国家之一。美国电力市场是世界上规模最大的电力市场之一，由于电力体制改革比较成功，美国的电力市场模式、运行机制、组织机构、监管体系都比较成熟，电力市场中各个环节的竞争程度较高。为实现我国“十三五”规划尤其是能源发展“十三五”规划的目标，形成安全稳定的现代能源产业体系，构建公平竞争的电力市场，可以借鉴美国电力市场完善的运行模式机制和监管体系，使我们的电力市场改革少走弯路。

本文分析美国能量管理系统(energymanagementsystem，EMS)的特点和功能，以及在电力市场管理系统(marketmanagementsystem，MMS)中的作用和关系，讨论电力市场的基本原理以及美国电力市场的形成和实现方法，为我国电力市场的发展和实现提供参考。

美国电力市场改革前的系统运行

美国电力市场改革前主要由民营企业形成电力行业的垄断，各州的电力供应主要由一些垂直一体化的电力公司提供，电价由各州政府的管理机构审定，当时的电价建立在电力公司回收成本外加一定资本回报率的基础上。这些电力公司有义务提供足够的发电容量来满足用户的用电需求。电力公司可以建设自己的发电厂，也可以与相邻的公用事业公司或独立发电商签订合同来满足自己的发电需求。但各州或各地电网公司的自动化运行水平相当高，这主要归功于先进的EMS在电网中的普遍应用。

EMS的产生来源于电力系统的不断扩展和各种元件设备甚至系统各种控制的增加。EMS的基础功能包括EMS支撑系统、计算机和操作系统;应用功能包括SCADA(数据采集与监视)、AGC/EDC(自动发电控制/经济调度控制)、SE(电力系统状态估计)和DTS(调度员模拟培训系统)等。SCADA的任务包括实时数据采集与交换(如收集电力系统运行数据、监控系统参数变化、与外部平台工具进行数据交换、故障和事件报警)、监控实时电力系统运行条件和执行监督控制(如断开/闭合断路器和开关、升降变压器抽接头、调节移相器位置、控制发电资源或削减负荷等)。EMS中网络安全分析将对系统进行故障分析(contingencyanalysis)和系统运行经济性分析，提高电力系统安全经济运行。

值得一提的是不论采用什么软件或管理系统，电力系统运行始终遵循以下基本特征:

电能供求动态平衡。发电供应等于所有负荷需求(加电能损耗)，电力系统需要从发电厂传输电能到各负荷需求点;

电能传输。根据欧姆定律进行潮流发布;环网比辐射性网络难以分析和控制;

安全和经济的驱动。在各种可能故障下维持电力系统运行安全;通过资源计划和发电机调度获得经济效益。

美国电力市场的发展

1.美国为什么要搞电力市场

电力作为一个传统的行业，电力公司已经形成一种垂直型整合体:从发电、输电、配电直到为用户提供服务。从世界范围内来看，电力公用事业公司都处于一种自然垄断的地位，这种现象已持续了将近100年，直到20世纪90年代中期，这一垄断局面面临着新的挑战。改革前的美国电力工业面临以下3个问题:1)由于存在许多不同类型的电力公司和机构(主要是民营企业)，在电网区域相互链接增加的情况下，系统可靠性问题增加，以及存在潜在的违反公平竞争的问题，尤其是由于没有自己的输电网，独立发电商在供电竞争中处于明显劣势;2)美国在20世纪70年代以前电价逐年降低，下降幅度惊人，达到每10年降20%，这种降价幅度在70年代之后已经办不到;3)美国许多电力基础设施已非常成旧和老化，基本上接近淘汰边缘，需要多方大量投资电力基础设施，对老化或超龄的电力设备进行更新换代。

在这样的环境下，传统的美国电力工业模式已成为改革的绊脚石，寻求新的电力生产运行模式，打破传统的电力垄断经营，建立开放的竞争性电力市场，这在当时已经成为美国电力行业的共识。

2．如何构建电力市场

市场是商品经济运行的载体或现实表现，现代市场经济的基本要素包括市场主体、市场规则、市场体系和宏观调控体系。电力市场也要遵循市场经济的一般原理，与一般的市场不同，电力市场的构建需要考虑以下几个方面:

1)定义何时和如何交易电;

2)提供透明和中立的市场机制;

3)改变现有的垂直一体的电力体制，做到资产剥离，供求双方各自独立;

4)开放输电网络，供求双方都能自由进入;

5)社会和经济影响;

6)专业知识和经验等。

基于以上因素，为了促进公平竞争，美国国会在1992年通过了新的能源政策法案，要求输电网对独立发电商开放，鼓励各类发电公司竞争，为全美的电力改革奠定了初步基础。然而，1992年的能源法案并不能解决电网使用的公平性问题，独立发电商仍然受到歧视性对待。

为加快竞争性电力批发市场形成，美国联邦能源管理委员会(FERC)于1996

年发布了第888号令(Order888)，要求发电业务与输电业务分离，鼓励输电业务由独立的电力系统公司或机构运营。为响应FERC第888号令，美国的一些电力公司自发地联合起来，组建了独立系统运行公司(independentsystemoperator，ISO)。

1999年底，FERC又出台了第2000号令(Order2000)，推动成立区域输电组织机构(regionaltransmissionorganization，ＲTO)。ＲTO的功能与ISO类似，它比ISO多了负责跨区域输电网络规划和可靠性的任务，实际上美国有的电力机构既是ISO又是RTO，如MISO(continentindependentsystemoperator)。

到目前为止，美国电力市场运行良好的ISO/RTO有:MISO、PJM(PJMinterconnection)、ISONE(ISONewEngland)、NYISO(NewYorkISO)、CAISO(Californiaindependentsystemoperator)、ERCOT(electricreliabilitycouncilofTexas)和SPP(southwestpowerpool)。美国各ISO/RTO的分布如图1所示。有:MISO、PJM(PJMinterconnection)、ISONE(ISONewEngland)、NYISO(NewYorkISO)、CAISO(Californiaindependentsystemoperator)、ERCOT(electricreliabilitycouncilofTexas)和SPP(southwestpowerpool)。

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