2022年美国德州电力市场综述.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 美国德州电力市场综述目录1 前言 . 12 ERCOT 简介 . 13 德州电力市场化转型 . 44 德州节点电力市场设计 . 65 金融输电权市场 . 126 日前市场 . 147 牢靠性机组组合 . 178 实时市场 . 199 结语 . 251. 前言本文试图从德州电力市场建设者的角度,进一步深化介绍美国德克萨斯州的电力市场转型期以及不同时期的市场架构,期望能为国内的电力市场建设者供应一些有益的借鉴和参考;2. ERCOT 简介美国德州电力牢靠性委员会ERCOTElectric Reliability Council of Texas是负
2、责其范畴内电网运行和治理竞争性电力批发市场的独立系统调度机构 ISOIndependent System Operator;ERCOT的所辖区域掩盖了德州75%的面积和 90%的负荷,并治理着 2,400 万德州用户;德州面积相当于广东广西加湖南,比华东五省加上海略大一 点;德州电网是一个独立电网,和外州没有沟通互联,只通过 5 条直流联络线与1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 美国东部网络和墨西哥相连,这5 条直流联络线的总容量接近110 万千瓦; ERCOT治理超过 74,400 公里的高压输电线路和 9,0
3、00 万千瓦,夏季高峰可调用装机容量为550 多台发电机组; ERCOT装机容量接近 7,700 万千瓦, 2022 年 8 月 10 日峰值负荷 6,988 万千瓦创历史新高, 2022 年度用电量是 3,475 亿千瓦时,同比增长了2.2%;德州市场有超过 1,400 成员参与电力市场的发电、输配电、交易、零售和电能使用;ERCOT是基于会员制的非营利机构,由ERCOT董事会进行治理,由德州公共事业委员会 PUCT Public Utility Commission of Texas 和德州州议会 Texas Legislature 监管;由于德州和外州只有直流互联,所以ERCOT不受美国
4、联邦能源监管署 FERC监管,这是德州区分于美国其它 ISO的一个很特殊地方;ERCOT的会员包括用户 consumers,合作社 cooperatives,发电商 generators,市场营销者 power marketers,售电商 retail electric providers,投资者拥有的输配 电供应商 transmission and distribution providers和一些市政电力公司 municipal-owned electric utilities ;ERCOT当前风电装机容量约为1, 600 万千瓦,在北美全部市场里是最大的;如果把德州当做一个单独的地区和世
5、界各国 包含美国非德州区域 进行比较,德州风电装机容量在世界排名第六;到现在为止,德州风电最高发电记录是 2022 年 2 月18 日制造的 1,402 万千瓦,同日制造的风电最高渗透率大于 45%;随着风电的高速进展,其间歇性也给系统运行带来了很多挑战;弃风,成效显著, 2022 年的全系统平均弃风率小于 风率小于 1%;ERCOT实行了一系列措施来降低 0.5%,2022 年的全系统平均弃以下图显示了 ERCOT 2022 年对应各种电源类型的发电量和装机容量的比例;从图中可以看出, ERCOT自然气发电量和装机容量都是全部电源类型中最高的,天然气装机容量占 53%,发电量占 48.3%;
6、风电装机容量占2 18%,发电量占 11.7%;名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - ERCOT 2022年发电量和装机容量 来源 : ercot ERCOT的竞争性电力零售市场competitive retail market 特别活跃,连续 8 年2022-2022 被能源询问机构 Distributed Energy Financial Group 评为美国和加拿大最具竞争性的零售市场;ERCOT拥有大约200 个合格的竞争性独立电力零售商completive retail electric providers
7、,超过 75%的负荷具有零售挑选权;依据统计,竞争性零售市场内的超过 ERCOT 市场参与者90%的居民用户都曾经更换过零售商;Market Participants 主要分为以下几类:授权方案实体QSEQualified Scheduling Entities,负荷服务实体 LSELoad Serving Entities,输电服务供应商TSPTransmission Service Providers,配电服务供应商DSPDistribution Service Providers和电源实体 REResource Entity;QSE代表电源实体和售电公司参与日前和实时市场,与ERCOT进
8、行数据对接和结算; QSE 可以同时拥有发电机和负荷,或者两者之一,或者是两者皆无的纯金融买卖参与者;以下图显示了 ERCOT和各市场参与者的相互关系;3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - ERCOT和市场参与者关系 来源 : ercot 3. 德州电力市场化转型1996 年, ERCOT成为美国的第一个独立系统调度机构;1999 年 6 月 18 号,德州关于电力改革的 7 号法案由当时的布什州长签署生效,正式开头了德州电力行业的市场化进程;法案对售电侧市场化、输配电的拆分、批发市场的建立、发电装机的容量限度、独
9、立系统调度和市场运行机构的设立、以及批发和零售市场的实现,都提出了明确的详细时间表要求;法案特殊规定对投资者拥有的电力企业解除管制,在这些区域引入电力零售用户挑选权,同时规定ERCOT的几个主要责任是:电力系统规划和运行,电力批发市场的运行和结算,对有售电挑选权的用户供应切 换服务;从 1999 年 6 月 18 号的电改 7 号法案签署到预期的2001 年 6 月 1 号零售市场开头运行,以及 2001 年 7 月 31 号批发市场运行,大致只有两年左右的时间;在 短短两年的时间里,徳州电力工业不但要全面市场化,而且在系统掌握上要做出很 大的转变,从十个掌握中心切换到一个掌握中心;但是,当时
10、各个市场主体市场经 验特别缺乏, ERCOT没有相关电力市场人才,没有自己的调度运行中心,也没有相 关的市场软件;在这样一个情形下,要在两年内开通现货实时市场,几乎是一件不4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 可能的任务;但法律已经颁布,政令已经发出,没有回旋余地;当时各个市场主体 基本一样同意接受区域模式的现货实时市场,帮助服务市场日前出清,输电权市场 只针对几个关键输电断面拍卖这样一种相对简洁的市场架构;经过两年的艰苦努力,完成了从市场规章设计、功能设计、软件实现及调试,到市场试运行的全过程;在2001 年,E
11、RCOT开头单一掌握区运行,同时开启了批发市场和零售市场的竞争,德州巿场的如期开通运行,满意了 7 号法案的要求;ERCOT当时实行的是区域市场Zonal Market架构,并依据几个主要的输电断面将 ERCOT分成四个堵塞治理区域;区域模式的实时市场虽然概念上看起来很简 单,可详细实现起来要解决的技术难题可不少;由于没有精细的节点价格信号,尽 管在详细设计和实现中做了很多重大改良,区域市场模型始终不能很好地解决网络 拥塞费用适当安排的问题;在区域模型中,很多发电厂不但没有足够的意愿去排除 线路拥塞,有的反而会有意加重拥塞以获利;在区域市场模型中,电力系统运行模 型和市场模型的和谐也是一大挑战
12、;为明白决区域性市场中诸如线路拥塞费用的安排,以及提高电力系统运行效率 等问题,当时给出了两种方案:一种是渐进式地从已有的区域市场逐步过渡到节点市场,另一种就是整个市场及其支持系统一下子切换到节点市场;最终,德州政府 部门打算接受后一种方案;2003 年, ERCOT开头设计节点市场 Nodal Market ;这个重新设计的综合性的 德州节点市场用超过 600 个电价结算点来代替区域市场的四个堵塞治理区域所对 应的结算点; ERCOT设计节点市场的主要目标是改善价格信号,提高调度效率,直 接安排局部拥堵费用;这个重新设计的综合性节点市场主要有以下几个部分:金融 输电权市场 CRRConges
13、tion Revenue Rights,能量和帮助服务联合优化的日前市场DAMDay-Ahead Market,牢靠性机组组合RUCReliability Unit Commitment,以安全约束下的经济调度 SCEDSecurity-Constrained Economic Dispatch为核心的实时市场; 2006 年, ERCOT正式开头节点市场建设;在节点市场建设过程中的项目治理上,周期和预算显现过一些问题;最终,在2022 年 12 月 1 日,ERCOT胜利地从区域电力市场转换为节点电力市场;两相比较,一揽子式的节点市场在项目进度和预算上,都远远超过了以前的区域市场;ERCOT
14、节点市场和区域市场的比照总结在 5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 下表中;ERCOT区域市场和节点市场比较 来源 : ercot 区域市场 Zonal Market 节点市场 Nodal Market输电堵塞权 TCR 金融输电权( CRR)无日前能量市场 能量和帮助服务联合优化的日前市场 DAM日前帮助服务容量市场替换备用服务 RPRS及非优化容量服务 OOMC 日前牢靠性机组组合 DRUC时前预分析 时前牢靠性机组组合 HRUC基于区域的组合报价 基于详细机组的报价每15分钟出清一次平稳能量市场 每5分钟出
15、清一次安全约束下的经济调度 SCED仍以15分钟为结算区间运用组合指令解决区域堵塞 全部堵塞由详细机组调度来解决运用详细机组指令解决当地堵塞 增强的负荷频率掌握机组接受统一的区域潮流转移因子 详细机组的潮流转移因子机组和负荷都接受平稳能量市场的区域出清价 4. 德州节点电力市场设计机组接受节电边际电价,负荷接受区域加权平均的边际电价ERCOT是纯能量市场 energy-only market ,没有容量市场 capacity market ;发电商建造电厂的成本必需从发电和供应帮助服务的收益中来回收;ERCOT为了鼓励投资兴建新电厂,制定了一系列稀缺定价机制Scarcity Pricing M
16、echanism,在系统电能和备用稀缺的情形下提高电能价格;其中最重要的就是设置较高的系统报价 帽 SWCAP System-Wide Offer Cap,ERCOT当前的最高报价是 $9,000/MWh ;德州电力批发市场由两部分组成:独立于ERCOT之外的分散的双边市场Bilateral Market,和由 ERCOT组织的集中出清市场;双边市场双边市场指买卖双方单独或者双方通过经纪人Broker签订的用来交易电量的双边合同;合同任一方可以同时拥有发电机和负荷,或者两者之一,或者两者皆无纯金融买卖市场参与者 ;双边合同一般被用来逃避Hedge实时市场价格风险,同时有些市场参与者通过双边合同
17、进行套利;据统计ERCOT实时市场中绝大多数超过 90% 电能交易是通过前期双边合同逃避 Hedge锁定,依据合同价格进行结算;双边合同几个基本要素就是: 交付时间 年月日小时或者时间段 ,电能 MW, 结算点,合同价格; ERCOT大多数双边合同本质上是一种金融合同,买卖方不需要 拥有发电机或负荷,在实时也不需要依据合同发电或者用电;合同签订后,买方需 要依据合同电量和合同价格支付给卖方,这是第一部分结算;ERCOT实时市场出清6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 后,卖方需要依据合同电量和实时价格支付给买方,这
18、是其次部分结算;假如单纯考虑双边合同 不考虑合同双方在实时物理发电和负荷的抵消,其结算公式如下:第一部分结算:合同收款 =合同付款 =合同电价 X 合同电量 其次部分结算:实时收款 =实时付款 =实时电价 X 合同电量 同时考虑以上两部分结算:卖方净收款 =合同收款 -实时付款 =合同电价 -实时电价 X 合同电量 买方净付款 =合同付款 -实时收款 =合同电价 -实时电价 X 合同电量双边合同的结算时间由双方自由商定并写入合同,依据详细合同可以有不同选 择,比方可以挑选签订合同时付款或是按月付款等方式,不同结算时间会影响双方的现金流但不会影响最终的结算量;ERCOT没有强制要求合同双方必需向
19、 ERCOT 提交所签订的双边合同,但是合同双方可以挑选自愿提交,让 ERCOT帮忙结算其双边合同;依据合同性质,是否向ERCOT提交双边合同不会转变其最终的结算结果,只是会转变通过 ERCOT的结算量;ERCOT集中出清市场ERCOT组织的集中市场主要由四部分组成:金融输电权市场 CRR Congestion Revenue Right Market,日前市场 DAM Day-Ahead Market ,牢靠性机组组合 RUC Reliability Unit Commitment 和实时市场 RTM Real-Time Market;其中实时市场的核心是安全约束下的经济调度SCED Sec
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- 2022 美国 德州 电力 市场 综述
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