一、最初的垂直一體化壟斷經(jīng)營、規(guī)模效應(yīng)與效率最優(yōu)化

 

美國的電力工業(yè)在二十世紀(jì)九十年代以前的組織模式普遍為發(fā)輸配垂直一體化就地平衡。這既包括由自然擴張與兼并形成、售電量占比最大、大中型規(guī)模為主、政府定價、壟斷經(jīng)營的私人投資者所有公用事業(yè)公司(Investor Owned Utility, 簡稱IOU), 也包括規(guī)模小、數(shù)目以千計的市鎮(zhèn)所屬公用事業(yè)單位(Municipal Utility，簡稱Muni)和農(nóng)村電企合作社(Rural electric cooperative)，還包括聯(lián)邦政府擁有的幾家聯(lián)邦電力營銷機構(gòu)(Federal Power Marketing Agency)。起初，由于零售側(cè)缺乏競爭，IOU這些私有公司同意受到州立機構(gòu)監(jiān)管，他們也被準(zhǔn)許擁有獨營的供電區(qū)域(exclusive service territory，又稱為franchise)。州立監(jiān)管機構(gòu)對公用事業(yè)公司在發(fā)電設(shè)施及配電設(shè)施上的投資進(jìn)行審批，這些審批可以在設(shè)施建設(shè)前，也可以在投產(chǎn)后公司要通過零售電價回收成本時。一些州甚至制定了詳細(xì)的綜合能源規(guī)劃(Integrated Resource Planning，簡稱IRP)過程以確定需要新建哪些設(shè)施。

 

供電區(qū)域擴張讓公用事業(yè)企業(yè)在發(fā)電技術(shù)上獲得規(guī)模經(jīng)濟(jì)。隨著發(fā)電廠規(guī)模越來越大，單位生產(chǎn)成本也在逐步下降。隨著發(fā)電廠數(shù)目的增長和發(fā)電技術(shù)的多樣化，公用事業(yè)電力公司開始利用數(shù)學(xué)算法來優(yōu)化自身發(fā)電機組的啟停組合，采用經(jīng)濟(jì)調(diào)度的辦法來優(yōu)化這些機組的出力，以最小化實時供電成本(指以燃料為主的可變生產(chǎn)成本，不考慮固定成本分?jǐn)?，從而達(dá)到短期運行效率最大化。制定綜合資源規(guī)劃時，在持續(xù)滿足中長期電力電量平衡和可靠性的原則下，依據(jù)公用事業(yè)單位的零售定價與營利模式，以終端用戶平均電費水平長期期望值最小化為目標(biāo)來制定系統(tǒng)擴展規(guī)劃。如果沒有技術(shù)創(chuàng)新和預(yù)測誤差，綜合資源規(guī)劃再加上競爭性基建招標(biāo)，也能實現(xiàn)了長期投資的社會效率最大化。此傳統(tǒng)模式下的短期和長期效率最優(yōu)方案，都是僅僅單個企業(yè)控制區(qū)內(nèi)的效率最優(yōu)。

 

二、備用容量共享、電網(wǎng)互聯(lián)、經(jīng)濟(jì)電能交易和電力庫

 

機組大型化，導(dǎo)致自備備用容量非常昂貴。而相鄰的電力公司共享備用容量，就可將高昂的備用成本降下來。電力公司間開始建立聯(lián)絡(luò)線路，以保障發(fā)生緊急事故時能夠提供充足的容量備用;但畢竟事故很少發(fā)生，因此電力系統(tǒng)在平時擁有了過剩的輸電容量。這讓電力公司可以利用這些線路來交易電力。大型公用事業(yè)電力公司在一些情況下，其邊際發(fā)電成本可能高于或低于相鄰企業(yè)。有輸電線路容量可用時，電力公司能夠在必要時購買電力以降低成本，或向其他邊際發(fā)電成本更高的電力公司出售電力。這在美國被稱為經(jīng)濟(jì)電能交易(economy energy trading)，最初由各家電力公司調(diào)度中心負(fù)責(zé)洽談價格并在聯(lián)絡(luò)線上執(zhí)行。這種最原始的電力交易從一開始就是小時級的現(xiàn)貨交易和帶曲線的中長期交易。機組可用性和電價在季節(jié)上以及區(qū)域上有差異，這讓雙邊交易市場(bilateral trading market)活躍了起來;通過價差套利，參與雙方同時提升了彼此的運行效率。

 

容量共享協(xié)議的價值也導(dǎo)致了電力庫(powerpool)的誕生，這也是現(xiàn)如今區(qū)域輸電組織(RegionalTransmission Organizations，簡稱RTO)的前身。電力庫是一種多邊協(xié)議，參與成員將自身的發(fā)電機組或輸電設(shè)施的運營權(quán)交由統(tǒng)一的系統(tǒng)運營機構(gòu)進(jìn)行管理。成員向運營機構(gòu)提交自身機組的增量成本數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運營機構(gòu)運行的能量管理系統(tǒng)使用機組成本數(shù)據(jù)，對機組啟停組合和經(jīng)濟(jì)調(diào)度進(jìn)行多方優(yōu)化，從而提高了整個電力庫區(qū)域里的短期運行效率。優(yōu)化形成的電力交換計劃也是小時級的現(xiàn)貨交易。

 

為了讓公用事業(yè)電力公司開始共享其發(fā)電資源，1927年賓夕法尼亞-新澤西-馬里蘭互聯(lián)(PJM)成立，成為全世界第一家電力庫。1941年至1971期間，美國德州、西南、紐約、新英格蘭這四家電力庫也相繼成立

 

三、 發(fā)電側(cè)競爭、電網(wǎng)開放與集中式市場

 

美國六七十年代的電力建設(shè)大熱潮慣性加上八九十年代負(fù)荷增速意外減緩，導(dǎo)致有大量富余產(chǎn)能的公用事業(yè)企業(yè)從八十年代末開始積極投身批發(fā)售電。聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(FERC)也順勢批準(zhǔn)不具市場力的賣家可以按市場定價，這可以替代傳統(tǒng)監(jiān)管模式下的電源投資并規(guī)避規(guī)劃失誤風(fēng)險，廣受業(yè)界歡迎。

 

同期，《1978年公用事業(yè)監(jiān)管政策法案》(Public Utility Regulatory Policies Act of 1978，簡稱PURPA)建立了一項由美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會監(jiān)察、由各州實施的計劃，該計劃旨在鼓勵廢熱發(fā)電(利用工業(yè)余熱或其他余熱發(fā)電)和小型的可再生能源發(fā)電(qualifying facility，簡稱QF)。各州行政性地制定對此類發(fā)電機組的補償價格，其中，加州、德州以及麻省制定得非常慷慨，使得這些地方的QF產(chǎn)生了容量過剩。QF行業(yè)意外快速發(fā)展并漸成規(guī)模后，聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會于1988年出臺法案，準(zhǔn)許各州可以通過競拍的方式設(shè)置可避免成本電價。對給定的所需容量，各州可以通過競標(biāo)來確定電價，而不是按照預(yù)設(shè)電價接收全部容量。該委員會同時提議，并不符合QF標(biāo)準(zhǔn)的獨立發(fā)電廠(independent power producer，簡稱IPP)也可參與到可避免成本的競價中來。這樣，發(fā)電競爭市場就逐漸活躍起來。

 

在受監(jiān)管的壟斷模式下，公用事業(yè)電力公司擁有輸電線路產(chǎn)權(quán)和運營權(quán)，沒有向其他機構(gòu)提供開放輸電線路的義務(wù)。這對獨立發(fā)電行業(yè)的發(fā)展造成了很大的阻礙。依據(jù)《1992年能源政策法案》(Energy Policy Act of 1992)授權(quán)，聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會通過其第888號令，強制要求全體輸電企業(yè)開放其輸電網(wǎng)供人使用，通過第889號令建立了基于互聯(lián)網(wǎng)的開放實時信息系統(tǒng)(Open Access Same-Time Information System，簡稱OASIS)，以公布小時級的可用輸電容量和預(yù)留輸電容量，用于服務(wù)短期現(xiàn)貨交易和中長期交易的小時級曲線分解執(zhí)行。

 

在電力行業(yè)以雙邊合同或電力庫協(xié)議的形式進(jìn)行電力交易的基礎(chǔ)上，聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會推行第888號令與第2000號令，加上各州政府及其電力工業(yè)支持，最終帶來了獨立系統(tǒng)運營機構(gòu)和區(qū)域輸電組織這類自愿型機構(gòu)在上世紀(jì)末到本世紀(jì)初相繼成立。這些機構(gòu)的成立和運行，不僅在更大地理范圍內(nèi)實現(xiàn)了短期運行的經(jīng)濟(jì)效率最大化，還可以通過透明價格信號引導(dǎo)來提升發(fā)電側(cè)的長期投資效率。

 

每個獨立系統(tǒng)運營機構(gòu)和區(qū)域輸電組織隨后都建立了完整的現(xiàn)貨電能量市場和輔助服務(wù)市場，買賣雙方均可以在市場中提交申購和競賣發(fā)電。獨立系統(tǒng)運營機構(gòu)與區(qū)域輸電組織利用這種基于競標(biāo)的市場決定經(jīng)濟(jì)調(diào)度，其核心交易撮合的算法原理和單家一體化企業(yè)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化算法一致，只是由于地理范圍更大、市場主體眾多導(dǎo)致計算更復(fù)雜。

 

四、由美國歷史看《中長期規(guī)則》的意義

 

總結(jié)美國電力市場的發(fā)展歷史，從單家一體化企業(yè)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，到初始的雙邊經(jīng)濟(jì)電能交易和自發(fā)形成電力庫，再到政府法令實現(xiàn)發(fā)電競爭和輸電網(wǎng)絡(luò)開放，直至集中式現(xiàn)貨交易的區(qū)域輸電組織，都可以看到經(jīng)濟(jì)啟停調(diào)度和日前、日內(nèi)等小時級電力現(xiàn)貨在優(yōu)化運行效率中的關(guān)鍵角色。

 

中國現(xiàn)有的電力直接交易、跨省跨區(qū)交易、合同電量轉(zhuǎn)讓等中長期交易的開展，都是依附于計劃電量分配執(zhí)行下的傳統(tǒng)調(diào)度方式。此調(diào)度方式雖然和中國歷史形成的傳統(tǒng)計劃體制配合默契，卻共同造成了巨大的經(jīng)濟(jì)效率損失(即社會資源浪費)。中長期交易的啟動和開展，讓低變動成本機組多占發(fā)電計劃，可在一定程度上減少系統(tǒng)運行上的效率損失。《中長期規(guī)則》提出計劃電量分解到月(也鼓勵峰谷平和曲線)、集中競價、合同轉(zhuǎn)讓、偏差考核、調(diào)峰分擔(dān)等諸多規(guī)范與創(chuàng)新，如果能落實并得到發(fā)電計劃放開等機制的配合，也可以再進(jìn)一步提高系統(tǒng)運行上的經(jīng)濟(jì)效率。

 

但是，這一切努力皆是對現(xiàn)有計劃體制的小步改良。沒有現(xiàn)貨交易、沒有經(jīng)濟(jì)調(diào)度，就不可能實現(xiàn)電力系統(tǒng)短期運行的經(jīng)濟(jì)效率最大化。作為主要運行成本的燃料，其價格每天都在變;作為總需求量的負(fù)荷，每時每刻都在變。最優(yōu)的調(diào)度運行方式，只能在日前和實時才能分小時、分5分鐘確定。如果調(diào)度的優(yōu)化受到年前、月前安排出的實物電量計劃約束，那就必然存在效率損失和資源浪費。《中長期規(guī)則》的各種改良措施，不僅可以實現(xiàn)部分效率改善，還可以讓市場主體做些“熱身運動”，減少從電量交易走向電力交易的觀念沖擊。也就是說，《中長期規(guī)則》只是一個過渡性的規(guī)則，其落地、執(zhí)行是為了日后現(xiàn)貨交易、經(jīng)濟(jì)調(diào)度啟動和開展。

 

參照美國的歷史和現(xiàn)狀，中國現(xiàn)有電力系統(tǒng)運行的整體經(jīng)濟(jì)效率，與美國現(xiàn)狀差距巨大，可能落后了幾十年。中國的電力體制改革和以現(xiàn)貨為基礎(chǔ)的電力市場建設(shè)，任重而道遠(yuǎn)，還需一大批有志之士從法律、政策、規(guī)則、管理、組織、技術(shù)等諸多方面努力，謹(jǐn)此與讀者共勉。