容量補償與容量市場課件

在電力市場環(huán)境下，如何保證發(fā)電容量的充裕性問題是電力市場設(shè)計中還沒有達到共識的問題。目前已經(jīng)實施的方法既有按照行政的方法進行補貼，也有按照市場的方法進行補償?shù)姆椒?。對于一般商品的市場，在完全競爭的條件下，微觀經(jīng)濟學(xué)給出了具有相當(dāng)說服力的定價方法——短期邊際定價方法(ShortRunningMarginalPrice,SRMC)。微觀經(jīng)濟學(xué)證明，采用邊際定價方法可以在市場成員追求自身利益最大化，達到市場均衡時，同時達到社會福利最大化，也即激勵相容的Pareto效益。正是這種良好的性質(zhì)，邊際定價方法幾乎成為了市場定價方法的“標準”。在電力市場環(huán)境下，如何保證發(fā)電容量的充裕性問題是電力一、電力市場進行容量補償?shù)脑螂娏κ袌鲈谄溟_始進行理論討論的初期，就是按照完全競爭的市場條件進行的，所以在發(fā)電側(cè)電力市場通常也采用短期邊際定價方法。但是，我們要特別注意短期邊際定價具有Pareto效益的前提是完全競爭的市場條件。非常遺憾，目前已經(jīng)進行的電力市場實踐表明，電力市場并不具備這樣的條件。其主要的表現(xiàn)為：(1)電力需求在短期內(nèi)其價格彈性系數(shù)幾乎為零。(2)發(fā)電廠商的數(shù)目不多，通常擁有較大的市場份額，具有潛在的市場力。(3)電力系統(tǒng)要求及時的供需平衡，且沒有電能儲存裝置作為緩沖。并且，還要保證可靠性供電。一、電力市場進行容量補償?shù)脑?4)電力系統(tǒng)中發(fā)電機組的生產(chǎn)狀態(tài)使得至少在短期并不具備生產(chǎn)函數(shù)連續(xù)的要求。例如，發(fā)電機組的最小出力要求，使得每個機組的生產(chǎn)函數(shù)是一個非凸的集合，在不開機與最小出力之間沒有連通。(5)電力設(shè)備的建設(shè)周期長，且規(guī)模經(jīng)濟性并沒有完全消失。也正因為目前的電力市場不具備完全競爭的市場條件，所以采用邊際定價方法的電力市場實踐出現(xiàn)了一些問題。不同的國家和地區(qū)電力實踐中經(jīng)常發(fā)生電價飛升的情況。出現(xiàn)電價飛升的原因有兩個，一個是容量出現(xiàn)了短缺，一個是發(fā)電廠商市場力的實施。(4)電力系統(tǒng)中發(fā)電機組的生產(chǎn)狀態(tài)使得至少在短期并不具備生電力市場的設(shè)計有三個具有挑戰(zhàn)意義的問題：一是如何設(shè)計運行備用服務(wù)市場使得發(fā)電廠商按照自愿原則能夠提供充分合理的運行備用服務(wù)；其二則是由于發(fā)電廠商具有潛在的市場力，市場設(shè)計時應(yīng)該充分考慮發(fā)電廠商的策略行為，抑制發(fā)電廠商市場力的實施，；第三則需要保證長期的容量充裕性。這三個方面存在著密切的聯(lián)系，如果沒有足夠的容量備用，能量市場的價格在統(tǒng)一出清電價機制下，會出現(xiàn)價格的飛升；如果沒有合適的能量市場價格信號，很難引導(dǎo)出自愿的充裕的發(fā)電容量投資，同時也不能夠維持充裕的備用以支持短期的系統(tǒng)安全運行。電力市場的設(shè)計有三個具有挑戰(zhàn)意義的問題：有關(guān)是否需要進行容量補償以及如何補償?shù)膯栴}一直是電力市場設(shè)計的焦點問題。一種意見認為只要能量市場與輔助服務(wù)市場設(shè)計足夠好就可以滿足短期的市場運行與長期的容量充裕性，不需要容量補償；但是通過多年的市場實踐人們已逐漸取得了共識，容量補償機制可以緩解電價的波動并保證發(fā)電容量的充裕性，電力市場需要容量補償機制。容量補償?shù)臋C理很難從微觀經(jīng)濟學(xué)理論中找到現(xiàn)存的答案，目前也沒有給出補償機制的嚴格的理論說明。容量補償?shù)木唧w方法也有所不同，當(dāng)前比較有影響的方法是以PJM為代表的“容量市場”ICAP(InstalledCapacityMarket)方法，英國早期的電力市場中的容量費方法(CapacityPayment)，兩部制電價以及當(dāng)量電價方法。有關(guān)是否需要進行容量補償以及如何補償?shù)膯栴}一直是二、不同容量補償機制的介紹1.兩部制電價模式及其容量補償由于電源建設(shè)周期長，并且電力負荷需求存在不確定性，電力系統(tǒng)還需要一定的發(fā)電容量作為備用，因此，為了保證電力系統(tǒng)的高度可靠穩(wěn)定運行，電力企業(yè)要按照用戶最大可能的電力需求投資建設(shè)電廠，而用戶并不是時刻都按其最大需求量用電，但即使在用戶不用電能的時間里，發(fā)電企業(yè)也要發(fā)生固定成本，而且由于發(fā)電廠的投資和運行維護費巨大，其固定成本很高，無法保證在其發(fā)電收入中回收；況且還有一些調(diào)峰機組的變動成本高，年發(fā)電量低，新能源和可再生資源發(fā)電的成本遠高于水電和煤電，在這些情況下，無法僅僅通過電量費回收其全部成本。因此需要按照用戶所占用的電源和電網(wǎng)資源的成本(或價值)向用戶收取固定的費用——容量電費。這是英國人約翰于1882年提出的兩部制電價概念的初衷，當(dāng)時是被用于銷售電價中，近年來又被發(fā)展應(yīng)用到輸配電電價和發(fā)電電價中。二、不同容量補償機制的介紹兩部制上網(wǎng)電價是指，將上網(wǎng)電價分成兩部分——容量電價和電量電價。容量電價是對發(fā)電公司可提供的上網(wǎng)容量計價討費的依據(jù)，體現(xiàn)對發(fā)電公司固定成本的補償及相應(yīng)的利潤。容量電價與實際上網(wǎng)電量無關(guān)，發(fā)電公司無論提供多少上網(wǎng)電量，均按機組容量計價。電量電價是對發(fā)電公司的實際上網(wǎng)電量計價討費的依據(jù)，定價方法為在能量市場通過競爭得到，體現(xiàn)對發(fā)電公司變動成本的補償及相應(yīng)的利益。兩部制上網(wǎng)電價是指，將上網(wǎng)電價分成兩部分——容量容量電價及的定價方法有兩種，包括：(1)按照發(fā)電機組能夠向電網(wǎng)提供的可用容量支付，即(2)按照發(fā)電機組額定容量支付，即容量電價及的定價方法有兩種，包括：Pc有兩種計算方式：(1)若按會計成本法制訂容量電價，則發(fā)電廠可以通過容量電費回收其全部固定投資。但為了激勵發(fā)電企業(yè)降低成本、提高效率，也可以在制訂容量電價時部分地考慮、甚至不考慮人工費和大修費等在電力生產(chǎn)運行中發(fā)生的固定成本。此方法能保證回收固定成本，但不能反映系統(tǒng)對應(yīng)未來發(fā)電容量地需求。Pc有兩種計算方式：Pc有兩種計算方式：按照成本定價原則，容量電價的基礎(chǔ)是發(fā)電機組地固定成本，即與發(fā)電量無關(guān)的成本，包括折舊、固定的運行管理費、財務(wù)費用以及部分投資受益和稅金。實行兩部制電價機制的目的是保證發(fā)電公司能夠全部或部分地回收固定成本，降低市場環(huán)境下機組投資的風(fēng)險，以引導(dǎo)出合適的發(fā)電投資。應(yīng)該指出，在我國兩部制電價機制中的容量電價是由國家給出，本質(zhì)上還是管制的。Pc有兩種計算方式：Pc有兩種計算方式：(2)若以邊際成本法制訂容量電價，則當(dāng)電力系統(tǒng)備用容量不足，即為滿足新增單位千瓦負荷需求而需要新建電廠(或機組)時，容量電價為新增單位裝機容量的成本；當(dāng)電力系統(tǒng)擁有充足的備用容量時，容量電價水平很低，甚至為零。顯然，以邊際理論為基礎(chǔ)形成的容量電價，是反映系統(tǒng)電力平衡能力的信號，但不能保證合理地回收發(fā)電地固定成本。Pc有兩種計算方式：2.英國運行備用市場與容量費方法的機理分析在英格蘭-威爾士發(fā)電市場的運行規(guī)則中，其運行備用輔助服務(wù)是在日前主市場競價上網(wǎng)的基礎(chǔ)上，同時進行運行備用輔助服務(wù)的定價的，因而也是1日前事先制定的。基于機組的申報，按照容量塊的價格從小到大排序，按照價格從低到高購買直到負荷平衡，最后的容量塊為邊際容量塊，其價格為對應(yīng)的邊際電價，小于邊際電價的容量塊將被購買，購買價格為邊際電價。未被購買的容量塊自動作為運行備用，如果在實際的運行中這些容量塊被調(diào)用加載，則其發(fā)電按照其高于邊際電價的容量塊的報價收購。而且，對于所有參加報價的容量塊都給予容量補償。2.英國運行備用市場與容量費方法的機理分析設(shè)單邊拍賣的電力市場，機組的報價包含價格與容量，且每臺機組的可以分成多塊，每塊的價格將隨著容量上升非減。表示為：設(shè)單邊拍賣的電力市場，機組的報價包含價格與容量，且每臺機組的容量補償與容量市場課件上式表示機組的收入來自三個方面，在能量市場按照邊際電價銷售電能的收入(右邊第一項)，作為備用的部分容量實際發(fā)電后按照自己的報價得到的收入(右邊第二項)，容量補償?shù)氖杖?右邊第三項)，這等式右邊前三項構(gòu)成了總收益，減去右邊第四項總成本即為期望利潤。其中英國的容量補償費計算公式為：上式表示機組的收入來自三個方面，在能量市場按照邊際電英國市場采用這樣的運行備用以及能量市場的定價規(guī)則具有其合理的意義，這種合理的意義可以通過電力系統(tǒng)隨機生產(chǎn)模擬進行揭示。對邊際容量塊以及邊際以外的容量塊的容量價值就是英國式的容量補償值；對于邊際之內(nèi)的容量，其容量價值由兩個部分組成，一個部分是邊際價格與運行成本之差，也就是影子容量價值，另一個是容量補償價值。因此，英國早期的容量費所補償?shù)氖窃诮y(tǒng)一出清電價中沒有考慮的機組強迫停運以及系統(tǒng)停電損失所附加成本部分。電力市場之所以要進行容量補償，是因為在市場環(huán)境下，依然要保證電力系統(tǒng)高可靠性地供電，也就是說還必須保證其電力不足概率定的水平之下，所以應(yīng)該對發(fā)電機組進行補償。顯然，考慮到電力系統(tǒng)隨機發(fā)生的機組強迫停運，以及系統(tǒng)可靠性的容量充裕度要求，英國方法是有一定理論依據(jù)的，但應(yīng)同時指出，這仍屬于成本分析范疇。英國市場采用這樣的運行備用以及能量市場的定價規(guī)則具有3.當(dāng)量電價法當(dāng)量電價就是針對電力市場規(guī)模經(jīng)濟效益還未消失的管制競爭階段的特點，為解決市場效率和投資回報不充分這兩個難題而發(fā)展起來的，并解決了缺電情況下開放電力市場的難題。目前已發(fā)展了涵蓋主、輔電力市場的近10種當(dāng)量電價法，并已形成體系。實用當(dāng)量電價法通過以下3步實現(xiàn)：（1）在負荷持續(xù)曲線上排序優(yōu)化；（2）在成本平面上作最小成本折線；（3）計入規(guī)模經(jīng)濟效益，自動補足影子容量成本。3.當(dāng)量電價法三、美國PJM電力容量市場分析1.美國電力工業(yè)發(fā)展的歷史1882年9月，愛迪生在紐約建立了美洲第一家發(fā)電廠，開創(chuàng)了美國電力工業(yè)。1890-1910年，美國的采礦、紡織、鋼鐵和印刷等工業(yè)迅速實現(xiàn)電氣化；1935年，富蘭克林·羅斯?？偨y(tǒng)簽署了《鄉(xiāng)村電氣化法案》（REA），鄉(xiāng)村電氣化得到快速發(fā)展，1967年美國98%的農(nóng)場用上了電。美國最初的發(fā)電設(shè)備主要是燃煤機組和水電機組；1957年，核電廠首度并網(wǎng)發(fā)電，其規(guī)模一直穩(wěn)步擴大。天然氣機組和燃油機組則從20世紀60年代末開始穩(wěn)步發(fā)展。三、美國PJM電力容量市場分析20世紀60和70年代，美國發(fā)電裝機容量迅速增長，該時期被稱為美國電力工業(yè)發(fā)展的“黃金時代”。進入80年代后，發(fā)電裝機容量增長明顯趨緩，而以煤、天然氣和油為一次能源的發(fā)電裝機容量增長趨于停滯狀態(tài)，主要的增長容量來自核電發(fā)電設(shè)備。

“黃金時期”大規(guī)模的發(fā)展，使美國電力工業(yè)規(guī)模迅速擴大，同時也使電力供給能力大大超過了電力負荷需求，化石類發(fā)電設(shè)備的平均利用小時在“黃金時期”初期為5000h左右，而80年代初最低降至3500h左右。供給能力的極度富余，使發(fā)電企業(yè)特別是獨立發(fā)電商的經(jīng)營遭受巨大困難，這應(yīng)該也是90年代初推動美國電力市場改革的動因之一。20世紀60和70年代，美國發(fā)電裝機容量美國在賓夕法尼亞—新澤西—馬里蘭（簡稱PJM）、新英格蘭和紐約等電網(wǎng)成功推行電能市場后，裝機容量并未得到應(yīng)有的平穩(wěn)增長?！包S金時期”打下的基礎(chǔ)被迅速侵蝕，2000年起燃煤機組的平均發(fā)電利用小時數(shù)超過了6000h，供求失衡的苗頭開始出現(xiàn)。2000-2001年的美國加州電力危機，是電能市場發(fā)出的強烈價格信號，希望市場增加發(fā)電容量投資，并引發(fā)了2000-2003年天然氣機組快速增長，但加州社會經(jīng)濟及電力工業(yè)也付出了慘重的代價。人們認識到，僅以電能市場信號來引導(dǎo)發(fā)電設(shè)備的建設(shè)是不夠的，并于20世紀90年代末開始了艱難的容量市場建設(shè)探索。PJM作為美國運作最成熟的電力市場之一，于1999年開始了容量市場建設(shè)進程。美國在賓夕法尼亞—新澤西—馬2.PJM容量市場介紹PJM電力市場的成員必須遵守四大基本協(xié)議：可靠性保障協(xié)議（ReliabilityAssuranceAgree-ment）、運行協(xié)議（theOperatingAgreement）、輸電價目表（thePJMOpenAccessTransmissionTariff）和輸電商協(xié)議（theTransmissionOwnersAgree-ment）。根據(jù)可靠性保障協(xié)議，負荷服務(wù)商（Loadservers）必須持有足夠機組容量不一定是自己的機組），以滿足自己的容量義務(wù)，不能履行義務(wù)的負荷服務(wù)商將按照協(xié)議條款進行處罰。容量義務(wù)成了容量市場的需求基礎(chǔ)。2.PJM容量市場介紹（1）PJM容量市場發(fā)展過程1998年，開創(chuàng)了容量信用交易模式的容量信用市場（CapacityCreditMarket，CCM）。當(dāng)年10月15日，第一個月度市場開市；12月31日，第一個日市場開市。1999年1月27日，由于容量信用市場容易被操縱而被管制，此時距第一個月度市場開始僅3個月。1999年5月31日，容量信用市場經(jīng)過改良后恢復(fù)運行。1999年7月10日再次被管制，此后一直處于管制狀態(tài)。2007年，PJM采用可靠性定價模式取代原有的容量信用市場，并于當(dāng)年4月開始正式運行。（1）PJM容量市場發(fā)展過程（2）容量信用市場容量信用市場是PJM電網(wǎng)最初采用的容量市場模式，為容量市場的建設(shè)取得了寶貴經(jīng)驗，奠定了良好的基礎(chǔ)。容量信用市場分為月度市場和日市場，市場成員有兩類：負荷服務(wù)商（Loadservers）和容量擁有者（Resourceowner）。容量擁有者指PJM區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)有機組、規(guī)劃中機組、可削減的電力負荷（DemandResource）、合格的輸電網(wǎng)升級項目（QualifyingTransmissionUpgrades）及區(qū)域外機組。是否參與容量信用市場遵循自愿原則，負荷服務(wù)商和容量擁有者都可以在市場外通過雙邊交易買賣容量信用（CapacityCredit），通過容量市場購得的容量信用不得以任何借口進行調(diào)整。負荷服務(wù)商購買容量信用，以滿足全部或部分機組容量義務(wù)。（2）容量信用市場在月度市場中，負荷服務(wù)商和容量擁有者可以根據(jù)自己未來的容量需求預(yù)期和對市場情況的判斷，買賣容量信用。而在日市場中，如果參與者不能滿足其規(guī)定的容量義務(wù)，PJM僅接受其不足部分的買盤；如果參與者在滿足其規(guī)定的容量義務(wù)的基礎(chǔ)上有多余的容量信用，PJM僅接受多余部分的賣盤。在月度市場和日市場的參與者完成報價后，PJM根據(jù)買賣雙方的申報組織出清，出清價格等于邊際成交賣盤的報價，所有成交的交易都按照同一市場出清價格成交。在月度市場中，負荷服務(wù)商和容量擁有者可以根據(jù)自己未如果市場成員在月容量信用市場上賣了過多的容量信用，以致無法滿足自己最終的機組容量義務(wù)，則必須通過日容量信用市場或雙邊交易獲得足夠的容量信用，否則將根據(jù)PJM的運行規(guī)則和可靠性保障協(xié)議（RAA）進行處罰。如果市場成員在月容量信用市場上賣了過多的容量信用，(3)可靠性定價模型（ReliabilityPricingModel，RPM）容量市場RPM容量市場是由多重拍賣市場組成的，包括1個基本拍賣市場（BaseResidualAuction）、3個追加拍賣市場（IncrementalAuction）和1個雙邊市場。市場成員也由負荷服務(wù)商和容量擁有者組成?；九馁u市場提前3年舉行。PJM根據(jù)對3年后的負荷預(yù)測，組織容量擁有者競價，以滿足電網(wǎng)3年后的機組容量需求，購買容量的費用根據(jù)規(guī)則分攤給負荷服務(wù)商。市場成員可以在第一次和第三次追加拍賣中購買容量來替代其無法履約的售出容量，比如工程的延遲或取消、現(xiàn)有機組的毀損等。在目標年份的前1年，PJM將重新進行負荷預(yù)測，如果此次預(yù)測比基本拍賣前預(yù)測高100MW以上,則組織第二次追加拍賣以補足差額，并將購買費用按規(guī)則分攤給負荷服務(wù)商。負荷服務(wù)商可以通過雙邊交易市場獲得其在容量拍賣中未滿足的容量。(3)可靠性定價模型（ReliabilityPricing(4)容量信用市場和RPM容量市場的不同在容量信用市場中，市場成員受到的約束很少，一些有實力的市場成員可以通過月度市場買空賣空、控制日前市場供給等方式操縱市場，從而獲取高額利潤。RPM容量市場完善了規(guī)則，力圖規(guī)范市場成員行為，促進市場健康發(fā)展。主要的改變有以下幾方面：（1）市場準入。PJM區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)有機組必須通過拍賣市場出售容量；如果PJM區(qū)域中的現(xiàn)有機組和可削減負荷沒有參加基本拍賣市場，則失去了參加相關(guān)目標年份的其他拍賣市場的資格，比如甲廠在2007年未參加2010年容量的基本拍賣市場，則也不能參加2010年容量的任何追加拍賣市場。(4)容量信用市場和RPM容量市場的不同（2）定價機制?；九馁u和第二次追加拍賣中，容量擁有者作為賣方進行單邊報價，并形成供給曲線，PJM根據(jù)一定規(guī)則確定需求曲線，并根據(jù)供給曲線和需求曲線確定出清價格。RPM模式加強了市場的準入管制，推動容量擁有者參與基本拍賣市場，增加了市場的供給量，降低了賣方的市場力。PJM制定的需求曲線既有一定的價格彈性，又有價格上限，發(fā)揮了市場的作用，在一定程度上限制了市場成員操縱價格的行為，具有計劃調(diào)控的意義。（2）定價機制。3.對我國電力市場建設(shè)的啟發(fā)僅僅依靠電能市場不能有效引導(dǎo)發(fā)電容量建設(shè)，容量市場是電力工業(yè)以市場化方式實現(xiàn)自身健康發(fā)展的重要方式。但容量市場中的“商品”是通過社會強制力“創(chuàng)造”出來的，是有計劃特色的市場。容量市場中的“商品”和普通商品不一樣，也決定了容量市場是一種創(chuàng)新市場。而美國容量市場的運作模式是與其社會特點及市場基礎(chǔ)相適應(yīng)的，尚處于不斷完善過程中，不宜完全照搬。我國當(dāng)前社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，電力工業(yè)規(guī)模快速擴大，又面臨節(jié)能減排壓力，需要在充分借鑒國外經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情，創(chuàng)新思路，建立我國特色的容量市場，實現(xiàn)電力工業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。3.對我國電力市場建設(shè)的啟發(fā)

在電力市場環(huán)境下，如何保證發(fā)電容量的充裕性問題是電力市場設(shè)計中還沒有達到共識的問題。目前已經(jīng)實施的方法既有按照行政的方法進行補貼，也有按照市場的方法進行補償?shù)姆椒?。對于一般商品的市場，在完全競爭的條件下，微觀經(jīng)濟學(xué)給出了具有相當(dāng)說服力的定價方法——短期邊際定價方法(ShortRunningMarginalPrice,SRMC)。微觀經(jīng)濟學(xué)證明，采用邊際定價方法可以在市場成員追求自身利益最大化，達到市場均衡時，同時達到社會福利最大化，也即激勵相容的Pareto效益。正是這種良好的性質(zhì)，邊際定價方法幾乎成為了市場定價方法的“標準”。在電力市場環(huán)境下，如何保證發(fā)電容量的充裕性問題是電力一、電力市場進行容量補償?shù)脑螂娏κ袌鲈谄溟_始進行理論討論的初期，就是按照完全競爭的市場條件進行的，所以在發(fā)電側(cè)電力市場通常也采用短期邊際定價方法。但是，我們要特別注意短期邊際定價具有Pareto效益的前提是完全競爭的市場條件。非常遺憾，目前已經(jīng)進行的電力市場實踐表明，電力市場并不具備這樣的條件。其主要的表現(xiàn)為：(1)電力需求在短期內(nèi)其價格彈性系數(shù)幾乎為零。(2)發(fā)電廠商的數(shù)目不多，通常擁有較大的市場份額，具有潛在的市場力。(3)電力系統(tǒng)要求及時的供需平衡，且沒有電能儲存裝置作為緩沖。并且，還要保證可靠性供電。一、電力市場進行容量補償?shù)脑?4)電力系統(tǒng)中發(fā)電機組的生產(chǎn)狀態(tài)使得至少在短期并不具備生產(chǎn)函數(shù)連續(xù)的要求。例如，發(fā)電機組的最小出力要求，使得每個機組的生產(chǎn)函數(shù)是一個非凸的集合，在不開機與最小出力之間沒有連通。(5)電力設(shè)備的建設(shè)周期長，且規(guī)模經(jīng)濟性并沒有完全消失。也正因為目前的電力市場不具備完全競爭的市場條件，所以采用邊際定價方法的電力市場實踐出現(xiàn)了一些問題。不同的國家和地區(qū)電力實踐中經(jīng)常發(fā)生電價飛升的情況。出現(xiàn)電價飛升的原因有兩個，一個是容量出現(xiàn)了短缺，一個是發(fā)電廠商市場力的實施。(4)電力系統(tǒng)中發(fā)電機組的生產(chǎn)狀態(tài)使得至少在短期并不具備生電力市場的設(shè)計有三個具有挑戰(zhàn)意義的問題：一是如何設(shè)計運行備用服務(wù)市場使得發(fā)電廠商按照自愿原則能夠提供充分合理的運行備用服務(wù)；其二則是由于發(fā)電廠商具有潛在的市場力，市場設(shè)計時應(yīng)該充分考慮發(fā)電廠商的策略行為，抑制發(fā)電廠商市場力的實施，；第三則需要保證長期的容量充裕性。這三個方面存在著密切的聯(lián)系，如果沒有足夠的容量備用，能量市場的價格在統(tǒng)一出清電價機制下，會出現(xiàn)價格的飛升；如果沒有合適的能量市場價格信號，很難引導(dǎo)出自愿的充裕的發(fā)電容量投資，同時也不能夠維持充裕的備用以支持短期的系統(tǒng)安全運行。電力市場的設(shè)計有三個具有挑戰(zhàn)意義的問題：有關(guān)是否需要進行容量補償以及如何補償?shù)膯栴}一直是電力市場設(shè)計的焦點問題。一種意見認為只要能量市場與輔助服務(wù)市場設(shè)計足夠好就可以滿足短期的市場運行與長期的容量充裕性，不需要容量補償；但是通過多年的市場實踐人們已逐漸取得了共識，容量補償機制可以緩解電價的波動并保證發(fā)電容量的充裕性，電力市場需要容量補償機制。容量補償?shù)臋C理很難從微觀經(jīng)濟學(xué)理論中找到現(xiàn)存的答案，目前也沒有給出補償機制的嚴格的理論說明。容量補償?shù)木唧w方法也有所不同，當(dāng)前比較有影響的方法是以PJM為代表的“容量市場”ICAP(InstalledCapacityMarket)方法，英國早期的電力市場中的容量費方法(CapacityPayment)，兩部制電價以及當(dāng)量電價方法。有關(guān)是否需要進行容量補償以及如何補償?shù)膯栴}一直是二、不同容量補償機制的介紹1.兩部制電價模式及其容量補償由于電源建設(shè)周期長，并且電力負荷需求存在不確定性，電力系統(tǒng)還需要一定的發(fā)電容量作為備用，因此，為了保證電力系統(tǒng)的高度可靠穩(wěn)定運行，電力企業(yè)要按照用戶最大可能的電力需求投資建設(shè)電廠，而用戶并不是時刻都按其最大需求量用電，但即使在用戶不用電能的時間里，發(fā)電企業(yè)也要發(fā)生固定成本，而且由于發(fā)電廠的投資和運行維護費巨大，其固定成本很高，無法保證在其發(fā)電收入中回收；況且還有一些調(diào)峰機組的變動成本高，年發(fā)電量低，新能源和可再生資源發(fā)電的成本遠高于水電和煤電，在這些情況下，無法僅僅通過電量費回收其全部成本。因此需要按照用戶所占用的電源和電網(wǎng)資源的成本(或價值)向用戶收取固定的費用——容量電費。這是英國人約翰于1882年提出的兩部制電價概念的初衷，當(dāng)時是被用于銷售電價中，近年來又被發(fā)展應(yīng)用到輸配電電價和發(fā)電電價中。二、不同容量補償機制的介紹兩部制上網(wǎng)電價是指，將上網(wǎng)電價分成兩部分——容量電價和電量電價。容量電價是對發(fā)電公司可提供的上網(wǎng)容量計價討費的依據(jù)，體現(xiàn)對發(fā)電公司固定成本的補償及相應(yīng)的利潤。容量電價與實際上網(wǎng)電量無關(guān)，發(fā)電公司無論提供多少上網(wǎng)電量，均按機組容量計價。電量電價是對發(fā)電公司的實際上網(wǎng)電量計價討費的依據(jù)，定價方法為在能量市場通過競爭得到，體現(xiàn)對發(fā)電公司變動成本的補償及相應(yīng)的利益。兩部制上網(wǎng)電價是指，將上網(wǎng)電價分成兩部分——容量容量電價及的定價方法有兩種，包括：(1)按照發(fā)電機組能夠向電網(wǎng)提供的可用容量支付，即(2)按照發(fā)電機組額定容量支付，即容量電價及的定價方法有兩種，包括：Pc有兩種計算方式：(1)若按會計成本法制訂容量電價，則發(fā)電廠可以通過容量電費回收其全部固定投資。但為了激勵發(fā)電企業(yè)降低成本、提高效率，也可以在制訂容量電價時部分地考慮、甚至不考慮人工費和大修費等在電力生產(chǎn)運行中發(fā)生的固定成本。此方法能保證回收固定成本，但不能反映系統(tǒng)對應(yīng)未來發(fā)電容量地需求。Pc有兩種計算方式：Pc有兩種計算方式：按照成本定價原則，容量電價的基礎(chǔ)是發(fā)電機組地固定成本，即與發(fā)電量無關(guān)的成本，包括折舊、固定的運行管理費、財務(wù)費用以及部分投資受益和稅金。實行兩部制電價機制的目的是保證發(fā)電公司能夠全部或部分地回收固定成本，降低市場環(huán)境下機組投資的風(fēng)險，以引導(dǎo)出合適的發(fā)電投資。應(yīng)該指出，在我國兩部制電價機制中的容量電價是由國家給出，本質(zhì)上還是管制的。Pc有兩種計算方式：Pc有兩種計算方式：(2)若以邊際成本法制訂容量電價，則當(dāng)電力系統(tǒng)備用容量不足，即為滿足新增單位千瓦負荷需求而需要新建電廠(或機組)時，容量電價為新增單位裝機容量的成本；當(dāng)電力系統(tǒng)擁有充足的備用容量時，容量電價水平很低，甚至為零。顯然，以邊際理論為基礎(chǔ)形成的容量電價，是反映系統(tǒng)電力平衡能力的信號，但不能保證合理地回收發(fā)電地固定成本。Pc有兩種計算方式：2.英國運行備用市場與容量費方法的機理分析在英格蘭-威爾士發(fā)電市場的運行規(guī)則中，其運行備用輔助服務(wù)是在日前主市場競價上網(wǎng)的基礎(chǔ)上，同時進行運行備用輔助服務(wù)的定價的，因而也是1日前事先制定的?；跈C組的申報，按照容量塊的價格從小到大排序，按照價格從低到高購買直到負荷平衡，最后的容量塊為邊際容量塊，其價格為對應(yīng)的邊際電價，小于邊際電價的容量塊將被購買，購買價格為邊際電價。未被購買的容量塊自動作為運行備用，如果在實際的運行中這些容量塊被調(diào)用加載，則其發(fā)電按照其高于邊際電價的容量塊的報價收購。而且，對于所有參加報價的容量塊都給予容量補償。2.英國運行備用市場與容量費方法的機理分析設(shè)單邊拍賣的電力市場，機組的報價包含價格與容量，且每臺機組的可以分成多塊，每塊的價格將隨著容量上升非減。表示為：設(shè)單邊拍賣的電力市場，機組的報價包含價格與容量，且每臺機組的容量補償與容量市場課件上式表示機組的收入來自三個方面，在能量市場按照邊際電價銷售電能的收入(右邊第一項)，作為備用的部分容量實際發(fā)電后按照自己的報價得到的收入(右邊第二項)，容量補償?shù)氖杖?右邊第三項)，這等式右邊前三項構(gòu)成了總收益，減去右邊第四項總成本即為期望利潤。其中英國的容量補償費計算公式為：上式表示機組的收入來自三個方面，在能量市場按照邊際電英國市場采用這樣的運行備用以及能量市場的定價規(guī)則具有其合理的意義，這種合理的意義可以通過電力系統(tǒng)隨機生產(chǎn)模擬進行揭示。對邊際容量塊以及邊際以外的容量塊的容量價值就是英國式的容量補償值；對于邊際之內(nèi)的容量，其容量價值由兩個部分組成，一個部分是邊際價格與運行成本之差，也就是影子容量價值，另一個是容量補償價值。因此，英國早期的容量費所補償?shù)氖窃诮y(tǒng)一出清電價中沒有考慮的機組強迫停運以及系統(tǒng)停電損失所附加成本部分。電力市場之所以要進行容量補償，是因為在市場環(huán)境下，依然要保證電力系統(tǒng)高可靠性地供電，也就是說還必須保證其電力不足概率定的水平之下，所以應(yīng)該對發(fā)電機組進行補償。顯然，考慮到電力系統(tǒng)隨機發(fā)生的機組強迫停運，以及系統(tǒng)可靠性的容量充裕度要求，英國方法是有一定理論依據(jù)的，但應(yīng)同時指出，這仍屬于成本分析范疇。英國市場采用這樣的運行備用以及能量市場的定價規(guī)則具有3.當(dāng)量電價法當(dāng)量電價就是針對電力市場規(guī)模經(jīng)濟效益還未消失的管制競爭階段的特點，為解決市場效率和投資回報不充分這兩個難題而發(fā)展起來的，并解決了缺電情況下開放電力市場的難題。目前已發(fā)展了涵蓋主、輔電力市場的近10種當(dāng)量電價法，并已形成體系。實用當(dāng)量電價法通過以下3步實現(xiàn)：（1）在負荷持續(xù)曲線上排序優(yōu)化；（2）在成本平面上作最小成本折線；（3）計入規(guī)模經(jīng)濟效益，自動補足影子容量成本。3.當(dāng)量電價法三、美國PJM電力容量市場分析1.美國電力工業(yè)發(fā)展的歷史1882年9月，愛迪生在紐約建立了美洲第一家發(fā)電廠，開創(chuàng)了美國電力工業(yè)。1890-1910年，美國的采礦、紡織、鋼鐵和印刷等工業(yè)迅速實現(xiàn)電氣化；1935年，富蘭克林·羅斯?？偨y(tǒng)簽署了《鄉(xiāng)村電氣化法案》（REA），鄉(xiāng)村電氣化得到快速發(fā)展，1967年美國98%的農(nóng)場用上了電。美國最初的發(fā)電設(shè)備主要是燃煤機組和水電機組；1957年，核電廠首度并網(wǎng)發(fā)電，其規(guī)模一直穩(wěn)步擴大。天然氣機組和燃油機組則從20世紀60年代末開始穩(wěn)步發(fā)展。三、美國PJM電力容量市場分析20世紀60和70年代，美國發(fā)電裝機容量迅速增長，該時期被稱為美國電力工業(yè)發(fā)展的“黃金時代”。進入80年代后，發(fā)電裝機容量增長明顯趨緩，而以煤、天然氣和油為一次能源的發(fā)電裝機容量增長趨于停滯狀態(tài)，主要的增長容量來自核電發(fā)電設(shè)備。

“黃金時期”大規(guī)模的發(fā)展，使美國電力工業(yè)規(guī)模迅速擴大，同時也使電力供給能力大大超過了電力負荷需求，化石類發(fā)電設(shè)備的平均利用小時在“黃金時期”初期為5000h左右，而80年代初最低降至3500h左右。供給能力的極度富余，使發(fā)電企業(yè)特別是獨立發(fā)電商的經(jīng)營遭受巨大困難，這應(yīng)該也是90年代初推動美國電力市場改革的動因之一。20世紀60和70年代，美國發(fā)電裝機容量美國在賓夕法尼亞—新澤西—馬里蘭（簡稱PJM）、新英格蘭和紐約等電網(wǎng)成功推行電能市場后，裝機容量并未得到應(yīng)有的平穩(wěn)增長?！包S金時期”打下的基礎(chǔ)被迅速侵蝕，2000年起燃煤機組的平均發(fā)電利用小時數(shù)超過了6000h，供求失衡的苗頭開始出現(xiàn)。2000-2001年的美國加州電力危機，是電能市場發(fā)出的強烈價格信號，希望市場增加發(fā)電容量投資，并引發(fā)了2000-2003年天然氣機組快速增長，但加州社會經(jīng)濟及電力工業(yè)也付出了慘重的代價。人們認識到，僅以電能市場信號來引導(dǎo)發(fā)電設(shè)備的建設(shè)是不夠的，并于20世紀90年代末開始了艱難的容量市場建設(shè)探索。PJM作為美國運作最成熟的電力市場之一，于1999年開始了容量市場建設(shè)進程。美國在賓夕法尼亞—新澤西—馬2.PJM容量市場介紹PJM電力市場的成員必須遵守四大基本協(xié)議：可靠性保障協(xié)議（ReliabilityAssuranceAgree-ment）、運行協(xié)議（theOperatingAgreement）、輸電價目表（thePJMOpenAccessTransmissionTariff）和輸電商協(xié)議（theTransmissionOwnersAgree-ment）。根據(jù)可靠性保障協(xié)議，負荷服務(wù)商（Loadservers）必須持有足夠機組容量不一定是自己的機組），以滿足自己的容量義務(wù)，不能履行義務(wù)的負荷服務(wù)商將按照協(xié)議條款進行處罰。容量義務(wù)成了容量市場的需求基礎(chǔ)。2.PJM容量市場介紹（1）PJM容量市場發(fā)展過程1998年，開創(chuàng)了容量信用交易模式的容量信用市場（CapacityCreditMarket，CCM）。當(dāng)年10月15日，第一個月度市場開市；12月31日，第一個日市場開市。1999年1月27日，由于容量信用市場容易被操縱而被管制，此時距第一個月度市場開始僅3個月。1999年5月31日，容量信用市場經(jīng)過改良后恢復(fù)運行。1999年7月10日再次被管制，此后一直處于管制狀態(tài)。2007年，PJM采用可靠性定價模式取代原有的容量信用市場，并于當(dāng)年4月開始正式運行。（1）PJM容量市場發(fā)展過程（2）容量信用市場容量信用市場是PJM電網(wǎng)最初采用的容量市場模式，為容量市場的建設(shè)取得了寶貴經(jīng)驗，奠定了良好的基礎(chǔ)。容量信用市場分為月度市場和日市場，市場成員有兩類：負荷服務(wù)商（Loadservers）和容量擁有者（Resourceowner）。容量擁有者指PJM區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)有機組、規(guī)劃中機組、可削減的電力負荷（DemandResource）、合格的輸電網(wǎng)升級項目（QualifyingTransmissionUpgrades）及區(qū)域外機組。是否參與容量信用市場遵循自愿原則，負荷服務(wù)商和容量擁有者都可以在市場外通過雙邊交易買賣容量信用（CapacityCredit），通過容量市場購得的容量信用不得以任何借口進行調(diào)整。負荷服務(wù)商購買容量信用，以滿足全部或部分機組容量義務(wù)。（2）容量信用市場在月度市場中，負荷服務(wù)商和容量擁有者可以根據(jù)自己未來的容量需求預(yù)期和對市場情況的判斷，買賣容量信用。而在日市場中，如果參與者不能滿足其規(guī)定的容量義務(wù)，PJM僅接受其不足部分的買盤；如果參與者在滿足其規(guī)定的容量義務(wù)的基礎(chǔ)上有多余的容量信用，PJM僅接受多余部分的賣盤。在月度市場和日市場的參與者完成報價后，PJM根據(jù)買賣雙方的申報組織出清，出清價格等于邊際成