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美国20年前电力危机始末——加州电力故事3

作者:中国储能网新闻中心 来源:享能汇 发布时间:2021-02-27 浏览:
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上一篇《一份致州长的“停电根本原因分析”——美国加州电力故事连载2》提出,在全球碳中和背景下,加州高比例的可再生能源接入电网,为电力市场运行以及电网调度带来了新的挑战;今年2月正发生在美国德州的停电事故,也与气候极端变化诱因下的电力系统运行方式无不相关。

但20年前,美国加州却发生了一次由不法投机分子人为操纵市场所引起的电力危机,直接导致当时加州最大的电力公司破产、加州电力交易中心CALPX破产——这就是举世警醒的“安然危机”。这篇《美国加州电力故事连载3》将带着大家回顾这场令加州电力工业元气大伤的事故原委。

1996年9月,加州立法机构通过了一项法案,电力工业重组法案(The Electricity Utility Industry Restructuring Act, Assembly Bill 1890, 简称法案AB1890)。根据该法案,加州决定建立电力市场。

1997年初加州决定组建加州电力交易中心(CALPX,California Power Exchange)和加州独立系统运行商(CAISO,California Independent System Operator),前者负责加州的电能量现货(日前)市场交易,后者负责加州电网的调度管理,包括阻塞管理,辅助服务市场管理和实时调度/实时市场管理。两个机构于1998年3月31日按计划投入运营。投产后的最初两年,两个独立的市场机构的运作还算平稳顺利。

2000年5月圣地亚哥天然气和电力公司(SDG&E)试图开放他们辖区的零售电价,结果造成圣地亚哥居民当月的电费账单一下子涨了三倍。这成为触发能源危机的信号—电力供应短缺和批发电价猛涨。

为此CAISO于2000年5月22日第一次发布了电力供应短缺的紧急事件警告。

从2000年6月开始在加州电力交易中心CALPX交易的批发电价不断攀升,在该年剩下的时间里达到前所未有的水平。从2000年6月到2000年7月,批发电价与1999年同期相比平均上涨了270%。到2000年12月,CALPX的批发价格达到每兆瓦小时376.99美元,比1999年12月每兆瓦小时29.99美元的平均结算价格高出11倍以上。并且在2000年12月7日,最高批发电价达到了每兆瓦小时1400美元的天价。

由于高昂的批发电价和管制的零售价格,加州三大电力公司不能收回购电的成本,经历了严重的财务问题。情况最糟糕的是PG&E,自2000年6月以来,他们已花费90亿美元用于批发电力,而对这些支出没有偿还(称为未收回的电力成本),从而失去了向银行贷款的信用,无法再继续在批发市场购电。

在电力购买成本方面,南加州爱迪生公司(SCE,Southern California Edison)与PG&E的情况类似。2000年11月,SCE估计其未收回的电力购买成本为26亿美元。SDG&E估计,到2000年12月,它们未收回的电力成本为4.47亿美元。

为了保持“加州灯亮(California Lights On)”,当时的加州州长格雷.戴维斯(Gray Davis)下令动用加州州政府的财政储备帮助三大电力公司。

在这次能源危机中,很多不法发电商,以现已破产的安然公司(Enron)为代表,趁电力供应短缺之机,哄抬电价,更恶劣的是,他们故意不向CALPX的现货市场报价,也不向CAISO的辅助备用市场和实时非平衡能量市场报价。这样在实时运行时,由于没有充足的发电资源可供调度,CAISO的值班人员不得不央求发电厂方,增加机组的出力,并接受他们的漫天要价。同时为了保持系统的稳定运行,不得不实行大范围的轮流停电。

从2000年6月到9月,CAISO发布了14次一级紧急事件警告和16次二级紧急事件警告。在11月和12月两个月中,CAISO发布了4次一级紧急事件警告和18次二级紧急事件警告,在2000年12月7日,发布了第一次三级紧急事件警告。

在2000年12月的两个星期内,加州政府动用了4亿美元在现货市场购买电力。又花了100亿美元和发电公司签订了高价的长期购电合同。结果使加州政府的财政很快从赢余转为亏损。

进入2001年以后,情况变得更加严峻,截至2001年5月22日,CAISO发布了127次一级和二级紧急事件警告和38次三级紧急事件警告。

因为未能收回电力成本,PG&E失去了向银行贷款的信用,无法再继续在批发市场购电。因此它于2001年4月6日根据《美国破产法》第11章申请保护。

美国联邦政府,加州州政府和CAISO采取了一系列的措施,包括关闭CALPX,来应对和缓解这场电力危机。

加州的电力市场並没有停止运行,只是前期能量市场交易由于CALPX的关闭而暂时停止,前期能量计划完全由中长期合同代替,但辅助服务市场和实时能量不平衡市场並没有间断,一直在由CAISO执行。历经半年之久,才从这场危机走了出来。

由于对这次危机的不当处理,戴维斯州长在2003年11月的加州特别选举中被罢免,黯然下台。

2000-2001年的加州电力危机是一场有不法投机分子恶意操作,有关运行和监管机构应对不力所造成的一场为时长久,损失严重,影响深远的重大事件。

交易中心负责日前的能量现货交易,调度中心负责阻塞管理,辅助服务市场和实时市场/实时调度。在交易中心只考虑无系统约束条件的假设下供电方报价和用电方投标之间的平衡,没有也不可能考虑到交易结果是否满足实时运行时的实际负荷需求,以及是否能够在实时网络约束的条件下实现,这样不能保证系统的安全可靠运行。虽然调度中心可以对交易中心上交过来的交易结果进行安全校核,然而调度中心对交易结果进行修正的选项有限,也不能保证系统的安全可靠运行。

中长期市场和现货市场是现代成熟的电力市场的两个互相补充、不可缺一的组成部分,俗话说“中长期合同规避风险,现货市场发现价格”。中长期合同能够提前锁定电量和价格,帮助市场成员规避需求和价格的双重风险。现货市场通过公平竞争,优化了资源的利用,同时产生的价格信号,为电网的运行和规划提供了指南。

有两类中长期合同和双边交易:

1.金融(差价)合同,不需与现货交易衔接,

2.物理合同,必须交割,参与现货交易。

现代成熟的电力市场不希望所有的中长期交易都是金融(差价)合同,因为金融合同对稳定现货市场的需求和价格没有任何帮助,只不过给金融机构和个人提供了投机的机会。在电力市场建设初期,需要物理交割的中长期合同对于电力市场的有效可靠的运行是非常重要不可缺少的。

在接受加州能源危机的教训以后,美国的几个电力市场都非常重视中长期合同交易,中长期合同交易的电量在总的负荷量中占有非常大的比例,例如2017年CAISO和PJM中长期合同交易的电量在总的负荷量中分别占64%和67%。

需求响应是CAISO与一些可中断负荷和可调节负荷签定合同,在需求高峰,供应不足的情况下,CAISO可以削减或中断对它们的供电,而给他们一定的经济补偿。如果当初加州市场实施了这样一个计划,加州的能源危机有可能避免或者不会这样严重。国际能源机构估计,5%的需求下降将导致2000/2001加利福尼亚能源危机高峰期的价格降低50%。如果有了更好的需求响应,对于供给侧有意撤回报价,市场也会变得更有弹性。

新的加州电力市场系统不仅弥补了以前市场设计和实施的缺陷、重新了开放了CALPX破产后所关闭的前期能量市场,还吸引了加州周边各州州政府和所属区域内的电力平衡机构(电力公司)的兴趣。

全新的加州电力市场是如何设计的?在全球碳中和大背景加州能源的引领下,新的美国西部电力区域市场呼之欲出,也有人指出,8月份加州限电跟区域电力市场建设有关,究竟如何?

下一篇:《美国加州电力故事连载4》最终篇

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未完待续

本文改编自中国电力企业管理《亲历者谈美国加州8月中旬的电力紧缺事件》,并结合专家意见加以补充,发表意图在于,以大众科普的形式,还原“复杂”的电力市场事件真相。

在新的全球碳中和背景下,通过了解成熟电力市场发展历史以及原因,方能避开泥坑,为我们全面电气化的未来设计出更合适的电力市场方案。

关键字:电力安全

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