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美国电力市场的历史和前景

作者:编译/朱含玉 来源:壹条能 发布时间:2018-02-10 浏览:

2017年2月5日,哥伦比亚大学全球能源政策研究中心主持人JasonBordoff与PaulJoskow博士坐下来讨论美国电力市场的历史和前景。两人的话题包括:竞争性电力市场的历史和前景; 可再生能源是否可以实现深度脱碳目标; 天然气和可再生能源的崛起及可靠性等。壹条能编译其中部分讨论如下:

JasonBordoff:今天,我很高兴能与大家分享一下我最近与我最喜欢的人之一的谈话,他是能源经济、公用事业市场和监管领域的巨头 - Paul Jascow。近四十年来,Paul一直是现代实证监管经济学的基础学者之一。他撰写了超过100本极具影响力的文章和书籍,这些文章和书籍确实为电力公用事业的管理创造了大量备受赞誉的工作。这是当今新闻中非常重要的话题,因为这一行业正在经历一些地震般的变化和历史性转型。

首先,我想听听您是如何进入这个领域的。您的父亲是一位非常杰出的能源经济学家。请您稍微谈一下他的成就,并谈谈是否最初就确信想要进入这个领域,或者说是什么引导您选择了这个领域?

PaulJascow: 好。我从20世纪70年代初在耶鲁大学的博士生涯开始讲起。实话实说,当时我并不是对能源特别感兴趣,而是对政府监管、监管机构的行为及他们对企业的影响感兴趣。在我的毕业论文中,我最终关注的是电力公司的管理方面,一部分原因是它们的数目众多,有很多电力公司也有许多监管机构。我并没有通过父亲的工作了解相关内容,也没有在康奈尔大学读本科时,从我的导师阿尔弗雷德·卡恩身上学到相关的知识。

JasonBordoff: 他创立了国家经济研究协会(NERA), 如今仍然是著名的经济咨询公司。

PaulJascow: 是的,我的父亲是创始人之一。在此之前,他是巴鲁克城市学院的教授。 Fred Kahn是公司的一位早期顾问,也是我父亲的一位朋友,最终是我在康奈尔大学的导师。所以,我当时真的专注于研究监管机构,以及他们如何与公司进行互动,如何表现的。但是我选择了电力公司监管,原因有我刚刚提到的电力公司数目之多,监管机构之多。而且在电力公司与监管机构经过了几十年的和平相处后,电力正经历着70年代初的困难时期。

JasonBordoff:这个领域,是您在已经从事的时候,还是去读博士的时后,想要学习能源经济学的?这个领域对人们来说意味着什么?

PaulJascow:不是。能源经济不仅没有什么意义,而且连监管领域也不是很突出。这当然是在对航空公司、卡车、车和天然气价格等条例的影响进行研究之前。事实上,是一个耶鲁大学的人告诉我,我应该从事城市经济方面的研究。那是新的热门领域,而政府监管不是。

但是因为从事了电力事业监管,首先我对电力定价感兴趣,即分时定价( Time-Of-Day pricing)。我成了法国经济学家的学生,老师的研究方向是分时定价和计划,并解决了很多涉及电力供需的问题,试图去了解这些从业者所做的具体业务是什么。

1972年初,我获得了博士学位。1972年9月,我去麻省理工学院担任助理教授。11月,麻省理工创立了麻省理工学院能源实验室,我认为这是有远见的做法。当时它主要为一些组织提供工程学院所做的研究,也有经济学和世界石油市场的研究。保罗·马科维(Paul Macovei)和鲍勃·宾德克(Bob Pindyck)当时正在研究天然气管制及管制对供应的影响。保罗和当时哈佛法学院(Harvard Law School)的年轻教授史蒂夫·布里尔(Steve Briere)共事还有如今高法的法官。当时有一小部分人对能源问题感兴趣,不知怎么的我也就成了那个在能源实验室中研究电力的人了。

JasonBordoff:当时您也负责研究天然气价格管制的问题吗?70年代时这是个热门话题

PaulJascow:当时我不是,但Bob和Paul都是做模型上的领导者,正在研究燃料价格管制的影响

JasonBordoff:当时,我的意思是 - 有些人可能不知道,当时天然气价格大部分是受到管制的,我们有“新天然气”价格和“旧天然气”价格。旧的天然气价格,在70年代末期还没有完成立法上的条文。

PaulJascow:所以,管道费一直被监管着。但从20世纪50年代末开始,特别是从20世纪60年代开始,联邦政府开始规定将产地价作为天然气价格,并规定以产地来做进入州际市场的标准。其中的原因有很多,但结果他们并没有做好监管工作,比如价格被控制得太低,并没有考虑到低价对能源供应商在决策上的影响。它也影响到哪种天然气将在州际市场流动的决策,以及何种天然气将留在德克萨斯州和路易斯安那州和奥克拉荷马州。

JasonBordoff:70年代后期,人们会记得70年代初期的石油短缺情况,但是70年代后期,又出现了天然气短缺问题。

PaulJascow:是有天然气短缺的问题。无法获得天然气的原因有很多。如果某些区域不生产天然气,又没有把天然气分配系统扩展到该地区,那真是一塌糊涂。但当然也有挑战,这意味着要提高消费者的价格。Pindyck和Macovei在这方面做了很多努力,然后就像你们在80年代开始逐渐认识的那样,他们开始开放天然气领域,市场也达到了平衡。

当时没有人预见到页岩气革命,但在80年代末90年代初,至少资源短缺和分配等问题消失了。

JasonBordoff:在80年代末90年代初,解除管制成了电力市场的关键词。

PaulJascow:对,我们是如何开始放松对电力市场的管制呢?我研究规制,也和同事做了区域电力的供求模型,对不同燃料的需求,等等。在七十年代末八十年代初,有过一次放松管制的大革命。首先是航空公司,然后是卡车,然后是铁路,人们就开始考虑,我们为什么不放松电力系统呢?

而且,我们仍然对航空领域的问题提供帮助 -因为不建立规定的话会造成很多问题。行业垄断者有不可移动的资产。而我们 – 因为与能源部签署了合同,可以考虑放松管制的模式是否可行。

JasonBordoff:这是哪年的事情?

PaulJascow:这是1980年的时候,当时解释清楚能源行业与卡车火车航空等行业的不同之处后,相对应地去考虑新模型,包括哪些部分可以放松管制,哪些部分需要继续管制,如何进行管制。并且我们出版了电力市场的书,书中列出多种情况并且指出某些变化将使情况复杂化,基本上放松对电力批发市场的管制,重组并分离配输电与发电。

JasonBordoff:因为当时的重心是竞争,在发电上的竞争?

PaulJascow:对,我们是这么认为的,发电上有潜在的竞争机会,基础设施也是-这些自然垄断需要持续管制。我们没有通过建立的模型而预见到这一点。在单独收费的线路,也就是未捆绑的零售供应上,可以与能源供应商签合同来保证用户的用电。

JasonBordoff:因为当时没有认为在当今电力市场变化的情况下,这可能会发展成一个大问题。

PaulJascow:对,我们没有考虑到。并且我也会说我认为我们的工作一开始就如同一种错觉。在80年代初期,没有人那么在意。回忆起来,在价格大范围上涨的79年-81年之后,能源价格在十年中间有所下降并且电价压力也有所减退。通货膨胀基本结束了。

1990年左右,英国使用了一个与类似的模型,对国家的垄断体系进行重组,包括竞争发电,规范输配电并逐步对零售供应进行分拆。

而且,在英国发生的事件引起了美国加利福尼亚州,特别是纽约,还有其他一些电价高的州的兴趣。尤其是那些电力公司效率低、对环境感兴趣并鼓励环保技术的州。

然后,我做了很多市场设计、输电定价以及与电力重组,放松管制和重建监管制度有关的工作。而在监管方面,我仍然保持着很大的兴趣; 继续试图推动以激励为基础的监管体系。

JasonBordoff:目标若是在发电方面创造竞争,也许不能成功对需要被管制的配电网络实施,因为垄断者的存在,更多的竞争将会给消费者带来更低的价格。。我认为人们对这种经历的成功有着不同的看法。你对此有何看法,特别是随着分布式能源的兴起,未来竞争性批发电力市场会如何呢?

PaulJascow:所以,现在回顾起来,比起我们最初看到这个问题,实际动手去做要难得多。虽然我们在撰写的书中说了这很难。我的意思是,垂直一体化能在全球范围内成为主流模范是有理由的。

而在设计市场时要融合电力的所有属性,包括物理属性和一些经济属性,创造真正提供多种产品的市场,不仅包括能量市场,还有各种辅助服务,将其与可靠性协调一致,还创造了由不同地区机构制定的规则,包括高度依赖短期现货市场和短期合同的制度下的新投资融资的规则。

这比我们预料的要难得多。我认为- 第二件事就是,在2000年和2001年的加州电力危机之后,对竞争的承诺大幅下降。我认为这个挑战的原因之一是人们似乎无法停止摆弄电力市场,常常改变这里,并改变那里,试图在规模上操纵市场。

许多电力市场仍然存在价格上限,在需求紧张的时候就会引发问题,其实应该发出高价格信号。所以,我想在一些区域 – 比如纽约、PJM,、德克萨斯州,我认为那里的市场运行得很好。最近,导致市场变得棘手的一个因素是给新进入市场的可再生能源的贴补。所以,推广可再生能源,在要不要提供补贴的问题上还有很多争论。

但是我认为,最初人们并没有想到,如果把一些技术混合在一起,会对影响电力市场造成怎样的影响 – 有一些技术是必须自行付费的,同时也有一些技术是获得补贴的,甚至有一些补贴与目标是南辕北辙的。所以,生产税收抵免意味着你现在每生产一千瓦时就能获得2.6或2.7美分的补贴,即使这个价值是零,而且通常在夜间确实是零。这样使实际价格下降到负值,到-30美元一兆瓦时。

Jason Bordoff:那么,这个问题的应对方法是什么呢?你将会如何设计?

PaulJoskow:呃,我不确定答案是什么。当我回到麻省理工学院的时候,这就是我要研究的事情。是的,如果往极端考虑的话,如果我们拥有太阳能和风能的所有技术,能源的边际价格在任何时候就都是零。那么,这表明,如果能源价格一直为零,你就不能真正建立一个基于能量价格的竞争性电力市场。因此,在供应稀缺的时候,产能、价格和稀缺定价的结合是必然的。

不幸的是,当电价高达50000美元每兆瓦时时,即使每年发电平均超过760小时,政府和监管机构也很不满意。所以,我觉得这些方面确实没有经过适当的考虑。

JasonBordoff:您提到了生产税收抵免的问题。如果你认为有支持可再生能源的理由,特别是在不能对其他能源造成的负面的外部效应定价的情况下,有没有更好的办法来提供支持?

PaulJascow:是的,我想可能投资税收抵免好一些,因为如果想要获得税收抵免,他们需要保证最低绩效。我认为生产税收抵免,特别是对于风来说 – 还有晚上不发光的太阳,是个问题。

JasonBordoff:你提到零边际成本,这像是另外一个标题词汇,尤其是越来越令人震惊的新的太阳能拍卖或风力拍卖的低价格纪录。人们通常在这个问题上会想到电力成本标准,也是一个您持批评态度的标准。请您帮我们的听众了解您如何看待可再生能源相比其他形式发电的竞争力。

PaulJascow:我认为有一件事是肯定的。如果补贴的目标是使风能和太阳能行业给客户建设和安装的成本下降,这是一个很大的成功。他们已经下降了很多,但是必须非常谨慎地评估他们的价值。所以,假设风的价格下降到2.5美分,不算补贴的话。这似乎是真的很便宜。

但是,如果在需求容量的高峰时段风力不足,那么价格并不像看起来那么便宜,因为需要备用电力来满足需求,或者在价格为-30的夜间生产,他们得到了2.5美分的收入,这实际上不是一个好的交易,而是一种失败。这实际上可以追溯到我博士毕业之初所做的峰值负荷定价的工作。

而市场的主体目的就是对电力定价——由于电仍然不能经济地被大量存储,市场价值每天都有很大变化。在纽约市的一个炎炎夏日,价格非常高。在加利福尼亚的一个春季,当一个大的水力发电运行的时候,价格基本上是零。这些需要被反映在对不同技术的评估中。所以,我对平均成本的批评是因为它在计算时没有反映出来。

所以,在其他的因素相同的情况下 - 太阳能在炎热的夏日发电,而风能主要是在夜晚也就是非峰值发电,太阳能比风力更有价值。如果你看一下德克萨斯州的风电还有加利福尼亚州的风力发电的情况,你可以发现,风似乎不喜欢在炎热的夏天吹,虽然我还不完全了解其中的原因。这就降低了这项技术的价值,与煤气联合循环对比的话,相当于2.5美分对5.5美分,或者如果你在高峰时期必须使用煤气联合循环,那就十分相关。这是一个成本。

JasonBordoff:所以,相关的指标应该从这个角度来考虑。

PaulJoskow:对我来说,相关的指标计算方式应该用到市场。包括风的生产概况,风力在不同时间段的价值。还有相应会得到的隐含收入,要看这些收入是大于还是小于成本。对于我来说,如果只是担心补贴或其他方面的影响的话,投资者应该考虑这些然后作出决策。

JasonBordoff:你认为可再生能源的未来是什么?现在对于100%用可再生能源发电是否可行有一个激烈的学术争论,我认为当人们谈论脱碳时往往有比较强烈的态度,如果不全面注重可再生能源,现如今可再生能源只占发电来源组成的很小一部分。但是,如果我们希望能够接近或者实现气候目标,您认为可再生能源能在这条道路上带领我们走多远?

PaulJascow:我会说这是100%对80%的辩论。我认为真正的问题是,现在的风能和太阳能,具体取决于你如何计算屋顶太阳能,这是非常不容易计算的,这可能是占生产的千瓦小时的7%,这是相当小的。它的增长速度相对较快。人们往往把重点放在千瓦上,但是真的需要注重的是千瓦小时,即使是一个很好的风力发电机也只能达到40%或45%的容量系数。

JasonBordoff:这就是现在的电力部门,不过这个分母越来越大了,因为你把电气化交通或供暖电。

PaulJascow:是的,没错。而太阳能,也许是20%,这是在没有存储能量下的容量系数。所以,我认为要达到很高的比例,比如80%,所以我们不必执着于这20%,而是需要一些改变。首先,输电系统还不能经济地使用这些技术。沿着从加拿大进入德克萨斯州的这条线,风力资源非常强大 - 风力发电机在爱荷华州,密苏里州和达科他州的部分地区,它们的容量系数都非常高。如果没有人在那里使用这些电力,而且没有足够的传输能力向东移动,那么就达不到理想的风能价值。

对于太阳能来说也是如此 - 德克萨斯州和佛罗里达州都比缅因州的日照多。如果有一个输电系统,可以让你在美国任何地方转移电,就可以非常经济地使用这些技术。如果不这样做,最终电力会困在这些已经耗尽了需求的领域。所以,我认为在输电方面进行投资对于经济地使用这些技术是非常必要的。

其次,储能很重要。这些是间歇性的发电技术,即使是国内阳光明媚的地区,也会有阳光不足的时候。风的变化更是相当大。我认为以电网为基础的存储或需求响应甚至是分布式储能必须成为发电来源集合的一部分。所以,我认为这将会变得具有挑战性 - 要获得这么高的比例是很有挑战性的 - 无论是百分之70、80、90还是100。而且我认为我们将会有很长的一段时间在备用发电中生活。扩大国家的传输能力既是昂贵的,又是政治上的噩梦。而存储技术,它正在发展中,已经有很好的个案出现了。但它离我们仍然很远。

Jason Bordoff:特别是季节性。

PaulJascow:是的,对储能来说。是的 - 我认为讨论储能依旧对不同的时间维度考虑的不充分。这不仅仅是说把光伏在白天发电的一部分存储起来(比如7点到9点间的),更必须要考虑如何把能量转移到比如一星期之后,在太阳能较小的时候。而且还有你需要考虑季节的变化。所以,这个问题就变得更复杂了。而我喜欢思考这个问题的方式是,去联想像胡佛大坝这样的高坝,它提供了什么样的服务,它的确是一个存储系统,储存能量。

它提供调频,提供旋转储备,提供每周储存,提供季节性储存。我们如何复制这一点去充分利用风能和太阳能呢?我想你可以不做这些改变就硬性将这些特点放入系统之中,但这将是非常昂贵的,而且这样做仍然需要依靠备份电力。

JasonBordoff:您认为可再生能源和天然气的崛起是否会造成可靠性或弹性问题,并且会成为政府支持基底负荷发电的理由呢?但是我们必须首先定义基底负荷发电。很明显现在能源部长向联邦能源监管委员会提出了一个以可靠性为名义,支持煤炭发电和核能的计划书。您对此有何评价?

PaulJascow:首先,我认为你可以建立这个系统。只要你有后备电和天然气,并且有大规模的天然气管道容量或本地存储,你可以建立一个燃气轮机系统,燃气联合循环的,可再生的,甚至是用现在的系统。像新英格兰州就存在着管道容量的问题。但当然这方面还是可以做到的。

从我的角度来看,我认为煤电和核电的差别很大。我不同意支持煤电的论据。它的确是提供了天然气联合循环或调峰涡轮机无法提供的特殊弹性资源。但我认为二氧化碳是一个问题,我们应该以某种方式来给二氧化碳定价。我觉得至少没有理由去补贴煤炭,应该缴纳排放税。

核电,我觉得它本身有点不同。我认为问题在于有淹没式核能发电机的地区的市场是否正常运转。我认为我应该注重核能的原因是,我应该先说明,我是一家拥有20多个核电站的公司的董事。

JasonBordoff:Exelon。

PaulJascow:对,Exelon。但这是一个无碳的资源。现在大概占我们电力的20%,现在可能是19%。所以它是可再生能源的三倍左右。所有这些工厂都将关闭。当他们的生命周期结束后,他们会关闭,他们的执照许可到2050年或2052年,否则他们会提前关门。但是真的想要关闭它们吗?对我来说,答案可能不是。

JasonBordoff:所以,纽约基本上是在政府的支持下,以缓解碳排放和气候的价值为支撑点,继续运行着一些核电站。你如何看待纽约采取的做法?

PaulJascow:先不谈这个方法的细节,我认为我们应该对碳排放定价,这对所有的无碳资源,包括核电都是一件好事。如果他们不能对碳排放做出最合适的定价,我认为他们应该 - 应该关闭。所以,我不确定纽约的做法,是不是正确的,或者是不是最好的机制。我认为如果我们有某种普遍适用的碳排放价格,情况会更好。

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