最近看到个有意思的数据—美国加州2018年年34%的零售电力来源于可再生能源。对于一个可再生能源的支持者来说，还是蛮鼓舞人的。

在吕某看来，这个数据的实现，加州电力调度中心（California Independent System Operator, CAISO）的电力不平衡市场（EIM，Energy Imbalance Market）功不可没。这个一体化的美国西部跨区域电力市场自2014年建立至今，为加州等8个州减少了810GWh的弃风弃光弃水，相当于减少了34.6万吨CO2当量的温室气体排放。

可以说，EIM将地理上互相独立的市场联系起来，使各个区域电网能够共用调峰资源，利用弃用电量，减少可再生能源电源整体的波动性，从而帮助电网更好地消纳可再生能源。

EIM是什么？

2014年11月1日，加州电力调度中心（CAISO）启动了电力不平衡市场（EIM）构架。这是一个跨区域的实时市场，覆盖了华盛顿州、加利福尼亚州等8个州市，并向加拿大拓展。

作为美国西部首个将本区域电力调度中心管辖外的发电者和用户并入交易范围的市场，EIM同时保留了各个区域电力调度中心的独立地位。通过吸收新的电力调度中心和电网管理组织，EIM使得电力交易在更大范围内实现，传输通道和廉价高效的能源能够物尽其用。

CAISO管理区域、已加入EIM电网、计划加入EIM电网，来源：California Independent System Operator (CAISO)

EIM怎么玩？

前面也说了，EIM是一个一体化市场，覆盖区域内的发电者和用户都能够自由参加市场。但是，电力调度中心的权力和管辖范围并没有被合并，仍有调度自主权。比如CAISO使用自动化的手段进行电力调度，但在其他电力调度中心这一工作仍可能由人手动完成。在引入EIM后，区域间交易和调度更容易以低价高效的方式实现，但传统电力调度的安全性原则和传输通道的容量限制仍是调度需要遵守的。

要了解EIM的交易机制，我们首先需要知道电力调度中心（ISO）的调度流程。

每个发电者和用户需要在发电/用电前一段时间向ISO报告其预测产出或预测负荷，ISO会结合供需和传输来决定电力传输计划，这三者统称为基准计划。EIM会以基准计划为参照，确定每个市场参与者实际发电/用电和计划的差别，并依据差别对市场参与者进行奖励或收费。

由此可见，实际与基准计划的偏离需要ISO调度资源进行平衡。由于可再生能源的波动性对其输出可控性的影响，可再生能源在单一电网区域内容易发生过量生产，可能会因为弃用或是无法达到计划输出而受到ISO的惩罚，造成系统损失，影响可再生能源发电者获利。

那么EIM又是如何将被弃用的可再生能源“变废为宝”、投入使用的呢？

EIM中每个区域调度中心都能实时掌握周边电网的信息，一个区域可再生能源的过量生产可以填补其它区域恰好产生的电力空缺。那么可能就有朋友要问了，那儿有这么巧的事儿，一边有余，一边有缺？这么说吧，虽然吕某不敢保证这种匹配时时发生，但整体上更分散的可再生能源电源分布比集中分布的波动性更小（关于这个知识点，之前跟秦海岩老师也聊过）。

同时，EIM有时间精度为15分钟和5分钟两个级别的实时市场，交易商品为电力，这与加入EIM的其他区域电网相同，这使得大部分电力市场参与者很容易就能够参加EIM交易。

EIM的两个市场，15分钟市场和实时市场

作为EIM的管理者，CAISO使用完全自动化的系统来匹配供需。通过将发电者的出力、报价和用户的需求、报价以及传输费用纳入模型计算后，ISO匹配最经济的资源来满足用户需求，并在每个周期（通常以一天为单位）对每个市场参与者的收入支出进行计算，并完成和市场参与者的现金流。

现代化的调度手段使得调度优化的时间间隔能够比以往任何时候都要精确。发电者和用户不再需要提前很长时间向ISO提交基准计划，而是可以在发电或用电前一小时内报告。预测这种东西，往往时间越是近，可靠性就越高，更小的预测偏差让ISO能够减少对应急机组容量的需求、尽可能经济地利用资源、避免浪费。

EIM如何收益？

前面说到，EIM能够帮助电力系统将本要弃用的可再生能源物尽其用，并且能尽可能多地利用更经济的发电和调峰资源，因此，更低的成本和减少巨额碳排放就是EIM获益的关键。

据Western EIM 2019年第一季度的盈利报告，EIM自2014年11月运行起，总共避免了810116MWh的可再生能源浪费，与之相应地避免了346649吨二氧化碳当量的温室气体排放。同时，通过资源的跨区域有效利用和减少可再生能源弃用，EIM的8个区域仅2019年第一季度就实现了8538万美元的成本节约，而从2014年开始运行至今，EIM总成本节约量达到了65026亿美元！

加州春季一天的鸭子曲线（净负荷），正午容易发生过量生产。来源：CAISO, Flexible Resources Help Renewables Fast Facts

将经济低碳的电力从发电中心外送到负荷中心，不只是美国提高可再生能源消纳的解决方案。放在中国的语境下，将可再生能源电力从西北内陆送到东南沿海的负荷中心同样不失为直接有效的手段。国家电网公布的数据显示，2017年我国新能源省间交易电量共计492亿千瓦时，同比增长35.6%。现货交易电量累计69.22亿千瓦时，受益省份超过20个，实现了可再生能源大范围配置。

然而，由于我国电改正在进行，将市场作为配置资源手段的实践仍在不断尝试，距离建立日前市场和实时市场仍有很长的路要走，更何况建立在实时市场基础上的EIM。

对中国来说，跨区电力输送仍有很大的潜力有待释放，利用市场手段和灵活调度增强系统灵活性的同时减少弃风弃光，是未来电力系统发展的重要方向。