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绝缘子|复合绝缘子left图
美国可再生能源市场分析

日期:2017-08-02

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近日,彭博新能源财经首席分析师Albert Cheung发布演讲时指出,经过历时60天的研究,美国能源部形成一项报告,质疑“是否美国联邦政策干预并且改变了该国电力能源结构?以此挑战了既有政策对电力批发市场形式的假定?”换个角度来说,“是否在补贴扶持下崛起的清洁能源引发了电力市场的危机?”
 
此项由现役能源部长Rick Perry牵头的研究,因被视为带有试图将美国带回以往煤电作为基荷电源时代的政治意图,而遭到广泛抨击。的确,Rick Perry于今年4月在纽约举行的彭博新能源财经环球首脑会议上曾呼吁,应该终止所谓的“煤炭之争”。
 
无论Rick Perry为美国能源部所做的这份研究的动机如何,但是“零碳”能源对于电力市场的冲击,已经成为困扰美国乃至全球的政策制定者、公共事业集团以及电力大用户的问题。美国联邦能源监管委员会近期完成了为期两日的会议,力求查明是否州、***政策在支持当前发电技术发展的同时,也扭曲了能源竞争性以及容量市场发展。目前***具争议性的实例,就是纽约州和伊利诺斯州决定向目前已被天然气和可再生能源削弱发电占比、被边缘化的核电站提供资金扶持。
 
美国联邦能源监管委员会和区域市场经营者的顾虑一直在加重,监管委员会主席曾指出,“补贴扭曲了电力市场价格结构,并且补贴倾斜有可能进一步加剧,并***终导致非刻意性的法律法规重建。”欧洲电力市场已经走上这条道路。以德国为例,迅猛增长的风电和太阳能发电已经猛烈削减了电力价格,更频繁发生的“负定价”事件,迫使市场引入了为保持化石能源发电而增设的“市场外支付方案”,这些事件的发展***终导致能源巨头RWE和E.ON.集团的重组。同样也导致了德国和澳大利亚市场“单独定价区域”的瓦解。绝缘子
 
 
问题层出
 
所有的问题都足以让“纯粹市场论者”退缩:如果我们相信电力批发市场可以有效运转,那么为什么我们还在持续增加额外的市场激励机制?
 
目前,发电站享受进口关税保护、税款抵免,签订差价合约以及其他非市场收入流作为在电力批发市场中竞争优势。这样的政策足以满足电站在价格极低的环境下保持持续发电甚至盈利(市场信号表明其所发电量属富余电量),并且在电量拍卖时以低价胜出。正如我们所见,在加州,公共事业范筹的太阳能发电占比已经接近10%,正如彭博新能源财经分析师Will Nelson所述,基于更好地捕捉白天的电力需求峰值,太阳能发电厂的电力批发价格远高于气电平均价格,2011年,太阳能发电厂已经实现其定价高于昼夜满发类型电力平均价格的25%。
 
但随着太阳能发电的迅猛发展,日间电力价格下跌,从今年来看,丰富的太阳能发电量促使其价格下跌至昼夜满发平均电力价格的一半。基于目前电力批发价格,在加州新建太阳能发电显然不是明智的选择。这同样也在改变加州区域气电站运行的经济性——在亏损的情况下坚持日间运营,并想方设法增加夜间发电小时数以满足傍晚时间段用电需求,以此提高运行经济性。气电在亏损中运营的情况已经严重影响到加州长期电力供给安全性,这种情况甚至可能会发生在任何可再生能源类型高占比的电力市场。
 
拥护可再生能源补贴政策的一方持有两项支持观点:首先,可再生能源是一种罕有的不受任何政府把控的能源资源类型。这一言论是基于“真正利害攸关的是州政府或国家是否完全拥有能源的把控权。”——马萨诸塞州启动海上风电项目是否正确?纽约州和伊利诺伊州是否应该设立核电相关的政策?德国和英国是否应该继续执行可再生能源拍卖?
 
对于以上问题,在目前电力市场上没有任何一项严格的定义来阐述,这就决定了新型发电技术应该在纯粹的市场竞争中生存或灭亡。但在许多人眼中,稳定的补贴已经成为所发电量的回报,可再生能源的发展脱离了“零碳”的目的。
 
第二,对于补贴的关注却使人们忽略了可再生能源的特性。无论补贴是否存在,风能、太阳能这样类型所产生的电力在以往的电力市场从未出现过。它们是零边际成本且储量丰富的发电类型,在一年中的不同时段具有***不同的发电特性,并且已在全球众多电力市场中快速成为***具经济性的发电类型。而核心问题是在大多数电力市场中竞争力取决于短期边际成本——时间周期甚至缩短至以小时为计,这是目前电力市场中决胜的关键。
 
在逾20年的能源自由化进程中,关于目前的市场构架是否可以促成***具竞争性和经济性的电力供应系统一直存在争议(各国情况略有不同)。更重要的是,这样的市场架构是否可以适应更多具有零边际成本特性的发电类型加入?
柔性资源势在必行
 
正如多种类型的可再生能源急速扩张,电网则更加需求电力资源的灵活性,换句话说,这样的术语涵盖:柔性发电、需求响应、互联系统和电储能、集中式和分散式,清洁型和非清洁型。钢化玻璃绝缘子
 
它同样也涵盖三种不同的界定:长期季节性的后备电源、短期平衡储备,以及频率管控。一个后备电源、一个屋顶光伏发电+储能系统,一个智能电动汽车充电桩,以及气电发电机,都是不同领域的柔性资源。
 
为了“解锁”柔性资源的多样化,政策制定者和监管者需确保这些资源参与到市场中,同时得到与之相应的回报。这是一项复杂的挑战,不仅出于这些柔性资源的不同特性,并且这些资源所处环境、位置各不相同——电网的不同环节、不同的配电等级,甚至嵌入在智能电表中。
 
市场需要给予这些所处不同环节的资源以合理的定价(例如区域定价和节点定价),同样也包括对于分布式资源的价值衡量。
 
 
经济性、清洁性
 
以及可靠性的能源供应
 
这样复杂局面的中心议题是如何解决“三难困局”——如何同时实现能源系统的经济性、清洁性以及可靠性。从三者中无奈取舍已成为普遍现象(***具清洁性的能源系统未必经济性***佳;***经济的能源系统却并不是***可靠的系统),但对于其三者的相关发展政策已渐清晰:
 
清洁性。为了促使更为深入、迅速的脱碳化进程,持续的市场调解和介入是有必要的,无论是以碳交易价格的形式,或通过差价合约、购电协议赢得拍卖,甚至是税收抵免等形式,来支持清洁能源的发展。
 
可靠性。对于系统运营者和公共事业集团来说,需要无时不刻地承担监管职责,来确保可靠性服务。就目前的发电容量机制来说,须有各方共同参与监管。
 
经济性。市场竞争和监管需要共同协作,提升清洁性和可靠性,以此将用户的用电成本降至***低。
 
为了达到以上三重目标,目前电力市场将面对5大问题,解决好这5项问题,是突围三重困局的前提:
 
首先,如何保持对能源及柔性电源的长期投资发出可靠的鼓励信号。
 
第二,如何优化短期供应分配和用电平衡,用电需求和储能。
 
第三,如何促使发电设备和能源供应系统建设在电能短缺的地方。
 
第四,如何通过市场和价格激励机制,更好地发挥分布式能源的价值,并通过配电公共事业来优化其效用。
 
第五,如何确保市场的技术前沿性,来鼓励技术革新以及市场对新兴技术的包容性。
 
对于不同国家、地区的电力市场,如何达到上述目标,以及取得何种成效,将存在千差万别的结果。
 
控制力是关键
 
面对如此复杂的局面,众多电力市场已经通过容量机制来确保系统可靠性以及柔性资源的使用——通常可见容量市场采取不同的政策措施进行管控。
 
在英国,可能出现的电力短缺已经通过多年的电力市场重组过程缓解,并且已在容量市场施行了近4年的年度拍卖制度,同样设定了碳交易***低限价;对可再生能源建设执行缩减拍卖;对新建核电设施签订长期合同;并计划在2025年逐步淘汰煤电。这样的机制与经济范畴的碳价格相互协作,确保英国在2030年达成彻底淘汰燃煤发电的目标,并在同年达成可再生能源采购500万千瓦的目标。同样,法国也增设容量市场,伴随着可再生能源招标程序的介入,在2016年12月执行首次竞价拍卖。加拿大的亚伯达省也决定引入容量市场,***采购流程将于2019年启动。玻璃绝缘子
 
在这些电力市场中,电力价格对于能源系统构成只起到有限的作用。正如近期在伦敦举行的彭博新能源财经圆桌会上业内人士表示,“在电力作为商品的电力市场中,电力部门的作用应是调度,而不是引导投资。投资应该更多地被引导并完成于以可再生能源招投标或容量拍卖等形式的采购。但同样也有人认为,电力市场并没有能力提供长期投资讯号,来有效促使多变的可再生能源发展在“清洁性”及“可靠性”方面取得进展。
 
在电力系统中可再生能源拍卖是***迅速有效的,以增加“零碳”资源的方式来提升清洁性;容量市场则是已通过验证的,较为有效的方式来提升系统的可靠性,而经济性的提升则由竞争拍卖的方式来辅助完成。
 
彭博新能源财经顾问委员会主席Michael Liebreich则指出,由中心系统运营者执行的容量拍卖为了规避风险,有可能出现过度采购,过高的支出甚至有可能会导致交易中断。由于容量交易支付通过电力账单表现,所以电力用户将会为这种偶发情况买单,而发电站投资者却不必为投资没有保障而殚精竭虑。换句话说,容量交易可以解决上述第1个问题,但却有损“经济性”。
 
容量市场的规则设计同样不能面面俱到。像英国和美国PJM市场就曾因政策疏漏而导致具有污染性的柴油发电被鼓励使用;以及需求响应和储能商不得不通过抗争的形式,来争取市场法规给予他们与发电商具有同等竞争地位。
 
对于类似可再生能源拍卖或其他形式的支持机制,一直都存在着争议。拍卖机制和关税保护对于促进可再生能源在整个能源系统中的占比由零到两位数的提升功不可没,并且这样的机制有可能一直延续。但从长远的角度来看,如果利用不好这样的机制,有可能会适得其反并造成严重的后果。
绿色能源高占比的
 
市场设计理念
 
市场设计起始点,正是顶层规划设计的对立方所质疑的焦点:在没有集中拍卖的情况下,是否趸售电力市场可以如预设一样可信,如期发出正确的长期投资信号。
 
为了达到“清洁性”及减排目标,要求市场设置碳交易价格和排放标准。***优化的方案是对能源供应商设置碳价格,以此来刺激其寻找***经济的方式减少污染物排放。尽管可再生能源确信无疑是***经济的资源类型,但是终归有一天,单纯地增加可再生能源的使用量,也不再是***经济或***明智的方法来推进减碳化的进程。例如,当太阳能的发电量已经足够满足日间电力需求——可再生能源拍卖可能导致更多的太阳能电力交易,但在那时碳减排则应在夜间化石能源发电进程推进,或者是将视线转移至电力的储存。因此,对能源供应商设置碳价格,可以释放清晰的市场信号,来促使其寻求碳减排的新途径,以此来解决上述第5个问题。
 
可再生能源供应商可以通过提升能效比、减少对煤炭的依赖,以及提升在分布式电力生产、贮能的投资,或推进电动汽车的使用来创造对可再生能源的灵活使用,以此应对碳交易及碳减排,并推进清洁能源的使用。玻璃绝缘子串
 
为了推进可靠性,趸售电力价格不应再设置价格上限,电力价格有可能在电力短缺的情况下上升至数千美元/兆瓦时,以此来回馈极少被使用的后备电力容量(如目前德克萨斯州及澳大利亚出现的情况)。对于短期交易的灵活性,必须允许交易实时发生,以此发电商、储能商、以及能源供应商可以根据气候的***新变化来进行有效回应。
 
系统运营者必须进行良好的资源平衡和储存来确保系统可靠性。当能源供应商出现低估客户需求,或风力发电机的出力少于预期等情况,市场参与者都需为因以上原因所引发的平衡失调来买单。通过此种方式可以解决第2个问题。
 
要解决第3个和第4个问题,首先就是要确保投资在电力传输和分配阶段的***优化——通过区域化和节点化价格来实现,而其定价标准是基于电力传输网络真实的物理特性。另外一个较为彻底的方式就是对能源供应商收取“过网费”,正如他们利用传输网络将能源从产地或某地传输至另一区域进行供给。
 
在电力传输阶段,电网条例需要从电网升级、辅助服务以及能源供给等方面,根据分布式电源重要性的提升而作出调整。为了优化分布式资源的调度和使用,零售率同样值得关注。随着智能电表的迅速发展并占领市场,目前正是一个根据整个能源系统需求而调整定价激励机制的良机。

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