本書系統(tǒng)總結(jié)分析了過去20年美國電力市場運行實踐的理論依據(jù)、政策法律、歷史背景、內(nèi)在邏輯和實踐效果。全書包括12章,從物理電網(wǎng)、市場網(wǎng)絡、監(jiān)管網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡等維度對輸電市場、躉售電力市場、零售電力市場、需求響應、市場監(jiān)管、可再生能源激勵等電力市場主要內(nèi)容進行了深入分析,并通過大量詳實的數(shù)據(jù)和具體案例剖析其經(jīng)驗和教訓。同時,對新能源并網(wǎng)、智能電網(wǎng)、儲能技術、信息物理系統(tǒng)等新技術對電力市場的新挑戰(zhàn)和美國電力市場未來發(fā)展趨勢做出了預測分析。
他山之石,可以攻玉。當前我國正著力推進新一輪電力市場改革,需要借鑒世界其他國家電力市場建設運行實踐的成果。中美兩國同為幅員遼闊的大國,電網(wǎng)規(guī)模巨大,資源分布不均衡,電力市場建設既面臨相似的挑戰(zhàn),又各自面臨復雜的不同國情。美國電力市場化運行已20年,期間積累的經(jīng)驗和教訓,是值得我國電力工作者深入研究的“他山之石”,借鑒這些非常寶貴的“過河石頭”,可以使我國電力市場建設行穩(wěn)致遠。
“他山之石,可以攻玉”,當前中國正著力推進新一輪電力市場改革,需要借鑒世界其他國家電力市場建設運行實踐的成果。中美兩國同為幅員遼闊的大國,電網(wǎng)規(guī)模巨大,資源分布不均衡,電力市場建設既面臨相似的挑戰(zhàn),又各自面臨復雜的不同國情。美國電力市場化運行從1996 年的888/889 號令算起,迄今已20年,期間積累的經(jīng)驗和教訓,是值得中國電力工作者深入研究的“他山之石”。
借鑒的前提是準確全面的理解,不僅要“知其然”,更要“知其所以然”。對成功經(jīng)驗,總結(jié)其遵循的普遍規(guī)律;對失敗教訓,分析其受到的約束條件,探究我們是否有條件可以做得更好。作者早年曾參與美國電力市場實踐,之后由于工作關系與美國電力界又有較長時間近距離接觸,切身體會到理解美國電力工業(yè)體制有“一多一少”兩個障礙:
“一多”是政策法規(guī)和術語多,建立全局觀比較難。美國電力工業(yè)體制演變的過程中出臺了大量法律和監(jiān)管政策,相互關聯(lián)又不斷修正和發(fā)展。由于美國目前的混合電力體制,不同時期引入的術語仍然在不同場景下使用,即使在美國電力界也常常引起混淆,對外界來說就更容易產(chǎn)生“盲人摸象”的問題。建立市場的過程是困難曲折的,在美國能源政策的歷史上,也不乏政策效果不佳甚至事與愿違的案例,例如美國早期的過網(wǎng)交易模式,本意是減少市場改革的難度,卻對后來集中躉售市場的建立造成了困擾甚至阻礙;標準市場設計這樣最優(yōu)化的市場方案,卻未達到政策設計的初衷;加州最初的市場設計本意是討好各利益相關方,卻因違背了電力市場的一些基本原則,最終導致了加州能源危機。所以,弄清楚這些問題有特殊的借鑒意義。
“一少”是從電力系統(tǒng)運行角度總結(jié)分析美國市場經(jīng)驗的材料少,理解其具體運作機制比較難。電力實時平衡等運行特性使電力市場有別于普通商品市場,因此電力市場設計的核心是認識電力系統(tǒng)的關鍵工程特性,建立與這些特性一致的價格和激勵機制,促進系統(tǒng)效率的提升。美國20 年電力改革一個最主要的經(jīng)驗是電力市場與電網(wǎng)運行的緊密結(jié)合,這些寶貴經(jīng)驗往往體現(xiàn)在市場規(guī)則之中。但是美國電網(wǎng)運行管理體制復雜,各種市場具體規(guī)則眾多,不同市場之間又差異很大,從浩如煙海的細節(jié)中總結(jié)出普遍做法和一般性規(guī)律十分不易。此外系統(tǒng)性分析和介紹美國電力市場的著作往往由經(jīng)濟學家和法律專家撰寫,而缺少了我們迫切需要了解的電力系統(tǒng)運行人員的觀點。
針對這兩個障礙,本書試圖對美國電力市場運行的理論和政策依據(jù)、歷史背景、內(nèi)在邏輯和實踐效果做全面的梳理和分析,并通過對實際運行數(shù)據(jù)和具體案例的剖析來加深理解。作者也希望能夠提供一個中國電網(wǎng)運行人員對美國電力市場的觀察心得,采用運行人員所熟悉的語言和視角來闡述美國電力市場。這部分內(nèi)容包括1~2 章和6~9 章,以第6、7 章為核心。
市場經(jīng)濟的歷史是探索市場與政府關系的歷史,就電力而言,美國電力政策一直在市場競爭和政府監(jiān)管之間尋找平衡。監(jiān)管的理論與實踐是美國電力工業(yè)的重要經(jīng)驗,走過了一條從傳統(tǒng)基于成本的價格監(jiān)管—基于邊際費用的激勵監(jiān)管—電力市場競爭監(jiān)管的軌跡,監(jiān)管實踐一直伴隨著電力市場的發(fā)展,可以說不了解電力監(jiān)管就不能真正理解電力市場。當前美國電力政策目標是綠色低碳、提高能效和用戶參與,原有的監(jiān)管模式已無法適應,其激勵指向甚至與政策目標相悖,客觀上要求新的監(jiān)管模式發(fā)育成長。本書對傳統(tǒng)電力監(jiān)管和市場環(huán)境下的電力監(jiān)管的討論包括第3~5 章和第10 章。
作者認為電力市場是物理網(wǎng)絡、市場網(wǎng)絡和監(jiān)管網(wǎng)絡相互作用和影響而構成的一個有機整體,本書在結(jié)構上反映了作者這一認識。近年來通信信息、可再生能源和智能電網(wǎng)技術不斷發(fā)展,在原有三張網(wǎng)絡上又疊加了信息網(wǎng)絡,并與其他能源網(wǎng)絡更緊密聯(lián)系,推動以電力為核心的現(xiàn)代能源互聯(lián)網(wǎng)隱然成形。第11 章討論了智能電網(wǎng)關鍵技術與電力市場的關系,第12 章總結(jié)了21 世紀美國電力市場四張網(wǎng)絡的主要發(fā)展趨勢。
本書的著眼點在電力市場實踐,對電力市場理論不做全面闡述,因此需要讀者對電力系統(tǒng)運行和電力市場的理論有基本了解。著名物理學家霍金曾說:書中每寫一個公式,就會失去一半讀者。作者也希望盡量減少公式的使用,以簡明的語言讓更多的讀者可以理解美國電力市場運行機制。對于涉及的理論,本書提供了注釋,供讀者進一步參考。
本書的內(nèi)容得益于與很多美國專家學者的討論,電力市場運行實踐方面感謝PJM 公司前總裁菲利普�6�1哈里斯(Philip Harris)先生及特里�6�1波士頓(Terry Boston)先生、現(xiàn)任總裁安迪�6�1奧特(Andy Ott)先生、阿蘭�6�1斯蒂文(Alan Stenven)先生和童建中博士,NYISO 副總裁潮興勇(Henry Chao)博士;電力市場運行系統(tǒng)方面感謝ABB 公司阿瑟�6�1科恩(Art Cohen)博士、陳一浪(Yilang Chen)博士和愛德華�6�1羅(Edward Lo)博士,阿爾斯通公司孫一鶴(David Sun)博士和馬興旺先生;能源政策方面感謝劍橋能源丹尼爾�6�1耶金(Denial Yergin)博士,落基山研究院盧安武(Amory Lovins)先生;對監(jiān)管機構的認識得益于與美國聯(lián)邦監(jiān)管委員會前主席喬�6�1威靈霍夫(Jon Wellinghoff)先生,華盛頓州公用事業(yè)與交通監(jiān)管委員會菲利普�6�1瓊斯(Philip Jones)先生,紐約州公用事業(yè)監(jiān)管委員會奧黛麗�6�1茲伯曼(Audrey Zibelman)主席,美國能源部前助理部長朱健榮(Robert Gee)先生的討論;電力市場理論方面感謝加州大學伯克利分校吳復立(Felix Wu)教授,威斯康星大學麥迪遜分校費爾南多�6�1阿爾瓦拉多(Fernando Alvarado)教授;可再生能源稅務補貼方面感謝摩根大通公司宋如彪(Rubiao Song)博士,摩根斯坦利公司瑞�6�1斯皮茨里(Ray Spitzley)先生;與Lazard 公司喬治�6�1比利斯克(George Bilicic)副總裁和史帶公司鈕小鵬(Rick Niu)總裁的交流增進了我對美國政治經(jīng)濟環(huán)境的了解。
于爾鏗教授審閱了全書并為本書作序,在此向于教授表示誠摯的敬意。David Sun(孫一鶴)博士、劉永奇、張晶同志和朱治中博士提出了很多有價值的修改意見,朱博士還為本書的出版提供了諸多幫助,胡紫巍博士做了大量編輯工作,齊亮、呂昕同志協(xié)助搜集了部分素材,在此一并表示感謝。
本書的寫作全部利用業(yè)余時間完成,斷斷續(xù)續(xù)寫了有三年多,限于作者能力和時間,書中一定還存在疏漏與不足之處。但可以承諾的是書中的每一句話都經(jīng)過了作者認真的思考,正如加西亞�6�1馬爾克斯所說:“如果有一剎那,上帝忘記了我是一只布偶并賦予我片刻生命,我可能不會說出我心中的一切所想,但我必定會思考我所說的一切。”誠懇希望得到各位讀者的指正。
謝 開
2016 年9 月于北京
謝開,英國布魯奈爾大學博士,教授級高工,電力市場領域資深專家,全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院副院長、黨組成員。我很早開拓電力市場研究的學者之一,具有深厚的電力市場理論基礎和豐富國內(nèi)外電力市場和調(diào)度運行的實踐經(jīng)驗,在國際一流刊物上發(fā)表論文60多篇。
1995年出版我國首本電力市場專著《電力市場》(與于爾鏗合著),2000年獲得英國Brunel大學電力系統(tǒng)博士學位,期間出版《電力市場優(yōu)化理論》(英文)、《面向市場的電力系統(tǒng)運行》(英文)等專著。首次提出基于內(nèi)點法潮流的實時電價計算和分解模型,對節(jié)點電價理論的發(fā)展有重要作用。
2000~2003年作為ABB系統(tǒng)控制公司技術負責人參與美國加州ISO、PJM、紐約州ISO、我國華東電力市場建設和技術支持系統(tǒng)開發(fā)工作。2003~2010年回國到華北電網(wǎng)公司工作,先后擔任調(diào)度中心處長、副總工程師、副主任,智能電網(wǎng)辦公室主任、公司副總工程師等職務。2010~2011年,擔任天津市電力公司總工程師。2011~2013年,任公司駐美辦主任,對美國電力市場建設進行了深入研究和考察,組織編寫了關于美國電力市場監(jiān)管、可再生能源政策與發(fā)展、智能電網(wǎng)與微網(wǎng)、儲能技術等幾十份深度研究報告。2013年以來,任智能電網(wǎng)研究院副院長、黨組成員。