王冬明，李道强

（浙江省电力公司，杭州 310007）

电力企业管理

美国PJM电力容量市场分析

王冬明，李道强

（浙江省电力公司，杭州 310007）

通过详细分析美国电力工业发展数据，指出其20世纪60到70年代电力工业的高速发展奠定了美国电能市场的基础，但电能市场无法有效引导电源建设，埋下了电力供求失衡的隐患，也促使美国开始了容量市场建设的历程。介绍和分析了美国PJM电力容量市场，指出电力容量市场是有计划特色的市场，同时也处于不断完善过程中。提出了我国电力工业处于迅速发展过程，更应该建立符合我国实际的电力容量市场，用市场化的方式引导电力工业可持续发展的观点。

电能市场；容量市场；市场准入；定价机制

1 容量市场概述

20世纪90年代初，英国、美国、澳大利亚等国开始了以放松电力工业管制为目标的电力市场改革，引起了世界电力市场改革的浪潮。经过近20年的发展，电力市场改革取得了瞩目的成果，以节点电价为主要定价手段的电能市场模式得到了广泛应用。同时，由于用电需求在短期内缺乏价格弹性，发电容量的紧张会导致价格尖峰。如果电力市场仅依靠电能价格尖峰提供激励、促进发电容量投资，将导致发电容量出现周期性的繁荣与衰退的循环，在容量富裕期会导致发电设备利用率低下，而在容量短缺期会导致大规模的停电。这种周期性的繁荣与衰退的循环显然不利于发电企业和电力用户的长久利益。

仅仅由电能市场来调节发电容量余缺的风险极大，许多国家和地区开始建立发电容量市场，以期在电能价格之外由容量价格来引导电源投资，避免发电装机容量周期性的过度过剩与短缺循环，促进电力工业的稳定有序发展。

美国是世界上电力工业最发达的国家，电力市场建设较为成熟。本文以美国为例，介绍容量市场建设的背景和市场模式。

2 美国电力工业发展的历史

1882年9月，爱迪生在纽约建立了美洲第一家发电厂，开创了美国电力工业。1890-1910年，美国的采矿、纺织、钢铁和印刷等工业迅速实现电气化；1935年，富兰克林·罗斯福总统签署了《乡村电气化法案》（REA），乡村电气化得到快速发展，1967年美国98%的农场用上了电。

美国最初的发电设备主要是燃煤机组和水电机组；1957年，核电厂首度并网发电，其规模一直稳步扩大。天然气机组和燃油机组则从20世纪60年代末开始稳步发展。图1表现了美国1949-1988年电力装机容量的变化情况。

图1 美国1949-1988年电力装机容量

可以看出，20世纪60和70年代，美国发电装机容量迅速增长，该时期被称为美国电力工业发展的“黄金时代”。进入80年代后，发电装机容量增长明显趋缓，而以煤、天然气和油为一次能源的发电装机容量增长趋于停滞状态，主要的增长容量来自核电发电设备。

“黄金时期”大规模的发展，使美国电力工业规模迅速扩大，同时也使电力供给能力大大超过了电力负荷需求，化石类发电设备的平均利用小时在“黄金时期”初期为5 000 h左右，而80年代初最低降至3 500 h左右。供给能力的极度富余，使发电企业特别是独立发电商的经营遭受巨大困难，这应该也是90年代初推动美国电力市场改革的动因之一。图2是美国电力市场改革开始后，1989-2007年间电力装机容量变化情况。

可以看出，除2000-2003年天然气机组容量快速增长外，其他时间发电装机容量增长极其缓慢，煤、油、水和核电装机容量处于停滞甚至减少的状态。

图2 美国1989-2007年电力装机容量

美国在宾夕法尼亚—新泽西—马里兰（Pennsylvania-New Jersey-Maryland，简称PJM）、新英格兰和纽约等电网成功推行电能市场后，装机容量并未得到应有的平稳增长。“黄金时期”打下的基础被迅速侵蚀，2000年起燃煤机组的平均发电利用小时数超过了6 000 h，供求失衡的苗头开始出现。2000-2001年的美国加州电力危机，是电能市场发出的强烈价格信号，希望市场增加发电容量投资，并引发了2000-2003年天然气机组快速增长，但加州社会经济及电力工业也付出了惨重的代价。人们认识到，仅以电能市场信号来引导发电设备的建设是不够的，并于20世纪90年代末开始了艰难的容量市场建设探索。PJM作为美国运作最成熟的电力市场之一，于1999年开始了容量市场建设进程。

3 PJM容量市场介绍

PJM电力市场的成员必须遵守四大基本协议：可靠性保障协议（Reliability Assurance Agreement）、运行协议（the Operating Agreement）、输电价目表（the PJM Open Access Transmission Tariff）和输电商协议（the Transmission Owners Agreement）。根据可靠性保障协议，负荷服务商（Load servers）必须持有足够机组容量（不一定是自己的机组），以满足自己的容量义务，不能履行义务的负荷服务商将按照协议条款进行处罚。容量义务成了容量市场的需求基础。

3.1 PJM容量市场发展过程

1998年，开创了容量信用交易模式的容量信用市场（Capacity Credit Market，CCM）。当年10月15日，第一个月度市场开市；12月31日，第一个日市场开市。

1999年1月27日，由于容量信用市场容易被操纵而被管制，此时距第一个月度市场开始仅3个月。

1999年5月31日，容量信用市场经过改良后恢复运行。

1999年7月10日再次被管制，此后一直处于管制状态。

2007年，PJM采用可靠性定价模式取代原有的容量信用市场，并于当年4月开始正式运行。

3.2 容量信用市场

容量信用市场是PJM电网最初采用的容量市场模式，为容量市场的建设取得了宝贵经验，奠定了良好的基础。

容量信用市场分为月度市场和日市场，市场成员有两类：负荷服务商（Load servers）和容量拥有者（Resource owner）。容量拥有者指PJM区域内的现有机组、规划中机组、可削减的电力负荷（Demand Resource）、合格的输电网升级项目（Qualifying Transmission Upgrades）及区域外机组。

是否参与容量信用市场遵循自愿原则，负荷服务商和容量拥有者都可以在市场外通过双边交易买卖容量信用（Capacity Credit），通过容量市场购得的容量信用不得以任何借口进行调整。负荷服务商购买容量信用，以满足全部或部分机组容量义务。

在月度市场中，负荷服务商和容量拥有者可以根据自己未来的容量需求预期和对市场情况的判断，买卖容量信用。而在日市场中，如果参与者不能满足其规定的容量义务，PJM仅接受其不足部分的买盘；如果参与者在满足其规定的容量义务的基础上有多余的容量信用，PJM仅接受多余部分的卖盘。

在月度市场和日市场的参与者完成报价后，PJM根据买卖双方的申报组织出清，出清价格等于边际成交卖盘的报价，所有成交的交易都按照同一市场出清价格成交。

如果市场成员在月容量信用市场上卖了过多的容量信用，以致无法满足自己最终的机组容量义务，则必须通过日容量信用市场或双边交易获得足够的容量信用，否则将根据PJM的运行规则和可靠性保障协议（RAA）进行处罚。

3.3 可靠性定价模型（Reliability Pricing Model，RPM）容量市场

RPM容量市场是由多重拍卖市场组成的，包括1个基本拍卖市场 （Base Residual Auction）、3个追加拍卖市场（Incremental Auction）和 1个双边市场。市场成员也由负荷服务商和容量拥有者组成。

基本拍卖市场提前3年举行。PJM根据对3年后的负荷预测，组织容量拥有者竞价，以满足电网3年后的机组容量需求，购买容量的费用根据规则分摊给负荷服务商。

市场成员可以在第一次和第三次追加拍卖中购买容量来替代其无法履约的售出容量，比如工程的延迟或取消、现有机组的毁损等。

在目标年份的前1年，PJM将重新进行负荷预测，如果此次预测比基本拍卖前预测高100 MW以上，则组织第二次追加拍卖以补足差额，并将购买费用按规则分摊给负荷服务商。

负荷服务商可以通过双边交易市场获得其在容量拍卖中未满足的容量。

3.4 容量信用市场和RPM容量市场的不同

在容量信用市场中，市场成员受到的约束很少，一些有实力的市场成员可以通过月度市场买空卖空、控制日前市场供给等方式操纵市场，从而获取高额利润。

RPM容量市场完善了规则，力图规范市场成员行为，促进市场健康发展。主要的改变有以下几方面：

（1）市场准入。PJM区域内的现有机组必须通过拍卖市场出售容量；如果PJM区域中的现有机组和可削减负荷没有参加基本拍卖市场，则失去了参加相关目标年份的其他拍卖市场的资格，比如甲厂在2007年未参加2010年容量的基本拍卖市场，则也不能参加2010年容量的任何追加拍卖市场。

（2）定价机制。基本拍卖和第二次追加拍卖中，容量拥有者作为卖方进行单边报价，并形成供给曲线，PJM根据一定规则确定需求曲线，并根据供给曲线和需求曲线确定出清价格。基本拍卖市场的需求曲线见图3。

图3 基本拍卖市场的需求曲线和供给曲线

RPM模式加强了市场的准入管制，推动容量拥有者参与基本拍卖市场，增加了市场的供给量，降低了卖方的市场力。PJM制定的需求曲线既有一定的价格弹性，又有价格上限，发挥了市场的作用，在一定程度上限制了市场成员操纵价格的行为，具有计划调控的意义。

4 对我国电力市场建设的启发

上述分析表明，仅仅依靠电能市场不能有效引导发电容量建设，容量市场是电力工业以市场化方式实现自身健康发展的重要方式。但容量市场中的“商品”是通过社会强制力“创造”出来的，是有计划特色的市场。

容量市场中的“商品”和普通商品不一样，也决定了容量市场是一种创新市场。而美国容量市场的运作模式是与其社会特点及市场基础相适应的，尚处于不断完善过程中，不宜完全照搬。

我国当前社会经济飞速发展，电力工业规模快速扩大，又面临节能减排压力，需要在充分借鉴国外经验教训的基础上，结合我国国情，创新思路，建立我国特色的容量市场，实现电力工业的健康可持续发展。

[1]DANIEL S．KIRSCHEN,GORAN STRBAC．电力系统经济学原理[M]．朱治中，译．北京：中国电力出版社，2009．

[2]STAN KAPLAN．History of Energy in the United States∶1635－2000[OL]．2010－6－26,http∶//www．eia．doe．gov．

[3]DANIEL TRAYNOR．Before There Were Lights∶A History of Electricity in the U．S．[OL]．2010－6－30,http∶//www．tvakids．com．

[4]STAN KAPLAN．Electric Net Summer Capacity∶Total（All Sectors）,1949－2007[OL]．2010－6－27，http∶//www．eia．doe．gov．

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[10]朱成章．美国加州电力危机透视[J]．中国电力企业管理．2001，4∶55－56．

（本文编辑：徐 晗）

Analysis of Electric Power Capacity Market of PJM

WANG Dong-ming，LI Dao-qiang
（Zhejiang Electric Power Corporation，Hangzhou 310007，China）

Through the detailed analysis of the power industry of the U.S.，this paper indicates that the rapid development of the power industry in 1960s and 1970s establishes the foundation of American electric energy market,but the market which cannot effectively lead the power supply construction and results in hidden trouble of imbalance between power supply and demand,Therefore,the U.S.starts building the capacity market. At the same time,it introduces and analyzes the capacity market of PJM,indicates that the capacity market is one with planning feature and being improved.At last,it proposes that Chinese electric power industry is developing rapidly and thus,power capacity market is required in accordance with the practical situation in China and market-oriented way should be adopted to lead to sustainable development of the power industry.

electric energy market；capacity market；marketaccess；pricing mechanism

F407.61

：B

：1007-1881（2010）10-0050-04

2010-07-15

王冬明(1960-)，男，江苏泗洪人，工程师，研究方向为电力市场和电力系统运行。

李道强（1973-)，男，浙江龙泉人，高级工程师，研究方向为电力市场和电力系统运行。