【未来能源研究所】是时候进行市场升级了吗未来电力批发市场设计综述(英)

未来能源研究所近日发布了一份题为《是时候进行市场升级了吗：未来电力批发市场设计的综述》的报告。这份由Chiara Lo Prete、Karen Palmer和Molly Robertson撰写的报告，深入探讨了现有电力批发市场设计在应对可再生能源和天然气主导的电力系统中可靠性挑战方面的不足，并提出了11种潜在的电力市场设计提案。报告通过10个标准对这些提案进行了比较和评估，旨在寻找能够激励资源灵活性、支持资本密集型资源投资、降低融资成本，并促进电力系统长期和短期效率的市场结构。报告指出，随着可再生能源的高渗透率，电力市场需要新的设计理念来确保资源充足性和收入充足性，同时也要考虑市场力量和能源可负担性。报告内容丰富，为电力市场设计提供了多角度的思考和未来研究方向，对于政策制定者、能源行业从业者以及相关研究人员来说，具有重要的参考价值。

在当前全球能源转型的大背景下，电力批发市场的设计面临着前所未有的挑战。《Time for a Market Upgrade? A Review of Wholesale Electricity Market Designs for the Future》这份报告为我们提供了一个全面而深入的视角，审视了现有的电力市场设计，并探讨了面向未来的改进方案。

报告指出，现有的电力市场设计并不完全适应可再生能源大规模融入的现状。以美国为例，一些地区的电力系统在面临极端天气或其他紧急情况时，暴露出了可靠性的挑战。这并不是因为发电能力不足，而是因为缺乏在关键时刻提供所需能量的能力。换句话说，电力供应短缺的风险更多地来自于在需求高峰时段无法提供足够的能量，而不是无法满足系统需求峰值的发电能力。

报告中提到的一个关键问题是“missing money problem”，即能源和辅助服务市场的收入并不足以激励对新发电能力的充分投资。例如，在稀缺条件下，短期能源价格不太可能上升到政治上令人难以接受的水平，反映出客户为避免电力中断而愿意支付的估计金额。此外，“missing market problem”也不容忽视，即零售商倾向于将电力购买推迟到短期能源市场，这不仅因为短期市场价格上限限制了未能在交货前采购足够能源的成本，还因为在稀缺条件下，零售商无论在远期市场采购了多少能源，都会被随机削减，从而创造了在远期市场少采购预期需求的动机。

为了应对这些挑战，报告回顾了11种提出的电力市场设计，并根据10个标准进行了比较。报告强调，为了提高电力系统的可靠性，需要激励资源的灵活性，无论是在投资还是在运营中。电力市场结构应该允许为可靠性所需的资源获得足够的收入，以收回其可变成本和固定成本。良好的市场设计还应该能够支持低成本融资，以支持对资本密集型资源的投资，这些资源对于实现减碳目标至关重要。

报告中提出的一些创新市场设计包括综合清洁容量市场、标准化固定价格远期合同、远期能量市场与流量交易、双部分能量市场等。这些设计旨在通过不同的机制来提高资源配置的效率，降低成本，并促进可再生能源的整合。

例如，综合清洁容量市场（ICCM）将区域系统运营商的远期容量采购与清洁能源属性证书（CEACs）的采购结合起来，以证明符合清洁能源采购目标或要求。这种设计通过单一拍卖中为清洁资源提供两个收入流的机会，预期将降低采购容量的成本，并降低系统资源的碳强度。

另一个有趣的提议是Wolak提出的长期资源充足性方法，要求电力零售商持有标准化固定价格远期合同（SFPFCs），这些合同覆盖了系统能源需求的显著份额，提前足够长的时间，以便新进入者能够竞争供应这些能源。这种方法的核心是回溯性负载形状调整，确保SFPFCs的分配尽可能紧密地跟随实际的小时需求模式。

Cramton等人提出了一个具有流量交易的远期能量市场设计，该设计要求电力零售商持有远期合同，覆盖交付前的系统能源需求的显著份额。与Wolak的设计不同，Cramton的方法更侧重于通过频繁的批量拍卖来增加市场流动性，并减少零售商的不利价格影响。

Pierpont和Nelson提出了一个双市场方法，将长期市场和短期市场结合起来，长期市场通过滚动年度拍卖来操作，而短期市场则集中于灵活行为的激励。这种方法旨在降低可再生能源的融资成本，同时允许容量扩张。

Fabra提出了一种基于发电技术属性的长期合同方法，通过技术特定或技术中立的拍卖来分配合同，并根据发电技术的具体属性进行定制。这种方法旨在通过CfDs来解决PPAs的一些缺点，并帮助降低投资风险。

Corneli提出了基于市场整合资源计划（IRP）的方法，该方法将市场基础的IRP应用于更广泛的区域，而不是专注于单一的公用事业公司。这种方法使用精确的可再生能源集成系统模型（PRISMs），在高度颗粒化的区域数据基础上，对风能和太阳能的可用性进行评估。

Gimon提出了一个有组织的长期市场（OLTM），该市场基于三个原则：所有高级市场应该是基于日前和实时市场中交易的MWh能源衍生的，以不扭曲这些市场中的激励或行为；远期市场应该是自愿的；远期市场应该是非歧视性的、透明的、流动性的，重点是促进需求方的更多参与。

Keay和Robinson提出了一个基于消费者选择的双市场结构，消费者可以在不同类型的电力供应（“as available”和“on demand”）或两者的组合之间进行选择。

Grubb等人提出了一个旨在将电力价格与天然气价格脱钩的双市场结构，通过绿色电力池（GPP）直接将消费者与可再生能源的成本联系起来。

Tesfatsion提出了一个以摇摆合同为中心的批发市场设计新方法，这种方法强调储备作为主要交易产品，并为可调度资源提供了一种独特的两部分定价形式，以确保收入的充足性。

这些提议代表了对现有电力市场设计的深刻反思和创新。它们强调了灵活性、收入充足性、市场需求的响应性以及长期和短期市场之间的协调。然而，这些提议也带来了一系列开放性问题和未来研究的方向，包括强制性能源购买义务的确定和执行机制、长期对冲要求与实时市场需求参与激励之间的相互作用、长期合同设计与短期市场有效运行的兼容性，以及长期市场设计中对传输和发电机约束的考虑。

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