零售用途的电力通常以千瓦时(kWh)为单位计量。例如,额定功率为1000瓦的电暖器工作1小时会消耗1度电(1千瓦时)。点亮一盏50瓦的灯20个小时同样耗费1度电(1千瓦时)。
电力是一种相对新型的可交易大宗商品。电力与其他有形的大宗商品(如原油或天然气)相比有如下区别:
- 可完全互换——与煤或天然气产生的1兆瓦时(MWh)电力,所含的能量完全相等。
- 须在生产的同时被使用——电力贮存的成本仍然过于昂贵,电网的供应量必须恰好满足需求量。
由于电力具有这些特性,因此需由独立系统运营商(ISO)和区域输电组织(RTO)负责保持电网的发电和负载平衡。
ISO对发电量进行预测和调度,以确保发电量充足,并配置备用电力,以满足意外的需求或补偿发电量损失。它必须是非商业组织,保持中立并独立于商业机构。
目前北美有9家ISO/RTO。在北美放开监管的电力市场地区内,每一家都需负责电网的可靠性、运营、资源规划和扩张工作:
- Alberta Electric System Operator(AESO,亚伯塔省电力系统运营商)
- California independent system operator(CAISO,加州独立系统运营商)
- Electric Reliability Council of Texas(ERCOT,德州电力可靠性理事会)
- Midcontinent Independent System Operator, Inc.(MISO,中大陆独立系统运营商)
- ISO New England(ISO-NE,新英格兰ISO)
- New York Independent System Operator(NYISO,纽约独立系统运营商)
- Ontario Independent Electricity System Operator(IESO,安大略省独立电力系统运营商)
- PJM Interconnection(PJM,PJM互联)
- Southwest Power Pool(SPP,西南电力池)
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各ISO/RTO通常运营着能源、电能量、金融输电权和辅助服务市场。
为了短期电网的可靠性和资源调度,ISO/RTO为参与者提供一个远期能源市场。该市场通常包括日前和实时市场。
发电商和负荷服务商根据下个营业日每小时的不同成本,在日前市场向ISO/RTO提交报价,以从电网获得电力或向其提供电力。ISO/RTO会综合考虑成本、安全性和输电限制,优化发电调度计划。市场参与者将按照ISO/RTO的公布价格,依每个地区设置的节点边际电价(LMP)执行调度计划。
LMP = 系统能源价格 + 输电阻塞成本 + 边际亏损成本
在放开监管的地区,电力批发市场由ISO/RTO主导并以其为中心。发电商和负荷服务商(LSE)在日前市场和实时市场提交发电报价和负载出价。
系统运营商通过竞价过程,根据输电限制平衡总线上每个地点的电力供应和需求:
- ISO/RTO预测每小时的需求
- 发电商以指定价格提出报价,该价格通常以运营成本为基础
- ISO/RTO按升序排列报价,以确定不同价格点的可用供应量
- ISO/RTO选择最低报价组合以满足需求
清算价格以发电边际单位的报价为基础基于以下发电选择,且假设所需电能量为3200兆瓦,则按照边际单位设定的清算价格为50美元/兆瓦时。
发电报价
|
电能量(兆瓦)
|
价格(美元/兆瓦时)
|
---|
风电场
|
50
|
0
|
太阳能
|
70
|
5
|
核电厂
|
2000
|
25
|
天然气联合循环
|
1000
|
40
|
煤炭
|
500
|
50
|
需求响应
|
100
|
100
|
在实时市场,运营商根据实际的系统运行状况,实时向各个发电商发送调度指令。发电商按照发电总线LMP收款。负荷服务商按照负载总线LMP付款。交易端支付供电端和受电端LMP的差价。
长期而言,ISO/RTO运营的电能量市场对资源承诺进行竞价,从而在系统发生紧急情况时按照能源价格上限提供能源。无论是否生产能源,都要向资源支付收益。
芝商所为各地区的电力日前、实时和电能量市场参与者提供多种期货和期权合约,以进行对冲和风险敞口的管理。