2024年美國(guó)電力市場(chǎng)研究專題報(bào)告：洞察美國(guó)電力市場(chǎng)_結(jié)構(gòu)、交易與價(jià)格特征一、美國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展概況從托馬斯·愛(ài)迪生的珍珠街電站到塞繆爾·因薩爾塑造的受監(jiān)管公用事業(yè)公司，以及20世紀(jì)末的縱向一體化壟斷格局，美國(guó)電力行業(yè)在其初創(chuàng)的百年歷程中，經(jīng)歷了技術(shù)和制度翻天覆地的革新。（一）歷史：美國(guó)電力改革的三次浪潮在20世紀(jì)60年代，美國(guó)的電力供應(yīng)幾乎完全由垂直一體化的公用事業(yè)公司掌控，這些公司負(fù)責(zé)從發(fā)電到輸配電直至消費(fèi)者的整個(gè)流程。這種模式下，單一的公用事業(yè)公司在其服務(wù)區(qū)域內(nèi)獨(dú)占管理和運(yùn)營(yíng)輸電設(shè)施的權(quán)利，形成了所謂的“傳統(tǒng)監(jiān)管”市場(chǎng)格局。1.第一次改革浪潮：打破壟斷、引入競(jìng)爭(zhēng)1978年，《公用事業(yè)監(jiān)管政策法案》（PURPA）的頒布標(biāo)志著美國(guó)電力行業(yè)首次向競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制轉(zhuǎn)型。許多司法管轄區(qū)以兩種形式引入競(jìng)爭(zhēng)：一是通過(guò)監(jiān)管定價(jià)，促進(jìn)了獨(dú)立發(fā)電商之間的競(jìng)爭(zhēng)，允許公用事業(yè)公司無(wú)需自行投資昂貴的發(fā)電設(shè)施，便能獲取所需電力；二是在多個(gè)州進(jìn)行了行業(yè)重組，將發(fā)電、輸電和配電業(yè)務(wù)分離，以激發(fā)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，使消費(fèi)者能夠通過(guò)市場(chǎng)途徑獲得成本更低的電力。這一時(shí)期，市場(chǎng)逐步摒棄傳統(tǒng)的垂直壟斷模式，轉(zhuǎn)而鼓勵(lì)電力公司在更加自由化的環(huán)境中提供多樣化的產(chǎn)品和服務(wù)，以降低成本。2.第二次改革浪潮：追求經(jīng)濟(jì)效率、持續(xù)改進(jìn)市場(chǎng)2001年加州電力危機(jī)之后，市場(chǎng)設(shè)計(jì)者認(rèn)識(shí)到電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，而非一次性的任務(wù)。隨著計(jì)算能力的增強(qiáng)，以及對(duì)市場(chǎng)運(yùn)作和需求的深入理解，市場(chǎng)設(shè)計(jì)者實(shí)施了一系列漸進(jìn)式的改進(jìn)措施。其中一個(gè)逐步改進(jìn)的領(lǐng)域是市場(chǎng)的地理擴(kuò)張，即利用鄰近地區(qū)的互補(bǔ)燃料組合、負(fù)荷的短期多樣性，以及日益增長(zhǎng)的可再生能源輸出。以加州市場(chǎng)為例，加州午間時(shí)段的凈負(fù)荷鴨子曲線凸顯太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)?，F(xiàn)象，這導(dǎo)致電價(jià)下降，甚至出現(xiàn)負(fù)電價(jià)。鄰近州可以優(yōu)惠價(jià)格吸納加州的過(guò)剩電力。這種市場(chǎng)現(xiàn)象促進(jìn)加州ISO市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，其影響范圍最終覆蓋美國(guó)八個(gè)州及加拿大的不列顛哥倫比亞省，構(gòu)筑起一個(gè)廣泛的區(qū)域電力合作網(wǎng)絡(luò)。3.第三次改革浪潮：整合需求側(cè)、可再生能源和分布式資源美國(guó)在經(jīng)歷了前兩次以電力基礎(chǔ)設(shè)施拆分與私有化為核心的改革后，目前正處于第三次改革的關(guān)鍵時(shí)期，該改革不僅聚焦于實(shí)現(xiàn)環(huán)境目標(biāo)，特別是通過(guò)發(fā)電過(guò)程的脫碳來(lái)應(yīng)對(duì)全球變暖問(wèn)題，而且還涵蓋能源供應(yīng)、存儲(chǔ)和智能控制技術(shù)方面的突破性創(chuàng)新問(wèn)題。（二）參與者：多元、分散的產(chǎn)業(yè)主體美國(guó)電力供應(yīng)涉及多個(gè)關(guān)鍵參與者，以發(fā)電、輸電和配售電公司之間的市場(chǎng)份額較分散為特征。以下是對(duì)這些市場(chǎng)參與者角色和職責(zé)的簡(jiǎn)要梳理：電力零售商：在電力市場(chǎng)放松管制的地區(qū)，電力零售商通過(guò)購(gòu)買批發(fā)電力并向消費(fèi)者銷售來(lái)運(yùn)營(yíng)，通常不擁有配電基礎(chǔ)設(shè)施。電力傳輸和配電通常仍由當(dāng)?shù)氐拇怪币惑w化公用事業(yè)公司或配電公司負(fù)責(zé)，這些公司按照公共事業(yè)委員會(huì)（PUC）或類似機(jī)構(gòu)設(shè)定的價(jià)格向所有消費(fèi)者提供服務(wù)，而電力零售商則提供供電合同。負(fù)載服務(wù)實(shí)體（LSE）/當(dāng)?shù)嘏潆姽荆涸谔囟ǖ乩韰^(qū)域內(nèi)向最終用戶銷售和分發(fā)電力的公司。它們可能是垂直一體化電力公司的一部分，也可能是獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的實(shí)體，專注于配電和零售環(huán)節(jié)。區(qū)域輸電組織（RTO）和獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）：負(fù)責(zé)大范圍電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的組織，它們確保電網(wǎng)內(nèi)的電力生產(chǎn)與需求之間保持平衡，同時(shí)促進(jìn)電力市場(chǎng)的公平競(jìng)爭(zhēng)。RTO和ISO不擁有電網(wǎng)中的物理資產(chǎn)（如發(fā)電廠或輸電線），但負(fù)責(zé)監(jiān)管電力的流動(dòng)和交易。它們?yōu)榘l(fā)電廠、輸電公司、配電公司和最終用戶之間的交互提供框架和規(guī)則。監(jiān)管機(jī)構(gòu)：聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）負(fù)責(zé)監(jiān)管跨州的電力交易、批發(fā)電力市場(chǎng)、電力傳輸。公共事業(yè)委員會(huì)（PUC）或公共服務(wù)委員會(huì)（PSC）負(fù)責(zé)監(jiān)管本州內(nèi)的電力零售市場(chǎng)以及消費(fèi)者保護(hù)。這些參與者通過(guò)各自的職責(zé)和相互間的協(xié)作，共同維護(hù)美國(guó)電力系統(tǒng)的高效、安全和可靠運(yùn)行，構(gòu)成電力市場(chǎng)運(yùn)作的復(fù)雜但高效的生態(tài)系統(tǒng)。（三）監(jiān)管：從傳統(tǒng)監(jiān)管到解除管制在20世紀(jì)90年代之前，美國(guó)的電力公司多為受監(jiān)管的垂直一體化企業(yè)，擁有發(fā)電廠和輸電網(wǎng)絡(luò)。這些公用事業(yè)公司作為壟斷經(jīng)營(yíng)者，客戶只能從其購(gòu)買電力。州監(jiān)管機(jī)構(gòu)控制電價(jià)，確保電力公司能收回成本并獲得合理回報(bào)，同時(shí)防止過(guò)高收費(fèi)。在這種商業(yè)模式下，消費(fèi)者承擔(dān)著較高的電力價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)殡娏就ㄟ^(guò)電力銷售價(jià)格回收建設(shè)發(fā)電設(shè)施的投資成本。無(wú)論其發(fā)電效率如何，均能確保成本得到回收。例如，南卡羅來(lái)納州的電力客戶為從未建造的核電站。目前，這類公司僅滿足美國(guó)約三分之一的電力需求。自20世紀(jì)90年代起，美國(guó)多個(gè)州開始放寬對(duì)電力行業(yè)的管制。此次放松管制最主要的成效體現(xiàn)在引入競(jìng)爭(zhēng)性的批發(fā)市場(chǎng)，以及在零售市場(chǎng)中引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，即客戶可自行選擇零售商。在這個(gè)結(jié)構(gòu)下，發(fā)電站出售電力，而負(fù)載服務(wù)實(shí)體（LSE）購(gòu)買電力并轉(zhuǎn)售給消費(fèi)者。與受管制市場(chǎng)相比，發(fā)電廠的投資風(fēng)險(xiǎn)由電力供應(yīng)商承擔(dān)，這樣有助于激勵(lì)供應(yīng)商尋求成本效益最高的電力解決方案。放松管制后，RTO/ISO取代公用事業(yè)公司成為電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商，并成為電力批發(fā)市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)商。運(yùn)營(yíng)商通常運(yùn)行三種市場(chǎng)來(lái)決定這些服務(wù)的批發(fā)價(jià)格：能源市場(chǎng)、容量市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)。能源市場(chǎng)：用于協(xié)調(diào)日常電力生產(chǎn)的拍賣。在能源市場(chǎng)中，電力供應(yīng)商根據(jù)特定的價(jià)格出售其發(fā)電廠的電力合約，LSE競(jìng)標(biāo)這些合約以滿足消費(fèi)者的需求。供應(yīng)商的出價(jià)按價(jià)格從低到高進(jìn)行排列。當(dāng)提供的電量與需求量相匹配時(shí)，市場(chǎng)“出清”，發(fā)電廠根據(jù)每兆瓦時(shí)的市場(chǎng)定價(jià)收費(fèi)。RTO/ISO主要運(yùn)行兩個(gè)能源市場(chǎng)：日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)。輔助服務(wù)市場(chǎng)：旨在維護(hù)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定，并在發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障或停機(jī)時(shí)，提供必要的短期備用電源。容量市場(chǎng)：用來(lái)確保電網(wǎng)在任何給定時(shí)間都有足夠的發(fā)電能力來(lái)滿足消費(fèi)者的需求，包括在高峰負(fù)荷時(shí)期。它是一個(gè)補(bǔ)充機(jī)制，專注于電力系統(tǒng)的可靠性和安全運(yùn)行，而不僅僅是即時(shí)的電力供應(yīng)。RTO/ISO定期組織容量拍賣，電力零售商在這些拍賣中競(jìng)購(gòu)必要的發(fā)電能力，以滿足其客戶預(yù)期的電力需求，并加上額外的安全邊際。并非所有州都嚴(yán)格歸入上述傳統(tǒng)監(jiān)管和解除管制中任一類。實(shí)際上，許多州選擇在維持某些部分監(jiān)管的同時(shí)接受放松管制的某些方面。（四）交易結(jié)構(gòu)：從遠(yuǎn)期到日前到實(shí)時(shí)從交易時(shí)限的角度，美國(guó)電力市場(chǎng)可以細(xì)分為遠(yuǎn)期（包括期貨）市場(chǎng)、日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)。遠(yuǎn)期市場(chǎng)涉及的交易基于雙方合同，合同期限可以根據(jù)雙方協(xié)商決定，范圍從一個(gè)月到30年不等，涵蓋全天或特定的高峰/非高峰時(shí)段。相比之下，日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)的交易則更為靈活，主要針對(duì)即將發(fā)生的電力需求，按小時(shí)計(jì)價(jià)和交易。為保證發(fā)電機(jī)能夠提前準(zhǔn)備運(yùn)行，實(shí)時(shí)市場(chǎng)僅處理市場(chǎng)中5%的電力需求，而其余95%的電力交易則是通過(guò)日前市場(chǎng)和遠(yuǎn)期市場(chǎng)來(lái)完成的。這種多層次的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)旨在確保電力的高效生產(chǎn)和供應(yīng)，同時(shí)滿足不同消費(fèi)者的需求。1.期貨市場(chǎng)電力期貨市場(chǎng)是指以特定的價(jià)格進(jìn)行買賣，在將來(lái)某一特定時(shí)間開始交割并在特定時(shí)間段內(nèi)交割完畢，以電力期貨合約形式進(jìn)行交易的電力商品。美國(guó)電力期貨交易主要是在以下幾個(gè)交易所進(jìn)行：紐約商品交易所、納斯達(dá)克期貨交易所、Nodal交易所和ICE美國(guó)期貨交易所。紐約商品交易所提供美國(guó)所有樞紐按月或按日的電力商品套餐，包括PJM、MISO、NYISO、ISO-NE、ERCOT、CAISO等的月級(jí)和日級(jí)的峰荷和非峰荷電力期貨，以及NYISO電力容量期貨。紐約商品交易所也提供美國(guó)主要市場(chǎng)的期權(quán)產(chǎn)品服務(wù)。2.日前和實(shí)時(shí)市場(chǎng)以PJM為例，在日前市場(chǎng)，電力的價(jià)格是根據(jù)預(yù)測(cè)的下一日電力需求和供應(yīng)以及預(yù)定的交易來(lái)提前計(jì)算的。電力參與者在日前市場(chǎng)進(jìn)行交易，以鎖定次日的電力價(jià)格和數(shù)量，這有助于他們減輕價(jià)格波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)并提前規(guī)劃他們的電力需求。PJM的實(shí)時(shí)市場(chǎng)是一個(gè)現(xiàn)貨市場(chǎng)，即采購(gòu)的產(chǎn)品可立即交付，其中當(dāng)前價(jià)格（稱為節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)）根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行狀況每五分鐘計(jì)算一次。實(shí)時(shí)能源價(jià)格發(fā)布在PJM運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)網(wǎng)頁(yè)上，買家和賣家之間的交易按小時(shí)結(jié)算。二、美國(guó)發(fā)電與用電情況分析（一）供給：發(fā)電側(cè)動(dòng)能切換，但化石燃料仍主導(dǎo)1896年，37MW的尼亞加拉水力發(fā)電廠的投運(yùn)標(biāo)志著美國(guó)現(xiàn)代電力工業(yè)的開端，水力發(fā)電也在隨后的半個(gè)世紀(jì)中的新增發(fā)電能力中占主導(dǎo)地位。20世紀(jì)60年代，蒸汽輪機(jī)和渦輪發(fā)電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步以及大量廉價(jià)化石燃料的出現(xiàn)，將新增產(chǎn)能轉(zhuǎn)向煤炭和天然氣。進(jìn)入70年代和80年代，核能憑借其高效的能源產(chǎn)出，在市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。從21世紀(jì)初期開始，天然氣以其低廉的成本和豐富的儲(chǔ)量，逐漸取代煤炭成為主導(dǎo)能源，并有效填補(bǔ)核電由于新投資匱乏而留下的產(chǎn)能空缺。為實(shí)現(xiàn)電力部門的脫碳計(jì)劃，政府通過(guò)為可再生能源發(fā)電提供補(bǔ)貼，促進(jìn)發(fā)電結(jié)構(gòu)向綠色能源的轉(zhuǎn)變。同時(shí)，風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電成本的顯著降低，使得這些可再生能源技術(shù)自2000年代初起，成為新增產(chǎn)能的主要來(lái)源。近十年來(lái)看，美國(guó)發(fā)電量較為穩(wěn)定，大體維持在4100TWh左右。其中，依賴化石燃料（即天然氣和煤炭）的發(fā)電占比顯著下降，從接近70%的高位減少到不足60%。2016年，天然氣發(fā)電超越之前一直占據(jù)主導(dǎo)地位的燃煤發(fā)電，成為最主要的發(fā)電來(lái)源，緊隨其后的是核能、水力以及其它可再生能源發(fā)電。核能和水力發(fā)電的產(chǎn)量占比相對(duì)穩(wěn)定，核能發(fā)電的比例在20%，水力發(fā)電在7%左右。另一方面，除水力發(fā)電外的可再生能源的發(fā)電量占比增長(zhǎng)顯著，從2001年的2%增長(zhǎng)到2023年的16%。1.國(guó)家激勵(lì)政策助力，太陽(yáng)能與風(fēng)能引領(lǐng)增長(zhǎng)2023年，美國(guó)的光伏發(fā)電量實(shí)現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，達(dá)到165TWh，與2022年相比增長(zhǎng)13%，過(guò)去十年的年均增長(zhǎng)率保持在44%。光伏發(fā)電在美國(guó)總發(fā)電量中的占比也有所提升，從上一年的2.8%增長(zhǎng)到3.3%。在過(guò)去十年中，太陽(yáng)能裝機(jī)量的年均增長(zhǎng)率達(dá)到28%，得益于太陽(yáng)能投資稅收抵免等強(qiáng)有力的聯(lián)邦政策、成本的迅速下降以及對(duì)清潔電力需求的不斷增加。目前，美國(guó)累計(jì)太陽(yáng)能裝機(jī)已超過(guò)179GWdc。2023年，美國(guó)太陽(yáng)能行業(yè)在裝機(jī)容量方面創(chuàng)下歷史新高，新增裝機(jī)容量達(dá)到32.4GWdc，較2022年大幅增長(zhǎng)51%，首次突破30GWdc的年度裝機(jī)容量大關(guān)。在2023年新增的電網(wǎng)容量中，光伏裝機(jī)占比53%，首次超過(guò)新增裝機(jī)容量的一半。從太陽(yáng)能安裝成本來(lái)看，住宅系統(tǒng)的均價(jià)已從2010年激勵(lì)前的40,000美元降至約25,000美元，下降40%以上，成本的下降趨勢(shì)推動(dòng)該行業(yè)市場(chǎng)擴(kuò)張，并促進(jìn)全國(guó)范圍內(nèi)數(shù)千個(gè)系統(tǒng)的裝機(jī)并網(wǎng)。為公共電網(wǎng)供能的大型太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施的價(jià)格范圍在16美元/兆瓦時(shí)至35美元/兆瓦時(shí)之間，和其它發(fā)電方式相比很有競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)高度依賴進(jìn)口，2022年，由于各種貿(mào)易限制對(duì)太陽(yáng)能部件進(jìn)口造成影響，美國(guó)太陽(yáng)能裝機(jī)量下降9%。進(jìn)入2023年，隨著供應(yīng)鏈的逐步穩(wěn)定，太陽(yáng)能裝機(jī)量恢復(fù)增長(zhǎng)。風(fēng)電行業(yè)的顯著發(fā)展也得益于PTC等多項(xiàng)激勵(lì)措施的實(shí)施，自2019年起，風(fēng)電已成為美國(guó)可再生能源發(fā)電中的最大組成部分。在過(guò)去幾年中，風(fēng)電在美國(guó)可再生能源發(fā)電中的占比持續(xù)增長(zhǎng)，從2019年的41%上升至2023年的48%，顯示出風(fēng)電在可再生能源領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。風(fēng)電在美國(guó)總發(fā)電量中的比例也在穩(wěn)步提升，近幾年穩(wěn)定在8%左右。2.美國(guó)火力發(fā)電結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，天然氣為主導(dǎo)能源在過(guò)去二十年中，由于天然氣價(jià)格的低廉以及煤炭供應(yīng)量的顯著減少，美國(guó)的天然氣發(fā)電量實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。這一趨勢(shì)得益于天然氣勘探技術(shù)的突破，使得產(chǎn)量得以大幅提高，這也使得美國(guó)在2023年成為全球最大的液化天然氣出口國(guó)。2023年，天然氣發(fā)電量達(dá)到1802TWh，占全年發(fā)電總量的43%，而位居第二的核能發(fā)電量?jī)H占18.6%。其中，電力部門成為推動(dòng)天然氣需求增長(zhǎng)的主要力量，發(fā)電用天然氣占到總量的41%。過(guò)去十年中，美國(guó)煤電行業(yè)經(jīng)歷顯著變革，其發(fā)電量持續(xù)且迅速下降。然而，在2021年和2022年，由于天然氣價(jià)格的高漲，燃煤發(fā)電量出現(xiàn)短暫的反彈。截至2023年，美國(guó)的煤炭發(fā)電量已降至675.3TWh，相較于十年前的1582TWh，降幅超過(guò)一半。這一變化象征著能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也標(biāo)志著煤炭發(fā)電量歷史上首次被核能發(fā)電量超越。3.核能發(fā)電量較平穩(wěn)，水電受降水影響年度波動(dòng)較大在過(guò)去十年中，美國(guó)核能發(fā)電占比保持在19%左右，顯示出一定程度的穩(wěn)定性。然而，自2020年起，核能發(fā)電量開始顯著下降，并持續(xù)至2023年。這一下降趨勢(shì)可能與老舊核電站退役、政策傾向支持可再生能源以及核電站的長(zhǎng)期維護(hù)和技術(shù)升級(jí)有關(guān)。盡管如此，2023年8月，美國(guó)佐治亞州沃格特勒核電站3號(hào)機(jī)組成功并網(wǎng)，標(biāo)志著美國(guó)核能發(fā)展在三十多年后取得重要進(jìn)展，結(jié)束長(zhǎng)達(dá)七年的發(fā)展停滯。截至2023年底，美國(guó)共有93臺(tái)在運(yùn)核電機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)到9583.5萬(wàn)千瓦。在當(dāng)前追求清潔能源的環(huán)境下，核能作為一種高效、占地小的能源選擇，具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。與太陽(yáng)能和風(fēng)能設(shè)施相比，其占用的土地僅為太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施的1/31，風(fēng)電場(chǎng)的1/173。盡管如此，美國(guó)核能復(fù)興仍面臨挑戰(zhàn)，特別是在核廢料處理方面，長(zhǎng)期解決方案尚待完善。水力發(fā)電在美國(guó)擁有悠久的發(fā)展歷史。主要的水力發(fā)電設(shè)施是由聯(lián)邦政府投資建造的大型水壩，這些設(shè)施對(duì)國(guó)家的能源供應(yīng)做出重要貢獻(xiàn)。2023年，水力發(fā)電在美國(guó)總發(fā)電量中的比例為5.7%，在可再生能源發(fā)電總量中占比達(dá)26.8%。水力發(fā)電量與年度降水量密切相關(guān)，受季節(jié)性及年度降水變化的影響而呈現(xiàn)波動(dòng)性。以2023年為例，夏季出現(xiàn)超過(guò)30%的區(qū)域遭遇異常干旱，這一氣候情況導(dǎo)致水力發(fā)電量降至240TWh，創(chuàng)下二十年來(lái)的最低記錄。4.發(fā)電能源未來(lái)展望：可再生能源主導(dǎo)新增裝機(jī)，燃煤發(fā)電能力預(yù)期減半在美國(guó)能源信息署（EIA）最新發(fā)布的《年度能源展望2023》（AEO2023）報(bào)告中指出，得益于太陽(yáng)能電池板、風(fēng)力渦輪機(jī)和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成本的持續(xù)下降，加之《通脹削減法案》（IRA）等政府補(bǔ)貼政策的支持，可再生能源在新建發(fā)電項(xiàng)目中正逐漸展現(xiàn)出相較于傳統(tǒng)能源更為顯著的成本效益。這一趨勢(shì)預(yù)示著可再生能源在未來(lái)電力結(jié)構(gòu)中的競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)份額將持續(xù)增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，隨著可再生能源的擴(kuò)張，到2030年美國(guó)的燃煤發(fā)電能力可能將減少至當(dāng)前的50%左右，約200GW。根據(jù)EIA發(fā)布的預(yù)測(cè)，在2024年，美國(guó)將新增62.8GW的發(fā)電裝機(jī)容量，較2023年的40.4GW增長(zhǎng)55%。（二）需求：經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)仍是驅(qū)動(dòng)因素美國(guó)用電量在2007年之前呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但隨著美國(guó)實(shí)施更為嚴(yán)格的能源效率標(biāo)準(zhǔn)和建筑規(guī)范，用電量的增長(zhǎng)得到有效控制。之后受到極端天氣的影響用電消費(fèi)會(huì)出現(xiàn)小范圍波動(dòng)。2023年美國(guó)向消費(fèi)者零售的電力達(dá)3861.3TWh，與2022年的3927.2TWh相比環(huán)比下降1.7%。根據(jù)美國(guó)商務(wù)部發(fā)布的數(shù)據(jù)，美國(guó)全年GDP達(dá)到27.37萬(wàn)億美元，實(shí)現(xiàn)6.3%的穩(wěn)定增長(zhǎng)。隨著發(fā)達(dá)國(guó)家高耗能產(chǎn)業(yè)的縮減，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度往往超過(guò)用電量的增速，但整體趨勢(shì)保持一致。2023年，美國(guó)用電量同比增長(zhǎng)3.4%，與上述趨勢(shì)相符合。美國(guó)的電力消費(fèi)結(jié)構(gòu)可劃分為居民、商業(yè)、工業(yè)和運(yùn)輸四大領(lǐng)域，2023年各自占比分別為38%、36%、27%和0.2%。在該年度，居民部門的電力消費(fèi)呈現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì)，同比減少3.6%，創(chuàng)下近十年來(lái)的最大降幅。這一變化與2023年美國(guó)經(jīng)歷的溫暖冬季有著直接的關(guān)聯(lián)，由于氣候偏暖，居民的供暖需求減少，從而導(dǎo)致電力消耗的相應(yīng)降低。在美國(guó)能源信息署（EIA）最新發(fā)布的《短期能源展望》（STEO）中，美國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)保持相對(duì)穩(wěn)定的電力需求預(yù)計(jì)在2024年和2025年將達(dá)到歷史新高。EIA的預(yù)測(cè)指出，在2023年美國(guó)最終用戶的電力銷售經(jīng)歷2%的降幅之后，2024年將實(shí)現(xiàn)2%的增長(zhǎng)，而2025年預(yù)計(jì)將繼續(xù)增長(zhǎng)1%。從部門來(lái)看，主要的電力消費(fèi)部門用電量均呈上升趨勢(shì)，特別是住宅用電領(lǐng)域，預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)4%的顯著增長(zhǎng)。此外，考慮到今夏預(yù)計(jì)的高溫天氣，商業(yè)領(lǐng)域的電力需求預(yù)計(jì)將進(jìn)一步上升。EIA還預(yù)計(jì)，得益于今年美國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境的持續(xù)改善，商業(yè)和工業(yè)部門的電力銷售額有望增加2%，反映出經(jīng)濟(jì)活力對(duì)能源消費(fèi)的積極影響。三、美國(guó)分區(qū)域電力市場(chǎng)概括不同于擁有統(tǒng)一全國(guó)性電力市場(chǎng)的國(guó)家，美國(guó)的電力市場(chǎng)是區(qū)域性的，覆蓋全國(guó)各地但沒(méi)有一個(gè)全國(guó)性的統(tǒng)一市場(chǎng)。目前，美國(guó)有10個(gè)區(qū)域電力市場(chǎng)，這些市場(chǎng)覆蓋特定的地理區(qū)域，且在一定程度上與鄰國(guó)加拿大和墨西哥的電網(wǎng)相互連接，形成一些跨國(guó)的電力市場(chǎng)。美國(guó)的區(qū)域發(fā)電結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出顯著的地域差異性，主要受地理位置的影響。以光伏發(fā)電為例，各州的裝機(jī)發(fā)展與當(dāng)?shù)氐墓庹諚l件緊密相關(guān)。加利福尼亞州、得克薩斯州和佛羅里達(dá)州因其優(yōu)越的光照條件，在光伏裝機(jī)方面表現(xiàn)突出。根據(jù)美國(guó)能源信息署（EIA）的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2024年，美國(guó)光伏裝機(jī)容量將增長(zhǎng)36.4GW，其中得克薩斯州、加利福尼亞州和佛羅里達(dá)州將貢獻(xiàn)約一半的增長(zhǎng)。接下來(lái)，我們將深入分析美國(guó)四個(gè)具有獨(dú)特特點(diǎn)的電力市場(chǎng)。（一）PJM：美國(guó)最大的電力市場(chǎng)，面臨能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)賓夕法尼亞-新澤西-馬里蘭聯(lián)合系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（PJM）作為北美最大的電力市場(chǎng)，服務(wù)范圍覆蓋13個(gè)州及哥倫比亞特區(qū)，其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出占到美國(guó)GDP的19%。作為區(qū)域輸電組織（RTO），PJM負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)PJM地區(qū)的高壓輸電線路，確保電力流動(dòng)的順暢和系統(tǒng)的可靠性。PJM通過(guò)控制室實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)狀態(tài)，防止擁堵和緊急情況，類似于機(jī)場(chǎng)的空中交通管制。該組織是非營(yíng)利性的，旨在提供無(wú)歧視的電網(wǎng)接入，促進(jìn)批發(fā)電力市場(chǎng)中賣家和買家之間的高效、公平交易，確保電力價(jià)格反映供需關(guān)系。PJM還運(yùn)營(yíng)日常的批發(fā)電力市場(chǎng)，并根據(jù)利益相關(guān)者的意見(jiàn)和美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）的裁決制定市場(chǎng)規(guī)則，同時(shí)接受FERC的監(jiān)管。PJM還具有促進(jìn)需求側(cè)響應(yīng)（DemandResponse,DR）的重要功能。需求側(cè)響應(yīng)是電力系統(tǒng)管理中的一種關(guān)鍵策略，旨在通過(guò)調(diào)節(jié)消費(fèi)者的電力需求來(lái)增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和效率。這種策略通過(guò)激勵(lì)或其他手段促使用戶在電力需求高峰時(shí)段減少用電，幫助平衡電網(wǎng)負(fù)荷，防止過(guò)載，并減少對(duì)昂貴的備用發(fā)電資源的依賴。需求響應(yīng)措施通常涉及在電力成本上升時(shí)，采取的一系列負(fù)荷削減行動(dòng)。具體實(shí)例包括調(diào)整空調(diào)溫度設(shè)定以降低制冷需求、工業(yè)企業(yè)臨時(shí)減產(chǎn)或停產(chǎn)、以及商業(yè)和住宅用戶減少照明使用。在用戶分類上，工業(yè)用戶占參與主體的一半，其次是教育機(jī)構(gòu)、商業(yè)建筑和住宅用戶，他們通過(guò)靈活調(diào)整用電模式，共同促進(jìn)電網(wǎng)的平衡與效率。在PJM地區(qū)，需求側(cè)響應(yīng)通過(guò)以下市場(chǎng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)：日前和實(shí)時(shí)市場(chǎng)激勵(lì)：PJM通過(guò)經(jīng)濟(jì)激勵(lì)鼓勵(lì)用戶在電力需求高峰時(shí)段減少用電。用戶通過(guò)減少負(fù)荷獲得的節(jié)約，按照當(dāng)時(shí)的日前電價(jià)和實(shí)時(shí)電價(jià)獲得收益。提供輔助服務(wù)：經(jīng)濟(jì)需求響應(yīng)資源可以通過(guò)PJM的資格認(rèn)證向批發(fā)市場(chǎng)提供輔助服務(wù)。這些資源可以參與三個(gè)主要的輔助服務(wù)市場(chǎng)：同步儲(chǔ)備（在PJM調(diào)度后10分鐘內(nèi)減少電力消耗）、日前調(diào)度儲(chǔ)備（在PJM調(diào)度后30分鐘內(nèi)減少電力消耗），以及調(diào)節(jié)服務(wù)（遵循PJM的調(diào)節(jié)和頻率響應(yīng)信號(hào)）?？煽啃远▋r(jià)模型（RPM）拍賣支持：PJM運(yùn)營(yíng)的可靠性定價(jià)模型（RPM）拍賣通過(guò)獎(jiǎng)勵(lì)承諾在電網(wǎng)壓力時(shí)刻減少用電的消費(fèi)者和企業(yè)，確保區(qū)域內(nèi)有足夠的發(fā)電能力以滿足未來(lái)電力需求。據(jù)2023年數(shù)據(jù)，需求響應(yīng)資源的大部分收入來(lái)源于基于RPM的容量市場(chǎng)。在該市場(chǎng)中，需求響應(yīng)通常占到年度容量資源的5%，年收入超過(guò)5億美元。在PJM市場(chǎng)中，用戶參與需求響應(yīng)需通過(guò)與削減服務(wù)提供商（CurtailmentServiceProvider,CSP）建立代理關(guān)系。CSP主要負(fù)責(zé)提供所需的技術(shù)支持和系統(tǒng)支持，幫助實(shí)施需求響應(yīng)策略。CSP的角色包括聚合多個(gè)用戶的需求響應(yīng)資源，然后在PJM市場(chǎng)上進(jìn)行競(jìng)價(jià)。成功獲得收益后，CSP將與用戶分享這些收益。CSP可能是專門提供需求響應(yīng)服務(wù)的公司，也可能是LSE或配電公司（ElectricDistributionCompanies,EDCs）。從發(fā)電燃料構(gòu)成來(lái)看，相較于2022年，煤炭發(fā)電量顯著下降27.9%，與此同時(shí)，天然氣發(fā)電增長(zhǎng)8.4%。同時(shí)，石油發(fā)電量略有下降（0.8%），風(fēng)能發(fā)電也出現(xiàn)8.1%的減少，太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)現(xiàn)20.1%的增長(zhǎng)。面對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組逐漸退役、不斷攀升的電力需求，以及可再生能源與化石燃料發(fā)電機(jī)組之間的結(jié)構(gòu)性差異，PJM正積極研究如何在這場(chǎng)能源變革中保障電網(wǎng)的穩(wěn)定性與可靠性。一方面，PJM已經(jīng)實(shí)施一項(xiàng)新的發(fā)電機(jī)互連程序，旨在加速新電源的接入效率。PJM到2025年中期處理的目標(biāo)為約72,000MW的并網(wǎng)請(qǐng)求，并計(jì)劃在未來(lái)三年內(nèi)完成約230,000MW的并網(wǎng)工作。其中，超過(guò)90%的項(xiàng)目集中在可再生能源和儲(chǔ)能領(lǐng)域。PJM正考慮與各利益相關(guān)方合作，以推動(dòng)更多創(chuàng)新改革方案的實(shí)施。另一方面，為確保PJM地區(qū)電力供應(yīng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，積極的輸電規(guī)劃發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。盡管近年來(lái)PJM在高壓輸電投資方面呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，與其他電網(wǎng)區(qū)域相比存在差距，但在2023年，PJM啟動(dòng)長(zhǎng)期區(qū)域輸電規(guī)劃（LTRTP）的一系列研討會(huì)，旨在優(yōu)化其輸電規(guī)劃流程。此舉預(yù)示著未來(lái)可能將更多資金投向高電壓、長(zhǎng)距離輸電線路的建設(shè)，以支持該地區(qū)的能源轉(zhuǎn)型需求。（二）ERCOT：獨(dú)立運(yùn)行的電力市場(chǎng)，太陽(yáng)能裝機(jī)速度超過(guò)風(fēng)能德克薩斯電力可靠性委員會(huì)覆蓋德克薩斯州的大部分地區(qū)，它負(fù)責(zé)大約90%的德州電力需求，服務(wù)面積包括超過(guò)2600萬(wàn)用戶和超過(guò)10萬(wàn)英里的傳輸線路。ERCOT管理的德州電網(wǎng)與美國(guó)其他地區(qū)電網(wǎng)的連接有限，這種相對(duì)獨(dú)立性要求德州必須主要依靠自身的電力資源來(lái)滿足其居民的電力需求。然而，這種獨(dú)立性在面對(duì)極端天氣事件時(shí)表現(xiàn)出其復(fù)雜性，尤其是在2021年2月發(fā)生的冬季風(fēng)暴期間，它對(duì)德州電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。2021年2月，德克薩斯州遭遇三十年一遇的嚴(yán)寒天氣，連續(xù)六天的氣溫遠(yuǎn)低于常態(tài)。這場(chǎng)極端寒冷導(dǎo)致冬季電力需求的空前激增，而天然氣供應(yīng)的緊張和防風(fēng)措施的不足又進(jìn)一步限制電力的供應(yīng)。特別是在2月14日至15日的夜間，供需失衡導(dǎo)致頻率下降，ERCOT為避免全面停電，不得不實(shí)施客戶負(fù)荷削減措施。此外，約29,000名選擇浮動(dòng)電價(jià)的居民用戶面臨由批發(fā)市場(chǎng)價(jià)格飆升帶來(lái)的極端電費(fèi)波動(dòng)，對(duì)這些用戶造成嚴(yán)重的財(cái)務(wù)沖擊。德克薩斯州能源電力結(jié)構(gòu)在2023年發(fā)生顯著變化。盡管風(fēng)電仍然是該州最大的可再生能源，但新風(fēng)力渦輪機(jī)容量的安裝2023年增速放緩，太陽(yáng)能發(fā)電的新增容量則迅速增長(zhǎng)。截至2023年，太陽(yáng)能裝機(jī)容量已達(dá)約16GW。開發(fā)商計(jì)劃在2024和2025年進(jìn)一步向電網(wǎng)增加約24GW的太陽(yáng)能發(fā)電容量，而風(fēng)電的新增容量預(yù)計(jì)僅為3GW。相較之下，天然氣發(fā)電容量的增長(zhǎng)預(yù)計(jì)在未來(lái)兩年內(nèi)僅為3GW。（三）ISO-NE：高度依賴天然氣發(fā)電，增長(zhǎng)的可再生能源投資新英格蘭獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商管理著近400臺(tái)可調(diào)度發(fā)電機(jī)，這些發(fā)電機(jī)的總發(fā)電能力大約為30,700MW。新英格蘭地區(qū)位于美國(guó)東北部，毗鄰加拿大邊境。截至2023年，該地區(qū)的電力供應(yīng)48%來(lái)源于天然氣，20%來(lái)自于核能。值得注意的是，由于運(yùn)營(yíng)成本、燃料價(jià)格和環(huán)境合規(guī)要求的增加，導(dǎo)致老舊的燃煤、燃油和核電站逐漸被淘汰。事實(shí)上，自2013年以來(lái)，已有超過(guò)7,000MW的發(fā)電能力（主要是來(lái)自煤炭、石油和核能的發(fā)電廠）被退役，或已計(jì)劃在未來(lái)幾年內(nèi)退役。此外，新英格蘭六個(gè)州均實(shí)施可再生能源組合標(biāo)準(zhǔn)政策，要求電力供應(yīng)商逐漸增加向消費(fèi)者提供的可再生能源比例。目前，該地區(qū)大約97%的新增資源為電網(wǎng)規(guī)模的風(fēng)能、太陽(yáng)能和電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。截至2024年1月，ISO-NE的并網(wǎng)互連請(qǐng)求隊(duì)列中已有約40,000MW的提案，其中風(fēng)能占44%，儲(chǔ)能占46%，太陽(yáng)能占10%。（四）NYISO：大城市負(fù)荷中心，面臨傳輸硬件條件的挑戰(zhàn)紐約獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)確保大約2000萬(wàn)紐約州居民及眾多企業(yè)的電力供應(yīng)。NYISO面臨的一個(gè)重要運(yùn)營(yíng)挑戰(zhàn)是位于州東南部的長(zhǎng)期傳輸約束，這些約束區(qū)域是通往紐約市和長(zhǎng)島的關(guān)鍵電力傳輸路徑。鑒于這些區(qū)域的高人口密度，它們是州內(nèi)最大的電力消費(fèi)區(qū)。因此，能源需從西部和北部流向這兩個(gè)主要市場(chǎng)，導(dǎo)致輸電設(shè)施運(yùn)行接近其極限。這一狀況導(dǎo)致幾個(gè)關(guān)鍵區(qū)域的輸電瓶頸，通常會(huì)引起紐約市和長(zhǎng)島市場(chǎng)電價(jià)上漲。紐約州在可再生能源方面特別重視水力發(fā)電和風(fēng)能的開發(fā)與利用，其中，水力發(fā)電作為州內(nèi)一項(xiàng)重要的可再生能源資源，特別是利用尼亞加拉大瀑布和圣勞倫斯河地區(qū)的大型水電站。近年來(lái)，隨著對(duì)可持續(xù)能源及減少溫室氣體排放重視程度的提升，風(fēng)能和太陽(yáng)能在發(fā)電組合中的占比逐步增加。四、美國(guó)電力市場(chǎng)交易機(jī)制及電價(jià)變化（一）以PJM為例的電力交易機(jī)制1.兩級(jí)結(jié)算機(jī)制在電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)踐中，調(diào)度機(jī)構(gòu)需要提前一天制定次日的發(fā)電計(jì)劃，涵蓋負(fù)荷預(yù)測(cè)、機(jī)組的啟動(dòng)與停機(jī)、發(fā)電功率安排、聯(lián)絡(luò)線使用等多個(gè)方面。這樣預(yù)先規(guī)劃旨在增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的可預(yù)測(cè)性，從而減輕實(shí)時(shí)調(diào)度的負(fù)擔(dān)。在實(shí)際運(yùn)行階段，調(diào)度員主要聚焦于處理因各種原因產(chǎn)生的發(fā)電與負(fù)荷之間的不平衡問(wèn)題。PJM市場(chǎng)深入借鑒這些運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建立日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)這兩個(gè)互補(bǔ)的交易平臺(tái)，實(shí)行所謂的雙層結(jié)算機(jī)制。這兩個(gè)市場(chǎng)分別進(jìn)行電力出清和財(cái)務(wù)結(jié)算。無(wú)論是日前市場(chǎng)還是實(shí)時(shí)市場(chǎng)，所使用的電價(jià)均為節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)（LocationalMarginalPricingintroduction，LMP），該價(jià)格模型包括能量成本、阻塞費(fèi)用和網(wǎng)絡(luò)損耗費(fèi)用三個(gè)組成部分。2.節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)在非壟斷的電力市場(chǎng)中，市場(chǎng)參與者根據(jù)實(shí)時(shí)價(jià)格，自由地選擇發(fā)電、用電或儲(chǔ)能的充放電操作。實(shí)時(shí)價(jià)格對(duì)于這些決策至關(guān)重要，不僅影響短期行為，也對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)和投資策略產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。從經(jīng)濟(jì)學(xué)理論到市場(chǎng)實(shí)踐，實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)已被證實(shí)是支持高效電力批發(fā)市場(chǎng)的關(guān)鍵定價(jià)機(jī)制。3.日前和實(shí)時(shí)市場(chǎng)結(jié)算流程在日前市場(chǎng)中，電力交易參與者（包括發(fā)電公司、分銷商和大型用戶）會(huì)根據(jù)對(duì)次日電力需求和價(jià)格的預(yù)測(cè)提交他們的買賣報(bào)價(jià)。PJM使用這些報(bào)價(jià)來(lái)進(jìn)行市場(chǎng)出清，確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的日前電價(jià)。參與者必須按照出清結(jié)果確定的價(jià)格和電量進(jìn)行結(jié)算。日前市場(chǎng)的結(jié)算包括基于預(yù)測(cè)的電量需求和供應(yīng)以及相關(guān)的輸電約束。結(jié)算涉及電力的實(shí)際購(gòu)買、阻塞費(fèi)用和網(wǎng)損費(fèi)用。實(shí)時(shí)市場(chǎng)操作發(fā)生在電力實(shí)際使用的當(dāng)天，以滿足未被日前市場(chǎng)預(yù)測(cè)到的需求或彌補(bǔ)預(yù)測(cè)失誤。電力參與者可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整他們的報(bào)價(jià)或直接在實(shí)時(shí)市場(chǎng)購(gòu)買所需電量。（二）區(qū)域特色和多元要素共同構(gòu)建電力供應(yīng)價(jià)格結(jié)構(gòu)在美國(guó)解除管制的能源服務(wù)領(lǐng)域，各地區(qū)的電力供應(yīng)定價(jià)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出獨(dú)特的區(qū)域特色，具體取決于發(fā)電廠和燃料的可用性、當(dāng)?shù)厝剂铣杀竞投▋r(jià)法規(guī)。以下是構(gòu)成電力價(jià)格的關(guān)鍵要素：能源成分：代表實(shí)際供應(yīng)給建筑物的電力商品的成本，涵蓋發(fā)電廠、發(fā)電機(jī)和可再生能源等多種能源生產(chǎn)方式。這一部分構(gòu)成電力價(jià)格的主要份額，其成本與用戶的千瓦時(shí)消耗量密切相關(guān)。容量成分：反映維持設(shè)施運(yùn)行所需的最大電力分配量。每座建筑物及電網(wǎng)本身均有其容量需求，以確保穩(wěn)定運(yùn)行。電網(wǎng)在高峰時(shí)段若缺乏足夠的發(fā)電量，可能引發(fā)限電、停電等供電中斷。可再生能源組合標(biāo)準(zhǔn)（RPS）：規(guī)定電力供應(yīng)中必須來(lái)自可再生能源的比例。隨著美國(guó)對(duì)可再生能源使用的增加，RPS的成本和比重預(yù)計(jì)將上升，其費(fèi)用受各州的監(jiān)管和立法環(huán)境影響。例如，新澤西州的新立法規(guī)定RPS目標(biāo)將在2025年達(dá)到35%，并在2030年提升至50%。傳輸成分：涉及輸電解決方案的相關(guān)費(fèi)用。以PJM互連區(qū)域?yàn)槔?，傳輸成本包括網(wǎng)絡(luò)集成傳輸服務(wù)和傳輸增強(qiáng)