中國儲能網(wǎng)訊：近期，美國最大電網(wǎng)運營商PJM Interconnection（PJM）最新的容量拍賣價格創(chuàng)下歷史新高。
在PJM運營范圍內(nèi)的13個州，2026年6月后的容量成本將從此前的每天28.92美元/兆瓦·日躍升至269.92美元/兆瓦·日，其中馬里蘭州巴爾的摩地區(qū)的容量電價更是達(dá)到466.35美元/兆瓦·日。
2023年，容量成本在PJM的批發(fā)電價中約占15%（總電價為53.42美元/兆瓦時），容量市場已成為PJM市場不可或缺的一部分。
PJM如何運行容量市場
PJM的容量拍賣市場為多重市場，包括1個基本拍賣市場（Base Residual Auction，BRA）、3個追加市場（Incremental Auction）和1個雙邊市場（Bilateral Market）。本次拍賣屬于BRA，通常提前3年開展。（具體流程見圖1）
圖1：PJM容量市場拍賣流程
來源：PJM官方網(wǎng)站
容量市場的一大目的是引導(dǎo)投資，因此BRA要考慮一定的提前量，允許新的、未建成的容量參與競爭。PJM基于聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鈾C組（CCGT）的建設(shè)周期，把拍賣周期設(shè)定為3年。PJM根據(jù)3年后的負(fù)荷預(yù)測，組織容量發(fā)電商競價，以滿足電網(wǎng)3年后的容量需求，購買容量的費用根據(jù)規(guī)則分?jǐn)偨o負(fù)荷服務(wù)商。每年的6月1日到次年的5月31日為一個容量交付年，BRA通常在每個容量交付年前3年的5月舉行。本次拍賣原定于2022年5月進(jìn)行，但由于美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會（FERC）審核確認(rèn)新的容量市場規(guī)則，拍賣時間有所調(diào)整。
中標(biāo)機組須在承諾期內(nèi)提供約定的發(fā)電容量，在供應(yīng)短缺時接受PJM的調(diào)度，以市場價發(fā)電或削減負(fù)荷，保證發(fā)電充裕度和系統(tǒng)可靠性。此外，PJM規(guī)定容量機組必須在日前電量市場報價，參與批發(fā)市場。
根據(jù)規(guī)定，PJM區(qū)域內(nèi)擁有可用裝機容量（ICAP）的現(xiàn)有機組必須參加BRA競拍，區(qū)域外的機組、規(guī)劃建設(shè)的機組、現(xiàn)有或規(guī)劃的負(fù)荷資源、獲得審批的輸電升級計劃可自愿選擇參加。需求曲線由PJM提供，供給曲線由容量資源提供者報價確定，拍賣以購買成本最小化為目標(biāo)進(jìn)行市場出清。與能量市場一樣，容量市場也采用邊際價格，出清點為需求曲線和供給曲線的交點。
機組退役，負(fù)荷增加，容量資源供應(yīng)短缺
本次拍賣中容量價格飆升的主要原因是PJM范圍內(nèi)電力容量供需偏緊。
從供需來看，與2024/2025年交付年度（2024年6月1日至2025年5月31日期間）的發(fā)電資源相比，約有6600兆瓦的發(fā)電機組已經(jīng)退役或有退役的計劃。而新增容量僅有110.3兆瓦，遠(yuǎn)低于上一次拍賣時的330兆瓦。
此外，預(yù)計峰值負(fù)荷的增加也推高了拍賣價格。PJM2025/2026交付年度的峰值負(fù)荷預(yù)測已飆升至153883兆瓦，而2024/2025交付年度的峰值負(fù)荷為150640兆瓦。負(fù)荷增加的同時，供給卻不充足，容量資源的緊缺令PJM市場的拍賣價格上漲。
拍賣結(jié)果顯示，PJM獲得了2025年6月1日至2026年5月31日期間135684兆瓦的電力，此次拍賣給用戶帶來的總成本將從此前的22億美元躍升至147億美元。美國電力供應(yīng)協(xié)會（EPSA）指出，拍賣發(fā)出的高價信號將激勵發(fā)電商在PJM的區(qū)域內(nèi)建設(shè)新的發(fā)電機組。
而在2022至2023年的容量拍賣中，PJM的容量價格曾呈下降趨勢。當(dāng)時，PJM高級副總裁Stu Bresler警告稱，這一趨勢如持續(xù)下去，將會引發(fā)可靠性問題。目前的拍賣結(jié)果恰恰表明了市場對于系統(tǒng)可靠性的擔(dān)憂。
值得注意的是，本次拍賣的容量中，新運營機組的容量很少，低于上次拍賣中的330兆瓦。
新建發(fā)電機組數(shù)量減少的一部分原因是發(fā)電項目接入電網(wǎng)時需排隊等待。PJM表示，雖然有總計超過38000兆瓦的發(fā)電項目已經(jīng)滿足了接入電網(wǎng)的有關(guān)流程和要求，但由于融資、供應(yīng)鏈、選址和許可等問題與挑戰(zhàn)，很多項目尚未建設(shè)，造成新發(fā)電項目的減少。
本次容量電價上漲也令PJM招致廣泛批評。美國清潔能源貿(mào)易集團(tuán)Advanced Energy United的董事Jon Gordon認(rèn)為，容量拍賣的高價反映了PJM沒有為能源轉(zhuǎn)型做好準(zhǔn)備，對電力基礎(chǔ)設(shè)施缺乏良好的規(guī)劃。在中標(biāo)的容量機組中，燃?xì)獍l(fā)電占48%，核能占21%，煤炭占18%，而光伏和風(fēng)能各占1%，可再生能源占比很少。此外，PJM在電網(wǎng)互連和長期輸電規(guī)劃方面落后多年，導(dǎo)致問題越積越多。
2023年，PJM拍賣的2024/2025交付年度的電力容量為148946兆瓦，相比之下，2024年容量減少超過13000兆瓦。PJM預(yù)測，未來15年該地區(qū)的電力需求會增加40吉瓦，但到2030年，整個系統(tǒng)還將面臨40吉瓦發(fā)電機組的退役。如果發(fā)電機組新增速度始終緩慢，預(yù)計本世紀(jì)末或更早時間，PJM就將出現(xiàn)供應(yīng)短缺。
市場規(guī)則修訂，可信容量減少
除了供需偏緊，PJM市場容量拍賣規(guī)則的修訂也是本次拍賣價格上漲的重要原因。
自2024年起，PJM修改了發(fā)電機組可信容量（UCAP）的定義，可信容量的計算會直接影響容量拍賣的供需情況，從而對系統(tǒng)容量充裕度和容量價值產(chǎn)生影響。定義的修改導(dǎo)致2025/2026交付年度的有效供給大幅降低，供需關(guān)系變化導(dǎo)致價格明顯上漲。
隨著新能源、儲能等資源的不斷增加，電力系統(tǒng)需要新方法來充分評估每種資源和整個系統(tǒng)的可靠性。
對于可調(diào)度的火電容量，大多數(shù)市場根據(jù)預(yù)期的計劃內(nèi)和計劃外停電頻率，調(diào)整資源的裝機容量，確保機組能在供應(yīng)短缺期間提供容量。在PJM市場，有意向參與容量拍賣的發(fā)電商會申報機組裝機容量等參數(shù)，PJM審查并核算其可信容量。在2024/2025交付年度以前，PJM通過機組等效強迫停運率轉(zhuǎn)換火電機組的裝機容量計算出可信容量。機組在申報容量資源時，需要同步申報其可用裝機容量（ICAP）和對應(yīng)的強迫停運率（EFORd），從而用于計算能夠由容量市場出清的可信容量（UCAP）。
不過，對于光伏、風(fēng)電、儲能和需求響應(yīng)等新型資源，等效強迫停運率并不適用。這些新型資源需要區(qū)分夏季負(fù)荷高峰和冬季負(fù)荷高峰時段，通過平均有效出力來判斷其可信容量。目前，國際上許多市場開始使用基于有效負(fù)荷承載能力（Effective Load Carrying Capability，ELCC）的方法，以等效的最終可用容量來顯示這些新型資源的容量貢獻(xiàn)。
ELCC的計算依賴于電力不足概率（LOLP）模型，該模型模擬了電力系統(tǒng)在不同負(fù)荷和資源條件下的運行情況，更能體現(xiàn)光伏和風(fēng)電的季節(jié)性。在此方法下，資源的實際容量系數(shù)或利用小時數(shù)與其ELCC值沒有任何顯著聯(lián)系。也就是說，一些利用率很低，但在系統(tǒng)需要獲得可靠性時可以完全依賴的資源，如需求響應(yīng)、儲能或調(diào)峰機組的ELCC值反而較高，而風(fēng)電、光伏等的ELCC值則相對較低。
ELCC也是評估傳統(tǒng)火電可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)，尤其在極端天氣頻發(fā)的情況下。2021年2月，美國得州的低溫導(dǎo)致天然氣井口凍結(jié)，約20吉瓦的天然氣發(fā)電機組無法獲得燃料而被迫停機。PJM的歷史數(shù)據(jù)顯示，在低溫條件下火電停機率會出現(xiàn)顯著升高的趨勢。因此，在冬季負(fù)荷高峰時期，傳統(tǒng)的等效強迫停運率也可能無法準(zhǔn)確衡量火電機組的可信容量。
2024年1月30日，F(xiàn)ERC批準(zhǔn)了PJM對容量市場規(guī)則的修訂，允許PJM采用邊際ELCC方法進(jìn)行容量認(rèn)證。新方法將幫助PJM的容量市場設(shè)計更準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的可靠性要求以及容量資源是否滿足需要。根據(jù)修訂后的規(guī)則，自2025/2026交付年度起，PJM將通過ELCC計算出所有發(fā)電機組的可信容量，來體現(xiàn)在相同可靠性標(biāo)準(zhǔn)下單一資源對系統(tǒng)可承載負(fù)荷的貢獻(xiàn)。
圖2：測算ELCC時涵蓋的因素
數(shù)據(jù)中心負(fù)荷激增，公用事業(yè)公司電價將大幅上漲
PJM市場服務(wù)與戰(zhàn)略執(zhí)行副總裁Stu Bresler表示，目前尚不清楚容量價格上漲會如何影響用戶電費。他指出，2023年容量電價成本約占用戶電費的8%。
PJM運營范圍內(nèi)最大的公用事業(yè)公司Exelon的首席財務(wù)官Jeanne Jones則表示，預(yù)計最新的容量電價可能導(dǎo)致該公司部分子公司電價出現(xiàn)兩位數(shù)上漲，漲價幅度取決于輸電容量限制和現(xiàn)有的供電合同。
Exelon總裁兼首席執(zhí)行官Calvin Butler表示，容量電價傳遞出的價格信號表明，Exelon需要在其業(yè)務(wù)范圍內(nèi)進(jìn)行發(fā)電、輸電等基礎(chǔ)設(shè)施投資，增加這些地區(qū)的發(fā)電和輸電量，尤其是在巴爾的摩地區(qū)。Exelon預(yù)計在2024—2027年期間，將花費345億美元進(jìn)行資本投資，預(yù)計基礎(chǔ)電價（Base Rate）將增長7.5%。
與此同時，PJM地區(qū)數(shù)據(jù)中心的激增將拉動電力需求不斷攀升，供應(yīng)端的壓力也將同步增加，這可能進(jìn)一步推高電力價格。電力成本的增加將體現(xiàn)到包括數(shù)據(jù)中心在內(nèi)的所有終端用戶的電費中。
PJM2024年初發(fā)布的一份報告顯示，數(shù)據(jù)中心是推動該區(qū)域用電負(fù)荷上漲的主要因素。2019年，美國伊利諾伊州批準(zhǔn)了數(shù)據(jù)中心的電價優(yōu)惠，已有多個數(shù)據(jù)中心投建運營。Commonwealth Edison公司有超過5吉瓦的數(shù)據(jù)中心項目處于建設(shè)階段，另有13吉瓦的項目也在籌備之中。目前，PJM區(qū)域內(nèi)包括伊利諾伊、弗吉尼亞、賓夕法尼亞等在內(nèi)的多個州都是數(shù)據(jù)中心投建的主要市場。
Exelon公司在財報中指出，高耗能負(fù)荷中心（如數(shù)據(jù)中心、光伏電池板生產(chǎn)廠和電動汽車電池制造廠）的增長是Exelon將其輸電支出在未來4年增加45%（至97億美元）的重要原因。
此外，數(shù)據(jù)中心直接與核電站簽訂購電合同也會導(dǎo)致電網(wǎng)可用容量減少。
2024年3月，亞馬遜以6.5億美元從Talen Energy手中收購了位于賓夕法尼亞州的數(shù)據(jù)中心，該數(shù)據(jù)中心由毗鄰的Susquehanna Steam Electric Station核電站直接供電，核電站也屬于Talen Energy。據(jù)Reaves Asset Management分析師Rodney Rebello估計，基于已公布的售電條款，與該核電站在電力市場上所能獲得的價格相比，Talen Energy至少得到了50%的溢價。
然而，從核電站直接向亞馬遜數(shù)據(jù)中心出售電力的協(xié)議已經(jīng)遭到了公用事業(yè)公司美國電力公司（AEP）與Exelon的反對，他們向FERC提出投訴并指出，亞馬遜和Talen公司之間的協(xié)議開創(chuàng)了一個先例，電力公司選擇不上網(wǎng)而直接向數(shù)據(jù)公司供電，將導(dǎo)致PJM電網(wǎng)范圍內(nèi)可用電力減少，并損害現(xiàn)有電網(wǎng)用戶的利益。
