批發市場入門(四):為什么電力的長期合同和其他商品不一樣?
往期回顧
隨著供給和需求情況的變動,發電廠和用戶會在短期看到價格的波動。當輸電受到限制,阻塞成本會使得不同地區價格不同。
即便沒有輸電阻塞限制,現貨市場價格也會波動。這個價格的波動性給電廠和用戶造成了風險。這樣,長期機制來化解和分攤風險便自然有好處。在市場中的選擇便是長期合約。
傳統上,長期合約的概念是指用戶和電廠簽下合約,在某個價格交易一定的電量。隱含的假設是,一個特定的電廠可以發電來滿足一個特定的用戶。一定程度上,如果用戶需要改變計劃,他可以將合約在二級市場上出售,同樣的,電廠也可以采取同樣的做法。有效的二級市場運行可以確保均衡,每個人都面對真正的邊際機會成本。
但是,這個特定表現理念與短期電力市場的運行存在分歧。為了達到短期電力市場的有效經濟調度,調度者必須有根據報價來決定哪個電廠運行,哪個電廠停歇的自由。這個決策須獨立于長期合同。
在復雜的電網互動中,沒有辦法識別哪個電廠服務哪個用戶。所有電廠都向電網供電, 所有用戶都從電網要電,放棄短期調度即放棄最經濟的發電源,甚至不符合電廠和用戶的利益。系統運行商短期調度決策的制定不僅獨立于長期合同,并且沒有考慮任何的長期合同存在的影響。在這個層面上,電力于其他商品不同。
原則上,物理法則控制能源在電網的傳輸并沒有排除長期合約,但它改變了合約的主要特性。與其控制調度和短期市場,長期合約將注意力集中在價格波動性問題,并且提供了一個價格對沖,這個對沖不是控制電力的傳輸而是控制金錢的流動。短期價格為電廠和用戶提供了正確的激勵,但是創造了對沖價格變動的需求。基于這種對于短期市場的認識,電力的長期合約并不需要特定電廠服務于特定用戶。
先考慮沒有傳輸阻塞的情況。在這種情況下,排除少量損失造成的影響,可以將所有的發電和用電都視為在同一個地點。那么自然的做法便是根據對均衡價格的偏離來制定合約。用戶和發電廠根據平均價格簽約一定規模的電力,比如,5美分的價格買100MW。在半小時期間,假定電力池價格是6美分,用戶支付6美分,電廠收取6美分。在合約下,發電廠欠用戶1美分的差價。相反的情況,用戶欠電廠實時價格和合約價格的差價。這個在電力市場稱為差價合同(contract for differences)。
在效果上,發電廠和用戶有個5美分的100MW電力的合同。合同并沒有對用戶或發電廠提出額外的要求,只需各自繼續在短期市場交易。實際上,這種形式要優于特定用戶和特定電廠間的長期合同。現在,如果用戶需求高于和低于100MW, 用戶可以從二級市場買入或賣出電力(按實時價格)。電廠也可以買入后備或賣出額外的電力,而不需要和其他發電廠協商及反復簽訂短期合同。另外,由于電力合同簽訂在100MW,而不是特定的電量,長期平均價格可以得到保障,而不會影響短期邊際激勵。因此長期合同和短期市場是相容的。
在有傳輸阻塞的情況下,發電合同是必需的,但不足夠提供必需的長期價格的對沖。當單一的價格上升或下降時,用戶和電廠間的雙邊合同可以捕捉到市場運動的疊加效果。但是,輸電阻塞可以在不同地點產生顯著的價格運動。如果用戶離電廠較遠,輸電阻塞可能使得用戶面對一個高的節點價格,而電廠面對一個低的節點價格。這樣,發電廠自己沒有辦法提供短期價格波動的自然連續對沖。
短期市場的輸電阻塞給系統運行商產生了另一個相關且顯著問題。在存在輸電阻塞的情況下,從用戶收到的費用高于支付給電廠的費用。這個價差便是由輸電網限制產生的阻塞租金。在最低程度上,阻塞租金收入本身可以高度影響系統運行商的收入的穩定性。最差情況,如果系統運行商留下阻塞收入,就會產生調度操縱,防止電網擴張來產生更多阻塞租金。系統運行商是自然壟斷的,并且它也可以扭曲調度和擴張。如果系統運行商保留阻塞租金帶來的好處,那么這種激勵就會與有效競爭的電力市場的目標造成沖突。
一個便利的解決方案(提供一個節點阻塞差異的價格對沖,同時去掉系統運行商的反向激勵)便是通過一個長期輸電阻塞合同系統來重新分配阻塞收入,這個系統和長期合同同步運行。對于發電廠,運行一個包含特定電廠對特定用戶的短期有效市場是不可能的。但是,對發電廠而言,安排一個提供價差補償的傳輸阻塞合同是可能的。在這個情況下,補償的是網絡中不同地區阻塞成本的差異。
如圖,阻塞合同定義了一個節點價格差的對沖。每個使用輸電系統的參與者支付現貨節點價格。例如,A節點的發電廠收到5.15美分,B處的負荷支付7.25美分,價格包含邊際損失和阻塞。C和B的輸電費用為2.25美分。這其中包含1.95美分的阻塞費用。B,C之間的阻塞合同會支付給合同持有者1.95美分。因此,如果參與者實際輸送電力,輸電阻塞合同會抵消其合同所涵蓋的阻塞費用。如果輸電阻塞合約持有者沒有輸送電力,結果便是和銷售輸電權給實際用戶是相同的。
輸電阻塞合同補償可以為兩點間的特定數量存在。C點的發電廠可能得到和B點用戶的100MW輸電阻塞合同。合同提供的權利不是依據特定電力的輸送,而是根據阻塞租金的支付。因此,在忽略損失的情況下,如果一個輸電網絡約束導致用戶節點的價格上升到6.95美分,但是在發電廠節點價格仍然在5美分,1.95美分的差價便是阻塞租金。用戶支付6.95美分來購買電力。電力池會進而對其向短期市場供應的電力支付發電廠5美分。作為阻塞合約的持有者,發電廠會收到1.95美分。輸電阻塞合同的收入使得發電廠可以支付與發電合同的差價給用戶從而雙方的價格保持在長期合同簽訂的5美分。沒有輸電阻塞合同,發電廠便沒有收入來補償用戶因輸電阻塞造成的價格差異。輸電阻塞合同完成了所謂的“合同網絡”(nettwork contract)。
值得注意的是,輸電阻塞合同定義為一個點對點節點價格比較。沒有任何兩點間輸電路徑的參照。這個重要特征將輸電阻塞合同從“基于關聯”(link-based)的權證區分開,從而避免了相關的異常困難和反向激勵。
市場參與者間的輸電阻塞合同的分配由多種方式。對于一個正在轉型的市場,這個分配可能意圖反應顯性或隱性歷史權利。對于新的輸電線路,這可能會有一個談判過程,來決定如何從眾多可能的合約組合中選擇。另外,一部分或者全部電網的輸電阻塞合同可以通過公開競價拍賣的形式形成。同步的競價可以考慮輸電系統限制來確保同步可行性。
例如,下圖描述了一個假想的競價,競價中有兩條輸電阻塞合同的需求曲線,其中輸電阻塞合同是基于一個只有3個地點的簡單電網。
最大化合約收益的最優分配包括從端口1到端口3的480MW和從端口2到端口3的840MW。
對于現貨市場節點價格,輸電阻塞合同提供了價格保護。即使負荷水平不斷變化,系統運營商的阻塞收入會至少足夠支付所有合約義務。
考慮一個典型的存在輸電阻塞的限制的調度。假定解決方案便是上圖那樣,在端口3有總量達3000MW的負荷。電廠在端口3占了2100MW, 剩余的900MW來自端口1。假定端口1,3的市場出清價格分別為2美分,和2.6美分。從這些價格,和只有一個輸電限制,我們可以計算出其他所有端口的均衡價格。在例子中,端口2的價格為2.3美分。注意到這個調度的市場均衡和輸電阻塞合同中設想的輸電規律有很大的不同。但是,不同的使用規律,和相關的現貨價格,并沒有對系統運營商造成麻煩。只要輸電阻塞合同的分配所定義的一系列輸入和輸出是同時可行的,那么從現貨價格中因阻塞獲得的收入便會足夠補償合同持有者的義務。
計算結果為下表。對在現貨價格的輸入和輸出的支付義務定義了一系列對于實際負荷的凈支付。對輸電阻塞合同的支付義務等于凈收入。
在效果上,系統運營商從用戶那里收集阻塞租金并且分配這些租金支付給阻塞合同的持有人。在上面的例子中,簡化的假設和同樣的約束條件,支付是正好平衡的。一般的,有些額外的阻塞租金可能會在支付所有的阻塞合同持有人之后還會剩下來。這些額外的租金不應該留給系統運營商,而應該分配給那些支付了電網固定成本主體,或者連同輸電阻塞合同一起支付。由于合同的開發和交易的極大靈活性,有很多變化形式存在。合同網絡可以允許很大程度上的商業靈活度的同時,又尊重實際網絡的現實情況來決定邊際節點價格。
當只有一個發電機和一個用戶時,這在兩個類型合約下的一系列交換可能看起來有些多余。但是,在有許多用戶的真實電網中,這個過程會變得沒那么顯而易見。在不同的地點會有許多可能的傳輸組合。沒有一個單獨的輸電網容量的定義,只有考量分配的輸電配置是否可行才是有意義的。但是,凈結果是一樣的。短期邊際激勵遵循短期機會成本的激勵,而長期合約提供價格對沖。系統運營商協調短期市場來提供經濟調度。系統運營商收取和支付每個節點的短期市場邊際價格,并且分配阻塞租金給阻塞合約的持有者。發電廠和用戶為發電合同簽訂分開的雙邊協議。與發電合同不同,系統運營商參與組織協調輸電阻塞合同的制定與分配是必需的;由于電網交互使得連接特定電廠支付阻塞成本給特定用戶是不可能的。阻塞價格支付和收取會是高度波動的,并且根據負荷也會有差異。只有系統運營商擁有必需的信息來決定這些變得的價格,但是這些信息會即時的反映到現貨市場的節點價格中。輸電阻塞合同定義了支付義務,來防止由阻塞租金的變動造成的負面影響。
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