文章列表 > 文章详情
Vol 03 . 在市场竞争和可靠供电间寻求平衡:大停电会驱动德州改革电力监管机制吗?
REEI 2021/03/04

《能源评论2021》系类音频节目


林佳乔:
大家好,欢迎收听磐之石能源评论播客栏目我是磐之石的林佳乔。


赵昂: 
大家好,我是磐之石的赵昂。


林佳乔: 
我们上一期节目聊了关于美国未来四年的气候政策,除了音频之外,我们其实也刚刚发了一篇微信的总结的文章,这一期我们主要聊一下过去两周一个比较火热的话题,引起了国内外广泛讨论的一个话题,也就是美国的德克萨斯州的大面积停电事件。这次停电事件是从2月中旬开始的,到现在已经过去两个星期了,所以我们也觉得目前可能是一个比较好的时间点,回顾一下这个事情的时间线,以及为什么发生目前的情况,还有下一步德州应该怎么去具体解决这样的一个问题。首先我们请赵昂去简要的回顾一下,这个时间线到底是什么样的呢?


赵昂:
德州这次大面积停电最早是出现在2月中旬,特别是到2月14号演变的更加激烈的这种雪暴天气。因为在德州来讲,冬天遇到这样的天气是非常少见的,平均气温可以比往年在这个时间点会降到零下六七度甚至更多。而在2月份的时候,他一般的气温都在20度上下,所以这样严重的这种雪暴天气的影响,使得他供热的需求一个急剧的上升,是在2月14号夜里一直延续到2月15号。这个时候当你这个需求特别上升的时候,这对电网的压力是非常大的。这个电网就需要调动所有它连网的这些电源去供给这样的需求。而恰恰在这个时候,我们看到根据美国能源信息管理局的数据,14号晚上到大概15号的时候,他主要的一些电源都出现了供电的大幅下滑,最明显的莫过于天然气发电,还有风电,还有煤电,供电最稳定的核电也有些许的下滑,因为是非常寒冷的天气,对于某个核电厂的供电也造成了影响。所以这样一个急剧的上升的需求不能被满足的情况下,电网的压力非常大,电网的调度者和管理者就发现,他们必须采取轮流停电这样的措施来保障电网还能够有部分的运行,否则的话到不可收拾的地步,就整个电网会完全瘫痪。而在重启完全瘫痪的电网所需要的时间和资源就更加的巨大。所以我们看到从14号开始演变的这样的一个大停电事件,到现在是有所缓解,但是要到真正恢复到大面积停电事件之前的供电情况的话,应该还会需要几周的时间。围绕现在这个事件,有很多非常热烈的这种关于政策也好,或者是供电当中出现的一些市场的不足的因素也好,还有这种领导力的因素也好,都有很多讨论。那德州内部的行政部门、州政府,还有立法部门这些参议员、众议员们也在热烈的讨论,所以我们看到这个故事还在延伸当中,这对于我们去思考德州这样一个美国的经济非常强的州,在电力需求供应方面做的怎么样?到底对其他州甚至对世界其他国家,在实现低碳电力发展方面有什么样的启示?我觉得有很多观察人士都在仔细的关注着。


林佳乔: 
是的。因为国内媒体其实是从2月中旬到现在也可以看到很多关于德州停电的分析文章、媒体报道啊...可以用“众说纷纭”这样的一个词来形容了。有的人说是因为美国德州电网的问题,有的人说可能是新能源发电不稳定,然后遭遇了极端天气影响了德州的电力体系。还有的人说可能是电网调控不利,只是满足部分人的需求,贫穷低收入人群他们可能就没有电了。所以这样的一些媒体文章其实非常多的,就通过你阅读过去的一些中文英文的文章,对这次大面积停电背后的原因,你有一些什么样的自己的看法?


赵昂: 
从我目前掌握的一些分析也好,或者是一些报道也好,还有一些数据也好,我觉得这一次大停电事件应该是各种因素综合造成的结果。但是如果我们去掰开不同因素之间的影响权重的话,我想最直接的一个因素就是他的天气情况,这种极端的天气。当然我们关注气候变化的人应该也更了解这一点,那么这种在气候变化的大背景下,极端天气发生的频率和发生之后所造成的这种影响,或者它的极端性是比以前上升的。所以这样的一个极端天气,刚才也提到造成他的各种供电的设施都遇到挑战,脱网的电力供应设施越来越多,也造成了供给没有办法满足这么快速的上升的需求。

第二个原因就是任何电网它都会为应对这样的极端天气做好准备的。因为电力供应是涉及所有社会经济部门,如果它的供应不能够稳定的话,它造成的经济损失和社会影响都是巨大的,有特别是在一个全球新冠疫情蔓延,在美国也仍然面临很大挑战的时间点。那么我们看到德州的响应或者是德州电网的调度的回应,其实也是有很多批评的。从他的之前的在电力投资方面,或者他的监管方面,对于供电企业能够增加更多的这种额外的装机容量来应付出现的这种极端的事件的要求不够强,也会有很多批评声音是在这个地方。

我想更重要的一点,如果我们把它放在电力市场的基本架构或者监管,和他的这种互动的这种监管者和被监管者在互动当中来保证电力供应的平稳和安全的情形下来看的话,我想我们不得不说一下德州的电力系统的特点。那么德州在美国比较有意思的一点,他是美国以单独的一个州作为一个电网来实现电力供应,很少有跟周边州或者周边的区域性电网有交易有连接,他是电力生产的大州,也是电力消费的大州。通过对于发挥电力市场供求的这种最优化的潜力,其实实现了电力的自给自足,而且传统已经延续几十年,一直没有改变。即使在上个世纪90年代末,美国实施电力改革,将生产和传输资产分开,加大在售电端的更多的竞争,加大在生产端的更多的竞争,这样的改革的情形下,德州的电网也仍然是相对独立的。这里面有他资源的这种消耗和生产,在同一个地方的这样的特点,如果他不在同一地方,如果他没有办法在本州生产这么多需求的话,他肯定需要外来的帮助,这是第一点。

第二点我想跟德州的政策背景或者是这种在监管和被监管的框架当中,更倾向于自主来决定自己的电力供应,而不愿意太多的与联邦电力监管部门有瓜葛的这样的一个想法或者这样一个逻辑有关系。所以我们看到在美国电力供应方面有两个市场,其实有三个市场,但是第三个市场关于辅助服务市场相对比较小一点。完成一度电的供应,一般来讲它要通过电力交易市场或者现货市场来实现你预期明天你能卖多少电,有多少需求,然后实现。还有一种是对于未来一年或者两年或者三年,因为当地经济的发展,他需要的电是多少,那么整个电力供应商他要考虑未来两三年他的电力供应能力是要怎样的增长,所以它有一个容量市场。那么这两个市场一般来讲,在美国的很多州和区域性电网里面都是运行的,来保证出现这种极端需求的时候,容量市场可以能够随时响应需求的上升。但是在德州为了追求低的电价,他其实没有容量市场。所以这样的话其实它在这样的一个制度设计里面,体现出来他响应极端需求的这种能力,是比那些有容量市场要低的。但他的好处就是说他可以享受比较低的终端电价所以这一点我想也是我们需要关注的就是说他的电力市场的设计。


林佳乔: 
是的。关于容量市场它引起的电价差别其实在德州,如果你比较德州跟加州的电力以及德州跟美国平均水平的电价,其实能看出来的,德州还是有优势的。德州的电价平均来说是加州的一半,与美国的国家的平均水平相比,他也是要比美国国家的平均水平电价是低于20%左右,这种模式肯定是有它的风险所在了,刚才赵昂也提到了,但是它带来的收益是巨大的。所以你也可以看到德州在吸引企业到德州来安家落户,除了政策环境宽松之外,另外一个我觉得能源价格也是比较吸引大批量的企业目前从比如说从加州搬迁到德州来的原因之一。


赵昂: 
对,我想这个肯定是对于支持德州现在这样一个电力系统运营模式的人来讲,认为这是有优势的地方。但是很多时候对于这种意外的外来的冲击,无法做到这种应对的韧性或者适应力的话,我觉得在目前的事件当中看得出来。另外就是说我们一看到造成这个原因当中,美国的电力市场刚才提到了有电价市场,有容量市场,还有辅助服务市场,美国电力的体系是相对比较多样的,有的州像德州很特殊了,就一个州作为一个电力网络(电网),大多数情况的话是一些州根据地域的特点组建的区域网络,涉及到区域网络的话,它都要有联邦电力可靠性管理这方面的一些要求。那么我想这一点来讲的话,德州刚才提到这一个特点,应该是在他出现这样大规模停电当中,是扮演了一定的角色的。

还有一点我想也再提一下关于它的监管,那么其实电力行业它比较特殊了,在生产端它是可以有竞争的。但是在传输端,因为电网我不可以建同样满足传输目的的两条线路,它有个自然垄断的性质,那么电网的话这种垄断性质决定了它的监管是跟其他可以充分竞争的行业是不一样的。在德州这种情况下来讲,有一种声音是说他负责德州的电网运行安全和有效的监管机构,是德州公共电力委员会和这种更技术的关于德州的电力可靠性理事会,这两个机构在目前的事件当中成为替罪羊,他们机构里面的很多领导人被问责或者被批评,有些就主动辞职了。由于他们在监管方面更多的把决定因素留给市场,所以这个时候你就看到,如果是市场充分竞争的电力供应,它在一般情况下,在多绝大多数情况下,可能都能够让消费者获得更好的成本收益的好处。但是在出现极端情况下,无论是像我们之前看到的加州的这种山林野火对电网供应的压力,还是一些热浪天气,包括在加州,包括在东南部的美国的一些州,还有热浪天气也是全球很大范围的普遍现象,都对电网造成巨大的压力。这个时候以监管机构的这种权威或者是影响行业成员的这种能力,就能够体现出来它是多重要。是不是经过这一次会有这样的一种呼求改革的声音我也不太好讲,可能会有这方面的政策方面的博弈。


林佳乔: 
是,但是改革的话到底改革到哪里呢?因为德州的能源消费的组成还是在美国来讲,它是一个能源大州,所以德州的天然气的产量、石油的产量都占了美国很大的一个份额,所以从根本上德州其实是不缺能源的,而且能源的多元化做的其实也是比较好的,对吧?因为我看到一些数据就是展示风电太阳能等可再生能源,他们的能源消费占比都能达到20%,然后核电的话大概是10%这样的一个比例,剩下的话煤电占到20%,剩余的一半的发电来源都是来自于天然气对吧?


赵昂: 
对关于他的能源结构,特别是电力供应这方面的结构,正像佳乔也提到的,德州的几大电源,第一当然占比最高的是天然气,天然气油气资源是经济支柱产业,德州如果油气开采和加工出现问题的话,全美国的汽油的价格也就会体现出来,最近也是这样,最近美国的汽油价格是要上升一些的,因为它的供给和加工都受到天气的影响。但是这次风暴天气其实对所有电的供应都产生了负面影响,如果说在寻找原因的话,来拿出任何一个供电电源来说,它是主要原因,我觉得都是有失公允的。


林佳乔: 
但是有一些电源就成了背锅的对象对吧?比如说像风电跟太阳能,我也看到德州的有些议院的参议员,他们就会把这次停电,尤其电源端的这个原因去归咎在可再生能源的身上,对吧?


赵昂: 
对,因为在事情还在延展过程当中,这些政治人物的发言我相信也是有情可原,他们不太会有数据来支持,说到底这次的原因是怎样复杂。但是我觉得既然这是一个非常影响广泛的事件,是我相信事后德州会有一些独立调查,独立调查我相信会给我们的更全面的一个途径来解释这次发生大停电事件背后的这种原因。那么其中有一块肯定会讲到电源它应承担的责任,我觉得需要一些时间和耐心来去看最后的一些结果。


林佳乔: 
是,这些政客可能是脱口而出。自己头脑中对气候变化的认知就决定了他要说什么,脱口而出一些反对气候变化,全球变暖这样的一些言论。我想再继续可能问一下赵昂,就是关于德州的电力系统,尤其是电源端,在未来的话跟脱碳的目标跟低碳发展的目标是不是能相辅相成的,就是通过这次停电的事件,是不是能对加州的未来的电源端的发展低碳化提供一个契机。


赵昂: 
你刚才是提到加州了,我想我再说德州之前我把加州的情况也再简单说一下,因为其实这两个州在美国的应对气候变化也好,或者在应对能源转型的挑战也好,其实都代表两个非常不一样的路径,但是他也有相同的地方,相同地方就在于这两个州其实对于可再生能源发展都还是至少在上个世纪90年代一直到世纪前10年,对于风电发展太阳能发展都还是比较鼓励的。当然这只是电源这方面,但是电网也好,或者是其中的刚才提到相关的这种监管也好,其实还是有不同的地方。电源这方面的话,因为它本身就是一个幅员辽阔的州,然后风力资源又非常发达,又在南方太阳能资源也很多,所以有先天的发展更多可再生能源的这种潜力。但问题是说更高的可再生能源比例是跟更强的电网调度和吸纳能力连在一起的,而如果说在电网这种能力的提升方面投资不足的话,我相信在未来德州的这种电力低碳发展方面,它的挑战还是很大。


林佳乔: 
好的,等于说背后发展可再生能源的动机可能还不是十分一致的,可能加州更多的是绿色发展、绿色能源体系在背后做推动。德州的话可能是更多的是发电的企业考虑到电源的多样性、投资的多样性这样的一些原因在驱使他们发展风电或者是太阳能。剩下的时间我们就主要关注一下德州下一步如果想避免此次大停电事件的再次发生,德州需要在比如说在电力供应方面,以及在需求侧方面,德州需要做哪些事情呢?


赵昂: 
我觉得从一个市场的供需的角度来切入来讨论怎么样增加电网的韧性。首先来看的话,我想从电源供给方面应该是增加一些额外的投资,能够有更多的备用容量能够建设这一点来讲,之前德州的电力监管者是不是特别看重,因为他也没有容量市场来借助机制来实现这个目标,不知道未来是不是要在德州建立容量市场,不管建立不建立,我觉得是应该增加一些备用容量,增加这方面投资,另外也会增加一些现有电力设施的这种保障措施,比如说天然气管道的这种抗极端天气的这种能力,或者是说风电发电机的叶片的抗冰雪袭击的能力,抗冻的能力,或者是这种其他的一些无论是可再能源还是传统能源发电设施,抗击这种极端天气的能力,因为刚才我们一再说德州以自己以低电价和较强的市场竞争机制来来供应电力需求而达成这样的目标而比较自豪,因为德州也是共和党一直占有主导地位的一个州之一,这次的话我想可能提醒的是说,我们在一方面追求市场有效性和较低电价的同时,是不是也要考虑应对极端事件能力的时候要增加投资这些投资是要有人来承担的,我觉得消费者是应该承担的。这个承担最直接的范围就是说你的电价是不是应该有一些升高来支持供电的这些企业,能够有额外的资金来投资在无论是备用的容量,还是增加这些现有设施的这种抗压能力。我想这两点如果说从供需双方都来考虑的话,是非常直接的能看到,它的抗压能力会比较明显的提升。


林佳乔: 
在电力供应方面我还有个问题,如果他增加了这种备用容量的投资,或者是一些技术维护方面的投资,那是不是说就没有必要,比如说把德州跟其他州的电网进行互连了,还是说这两个我都做了是更好的。


赵昂: 
在提供需的时候,我把最主要的先说了,但是我觉得虽然我们在讨论德州的一个州的大停电的事件,但是放在更大的范围内,放在整个美国的南部,甚至全美国来看的话,我觉得它跟电网系统的协调和互联和适应都是有关系的。所以你刚才提这个问题很好,就是说德州如果说这些东西都做好了,德州还需要不需要继续维持一个独立王国,电网的独立性,要不要跟其他周边的区域性网络来互连?我觉得应该是去互连。

因为我们看到在欧洲的国家当中,可再生能源发电比例最高的是丹麦和德国,当然周边还有一些小的国家,比如说荷兰、比利时,这些国家其实在提高自己电网,吸纳更高可再生能源比例,能够增强他的电网的调度能力方面,其实有很好的互连。我们看到有的时候当海上风电它的发电负荷非常高,能够供应电网能力非常高的时候,他会让比如说丹麦的海上风电发出来的电零价格卖给德国,而这个时候德国也非常乐于接受。因为第一它成本非常低,第二的话他又是一个低碳的电力。而在供方来讲,丹麦也可以避免因为停机要重新恢复电力供应,而出现的一些其他的成本。我觉得德州从这个角度来看的话,互连的好处在于是相互的互动的。当德州遇到这样的一个极端事件的影响时,当然他可以求助于周边的电网来帮他来输送电力。当然在别的州遇到问题的时候,他也可以去借助他自己的强大的生产电的能力去帮助别人州,所以我想是一个互动的。

当然这个过程一定是比较复杂的,因为德州这么多年来维持一个比较独立的电力系统,电网传输它是基于他的一个监管逻辑和监管的哲学说ok我自己可以把自己的事情办好,我不想接受更多的联邦层面的对于电力供给安全和有效性的约束。所以如果他要加入到更多的区域电网的话,他就要去突破这一点,就是说我不仅是要满足自己的电力供应,而且我还需要承担和其他州的电力供应实现的这种有互动的好处,当然也有一些成本的分担或者压力,所以这个时候他要接受联邦层面的监管我想这个是政治决策方面的另外一个挑战了。


林佳乔:
谢谢赵昂的分享。我也想说一下我之前读到的欧洲的一个智库的报告里边提到了,就是说未来的这种电力体系可能是什么样的一个样子?他提出来的话,用更多的可再生能源去驱动电源端的发电,另外的话富余的电力可以用来去电解水制氢,然后用氢这种方式去把能量储存起来,所以这其实就涉及到了未来的技术路线的一个选择。当然欧盟在电网的低碳化方面是走在非常靠前的一个位置,所以他们才有这样的一个愿景。我不知道这样的一个愿景在德州也好,或者是在美国其他地方也好,拜登上台之后是不是能对这种电网的低碳化发展以及未来的储能是不是有一些积极的影响?


赵昂: 
对,佳乔你提的点非常好。所以我想如果储能电力利用的技术,如果将来发展的很成熟的话,也许在这次德州大停电当中,它可以扮演一个拯救的角色。如果可以设想的话,所以我还有一个特别直接的想法,就假如说未来电动汽车是变成最主流的交通运输工具,那么如果每家都有1~2辆电动汽车的话,按照德州的这样的一个社会情况,那么其实遇到这种电力供应的需求极度上升的时候,他可以通过这个家里面已经存好的电动汽车里面的电池的电,来满足一部分需求,可能会减缓对于上升负荷的这种压力所以这也是我想储能技术可以在未来有扮演的。

当然说未来的氢能的利用,氢能到底是用什么样的方式来制造?那也有一种声音在讲,是用脱碳的这种化石能源来制造氢能,来满足工业需求,或者是一些储能的利用,我觉得这一点也是也是很有意思的。还有的刚才你提到关于新的拜登的政府究竟可能在未来4年甚至更长一点的时间,在美国的电力低碳发展,甚至应对气候变化方面有怎样的一个变化,正如我们上一次解读的时候提到他的一些内阁成员的选择,可能的一些影响,但我这边最想说的是什么,我看到拜登从前几年在应对气候变化方面处于一个比较温和的态度,到现在一个非常积极的态度,我觉得是这样,有一种观察是认为拜登是把应对气候变化当成”一揽子“解决美国目前遇到的多重危机的一种方案。比如说因为新冠疫情,美国的经济受到重创,就业社会所谓贫富的差距,通过发展更多的政府支持的新能源工业,政府更多的投资去改善基础设施,我想在很大程度上是可以帮助美国解决有很大量的基础设施成就的问题,和这种可再生能源发展不充分的情况,同时来去把因为种族有因素扮演的这种贫富差距的问题,也通过解决就业来去缓解。所以这次我们看到美国新总统拜登在提出的1.9万亿美元的刺激经济的计划当中,就有很多的小的项目是考虑到这些因素,同时他也通过提高最低工资水平到补贴最低收入家庭,减少儿童极端贫困这些东西来去缓解新冠疫情带来的经济的下滑,对这些家庭的影响。所以我想可能在整个他的施政当中,他会把应对气候变化和提升这种更高的可再生能源的比例,来作为一个比较牵一发而动全身的一套政策举动,来帮助美国可能实现一个新的经济增长的一个快速通道。


林佳乔: 
是的。如果考虑到电网的低碳化发展当然是有成本跟进的。比如说拜登他提出了像德州的纾困的一个方案,有可能这也是他想借此机会,比如说在电网的低碳化方面可能是想做一些文章,我们就拭目以待看一看未来德州的电力供应体系,还有就是需求侧是不是有意想不到的一些发展。


赵昂: 
我们其实在观察这个过程当中其实有很多的反思,你想到这种事情如果发生在其他的国家,一个怎么样好的应对,所以这也帮助我们去设想说我们每个情景下,每个国家在这样的事件面前可以从德州应对,甚至美国应对过程当中学到什么,我想这也是一个持续的过程。所以这件事情还在发酵发展当中,我也希望继续和各位听众在观察当中能有更多的交流。


林佳乔: 
好的,感谢赵昂的分享,那也非常感谢大家收听这一期的磐之石能源评论节目。


赵昂: 
好的,我们下一期再见。