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【全球南方】电力市场化改革的逻辑、措施与困境——基于美国和巴西改革的分析

海国图智001 海国图智研究院 2021-11-01

《中国与全球南方》是海国图智研究院推出的全新中英双语刊物,整合了原有的《东南亚观察》、《拉丁美洲观察》,和《南亚观察》三本刊物内容,并增加了非洲观察的板块,希望为对中国外交和发展问题感兴趣的读者朋友,整合更全面多元的视角。

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本文作者:

彭兰新 海国图智研究院研究助理

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摘要

自上世纪80年代起以打破国有垄断、引进私有资本、推进市场竞争为核心的电力市场化改革在世界各国推行,其中市场化程度较高的美国与以清洁能源为主要电源的巴西在发达国家与后发国家中,分别最具代表性。本文以上述两国为例,回溯电力市场化改革的原因、措施,及由其引致的“大停电”电力崩溃事件,探索具有公共产品属性的电力供应中,市场应具有的作用及电力市场化改革的优劣所在。

关键词:电力改革;电力市场化;自然垄断;德州停电


电力市场化改革原因

在电力体系发展过程中,一国电力市场多囿于历史因素处于非自然垄断之中,进而难以达到效率和公平最大化状态,即在有限的资源、技术和经济条件下,最大程度满足电力用户的需求,实现社会总福利最大化;并实现电力在不同市场间的有效配置,使稳定的、低价的电力能满足社会各区域主体需要。

电力从生产至消费通常包括四个环节:发电、送电、配电、售电。送电环节需要建立一套成本高、难度大的完整输电系统,以保障电力从发电端到用电地的输送,进而在单一系统运营下更易达到(帕累托)最优,从而会形成自然垄断。除此以外,其余各环节均能通过引入市场主体,通过竞争打破垄断局面,达到降低电价、优化电力资源配置、解决电力行业资金困难、引导用户合理用电的改革目的。

自上世纪80年代起打破国有垄断、引进私有资本、建立市场机制、成立监管部门、推进市场竞争成为电力改革潮流,并在包括美国、英国、中国及巴西、南非等南方国家开展。其中幅员辽阔、自然资源丰富的美国与巴西,在电力资源开发、分布情况极为相似,并分别在发达国家与发展中国家中,在市场化主导与国有化主导中,在清洁能源的使用中具有代表性。


美国电力市场化改革

为打破区域垄断、降低电价、扩大资源优化配置范围,且随燃气轮机的技术进步、滞涨下石油价格上涨使发电成本提升等现实因素对垄断下规模经济的“重塑”,美国在联邦能源管理委员会(FERC)统筹下进行了电力市场化改革。

改革主要分为三个环节:首先,将输电领域作为自然垄断的环节独立出来进行管制,并推进发电、配电环节分离。输电端由包括IOUs、公共电力公司、合作者所有电力公司等电力生产商发电,再由负荷服务公司(LSE)输送至居民、商业、工业居民等最终用户(主要涉及主体如表1所示)。

其次,开放发电和配供电零售领域, 并建立健全电力交易机制,让购售双方享受平等的输电服务。通过集中竞价交易、RTO现货市场等双边交易平台,电力生厂商及LSE自由协商签订电力交易协议,实现发电侧至送电侧的市场化改革。并建立竞争性市场,由RTO区域传输组织运营,通过金融输电权、能源市场、容量市场签订标准合同,使电力价格由市场决定,更适用于中短期、数量较小的电力交易。

第三,同时建立电力批发市场, 促进发电侧和销售侧的竞争,从而通过批量跨期交易,减少具有需求峰值波动的电力价格在高峰时期难以承受的情况。此外,制定规则抑制以占据发电量和装机容量的2/3、拥有70%的全国高压输电线路的IOUs为代表的、过去在美国电力市场中拥有垄断地位的市场主体势力。

(表1:美国电力改革涉及主要主体)


在上述改革基础上,美国最终形成7个有组织的区域性电力市场(如图表2所示)。但在之中,德州市场与其他市场不同,该州既主导电力批发市场, 也有售电负责部门。2002年,德州售电侧也放开竞争,一度发展成为北美最繁荣、市场化程度最高的电力市场。但也正由于德州以单州作为独立市场,电力系统输送系统与体系独立于其他各州,为其难以在电力缺乏时获得即时转移埋下隐患。

(图表2:区域性电力市场运行情况及划分区位图)


在本次大停电中,寒流天气造成气温过低,在短时内急速提高用电需求量。并且囿于低温,进一步触发了诸如天然气管道及天然气井被冻结、天然气能源减产20%、风力发电扇叶被冻无法使用,以及传统燃料电厂设备利用率不足60%等供应端不足情况。

应对冲击,“储蓄”与事前预案机制均能起到“减震”作用,然而两项缓冲德州均不具备。德州位于美国南部,缺乏有效应对低温天气的经验与机制。与此同时,特殊的两党摇摆关系造成政策的不连续性,导致有效电力市场监管的缺位。而且虽然德州市场化程度较高,但尚无容量市场机制,即无法通过经济激励机制使发电机组获得稳定经济收入,进而引导发电机组建设,使电力系统在面对高峰负荷时有足够的发电容量冗余。最终德州在既无储蓄,又无法获得有效电力转移输送之下,无法扩大有效供给,在售电侧亦放归市场的供需作用机制下,造成大停电事故。

(图表3:德州“大停电”原因示意图)


电力改革在“南方”:巴西电力市场化改革

巴西作为后发国家,其早期电力发展对于海外资本有较高依赖性。随着60年代民族运动兴起,巴西开展了由政府部门主导的电力国有化改革,全国装机容量年增量一度达到8.8%,但亦由此造成了政府财政负担。1995年,巴西启动电力市场化改革,以解决电力发展资金缺乏与电力需求增大的矛盾。其中又可以2004年为零界点,划分为两个阶段,整体呈现出分阶段、渐进式改革的特点。

在首轮电力市场化改革中,巴西通过引入独立输电商和配电商,取消交叉补贴,减少政府电力发展财政负担。在保证输电侧仍由政府管制背景下,鼓励发电侧和售电侧竞争进而推进电力行业私有化,初步构建起电力市场化体系。但巴西存在区域经济发展失衡,经济重镇集中于东南沿海的问题,在市场供需自我调节机制下进一步造成了电力基础设施投资的区域性不足与协调机制问题。又恰遇严重干旱与水库调度的缺乏,巴西于2001年发生电力危机,致使该年总用电量导下降高达7%,电力改革被迫中断,并引致费尔南多·恩里克·卡多佐(Fernando Henrique Cardoso)总统未能再次当选的政治后果。

巴西政府在始自2004年的第二轮改革中更加注重供电安全与稳定性、电力普及问题。在此基础上引入长期合约机制,与上述美国批发电力市场具有相似作用,通过事前跨期协议推进电力供应、高峰价格稳定化。同时构建了“合同100%由相应电站保证容量”的市场化电力供求合同机制,引导加强发电端建设,从而减小了如德克萨斯州般因缺乏容量市场而引致电力需求大增时供给不足的不稳定性风险。

巴西电力市场成本型电力库、公开拍卖、中长期合同全覆盖需求三种机制并存,又以中长期合同为主要形式,进而起到调节不同季节、时段电力价格差异作用,并通过调度发电和输电项目的竞标,减少电价垄断情况,进一步降低电价。巴西在配电、售电侧尚未开放完全竞争,市场化程度较美国更低,且其发电能源以水能这一清洁能源为主体,对于包括美国在内的、向清洁能源电力结构转型的广大国家具有参考价值。

当前巴西除西北电网独立运行外,其余部分已形成了大规模区域互联电网,较美国德克萨斯州,更有利于获得全国范围内的电力传输、转移,较美国更具国有垂直一体化特征,在全国范围内构建起一个可以互相补给和调度的整体电力市场,与中国国家电网当前由国有企业主导运行具有相似性。

巴西作为后发国家,在前期电力发展对于外国资本具有较高依赖性与发展滞后于发达国家之下,通过其电力市场化改革打破了电力发展资金缺口与区域性差异问题,实现了以清洁能源为主体的有效电力市场体系,虽由国有化主导但未形成严重国有垄断问题,较好的平衡了市场与政府间关系,在后发国家、以清洁能源为主要供电能源来源的国家中具有代表性。

然而巴西仍是“大停电”事件多发国家,如2011年2月4日、2013年8月28日的大停电事故,并多发于北部、西北部等地区。其中距今最近的“大停电事件”发生于2018年3月21日,是继三峡水电站和伊泰普水电站之后的世界第三大水电站——美丽山水电站故障造成的。因缺乏故障应急处理和事前预警机制,巴西整个东北电网一度全部停电。但在上述“大停电”事件中,更多是囿于水电站技术性导致,与美国德州因制度设计导致的停电事故不同,但亦暴露出巴西单一能源供电的脆弱性,水电在巴西总电量中占比近75%。

(图表4:美国、巴西电力改革对比表)


电力改革的困境

如上文所述,电力改革下引致的“大停电”事件是电力系统的崩塌,恰巧与电力改革稳定供电、降低电价的目的背道而行。改革中伴随踯躅自无可避免,但从美、巴改革的对比中不难看出,划分电力市场以打破全国性电力垄断为调度不足问题埋下伏笔,使一国难以立足整体视角,在紧急情况下跨区域统一指挥,跨时空提前预见。

更深层的缘由则来源于迅速且高度的市场化。过快的市场化难以保障规则的同步制定,扭曲与短时的解除电力监管,却进而造成更深的管制需要以弥补市场滞后性、盲目性的不足。而在电网设施基础薄弱的国家与地区,过早地引入竞争机制更将在电力市场本设计不足的基础上引发电力供应缺位,在黑天鹅事件的冲击下更暴露脆弱性,诱发更深层的电力危机。

再之,电力需求具有跨季节、时点波动的特点,季节性用电量呈峰状波动,在市场机制设计不合理与缺乏容量市场形成电力储备时,追求经济利益最大化的市场主体,可能缺乏动力构建能满足峰值、峰谷双期的发、供电系统;且在用电需求高峰时期,电力的现货价格在供求规律下无疑是高昂的,这就强调了设计能最大化反应零售电价,并能通过跨期(提前)批发机制,解决高峰时期高昂零售价格的批发电力市场的重要性,从而规避例如本次德州停电事件中高达9000美元兆瓦时的电价,使具有公共产品熟悉的电力真正为民所用。

言及公共产品,其本该由公共部门主导提供,但如斯坦福大学的Frank Wolak所说:“多年的电力监管证实了政府干预的成本高昂,并可能导致生产效率极低。要平衡这种干预的成本和收益,将需要大量的工作。随着市场化重组的进行,对电力行业还需要进行更多研究。”

电力改革之难,难在对过往垄断利益的打破、难在政府与市场关系的平衡、难在监管机制与规则的建立。但无疑电力市场化改革是必然的、符合经济发展潮流的,但只有当改革是逐步的、符合本国国情的、以效率与公平的最大化为目标的,才能在减少过程中诸如德州大停电的阵痛所在。

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