在中國(guó)遼闊的土地上,西部地區(qū)擁有豐富的風(fēng)、光資源,地下蘊(yùn)藏著大量化石燃料,但卻土壤貧瘠、人煙稀少。而在東部沿海地區(qū),光照和風(fēng)力資源較少,但城市人口與工業(yè)發(fā)展飛速,電力需求也不斷增長(zhǎng)。
在中國(guó)遼闊的土地上,西部地區(qū)擁有豐富的風(fēng)、光資源,地下蘊(yùn)藏著大量化石燃料,但卻土壤貧瘠、人煙稀少。而在東部沿海地區(qū),光照和風(fēng)力資源較少,但城市人口與工業(yè)發(fā)展飛速,電力需求也不斷增長(zhǎng)。因此,政府必須采取措施將西部電力輸送到東部,美國(guó)得克薩斯州的情況跟中國(guó)很相似。
兩者的相似之處不僅僅體現(xiàn)在地理上:中國(guó)和得克薩斯州都建設(shè)了高度獨(dú)立的電網(wǎng)(與美國(guó)其他地區(qū)不同,得克薩斯州并不向鄰近的其他州電網(wǎng)購(gòu)買(mǎi)或出售電力),兩者都敢于實(shí)踐創(chuàng)新的市場(chǎng)解決方案,并追求更加穩(wěn)定、低廉和清潔的電能。
解除管控
20世紀(jì)90年代德州就開(kāi)始大膽改革,解除對(duì)電力部門(mén)的管控。過(guò)去,這里的消費(fèi)者無(wú)法自由選擇電力供應(yīng)商,電費(fèi)高低與燃料成本密切相關(guān)。但到了2002年,情況突然發(fā)生了改變,對(duì)電力部門(mén)實(shí)施去管控化的新立法出現(xiàn)了:
分解電力服務(wù)的各個(gè)方面,將過(guò)去一體式電力公司分為發(fā)電企業(yè)、輸電企業(yè)和電力零售企業(yè);
為發(fā)電企業(yè)創(chuàng)造了一個(gè)電力批發(fā)市場(chǎng),用簡(jiǎn)單的容量計(jì)價(jià)方式補(bǔ)償基于動(dòng)態(tài)供需關(guān)系銷(xiāo)售的能源;
保留了對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)的管理,保持穩(wěn)定的電力輸送并協(xié)調(diào)大規(guī)?;A(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求;
允許零售電力企業(yè)通過(guò)價(jià)格和服務(wù)競(jìng)爭(zhēng),促進(jìn)新企業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)并鼓勵(lì)消費(fèi)者選擇最適合自己的服務(wù)供應(yīng)商。
解除對(duì)市場(chǎng)的管控并不是簡(jiǎn)單地放任自由。德州制定了積極的發(fā)展目標(biāo),包括提高可再生能源利用比例、控制能源價(jià)格、通過(guò)州內(nèi)獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)單位得克薩斯電力可靠性委員會(huì)(ERCOT)為2400萬(wàn)人民提供穩(wěn)定的電力服務(wù)等。
為了鼓勵(lì)發(fā)展更多可再生能源,德州在1999年簽署了可再生能源配額制度法案。該法案要求電力公司逐步購(gòu)買(mǎi)更高比例的可再生能源電力。伴隨而來(lái)的是風(fēng)力發(fā)電企業(yè)為了滿足法案的蜂擁而至和輸電設(shè)施發(fā)展的滯后。由于德州西部電力無(wú)法被送往東部,2002年風(fēng)力限電比例高達(dá)32%。在德州的某些區(qū)域,風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)幾乎是輸電設(shè)施輸電能力的兩倍。
因此,德州需要研究如何建造新的輸電線路。過(guò)去,只有在原有輸電線路被新增裝機(jī)滿負(fù)荷使用時(shí),才會(huì)建設(shè)新的輸電線路。而風(fēng)電發(fā)電企業(yè)并不情愿自己出資修建這些線路,并且隨著風(fēng)電裝機(jī)增加,(由于限電問(wèn)題)被浪費(fèi)的能源量也在增加。
相對(duì)于研究某一特定項(xiàng)目是否應(yīng)批準(zhǔn)建設(shè)新的輸電線路,德州則著眼于電網(wǎng)整體穩(wěn)定性。通過(guò)研究新的輸電線路是否能夠?qū)﹄娋W(wǎng)整體帶來(lái)積極的影響,個(gè)體風(fēng)力發(fā)電企業(yè)不再需要證明一條線路是否能夠被充分利用或自行出資建設(shè)。
這一改變促成整個(gè)德州投資了70億美元建造新的輸電系統(tǒng),新增線路總長(zhǎng)接近5800公里。這部分投資通過(guò)向州內(nèi)電力消費(fèi)者征收監(jiān)管部門(mén)核準(zhǔn)的輸電費(fèi)來(lái)收回。隨著更多高壓輸電線路的投入使用,風(fēng)電限電情況從2009年的17%降低至2014年的0.5%,與此同時(shí)風(fēng)電裝機(jī)卻幾乎翻了一番,從9GW增長(zhǎng)到了16GW。
風(fēng)能大發(fā)展
在20世紀(jì)中期,當(dāng)美國(guó)天然氣價(jià)格上漲,州內(nèi)人口不斷增加,為了滿足工業(yè)部門(mén)急需的大量電能,德州興建了一批燃煤電廠。與煤炭相比更清潔的天然氣價(jià)格在2008年后開(kāi)始驟降:從2008年6月的12.69美元/百萬(wàn)Btu降至一年后僅3.8美元/百萬(wàn)Btu?,F(xiàn)貨價(jià)格也一直保持較低水平:2008年7月僅為2.82美元/百萬(wàn)Btu。這使得同樣作為化石燃料的天然氣在較短一段時(shí)間內(nèi)成為滿足新用電需求的首選發(fā)電方式。
但硬成本不斷下降的太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電方式正在開(kāi)始挑戰(zhàn)燃煤和燃?xì)獍l(fā)電的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。由于德州啟用的是經(jīng)濟(jì)調(diào)度制度,即可變成本最低的發(fā)電廠優(yōu)先運(yùn)行,可再生能源電力不出意外地戰(zhàn)勝了化石燃料電力獲得了優(yōu)先調(diào)度。
與煤炭和天然氣不同,風(fēng)能幾乎是免費(fèi)的。中東的緊張局勢(shì),華盛頓的政治波動(dòng)或油氣網(wǎng)絡(luò)管道某處發(fā)生的爆炸等事件并不會(huì)影響風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)的成本。相反,隨著科技不斷進(jìn)步,設(shè)備越來(lái)越便宜,硬成本還在不斷下降。而隨著創(chuàng)新的商業(yè)模式的出現(xiàn),軟成本(如安裝成本和融資成本等)也在降低。
從1995年到2013年,德州關(guān)閉了超過(guò)2GW裝機(jī)容量的燃煤電廠。同樣,具有類似裝機(jī)容量的燃?xì)怆姀S也被封存。自2002年起,還有1.26GW裝機(jī)燃?xì)怆姀S退役。而曾經(jīng)保證過(guò)會(huì)帶來(lái)高額回報(bào)的新建燃煤電廠計(jì)劃也在糟糕的經(jīng)濟(jì)性和政治壓力影響下銷(xiāo)聲匿跡了。
隨著燃煤和燃?xì)怆姀S運(yùn)行時(shí)間減少或被關(guān)閉,德州的可再生能源市場(chǎng)開(kāi)始爆發(fā)。從2000年到2015年,風(fēng)電裝機(jī)容量增長(zhǎng)了90倍,達(dá)17.7GW。與美國(guó)其他地區(qū)相比,該數(shù)據(jù)十分突出。在2000年,德州的風(fēng)電裝機(jī)僅占全美風(fēng)電總裝機(jī)的7%,是加利福尼亞州(美國(guó)清潔能源發(fā)展最積極的地區(qū)之一)風(fēng)電裝機(jī)的十分之一。但2015年,德州的風(fēng)電裝機(jī)貢獻(xiàn)達(dá)到了全美總量的23%,比加州風(fēng)電裝機(jī)高出2.8倍。此外,還有5GW裝機(jī)的風(fēng)電項(xiàng)目正在建設(shè)當(dāng)中。
市場(chǎng)去管控化和增加基礎(chǔ)設(shè)施的政策將德州西部充足電能輸送到了東部人口密集地區(qū),并使德州自2006年起至今一直享有“美國(guó)最大風(fēng)力發(fā)電地區(qū)”的美譽(yù)。此外,德州的太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)排名全美第十位。而得益于為風(fēng)電而建設(shè)的高壓輸電線路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì),將會(huì)有更多大規(guī)模電力公司太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)在德州西部拔地而起。
隨著化石燃料向清潔、可再生能源轉(zhuǎn)型,實(shí)時(shí)批發(fā)電力市場(chǎng)也得到了飛速發(fā)展。相對(duì)于需要為每度發(fā)電量花費(fèi)燃料成本的燃煤和燃?xì)獾雀哌呺H成本發(fā)電方式,實(shí)時(shí)批發(fā)電力市場(chǎng)更歡迎風(fēng)電和太陽(yáng)能電力等低邊際成本發(fā)電方式。
德州通過(guò)市場(chǎng)設(shè)計(jì)克服的另一大障礙是如何解決可再生能源的可變性。通過(guò)將電力市場(chǎng)常見(jiàn)的15分鐘增量窗口縮短至5分鐘,可再生能源發(fā)電者能夠通過(guò)實(shí)時(shí)天氣觀測(cè)技術(shù)更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)可再生能源發(fā)電變化,從而更好地參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。這種模式不但保證了持續(xù)的系統(tǒng)可靠性,還有利于復(fù)雜的競(jìng)爭(zhēng)方式及可再生能源吸納管理方式的開(kāi)發(fā)。
雖然德州電網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立,但聯(lián)邦政策仍然會(huì)影響這個(gè)市場(chǎng)。在去管控化之后,德州批發(fā)電力市場(chǎng)上出現(xiàn)了一系列的價(jià)格變化。美國(guó)聯(lián)邦可再生能源電力生產(chǎn)稅減免(PTC)政策對(duì)每兆瓦時(shí)風(fēng)電提供了最高15美元的稅收減免福利,這是全美風(fēng)電市場(chǎng)的一個(gè)利好。但在德州,在低需求但強(qiáng)風(fēng)時(shí)期(即供大于求),有時(shí)現(xiàn)貨電價(jià)可能成為負(fù)值。