電力現貨價格機制研究|什么是短缺定價?

在較高的層面上，短缺定價是邊際成本定價系統的一部分。在有效定價方式下，價格反映了向客戶交付產品的邊際成本。當容量供應超過對電能和運營備用的需求時，電能的邊際成本反映了邊際發電機的自付邊際成本——主要是燃料成本。提供運營備用的邊際成本本質上是機會成本-即該資源原本可以通過出售電能而非提供備用而獲得的凈收入。

然而，當實際可用的容量小于滿足電能需求和運營備用要求(以期望的價格)時候，額外的電能需求只能通過減少運營備用量來滿足。這樣的話，電能的邊際成本將包括與減少運營備用相關的機會成本(同理，通過減少運營備用，如果發生意外事件，非自愿削減負荷的概率增加。由此產生的相關期望成本是非自愿削減負荷的概率乘以損失負荷的值。)

理想情況下，在短缺期間，運營備用的價格可以反映這一機會成本，電能價格將會反映這一機會成本以及用于生產電能的自付邊際成本。

短缺定價是通過一系列設計要素實現的(下一篇我們將全面討論)，這些元素理想地反映了短缺定價的目標，短缺定價的邏輯基礎以及采用短缺定價制度的運作化的現實。

-短缺觸發因素 – 實際短缺vs 價格帽引發的短缺

在實踐中，短缺定價通常是在兩種情況下被觸發的。

第一種情況發生在系統運營商沒有足夠的資源來滿足電能和運營備用的要求時。在這種情況下，系統無法得到一個最優解來同時滿足電能和運營備用的要求。

在第二種情況下，RTO或ISO建立的一個價格帽，當價格在此價格帽之上時，RTO/ISO會選擇保持不足的運營備用而不是用高于價格帽的價格買入更多運營備用以達到最低要求。該構造需要運營者在可靠性和成本之間權衡。在任何一種情況下，價格都是通過使用行政決定的價格或“懲罰因數“而不是通過實際資源供應報價來建立的。

根據罰款價格和實物供應報價，這些懲罰因數可能導致市場出清價格上漲至高于最后一個可用報價的短缺價格，或者導致市場出清價格被限制在懲罰因數的水平。當供應短缺時，行政決定的短缺價格將會被使用，此價格高于批發市場中出清的最貴報價。該短缺價格反映了系統在無法滿足電能和最低運營備用要求時的成本。然而，當供應可用但比罰款價格更貴時，價格將會被設定為罰款價格而不是更昂貴的資源報價。在這種情況下，短缺價格限制了系統為滿足電能和備用要求而支付的最高價格，并且選擇以較少的運營備用來運營而不是依賴比短缺價格更貴的資源。

從概念上講，懲罰因數可以被視為一個在以特定價格提供電能和運營備用的“偽”或“虛擬”資源，系統運營商會“排程”此“偽”資源來滿足剩余的備用要求(當然，它不是實際存在的)。

-多種服務短缺的累積效應

通常情況下，短缺時的價格形成機制比因為沒有達到單一的基于可靠性的運營備用要求時而采用的懲罰因數的機制更為復雜，并且懲罰因數是可以疊加的，以此來反映短缺的程度或未被滿足的特定運營備用。短缺可能影響所有運營備用，一組運營備用，或單個運營備用，短缺也可能是指所有運營備用的耗盡和無法滿足電能需求。在大多數RTO和ISO中，短缺可以在地區范圍內或在區域范圍內發生。另外，在存在系統和地區要求的情況下，懲罰因數是可以疊加的。

短缺定價通常涉及三種運營備用產品不足時的價格形成(a)調頻備用，用于調整供需之間的短期偏差(例如4至6秒); (b)旋轉或同步備用，其所備用和電網同步的容量能夠在相對較短的時間內(例如，在10分鐘內)作出反應，以便在意外情況時使用，例如發電機故障; (c)非旋轉備用，與電網不同步的容量，在發生意外情況時可能需要更長的時間來響應(例如，在10-30分鐘內)。

由于提供不同備用產品的資格需要不同的操作特性，因此提供一種操作備用產品的資源不能總是提供另一種服務。

例如，由于調頻備用在時刻活躍的生產電能并且可以在4或6秒內響應自動發電控制信號，如果ISO或RTO擁有額外的調頻備用，這些資源總是可以替代旋轉以及非旋轉備用。但是，旋轉以及非旋轉備用卻不能代替調頻備用。如果RTO 或ISO 可以選擇缺少一種備用服務，絕大多數會首先選擇缺少質量最低的服務(也就是非旋轉備用)。假設調頻備用最低要求為10兆瓦，旋轉備用最低要求為20兆瓦。調頻備用的10兆瓦最低要求必須全部由符合調頻備用要求的資源來滿足。然而，旋轉備用的20兆瓦要求可以用更多符合調頻備用要求的資源來提供。通常，當符合調頻備用要求的資源的下一兆瓦(超過10兆瓦最低要求)比下一個符合旋轉備用要求的資源(不同時符合調頻備用要求)更便宜的時候，前面講述的這種替代就會發生。

用可以提供較高質量備用服務的資源替代提供較低質量備用服務的資源的能力產生了上述機會成本。例如，調頻服務的短缺價格即可以反映出這種可替代性。假設缺乏調頻備用的懲罰因數為10美元/兆瓦，缺少旋轉備用的懲罰因數為5美元/兆瓦，且系統運營商同時缺少調頻和旋轉備用。在這種情況下，一兆瓦的額外調頻容量可以被用來滿足調頻或旋轉備用的要求。因此，這種可替代性也在調頻短缺價格中體現出來，調頻結算價格被設定為兩種備用罰款價格的綜合，15美元/兆瓦，旋轉備用結算價格被設定為5美元/兆瓦。RTO或ISO中關于允許不足發生的特定法令將決定將短缺價格疊加的具體方式。

與運營備用的可替代性類似，懲罰因數也可以被疊加來反映對系統和當地要求的違反(“嵌套(nested)”要求)。例如，如果一個市場同時不滿足旋轉備用的系統和當地要求，則當地短缺價格可反映未能滿足這兩個要求的罰款價格，因為本地的資源可以同時滿足本地和系統需求。也就是說，在本地區域內備用服務匱乏的機會成本包括在系統范圍內匱乏的成本。

除了某些運營備用的可替代性之外，價格形成過程還涉及通過設定電能價格以保持提供電能或運營備用的適當激勵。這樣設定電能價格可以使得任何供能資源無差別看待提供電能或提供運營備用。例如，如果系統運營商需要將提供旋轉備用的資源調度以提供電能，從而造成系統旋轉備用不足，此時的電能價格將包括該資源不提供旋轉備用的機會成本。通過將不滿足旋轉備用要求的罰款價格加到發電機的邊際成本，可以將這個機會成本反映在電能價格中。