美国德克萨斯电力市场：风电波动对电价影响超过需求变化

美国能源信息署10月4日发表研究报告，分析了电力需求最高的夏季高峰日条件下，电力需求和风力发电的变动如何影响德克萨斯州批发电力市场的电价。

德克萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT）负责德克萨斯州批发电力市场，近年来该市场峰值负荷增长显著（2011年至2022年间为16%），风力发电量大幅增加（从2011年占发电总量的9%增至2021的24%）。研究发现，在ERCOT市场设计机制下，高水平的电力需求和较低的风电出力都会显著推高批发价格。当这些因素结合在一起时，在夏季高峰日的情况下，价格可能会急剧上涨。

美国能源信息署的研究评估了ERCOT市场价格波动来源中的四个案例：

——基本情形，假设德克萨斯州夏季正常高峰日

——高峰情形，假设夏季比正常天气更热，导致电力需求增加

——低风情形，假设正常的夏季高峰日，风力发电量非常低

——极端情形，假设夏季比正常天气更热，风力极低

分析表明，夏季ERCOT的电价遵循典型的每日模式。早上，电力需求相对较低，价格也相对较低。随着这一天的持续，经济活动和气温上升，导致电力需求和价格上涨。尽管这四种情况都存在这种模式，但由于天气（温度、风或两者）的差异，下午的价格范围有所不同。

在基本情形下，每小时最高电价达到每兆瓦时（MWh）90美元。在高峰情形下，假设夏日比正常夏季更热，峰值价格增至105美元/MWh。当风力下降时，价格会大幅上涨。在低风情形下，最高电价跳至709美元/MWh；在极端情形下，每小时最高电价升至2905美元/MWh。

在这些案例中，模拟的高峰期价格范围很广（90美元/MWh至2905/MWh）反映了ERCOT的批发市场的机制。当系统有足够的供应来满足需求并在紧急情况下做出响应时，额外的资源提供的电网效益最小，因此价值较低。这种情况出现在基本情形和高峰情形下；资源丰富，电价涨幅低于1美元/MWh。然而，在低风和极端情形下，极低的风力发电意味着减少供应。如果供应不足，系统紧急情况更有可能触发停电。在ERCOT市场中，电网可靠性下降成为电价上涨因素。在极端情况下，电价达到2304/MWh美元。通过这个价格机制，ERCOT向市场参与者传达了投资新的发电容量的好处。