一、研究背景
2022年6月15日，澳大利亚电力市场运营机构AEMO（Australian Energy Market Operator）宣布暂停运行电力现货市场。这是澳大利亚电力现货市场首次暂停运行，该市场直至6月24日才正式恢复运行。
近年来，世界各地电力市场遇到紧急状态而暂停运行的情况频出，如2020年8月美国加利福尼亚州限电事故和2021年2月得克萨斯州大停电事故。在国际形势复杂和全球能源低碳化的背景下，有必要对市场紧急状态及其应对策略进行深入的研究，以备不时之需。
为此，本文将首先对本次澳大利亚电力现货市场暂停事件进行分析，着重分析事件过程中AEMO的应对机制；然后，进一步对世界各地电力市场的紧急状态应对方案进行梳理与总结；最后，面向中国电力市场建设提出相关建议。
二、澳大利亚电力市场特点及市场暂停事件分析
澳大利亚国家电力市场NEM(National Energy Market)辖区为澳大利亚东南部五个互联的州(见图1)，装机结构与中国相似，以火电和水电为主。2020/2021财年，用电量达2030亿千瓦时，占澳大利亚全国用电量的90%，与中国湖南省(2155亿千瓦时)近似，其中燃煤发电占64.67%。
图1 NEM主要网架结构(来源：AEMO)
为了防止持续高电价破坏电力交易正常进行，NEM建立了管制价格机制。当某区域过去2016个交易时段(等效为7天)的电价之和超过累积价格阈值时，便会触发管制价格帽。
如果AEMO判定无法按照规定正常运行现货市场，则可以暂停现货市场。市场暂停后，NEM中的投标和调度仍然可以按原有规则进行，但价格不由出清决定，而是由过去28天历史价格决定。
2022年6月12日，NEM昆士兰区域电价触发管制价格机制，至15日，AEMO宣布NEM现货市场暂停运行。下面将基于实际数据分析，简要回溯NEM暂停运行过程。
1)近期NEM能源供应情况
自2022年1月第1周至6月第二周，澳大利亚纽卡斯尔期货市场动力煤和天然气逐周平均价格分别上涨101%和126%，NEM现货市场电价上涨488%。6月正值南半球初冬，风力和光伏发电量处于低谷，取暖需求和发电需求升高。同时，NEM有大量发电机组按计划停运、维护，还有3GW的燃煤机组处于计划外的停运状态，进一步推高了电价。
2)暂停前NEM运行情况
6月12日18:50，NEM昆士兰区域电价为9500美元/（MW•h），过去7天累积电价达到1361004美元，超过累积电价阈值1359100美元，触发管制价格机制（见图2）。昆士兰区域自12日18:55、其他区域自13日18:35陆续实施管制价格帽。
图2 2022年6月5日至13日NEM现货市场昆士兰区域电价和7天累积电价
管制价格帽300美元/（MW•h）远低于非管制价格时期的价格帽15100美元/（MW•h），相对当前发电成本也过低，因此NEM内发电机组开始削减申报的最大可用发电容量（见图3）。自12日晚昆士兰区域管制价格帽生效，至14日07:00，NEM最大可用容量下降至降至37GW，相对11日同时段下降了8.7GW（19%）。
图3 2022年6月11日至14日NEM进入市场最大发电可用容量
由于进入市场的发电容量急剧下降，AEMO预测到电力供应短缺，开始发送指令让机组增加出力。14日，NEM共有5GW的发电机受指令调度，约占最大负荷的20%，市场受到严重干预；15日，AEMO继续发布电力供应短缺预警，鼓励各机组进入市场提供更多的发电容量，但投标信息显示，各机组进入市场的最大发电容量仍与14日相当。
照此发展，AEMO将不得不于当晚再次施加大规模干预。15日14:00，AEMO认为已无法在保证电力供应安全和可靠性的同时继续运行现货市场，宣布NEM现货市场于14:05暂停运行。电力现货市场暂停后，NEM电力供应短缺情况已经改善，AEMO于6月23日开始恢复NEM，并于24日正式恢复电力现货市场运行。
3) 市场暂停事件原因分析
NEM管制价格帽的数值在2008年由原先的100美元/（MW•h）(峰时)修改为300美元/（MW•h），此后未被更新。相比之下，累积高电价阈值已随市场形势变化而翻了几番，其在2015年为187500美元，2022年6月则为1359100美元，增长了624.9%。当诸多因素导致NEM现货市场触发管制价格帽时，300美元/（MW•h）相对此时的发电成本已经过低。为了减少损失，发电机组大量退出市场，反而更加导致电力短缺，市场无法正常运行。因此，管制价格机制的价格帽过低是导致NEM无法正常运行，从而被AEMO暂停的主要原因。
三、世界各电力市场紧急状态应对机制
实际上，随着电力系统和电力市场不确定性增大，除了本次澳大利亚现货市场暂停事件，近年来世界各地电力市场遇到紧急状态暂停现货市场运行的情况频出。未来，可再生能源比例将进一步提升，电力市场对紧急状态的应对能力将更为重要。
表1：各国电力市场紧急状态应对措施
在综合分析各电力市场对紧急情况的判定标准和应对后，本文将各市场的状态划分为正常运行状态、预警状态和紧急状态。正常运行状态即市场正常运行，能够形成有效的价格信号，供需双方均能得到满足的情况。预警状态意味着市场和系统运营方通过各种预测手段，感知到未来系统可能面临供需不平衡等风险，从而提前发布预警提示，提醒市场相关方提前做好准备。紧急状态依照大部分市场对于短缺严重程度的界定又进一步分为三级，下面分别阐述：
一级紧急状态。此时供需尚能平衡，但已没有额外的机组可以再提供更多供给，系统内所有的发电资源都已经被调用，无法再满足负荷的进一步增进。
二级紧急状态。此时供不应求已经或即将发生，但应急备用尚能满足，系统将按经济手段削减负荷，如需求侧响应等手段。
三级紧急状态。此时系统已经无法满足最低应急备用要求，系统安全面临风险，往往需要系统直接调度资源或进行切负荷准备和实际切负荷操作。
各状态与相应应对措施的整体情况总结在表2中。
表2：电力市场状态与相应应对措施
四、对中国电力市场紧急状态应对的建议
中国电力市场建设中，需要重视电力市场对于紧急情况的应对能力。各国电力市场对紧急状态的标准以及市场干预手段有着明确的规定，而这正是中国电力市场机制亟需完善之处。相关建议见表3。
表3：对中国电力市场紧急状态应对的建议
延伸阅读
1.李可昕,郭鸿业,陈启鑫.从加州限电事故与美国WEIM机制看电力市场的融合协同[J]. 电力系统自动化,2021,45(10):1-8.
2.钟海旺,张广伦,程通,等.美国得州2021年极寒天气停电事故分析及启示[J].电力系统自动化,2022,46(6):1-9.
3.王伟胜,林伟芳,何国庆,等.美国得州2021年大停电事故对我国新能源发展的启示[J]. 中国电机工程学报,2021,41(12):4033-4043.
引文信息
陈启鑫,吕睿可,唐庆虎,等.从澳大利亚现货市场暂停事件看电力市场紧急状态应对[J/OL].电力系统自动化:1-10 [2022-07-12]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20220708.1214.002.html.
CHEN Qixin, LYU Ruike, TANG Qinghu, et al. Emergency Response of Electricity Market from Perspectives of Suspension of Spot Market in Australia[J/OL]. Automation of Electric Power Systems: 1-10 [2022-07-12]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20220708.1214.002.html.
