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不再“听风摆布”(二、风电重镇得克萨斯的光与影)

  无论是好是坏,得克萨斯州都是风力发电方面的热门话题。借助州政府推行的积极政策,该州建设的风力发电设备达到1200万千瓦,在全美首屈一指(美国全国为6000万千瓦,资料2)。主要的建设地区,是风况良好的该州西部。这里风况好,但人口少(需求规模小),输电系统容量不足。在基础设施建设必不可少的情况下,该州决定划分出实施战略性风力开发的地区(分区),集中在这些地区铺设输电线。

  风力发电在得克萨斯州有着重要地位。不仅出现了与风力相关的大规模产业,而且,通过向一级市场输送大量风力电能,还起到了拉低市场整体价格的效果。

  对于“负价格”的批评

  但批评也同样存在。随着风力发电在市场中所占的比例扩大,在风力强劲,但需求偏少的时段,就会出现供应过剩,导致市场价格出现负值。也就是说,供应方需要自掏腰包,求人接收剩余电力。

  不过,只要低于停机产生的成本,支付的报酬就在合理范围之内。虽然有些观点矛头直指存在负价格这件事本身,但对于正负的影响,应该综合加以分析。顺便一提,停机成本最高的电源是核能。

  另外,还有批评称,燃料等可变成本低的风力发电一旦普及,会对市场价格形成下降的压力,从而压缩火力发电的运转率,妨碍回收投资。但对于电力用户来说,这并不是坏事。而且,如果把可以调整短期变化的价值及应急待机价值市场化(在容量市场上价格化),火力发电依然能够收回成本。

  通过建设基础设施消灭“陆上孤岛”

  对于上述批评,得克萨斯州也有自己的主张。为风力发电建设网络基础设施自然在考虑之中,如上文所述,该州已经进行了战略性建设。而对于出现负值的批发价格,州政府和风力相关人士作出了反驳,包括负价格在内的风力批评比实际情况夸大,在得克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT,Electric Reliability Council of Texas)监控的区域(覆盖该州75%)中,只有西部的部分地区出现了负价格,比例不过5%(资料3)。

  为摆脱孤立状况,得克萨斯州正在建设输电线,预计建成完工后,在2013年内,出现负价格的情况将减少6成,在2014年会完全消失。因此应视为得克萨斯州目前正处于基础设施及市场建设阶段。

  燃料费为零的电源支配市场的情况只出现在岛屿等个别环境中。通常来说,使用燃料、能够灵活调节运转率的火力发电和水力发电会占相当大的比重。这些电源拥有市场支配力,能够创造收益。

  而且,在美国,得克萨斯州的系统情况特殊。该州独立性强,有着“孤星之州”之称。是美国宪法上唯一享有独立权利的州。供电网也基本独立,由电网运营机构得克萨斯州电力可靠性委员会负责调控州内的电力供需。

  总而言之,得克萨斯州的电网处于孤立状态,基本无法与相邻各州进行协调。该州虽然面积大,但在供电领域是一座“陆上孤岛”。制度方面,包括零售在内,该州的电力销售实现了完全自由化,输配电线路的基础设施也各自分离。与通过完全自由化完成拆分的欧洲型系统近似,市场交易也非常繁荣。

  按照预定,得克萨斯州电网的局部性孤立也将得到消除。在得克萨斯、亚利桑那、科罗拉多3州的交界处,大规模变电所与供电网正在建设之中。全美的电网大致分割成东部地区、西部地区以及得克萨斯州3个部分,得克萨斯州正位于结点的位置。上述变电站及供电网的建设如果完成,就会形成覆盖全美的电力流通网络。

  已实现了电力完全自由化及发输配电分离的得克萨斯州,作为供需调控系统,正在建设需求响应(DR)机制,以积极运用需求方的调控功能。需求响应正在以每年10%的速度普及。得克萨斯州电力可靠性委员会还准备利用用电高峰时市场价格的上涨,在家庭领域也充分实施需求响应。

  广域运营机构PJM的风力建设能力

  最近,有关方面就在美国最大的独立系统运营商(ISO)PJM公司管理运营着电网及市场的地区建设风力发电的效果进行了估算。从该公司的诞生地宾夕法尼亚州到新泽西州、马里兰,PJM现在负责13个州以及华盛顿哥伦比亚特区,拥有1.85亿千瓦的供应能力,以高效的系统运营(供需调控)而闻名。与广域调控受到制约的得克萨斯和加利福尼亚州(所在的西部)可以说形成了鲜明对比。估算结果显示,在这里建设风力发电将取得明显的效果。

  PJM辖区内现有630万千瓦风力发电设备,只占总供应能力的3.4%。而辖区内各州设置的RPS配额共计3200万千瓦,相应的输电线建设完善计划已经出台。如果基础设施建设完成,可以建设的设备容量将达到现行RPS的2倍。

  估算以此为前提条件,比较了在建设3200万千瓦(17%)设备,与加倍的6500万千瓦(35%)设备的情况下,2026年的年发电成本的差别。结果显示,通过压低市场价格的效果(1.74美元/兆瓦时)、二氧化碳减排效果等,一年可产生70亿美元的效果。估算假设2026年的碳价格为1吨30美元,即使忽略碳价格的前提,也有26亿美元的效果。

  对于PJM等势力范围广大的ISO而言,可以在维持供电可靠性的同时,增建风力等大量的可再生能源。如果与西邻的电力系统运营机构Midwest-ISO(MISO)合作,效果还会更加显著,但重点在于基础设施投资。负责一级市场和跨州基础设施建设的联邦能源监管委员会(FERC)于2011年7月,实行了由各州(需求者)广泛、灵活地承担长距离输电线路建设费用的制度(1000号行政命令)。由于受到拥有强大权限的州的抵制,这种作法得以落实估计需要一些时间,但随着制度的推行,在全美开展风力发电等开发的难度将大大降低。

  综上所述,通过州政府大胆的普及目标与奥巴马政权强烈的意志,美国的风力发电正在逐渐踏上超越旧有常识的普及之路。正可谓是“有志者事竟成”。(全文完)(《日经商务在线》特约撰稿人:山家公雄)


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