PJM容量市場

PJM調度中心經營北美規模最大的電力批發市場,範圍涵蓋美國13州和哥倫比亞特區(D.C.),PJM除了協調區域內發電業者、輸電外,還管理零售業者容量義務,以確保系統有足夠的發電容量,並滿足其可靠性要求。1998年,PJM開創容量信用交易模式的容量信用市場(capacity credit market),2005年8月PJM提出新容量市場設計規劃,並於2006年12月經由美國能源管制委員會(FERC)批准PJM申請,導入可靠性定價模型 (Reliability Pricing Model,RPM),以有效反應PJM容量市場價格訊號,並確保中長期電力供應安全,而RPM為電源充裕性的概念,目的發展容量資源的長期價格訊號,並透過多拍賣結算流程之建立,以確保電源充足,滿足供電可靠性標準。

(1)容量義務機制
PJM電力市場參與者皆必須遵守PJM電力調度中心訂定之規則,包括:輸電網開放費率條款(Open Access Transmission Tariff)、運轉協定(Operating Agreement)、可靠度保障協定(Reliability Assurance Agreement)以及輸電公司協定(Transmission Owners Agreement)等。有關容量義務問題,由於最終用戶的利益來自於供電穩定安全,而負載服務業者(Load Serving Entity,LSE)為其最佳代理人,根據PJM可靠度保障協定要求,負載服務業者必須取得足夠容量,以滿足最終用戶需求。

為確保電力系統的可靠度,PJM要求系統應有充足容量,以滿足尖峰負載,而PJM制定操作準則規範容量市場的運作,其中負載服務業者依其用戶之負載量,每個負載服務業者都需滿足其每日之容量要求,而每日容量義務之計算方式為:
(尖峰負載量)×(調整因子)×(可用需求係數)

其中,尖峰負載量(Obligation Peak Load)為各負載服務業者滿足最終用戶夏季尖峰負載總和量;調整因子(Final Zonal RPM Scaling Factor)考慮包括PJM各區容量供應情況等因素;可用需求係數(forecast pool requirement)=(1+備用容量率)×(1-PJM平均強迫停電率),即考慮備用容量率與PJM平均強迫停電率之係數。
為滿足容量義務要求,負載服務業者可透過自己擁有容量、雙邊合約或至容量拍賣市場購買容量來滿足容量要求。此外,負載服務業者將根據交付年之容量完成每日容量義務分攤。

為滿足容量義務要求,負載服務業者可透過自己擁有容量、雙邊合約或至容量拍賣市場購買容量來滿足容量要求。此外,負載服務業者將根據交付年之容量完成每日容量義務分攤。

(2)市場參與者
PJM容量市場中成員主要由容量供需所組成,以下針對容量供需進行說明。

A. 容量需求端
PJM市場容量需求者為負載服務業者,主要服務或銷售電能給PJM區域內最終用戶,包括負載整合商(load aggregator)或是至電力批發市場購買電力,並售予最終用戶的業者(如公用事業、售電業)。為取得足夠容量資源,負載服務業者可透過雙邊協議方式,向其他業者簽合約購買或是透過PJM運作的容量拍賣市場進行容量購買。

B. 容量供給端
在PJM容量市場中,提供容量資源包括發電資源、負載管理資源、能源效率資源、輸電設施升級等4大項,分別說明如下:
 發電資源:主要包括現有發電機組、計畫中發電機組,其中計畫中發電機組須於容量交付年前完成併網服務。此外,只要符合PJM容量拍賣規定要求,非PJM區域的發電機組亦可參與市場拍賣。
 負載管理資源:市場參與者可透過需量反應(如可停電力方案)進行容量拍賣,用戶事先約定負載抑低的承諾,將此抑低電量視為電廠,並將降低用電量回饋予用戶。
 能源效率資源:能源效率(Energy Efficiency,EE)資源包括高效率的設備、安裝及標準等,能夠降低最終用戶電力消耗,並且EE資源須於容量交付年度內全面實施。
 輸電設施升級:主要反映PJM各區域輸電能力,若一區域發電機組除役,影響該區域容量交付,經核准的輸電設施升級後,改善區域之間輸電能力,此部分亦可在容量市場進行拍賣,但計畫完工日必須在容量交付年以前完成。
為確保資源充足性,PJM透過負載預測結果,並考量事故停電、機組檢修等因素,評估未來容量資源是否充裕,而負載服務業者須滿足未來3年容量義務,若負載服務業者未滿足自己的容量義務,PJM將提供負載服務業者選擇,透過容量拍賣市場取得適當容量,以符合PJM要求。

(3)市場運作模式
在RPM架構下,PJM容量市場主要維護現有資源和鼓勵新資源發展,為容量資源提供有效的價格訊號,而RPM容量市場係由多種模式組成,包括基本拍賣市場(Base Residual Auction)、追加拍賣市場(Incremental Auction)以及雙邊市場(Bilateral Market),負載服務業者可至拍賣或雙邊市場取得足夠容量,至於拍賣價格則依調度中心設計之定價機制決定,以下就各市場模式進行說明。

A. 基本拍賣市場:基本拍賣市場須於容量交付前3年舉行,PJM根據3年的負載預測,鼓勵容量供應者投入競價,而購買容量費用則由LSE分攤,以滿足未來容量需求。

B. 追加拍賣市場:由於基本拍賣至容量交付年期間,市場會因眾多因素,使得容量供給與需求發生潛在變化,因此在容量交付前,市場參與者可透過第一次、第二次以及第三次追加拍賣來調整容量:
 第一次追加拍賣:市場可能因工程延遲或取消、現有機組損壞等因素產生變化,第一次追加拍賣於容量交付年前20個月舉辦,此允許容量賣方進行容量資源替換,並由容量買方提交投標。
 第二次追加拍賣:PJM調度中心於容量交付年前10個月將進行負載預測,如果預測結果負載增加,且有必要獲取額外的容量,由PJM提交投標以補足差額容量。
 第三次追加拍賣:此拍賣階段將於交付年前3個月進行,目的與第一次追加拍賣相同。

C. 雙邊市場:負載服務業者可透過雙邊交易來滿足容量義務,亦可避免參與拍賣市場的費用,同時雙邊市場提供容量供應者多元容量供應機會。
基本上,在RPM結構中容量價格係由容量供應者和容量需求決定,若PJM訂定容量交付期間為2010年6月1日至2011年5月31日,則基本拍賣必須於2007年5月進行,同時搭配雙邊市場持續的運作,使得PJM地區能維持充裕的容量。

(4)定價機制
在PJM基本拍賣市場中,容量供應者為市場賣方進行單邊報價,形成供給曲線,並利用variable resource requirement(VRR)來決定拍賣價格(圖2),VRR為PJM設計的需求曲線,透過VRR曲線反應資源需求的價格與數量,以及實際的容量價值,以避免容量供應業者操作市場,並降低容量價格波動,以避免造成投資風險。

PJM除了利用市場之建立增加容量供給量,所設計的需求曲線具有一定價格彈性,在一定程度上限制市場成員操作價格行為,降低賣方市場力量,以發揮市場作用。