洞察美国电力市场：结构、交易与价格特征

专题报告 电力市场研究专题报告 2024年05月09日 随着我国电力市场建设的稳步推进，多元、有序的交易体系已初步形成，并将继续深化。目前，电力期货已被纳入我国期货上市计划，作为战略储备品种，将在服务国家战略与实体经济方面扮演至关重要的角色。此外，电力市场建设与新能源发展亦存在千丝万缕的联系，并深刻影响工业品成本、能源转型节奏、以及实现碳中和目标等。为了深入跟踪与研究中国电力市场，为电力期货上市做好准备，我们将开展一系列专题研究。我们选择美国电力市场研究为首篇。作为全球较为成熟的电力市场之一，尤其是在可再生能源整合和电力期现货交易方面的实践，美国电力市场对我国电力市场的未来发展有一定的借鉴意义。 研究员：颜正野联系电话：075582763240邮箱：yanzhengye@cmschina.com.cn执业资格号：Z0018271 ❑美国电力市场发展概览：美国电力市场经历了从垄断结构到解除管制的转型过程，形成了一个多元且分散的产业结构。市场参与者包括电力零售商、负载服务实体（LSE）、区域输电组织（RTO）、独立系统运营商（ISO）等。市场运作涵盖日前、实时市场，以及期货市场等，交易所会根据不同电力市场区域、高峰或非高峰时段以及不同的时间尺度等因素来设计电力合约。 ❑美国发电与用电情况分析：发电方面，自19世纪末以来，美国电力产业经历了从水力发电到化石燃料发电的转变，而近年来可再生能源的占比显著增长。数据显示，尽管天然气和煤炭依旧是主要的发电来源，但得益于ITC、PTC等激励政策和技术成本的下降，风能和太阳能的发展势头强劲。用电方面，电力消费与经济增长保持正相关关系。居民用电量显著受气候变化影响，而商业和工业部门用电量预计将随宏观经济发展而增长。 ❑美国的电力市场是分区域性的，覆盖全国但不存在一个统一的全国市场。PJM作为最大的区域市场，积极推动需求侧响应，并加速新能源的接入效率以及优化输电规划来应对能源转型挑战。ERCOT独立运行，以风能发电为主，但在极端天气下显示出其系统的脆弱性。ISO-NE区域高度依赖天然气，六个州均实施可再生能源组合标准政策。NYISO负责纽约州的电力供应，较高的人口密度需要完备的输电设施的配合。 美国电力市场的交易机制与电价情况：PJM市场实施日前市场和实时市场的两级结算机制，并采用节点边际电价（LMP）模型。区域性特点和政策调整导致不同地区的电力定价结构具有显著差异，但都包括能源、容量、可再生能源组合标准（RPS）等部分。历史上，电力价格受经济、燃料成本和国际事件冲击等因素综合影响。未来电价走势或将受到极端天气及新兴因素共同影响而出现波动。 风险提示： 极端天气频发、地缘局势恶化、发电燃料成本高波动等 正文目录 一、美国电力市场发展概况................................................................................................................................5（一）历史：美国电力改革的三次浪潮......................................................................................................5（二）参与者：多元、分散的产业主体......................................................................................................6（三）监管：从传统监管到解除管制..........................................................................................................7（四）交易结构：从远期到日前到实时......................................................................................................9二、美国发电与用电情况分析..........................................................................................................................11（一）供给：发电侧动能切换，但化石燃料仍主导..................................................................................11（二）需求：经济增长仍是驱动因素........................................................................................................19三、美国分区域电力市场概括..........................................................................................................................21（一）PJM：美国最大的电力市场，面临能源转型挑战...........................................................................21（二）ERCOT：独立运行的电力市场，太阳能装机速度超过风能..........................................................26（三）ISO-NE：高度依赖天然气发电，增长的可再生能源投资..............................................................28（四）NYISO：大城市负荷中心，面临传输硬件条件的挑战...................................................................29四、美国电力市场交易机制及电价变化...........................................................................................................30（一）以PJM为例的电力交易机制..........................................................................................................30（二）区域特色和多元要素共同构建电力供应价格结构...........................................................................31（三）美国电价历史回顾：能源成本波动主导.........................................................................................33 图表目录 图1：加州太阳能发电高峰期造成的净负荷鸭子曲线（GW）..................................................................................6图2：美国电网运行结构（非管制区域）..................................................................................................................7图3：批发市场（供给侧）和零售市场（需求侧）...................................................................................................8图4：美国PJM辅助服务市场演变...........................................................................................................................8图5：以PJM为例的能源市场、辅助服务市场和容量市场......................................................................................9图6：美国电力交易机制...........................................................................................................................................9图7：北美电力产品期货合约成交量（份）............................................................................................................10图8：美国PJM电力市场交易流程图.....................................................................................................................11图9：美国主要能源发电历史格局：从煤炭主导到多元能源并行（TWh）............................................................12图10：1950-2023年可再生能源发电量显著增长（TWh）....................................................................................12图11：美国近十年太阳能月度发电量（TWh）......................................................................................................13图12：美国太阳能累计安装量（GWdc）...............................................................................................................13图13：美国每年新增装机结构................................................................................................................................13图14：美国太阳能光伏定价趋势（右轴-$/Watt）和装机量（GWdc）..................................................................14图15：美国近十年风力月度发电量（TWh）...............................................................................................