本文的目的是给读者介绍美国电力市场的概况和美国典型的能源交易公司以及常见结构性产品的定价。美国电力市场在几十年的改革中不断完善，现在相对成熟，希望对中国的电力改革有所借鉴。

本文从以下几个方面来介绍美国电力市场：首先，简单介绍美国的电力市场监管系统;其次，简单介绍美国的各种电力市场和常见电力产品;第三部分以美国最成功的独立系统运营机构PJM 为例介绍美国的电力市场设计;最后主要介绍在开放和竞争的环境下一个典型的能源交易公司的主要业务和一些电力产品的定价，进一步帮助大家了解美国电力市场。

一、美国电力市场监管系统

美国的电力市场监管系统相对简单，只有国家一级和州一级的监管机构。国家一级的监管机构主要是联邦能源管理委员会 (FERC， Federal Energy Regulatory Commission)。FERC 是美国能源部的下设机构，其使命是为消费者提供高效和可持续的能源。FERC 监管的范围很广，从电力市场的角度来说，FERC 主要负责监管各州的电力批发市场和州际间的电力传输，制定受监管能源公司的会计和财务报告规则以及行为准则。FERC 还负责电力市场监控和调查。FERC 对人为操纵市场价格的行为和内部交易的处罚非常严厉。州一级的监管机构一般叫州公用事业委员会(SPUC，State Public Utility Commission)，SPUC 监管州内的电力零售市场和电力分配以及可再生能源份额的制定。美国各州可再生能源份额的标准差异很大。

除了以上的两个监管机构，有些电力公司还受到别的机构的监管，如核电厂受到核能管理委员会(Nuclear Regulatory Commission)的监管，上市公司受到证券和交易委员会(SEC，Securities and Exchange Commission)的监管等。

目前美国电力市场的公司可以分为两种，一种是受管制的(Regulated)，另一种是开放的(Deregulated)。受管制的公司一般是垄断的公司，有可能是人为垄断的，也有可能是自然垄断的，受到的管制比较多，包括产品价格。开放的公司也受到监管，但受到的管制较少，一般都是在开放和竞争的市场里经营业务。还有一个非常常见的情况就是很多集团公司，有些部门是受管制的，有些部门是开放的。

二、美国各种电力市场和常见产品

电力市场的划分有很多种。上面已经提到的，从规模上分可以分为批发和零售市场，还有从监管角度来分可以分为受管制的和开放的市场。

从时限的角度分可以分为远期(和期货)(Forwards and Futures)市场、日前(Dayahead)市场和实时(Real-time)市场。这几个市场的产品本身都是电，一般以百万瓦(MW)或千千瓦时(MWh)来计。远期市场上的产品一般是双方合同，期限由双方协商，如有按月计的、按季度计的、或按年计的，最短的可以是一个月，最长的一般是 30 年。这些产品可能是全天的，也可能是高峰期的，也可能非高峰期的。日前市场和实时市场的产品是按小时计的。

以上说的产品是电力，可是从终端消费者的角度来看，消费者的账单里除了能源，也就是电力的费用外，一般还有以下几个费用：容量市场费用、传输费用、辅助服务费用、可再生能源份额费用、管理和管制费以及税费。除了管理和管制费以及税费外，别的每一项费用都有相对应的市场，这些在下一部分介绍电力市场设计时会有更详细的介绍。

除了电力、容量、传输、辅助服务和可再生能源份额这些基础产品外，美国电力市场上还有很多结构性产品。结构性产品一般都是比较复杂的电力市场上的金融衍生品。典型的结构性产品包括热利差期权(Heat-rate Spread Option)、电厂运营期权(Tolling Option)、实发电量购买合同(Unit Contingent Power Purchase Agreement)、全额保供电合同(Full Requirement Service)等。本文最后一部分会介绍如何应用和定价这些结构性产品。

三、独立系统运营机构 PJM

PJM 是美国历史最长也是最成功的区域性传输机构，也叫独立系统运营机构。由于 PJM 具备多种功能并且提供多种服务，很难给它一个准确的名字，这就是有人称它区域性传输机构，也有人称它独立系统运营机构的原因。作者更倾向于后一个称呼，因为 PJM 提供的不仅仅是电力传输服务。目前象 PJM 这样的独立系统运营机构在美国有 10 个。

PJM 的目的是保障区域内成本最小化和可靠的电力供应，其主要功能包括电力生产调配、电力传输控制、日前市场和实时市场的价格计算和发布、成员的费用或收入结算、市场监控和自我改进等。需要说明的是 PJM 不拥有发电厂和传输网络，但是对哪个发电厂何时可以发电有控制权，对电力传输路径也有控制权。PJM 把自己比喻成空管中心，它没有机场和飞机，但它有权利决定让飞机何时起飞和飞哪条航线。当然 PJM 有更多功能，如市场交易和结算中心的功能，从这个意义上讲，PJM 是一个电力交易中心。消费者要把费用缴给 PJM，然后 PJM 留下一小部分服务费后把这些收入分配给电厂或电网。市场中间商可以通过 PJM 卖电也可以通过 PJM 买电。

PJM 的市场组成部分包括电能市场、容量市场、传输市场和辅助服务市场，这些跟前面提到的消费者账单的组成部分是一致的。PJM 各个市场的价格机制是电力市场设计的核心。

PJM 能源市场实行的是节点边际价格 LMP(Locational Marginal Price)。PJM 有上万个节点，每个节点都有自己的价格。

LMP 由三个部分组成：

LMP = 系统能源价格 + 传输拥堵成本 + 边际线损成本

在没有传输拥堵的情况下，PJM 根据负荷的需求首先让最小成本的发电厂发电，如果最小成本的电厂满足不了需求，PJM 就让成本第二小的电厂发电，以此类推直到发电量与需求平衡为止。最后一个被调度的发电厂的成本就是经济学上讲的边际成本，在这里系统能源价格就是由这个边际成本决定的。每个节点的系统能源价格都是相同的。如果某个节点的负荷增加，传输的电力不能满足需求时就出现传输拥堵，这个节点的传输拥堵成本上升，直到供给和需求达到新的平衡为止。拥堵成本的波动性很大，为此 PJM 提供产品金融传输权(FTR, Financial Transmission Rights)可以用来对冲拥堵成本的不确定性风险。边际线损成本是由实际的线损决定的，比较容易确定。消费者承担 LMP 所有的成本，这个是很自然的，需要说明的是发电厂的收入也是由其所在节点的 LMP 决定的。首先发电厂在没有拥堵的时候获得的收入是系统能源价格，不是自己的发电成本。如果其节点出现拥堵的话，发电厂的收入也包括拥堵的部分。

PJM 电能市场包括日前(Day-ahead)市场和实时(Real-time)市场。它们的定价机制是一致的。今天的日前市场的价格指的是预测的明天每个小时的价格。到了明天，由于实际情况跟预测的不一致，实时价格会跟日前市场发布的价格不一致。

从具体某一天的价格看，日前市场的价格跟实时市场的价格有可能相差很大，但从长期看，两个价格一般是非常相近的。每一个节点的负荷有限而且波动性很大，所以流动性不高，为了便于交易 PJM 把辖区分成了十几个区(Zone),还有虚拟的中心(Hub)。这些区和中心的价格是区内和中心内所有节点的加权平均价格。这些价格的波动性小，流动性高，所以大量的交易都是以区的价格或虚拟中心的价格计的。PJM 流动性最高交易最频繁的中心是西部中心(PJM Western Hub)。

需要说明的是，PJM 不提供远期或期货电力市场。一些商品交易中心，如纽约商品交易中心提供 PJM 电力期货产品，远期电力产品可以从投资银行得到或通过协商跟任何交易方达成。

PJM 容量市场是为了确保电力供应的可靠性而建立的。PJM 的可靠性标准是 10 年内预期发生断电的频率不能超过一天。在可靠性的要求下，装机容量必需大于高峰负荷。按照前述的标准，一般某一年的装机容量要比前面一年的高峰负荷要高 15%左右，而且这些容量要符合一定的要求，简单来说就是 PJM 要调配的时候要在一定时间内能确保发电。很多可再生能源电厂不能满足要求，所以不能参与容量市场竞价。根据可靠性标准，PJM 把容量份额分给电力供应商。电力供应商为容量市场需求方，电厂是容量市场供应方。PJM 每年举办多轮竞标，容量市场的价格通过竞标达成。

PJM 传输服务市场的目的很直观，就是把电力传输到需要的地方。传输服务可以分为两类，一个是电网整合传输服务(Network Integration Transmission Service)，一个是点到点传输服务(Point to Point Service)。前者是用来在 PJM 内输送电力，后者则用于电力在 PJM 的输入和输出或过境输送。传输服务的价格是受管制的。传输收入的一小部分是 PJM 的服务费用，大部分收入归电网。

PJM 辅助服务市场的建立是为了保障电力需求和供应的实时平衡。辅助服务分十几大类，每一类下又有很多具体的服务。常见的辅助服务类别有规则制定服务、系统控制和电力配送服务、冷启动、实时储备服务、电压控制服务等。跟传输服务一样，辅助服务的价格也是受管制的。辅助服务收入一部分是 PJM 的服务费用，另一部分归电厂。

PJM 是独立的机构，这样的设计是为了促进公平竞争和保障各市场参与方的利益。

PJM 的独立性是通过几个方面实现的：PJM 的目的是为消费者提供可靠和最小成本的电力服务，不是为了盈利;PJM 受联邦能源管理委员会监管;PJM 不能拥有发电和电网资产，不参与市场竞争;PJM 实行两级管理，一级是独立的 10 人组成的董事会，一个主席由 9 个董事选举产生，9 个董事由 900 多个会员公司选举产生。董事会下的一个重要部门是市场监控委员会，同时向董事会和联邦能源管理委员会汇报。另外一级是成员委员会，成员委员会下有不同行业的委员会，成员公司只有对特定的议题有投票权。

四、能源交易公司和典型结构性电力产品

与发达的电力市场相伴随的是大量的能源(电力)交易公司、能源(电力)公司，部分大型公司拥有多项业务，例如供电、供气、能源服务、煤炭服务、生物质能、能源交易等，业务同时覆盖受管制区域和市场开放区域，但根据监管要求，联邦能源管理委员会对同一公司之内受管制部门和不受管制部门之间的信息交流和交易的细节有严格的规定。

与电力有关的主要业务和典型产品多种多样。按交易性质来分，可以分为投机交易和增值服务交易两块。如果按市场或产品种类来分，主要业务有电力交易、全额保供电服务、可再生能源份额交易、容量交易、金融传输权交易以及其它结构性产品交易，如实发电力购买、电厂经营期权和热利差期权等。

电力交易的产品非常多，包括不同期限不同地点和不同时段的远期和期货、日前和实时电力交易。举例来说，如你现在以$35/MWh 的价格卖给一个客户 50MW Cal17 PJM Western Hub On Peak ，那你在 2017 年每个工作日的高峰期(早 7 点到晚上 11 点共 16 个小时)要给你的客户提供 50 兆瓦的电力，到时候客户根据合同价$35/MWh 支付给你为她提供的电。这种合同可以采用实物结算或金融结算，实际上大部分合同都采用金融结算，如果 2017 年的时候价格比合同价格低，那你就能赚差价，相反你就陪差价。

现在，作者选了几个常见的结构性产品不同程度地介绍一下其特征及其定价方法。

电厂经营期权和热利差期权其实是同一类电力市场的金融衍生品，这些衍生品出现的背景是市场上有一些电厂有时候能盈利有时候会亏损，但电厂拥有者或经营者缺乏对电价市场进行深入分析的技能，不能很好地决定何时该发电，何时该停运，所以就把电厂经营权卖给其它公司。

这些期权合同一般基于电厂的参数，如电厂位置用于确定电力价格、燃料、热转换效率、电厂运营费用、启动费用、启动燃料耗费等。期限可以从几个月到几十年。一般电厂经营期权采用的是实物交割，而热利差期权可以采用实物交割或金融交割，但它们的定价方法都是一致的。定价方法有很多种，一个常用的方法是蒙特卡洛模拟，就是先用蒙特卡洛模拟电价和燃料价格，再根据合约规定的参数估算电厂收益。重要的参数包括电价、燃料价格及其波动性和相关性。

实发电力购买合约产生的背景是一些电厂的生产不稳定而且拥有者对未来的电价不确定，为了减少不确定性，电厂拥有者把其电厂能发的电量以一个固定价格卖给其它公司，交易量以电厂实发的电量为准，不能事先确定。这种合约可能基于任何电厂，但最常见的是风电厂和太阳能电厂，因为它们的不确定性最大。因为电价的波动性很大，一般购买这种合约的公司都会把预计的发电量以远期合约的形式卖给第三方。对购买方来说最大的风险是当市场上的价格很高时电厂不能发电，因为购买方已经把预计的电提前卖给了第三方，如果电厂不能发电，那购买方要去实时市场高价购买然后再给第三方。这种合约的定价也可以通过蒙特卡洛模拟，根据模拟的电价和发电厂停运的时间来计算购买方的收益或损失。

全额保供电服务是美国能源交易或能源服务公司常见的业务，可以说是一个典型的复杂结构性产品。了解全额保供电服务合约对了解美国电力市场很有帮助，对中国现在和将来的供电业务也可能有借鉴，所以举例详细介绍一下，包括如何定价。

例如某能源交易公司通过在公开市场上竞价获得以下全额保合约：该能源交易公司作为卖方，给位于宾州一个小镇的居民供电，包括能源、容量、传输、辅助服务和可再生能源份额，小镇的高峰负荷大约为 100 兆瓦，合约期限是 2017 年，居民给该能源交易公司支付固定价格$50/MWh。需要说明的是，政府对消费者的保护很强，所以合约还规定居民用电量下限，并且居民可以随时停止使用该能源交易公司的服务，转而使用其它零售商供电，也可以随时回到该能源交易公司的服务。合约一般是小镇上的电力公司代表居民跟 能源交易公司签订的。

全额保合约的获得一般是通过公开市场竞价获得的。一般的过程是小镇上的电力公司发布招标公告，在招标日前一两个月左右，有意向的能源交易公司开始准备投标资格认证材料，如该能源交易公司的信用级别，双方交易合约等。在招标日当天，能源交易公司一般在网上提交自己的价格。招标形式可能是一次性提交价格，也有可能是多轮竞价。能源交易公司不可能知道竞争公司的价格，一般也不知道有多少公司参与竞价。为了保证公开公平，一般州政府规定小镇上的电力公司必须委托一个独立的第三方，如一个咨询公司来进行招标，提交最低价格的公司拿到合约。招标日后两三天，州政府批准合约后合约正式生效。一般来说政府会公布合约的价格，所以这个市场是透明的。

全额保合约的定价很复杂，因为全额保服务的项目多，卖方要承担很多风险。全额保合约的价格组成可以分为两大块：

一块是各种服务的价格，包括能源、容量、传输、辅助服务和可再生能源份额，这一块占大头，但相对来说定价比较容易，能源的价格可以参考市场上相对应的远期合约价格，其它服务的价格波动性不大，各个公司的定价相对一致;

另一块是不确定性引起的风险，虽然这一块比例很小，但是是定价的关键，因为各公司对各种风险的看法不同。如果过高估计风险，则没有机会获得合约，如果过低估计风险，则获得合约但会给公司带来损失，导致“赢者诅咒”。全额保合约的最大风险来自用户用电量的不确定性和电力价格的不确定性。用电量的不确定性主要有两个原因，一个是天气原因，一个是用户可以随时停止或恢复卖方的服务，这个相关的专业术语叫“移民”，相关的风险叫“移民风险”。由于电力价格的巨大波动性，如某一节点的电价一般是$20-50/MWh，但出现极端天气时会达到$1000/MWh，所以公司获得合约后一般都要在远期市场上购买预计的电量用来对冲风险。如果预估电价波动性特别大，可能还会买金融传输权用于对冲更多的风险。但获得合约后，不管电力价格走高还是走低，卖方一般都有风险。如果电价走低，用户可能停止使用卖方的服务，因为市场上还有很多零售公司，这时候一般卖方要把多余的用于对冲的远期合约低价出售。如果电价走高，会有新的用户使用卖方的服务，导致原来卖方购买的对冲电力出现不足，这时候一般卖方要从日前市场或实时市场高价购买不足的部分。移民风险可以用看跌期权或看涨期权来对冲，所以定价时可以参考看跌期权或看涨期权的价格。比如如果预计有移入风险，则可以买适量看涨期权，因为移入发生时，卖方要去实时市场高价购买不足的电力，但同时看涨期权价值上涨，所以可以对冲高价购买的增加成本。相反，如果预计有移出风险，则可以购买看跌期权。

全额保合约的执行和结算也比较复杂。假设在$50/MWh 的合约价格里，能源价格是 30，容量价格是 10，传输和辅助服务价格是 5，可再生能源份额的价格是 2，余下的$3/MWh 是卖方的风险和利润。因为合约从 2017 年 1 月 1 号开始，所以卖方要提前一天，即 2016 年 12 月 31 号做好第二天每个小时的用户负荷预测并送达 PJM。

实际上每个小时的负荷和价格都会变，但为了简化，假设每一小时的情况都相同，并且假设容量、传输、辅助服务及可再生能源份额的实际价格跟定价的价格一致，所以这些部分的支出和收入相互抵消，卖方的收益或损失只是由负荷的变化和电力价格的变动引起的。假设卖方在定价时预测用户的负荷为 100MW，并于获得合约当天在远期市场上以$30/MWh 买了 100MW 的远期合约用于对冲风险，到了提供服务前一天卖方预测第一天的负荷为 110MW，而第一天的实际负荷为 105MW，日前市场的电价为$35/MWh，实时市场的电价为$32/MWh，日前市场多安排的 5MW 在实时市场卖回给 PJM，那第一天卖方收益或亏损的结算如下：

用户支付给卖方：105MW*24hours*$30/MWh = $75,600

卖方从远期市场价格上涨获益：100MW*24hours*$(35-30)/MWh = $12,000

卖方在日前市场支付给 PJM：-110MW*24hours*$35/MWh = -$92,400

卖方在实时市场获得 PJM 的支付：5MW*24hours*$32/MWh = $3,840

卖方释放定价中的风险和利润：105MW*24hours*$3/MWh = $7,560

最终卖方第一天第净收益为$6,600。

实际定价、合约履行和结算比这个例子要复杂得多，但读者可以通过这个例子对这些内容有个概念性的理解，同时对美国电力交易公司如何运用各种市场和通过 PJM 给用户提供电力服务有一个初步的了解。

五、结束语

上世纪 90 年代开始美国电力市场改革进程开始加速，至今已经历时 20 多年。有失败的教训但总体来说是成功的，作者认为对中国的电力改革可以在以下几方面有所借鉴。

首先要明确电力市场改革的一个重要目的是为了降低消费者的用电成本和给消费者提供可靠的电力供应，当然在中国可能其它一些目的也很重要，如改善能源结构减少环境污染等。需要说明的是降低消费者的用电成本是一个长期目标，在短期内不应该以电价是否降低来作为改革成败与否的衡量标准。

然后为了达到这个目的，要从几方面入手，包括设计高效可行的市场、保证开放透明的市场竞争、精简监管部门并进行高效监管(如美国只有联邦和州一级的监管部门，没有市或县级监管部门)、保证所有的市场参与者都有话语权，能参与市场规则的设计等。具体来说，高效透明的市场要求输配分开和独立和中立的调度和结算。调度和结算中心要实行会员制而非股份制。

最后作者相信中国可以在某些方面比美国做得更好。美国在近 30 年的加速改革后，不少州的零售市场依然没有开放。一个重要的原因是美国各州的改革都要通过各州政府的批准并立法，由于各州政策和法律不一样，加上有强大的游说集团，有些州的改革依然缓慢。中国改革的阻力也不小，但全国各地的政策和法规比较统一，作者相信中国一旦启动加速改革的进程，完全可以比美国走得更快。

作者为了给读者对美国电力市场的整体情况有一个较全面的了解，尽量从不同角度来介绍，可能在逻辑性方面有所欠缺，欢迎批评指正。另外，电力市场内容多，细节多，由于时间和篇幅所现，很多介绍未能深入展开，读者有兴趣的话，可以跟作者联系。关于电力市场设计的细节也可以去WWW.PJM.COM 上了解。

(作者黎云，注册金融分析师CFA，于美国从事电力产品估价和电力市场分相关工作)