52 KiB
经济学家如何塑造美国电力市场：理论、实践与关键里程碑
一篇综述论文
摘要
很少有哪个行业像美国电力部门那样，被学院派经济学如此彻底地重新设计。在大约四十年的时间里，经济学家提出了瓦解发电环节"成本加成"监管体制的思想批判，发展出支撑美国所有集中式电力批发市场的定价理论，诊断了第一代市场设计的失败，并持续塑造着有关容量、需求响应、储能以及可再生能源并网的市场规则。本综述从四个维度追溯这一影响：（一）电力市场化改革在监管经济学中的思想渊源；（二）现代市场设计的理论基础，尤其是峰荷定价、现货定价与节点边际电价（LMP）；（三）从《公用事业监管政策法》（PURPA，1978）到联邦能源监管委员会（FERC）第888、2000、745、841和2222号法令等一系列将经济学思想转化为监管规则的制度里程碑；（四）经济学家借以诊断危机（2000–01年加州危机、2021年得州危机）、建立市场监测机构、并评估市场化改革是否兑现其效率承诺的实证与应用文献。我们认为，美国电力市场化改革最恰当的理解不是"放松管制"（deregulation），而是一场持续的应用机制设计实践——经济学家在其中从监管的批评者转变为制度的设计师。本文最后讨论了经济理论再次被推向前台的若干悬而未决的设计问题：深度脱碳背景下的资源充裕性、非凸定价问题以及"混合市场"之争。
1. 引言
1996年4月，美国联邦能源监管委员会（FERC）颁布第888号法令，要求对州际输电网实行开放、非歧视性接入，由此启动了自20世纪30年代以来美国电力工业最深刻的一次重组。不到十年，美国三分之二的电力需求已通过独立系统运营商（ISO）和区域输电组织（RTO）运营的集中式批发市场来满足。在这些市场中，电能价格每五分钟在数千个不同的网络节点上计算一次，其求解的是一个大规模优化问题，而该问题的目标函数——在电力潮流物理规律约束下最大化社会剩余——正是直接来自福利经济学。
这最后一点正是本综述的核心主题。在大多数经历放松管制的行业——航空、货运、电信、天然气——经济学家提供的是支持竞争的论证，市场随后通过分散的企业家活动自行演化。电力则不同。因为电力潮流服从的是基尔霍夫定律而非合同条款，因为电能（直到最近）在经济上无法储存，因为供需必须每秒每刻保持平衡以避免连锁停电，一个可运转的电力"市场"不可能自发涌现，它必须被设计出来。其结果是，经济学家不仅仅是电力竞争的倡导者——他们撰写了电力市场的宪法。美国所有集中式市场核心的定价算法（节点边际电价）、对冲阻塞风险的金融工具（金融输电权）、采购未来容量的拍卖机制、在得克萨斯州替代容量市场的稀缺定价机制，以及监督上述一切的市场力缓解机制，在异乎寻常的程度上都是学院派经济学研究的直接产物。
本综述为一般经济学读者梳理这段历史。第2节追溯市场化改革在战后监管经济学与自然垄断理论中的思想渊源。第3节展开理论核心：峰荷定价、现货定价以及Hogan的节点边际电价框架。第4节回顾这些思想成为法律的立法与监管里程碑。第5节考察2000–01年加州危机——正是在这一事件中，实证经济学家证明了自己作为市场"诊断医师"的价值，并使经济学市场监测永久性地制度化。第6节讨论资源充裕性问题——"缺失的货币"（missing money）、容量市场与纯电能量市场的替代方案。第7节综述机制设计的贡献：拍卖、非凸定价与虚拟报价。第8节转向需求侧：动态零售定价与围绕需求响应的论战。第9节讨论当代前沿——可再生能源、储能、分布式资源与2021年得州危机。第10节回顾评估市场化改革效果的实证文献。第11节讨论各种批评意见以及正在兴起的"混合市场"之争，第12节为结论。
三点说明。第一，本文聚焦于美国；1990年英国电力私有化尽管对美国的思考影响巨大（其本身也深受Stephen Littlechild等经济学家的塑造），在此仅作为背景出现。第二，"经济学家"作宽泛理解，包括麻省理工学院（MIT）等机构的工程经济学传统——Fred Schweppe是电气工程师，但《电力现货定价》（Spot Pricing of Electricity）是一部经济学著作。第三，如此篇幅的综述不可能面面俱到；我们的目标是准确勾勒出主要的思想脉络与制度转折点。
2. 思想渊源：监管经济学及其不满
2.1 旧体制及其理论依据
从20世纪20年代到80年代，美国电力工业的组织形式是：纵向一体化的投资者所有制公用事业公司持有排他性的零售特许经营权，价格由州公用事业委员会按"服务成本"（cost-of-service）原则核定，批发与州际事务则由1935年《联邦电力法》管辖。其理论依据是自然垄断理论：由于固定成本巨大，且（当时人们相信）发电、输电、配电各环节都存在普遍的规模经济，竞争被认为是浪费的或不可持续的，受监管的垄断则是"最不坏"的制度安排。
经济学家参与了这一体制的创建——"公允价值基础上的公允回报率"这套方法源自制度学派经济学以及20世纪初的费率基数诉讼——但经济学界最重要的贡献出现在其后，其形式是批判。
2.2 战后的批判
战后经济学的四条思想脉络汇聚在一起，动摇了人们对受监管垄断模式的信心。
激励扭曲。 Averch与Johnson（1962）形式化地证明，回报率监管会诱使公用事业公司过度投资于资本——即所谓"镀金"效应或A–J效应。无论该效应的实证规模如何（至今仍有争议），这篇论文将监管重新定义为一个激励问题而非会计问题，并为后来的激励性监管文献（Laffont与Tirole 1993）播下了种子，这一文献后来又影响了绩效导向的费率制定。
监管俘获。 Stigler（1971）与Peltzman（1976）指出，监管是提供给政治上有影响力的利益集团的，而非服务于公共利益；Demsetz（1968）则追问：既然"服务权"本身可以通过拍卖出售——即以特许经营权竞标实现"为市场而竞争"——自然垄断为何还需要监管？这些芝加哥学派的贡献侵蚀了"监管可靠地矫正市场失灵"这一预设。
关于规模经济的证据。 实证研究——最有影响的是Christensen与Greene（1976）——发现到20世纪70年代，美国大多数大型发电企业在电厂与企业层面的规模经济已经耗尽。如果发电不再是自然垄断，那么对其实施监管的理由便不复存在，即便电网环节仍然是自然垄断。这一"拆分"（unbundling）洞见——在可行之处引入竞争（发电、零售），在必要之处保留监管（输电、配电）——成为整个市场化改革的总蓝图。
放松管制运动的实践。 Alfred Kahn的两卷本《监管经济学》（1970–71）提供了理论综合，而Kahn本人作为卡特总统任内的民用航空委员会主席，证明了一位学院派经济学家可以从体制内部拆解一个监管体制。航空（1978）、货运（1980）、铁路（1980）与天然气（1978–92）的放松管制，为攻克电力这一公认最难啃的硬骨头，同时提供了政治模板与职业自信。
2.3 直接诱因与那本关键著作
20世纪70年代摧毁了公用事业行业的战后均衡：石油危机、核电建设经济性的崩溃（伴随著名的成本超支事件与华盛顿公共电力供应系统WPPSS违约）、需求增长停滞，以及两位数的电价上涨，使监管者与消费者一同背弃了原有模式。1978年的《公用事业监管政策法》（PURPA，详见第4节）无意间进行了一场自然实验，证明非公用事业发电商同样能够建设并运营电厂。
正是在这一背景下，Paul Joskow与Richard Schmalensee的《电力市场：电力公用事业放松管制分析》（Markets for Power，1983）问世，成为有史以来对电力市场化改革最具影响力的经济学分析。Joskow与Schmalensee做了两件事。第一，他们系统性地驳斥了"现状即有效率"的论断，翔实记录了服务成本监管的激励问题。第二——这一点常被遗忘——他们对批发竞争持深度审慎态度，逐一列举了天真的放松管制将遭遇的技术障碍（环流、可靠性外部性、输电受限地区的市场力）。这本书的持久贡献在于界定了研究议程：他们指出的每一个障碍，在随后二十年里都变成了经济学家着手求解的设计问题。Joskow此后四十年的研究产出——涉及输电投资、合同结构、容量市场，直至最近的脱碳问题——构成了整个领域的连接组织；而他作为顾问、董事会成员和无数监管程序中的专家证人的角色，使他堪称电力行业历史上最具影响力的一位经济学家。
3. 理论基础：从峰荷定价到节点边际电价
3.1 边际成本定价与峰荷问题
深层理论始于战后法国。法国电力公司（EDF）的经济学家兼工程师Marcel Boiteux（Maurice Allais的学生）在20世纪40年代末至50年代研究出：当需求随时间波动且容量成本高昂时，如何按边际成本为电力定价——非高峰时段用户只需支付电能成本，高峰用户则需支付电能成本加上容量的边际成本（Boiteux 1949、1956；其英译本主要经由Nelson 1964介绍给英语世界）。Steiner（1957）在美国文献中独立发展了峰荷定价模型，Williamson（1966）完善了其福利分析。Boiteux关于预算约束下次优定价的姊妹篇研究（拉姆齐–布瓦特定价）成为以最小扭曲回收固定成本的标准框架。EDF于1956年实施的"绿色电价"（tarif vert）证明这些绝非黑板上的空谈。
另外两项要素补齐了古典工具箱。Turvey（1968）等人将峰荷定价与投资规划联系起来。而不确定性与配给条件下的定价理论——当容量短缺时，有效率的价格是什么？——则指向了后来主导资源充裕性论争的核心概念：失负荷价值（Value of Lost Load, VoLL），即消费者为避免停电而愿意支付的金额。当系统逼近非自愿限电时，有效率的稀缺价格应向VoLL攀升；从ERCOT的价格上限到容量市场的需求曲线，一切设计都建立在这一个思想之上。
3.2 现货定价：Schweppe与MIT学派
从电价理论迈向市场设计的决定性一步，是在20世纪70年代末至80年代由MIT的Fred Schweppe——一位电气工程师——与经济学家及工程师Michael Caramanis、Richard Tabors、Roger Bohn合作完成的。他们的研究计划以《电力现货定价》（Schweppe, Caramanis, Tabors, and Bohn 1988）一书达到顶峰，提出的问题是：如果承认电力的边际成本不仅随时段变化，而且是连续的、随机的、并且——关键地——随电网位置而变化，那么电力的真实边际成本究竟是什么？
他们的答案是：每一时刻、电网每一母线上的有效率现货价格，等于系统lambda（参考节点的电能边际成本）经边际输电损耗和有约束力的输电约束的影子价格调整后的值。一旦电网发生阻塞，各地价格便会不同，因为基尔霍夫定律使廉价电力无法送达高价地区。Schweppe等人设想以这些价格为基础，实现电力系统的去中心化"自稳态"（homeostatic）控制：发电商和（原则上）消费者对实时价格作出反应，就能复现中央调度工程师历来计算的最小成本调度——但这一次是通过市场实现。这本书写成之时，尚不存在任何能够实施它的机构；它后来成为此后所有市场设计的技术圣经。
3.3 Hogan：节点边际电价与金融输电权
将现货定价理论转化为可实施市场架构的人，是哈佛大学肯尼迪学院的William Hogan。从《电力输送的合同网络》（Hogan 1992）开始，Hogan解决了长期困扰去中心化方案的难题：在交流电网中，电力潮流无法按合同路径流动，如何定义可交易的输电权？
Hogan的洞见分为两部分。第一，拥抱而非对抗集中调度：让独立系统运营商执行基于报价的安全约束经济调度——这与公用事业公司历来求解的优化问题相同，只是报价曲线改由相互竞争的发电商提交——并让该优化问题的对偶变量（影子价格）定义每个节点的市场出清价格，即节点边际电价（LMP）。节点的LMP恰好按Schweppe的公式分解为：电能成本＋网损＋阻塞。第二，以金融而非物理方式定义输电权：一份从节点A到节点B的金融输电权（FTR），赋予其持有者按指定电量获得阻塞租金差额LMP(B) − LMP(A)的权利。只要基础注入量在物理上可行，FTR就同时可行（"收入充足性"定理）；对于匹配的物理计划，FTR能够完美对冲阻塞风险；并且FTR可以拍卖或分配给历史电网用户——从而在解决对冲这一经济问题的同时，也解决了转型的政治问题。
这一"电力库＋FTR"或称"一体化"架构——集中调度、节点电价、金融权利、双结算（日前与实时）、电能与辅助服务联合优化——在20世纪90年代与另一种"去中心化/双边"愿景（与部分加州设计者及英国电力库的批评者相关联）展开了激烈较量，后者主张自计划、分区电价与物理输电权。经验给出的裁决毫不含糊：PJM在分区电价遭到投机套利后于1998年放弃分区改用节点电价；纽约于1999年以LMP（及其FTR变体——输电阻塞合同TCC）启动市场；新英格兰于2003年转轨；中西部ISO于2005年以节点制启动；加州在危机之后于2009年围绕完全节点电价重组市场；得克萨斯于2010年从分区转向节点；西南电力库（SPP）于2014年跟进。如今美国所有集中式市场都运行在Hogan的架构之上。很难在其他任何行业找到这样的例子：一位经济学家的设计方案，每五分钟在一个大陆经济体的大部分区域内被执行一次。
Hogan后续的工作将该框架延伸到几乎每一个有争议的设计维度：多重结算体系、FTR期权与义务、经由运行备用需求曲线实现的稀缺定价（见第6.4节）、附加费用（uplift）与非凸定价（与Gribik和Pope合作）、输电投资激励，以及——延续至今的——脱碳电网的定价问题。Harvey与Hogan同伯克利实证学派围绕加州问题的持续论战（见第5节），也为市场力测度确立了方法论标准。
3.4 理论的配角群像
另有三支理论文献汇入了设计典籍：
- 拍卖与机制设计。 Vickrey（1961）的奠基性工作；Wilson–Milgrom关于共同价值与多单位需求拍卖的研究计划；以及Robert Wilson的《电力市场的架构》（Architecture of Power Markets，Econometrica，2002）——该文将电力设计表述为一个"市场架构"问题，即把一个经济问题分解为一系列相互衔接的拍卖子市场。Wilson本人曾为国际及加州的电力市场设计提供咨询，Paul Milgrom的咨询实践也将拍卖设计延伸至电力采购领域。2020年授予Milgrom与Wilson的诺贝尔经济学奖，其表彰的工作明确将电力列为应用领域之一。
- 供给函数均衡。 Klemperer与Meyer（1989）建模了不确定性下以供给曲线展开的竞争——这正是发电商提交给ISO的东西；Green与Newbery（1992）将供给函数均衡应用于英国电力库，为电力市场提供了标准的寡头模型，并较早发出了有影响力的警告：双寡头电力库的定价将远高于边际成本。这一跨大西洋的结论深刻影响了美国对市场结构与资产剥离要求的思考。
- 合同与纵向安排。 Joskow早年关于长期煤炭合同与资产专用性的实证研究（属威廉姆森传统），以及Allaz–Vila（1993）关于远期合约可以缓解现货市场力的结论，共同影响了过渡性合同的设计，以及一项经久不衰的政策偏好——保持高合同覆盖率。这是经济学家从加州（无合同覆盖，酿成灾难）与其他市场的对比中提炼出的最清晰教训之一。
4. 制度里程碑：思想成为法律
4.1 PURPA（1978）：一场意外的实验
1978年《公用事业监管政策法》（PURPA）作为能源危机立法获得通过，它要求公用事业公司按其可避免成本（avoided cost）购买"合格设施"（热电联产及小型可再生能源）的电力。可避免成本当然是一个经济学概念——即公用事业公司因此免于发生的边际成本——其落地引发了上千场费率听证，经济学家在其中就如何测算该成本出庭作证。PURPA更深层的意义是无心插柳：它引致的非公用事业发电浪潮（尤其在加州、纽约与得克萨斯）证明独立发电商有能力融资、建设并运营电厂，从而摧毁了"发电必须依托纵向一体化垄断"的经验前提。包括Joskow在内的经济学家们，既记录了这一示范效应，也记录了行政核定可避免成本合同的种种弊端——当定价过高时（如加州的"标准报价4号"合同），电力用户被迫背负高于市场水平的成本，这留下了一个关于"行政定价对拍卖定价"的长久教训。
4.2 1992年《能源政策法》与FERC第888/889号法令（1996）
1992年《能源政策法》创设了"豁免批发发电商"，将独立发电从《公用事业控股公司法》中解放出来，并授权FERC逐案下令开放输电。FERC在1996年第888号法令中将其普遍化：所有拥有输电资产的公用事业公司必须提交开放接入电价表，以其向自身提供服务的同等条件向第三方提供输电服务；第889号法令则建立了OASIS信息系统与职能拆分要求。其经济逻辑——瓶颈垄断环节（电网）不得利用其地位向潜在竞争性环节（发电）延伸市场势力——正是产业组织学中"关键设施/纵向封锁"的推理，由各方阵营中的一大批经济学家向FERC陈述。第888号法令还认可了"搁浅成本"的回收，这本身就是一个可观的经济学文献主题（William Baumol、Alfred Kahn等人曾就回收究竟是有效率的转型补偿还是不当纾困展开论战）。
4.3 州层面的重组：加州AB 1890法案与东北部各州
零售市场的重组属于各州事务。加州行动最早、最为激进：AB 1890法案（1996）落实了加州公用事业委员会经多年听证形成的决定（学院派经济学家是听证的核心证人），设立了电力交易所（PX）与加州独立系统运营商（CAISO，于1998年3月31日启动），要求公用事业公司剥离大部分化石能源发电资产，将零售电价冻结在此前水平的九折，并且——祸根就此埋下——不鼓励长期购电合同，把采购推向日前与实时市场。这一设计是双边/去中心化学派与电力库学派之间一个双方都不满意的折中；数位知名经济学家（包括后来组成CAISO市场监察委员会的成员）在市场启动前就已警告：供给紧张、需求无合同覆盖、零售价格封顶与市场力暴露的组合十分危险。马萨诸塞、罗德岛、宾夕法尼亚、纽约、新泽西、马里兰、伊利诺伊、俄亥俄、密歇根与得克萨斯在1996至1999年间相继通过各自的重组法案，通常将零售选择权与发电资产剥离及转型成本附加费配套推行。到2000年，约半数州已颁布重组法案或启动相关程序。
4.4 第2000号法令（1999）与"标准市场设计"插曲（2002–05）
FERC第2000号法令鼓励（但未强制）组建区域输电组织（RTO）——具备特定特征与职能的独立电网运营机构。ISO/RTO这一制度安排的理论依据——由独立、非营利的运营商运行开放的、基于报价的市场——是Hogan、Joskow等人为解决输电独立性问题而发展出来的。2002年，FERC试图更进一步：《标准市场设计》（SMD）规则提案拟在全国范围内强制推行完整的节点架构——LMP、FTR、日前/实时结算、市场监测与资源充裕性机制。SMD是经济学家对联邦政策直接影响力的最高峰：其文本读起来就像市场设计文献的摘要。它也激起了南部与西部各州（电价低廉、由监管体制供电、对市场毫无兴趣的地区）的激烈政治反弹，FERC于2005年正式撤回提案。其结果便是今日的版图：集中式节点市场覆盖美国约三分之二的用电负荷（PJM、MISO、CAISO、ERCOT、NYISO、ISO-NE、SPP），东南部与西部大部分地区仍维持纵向一体化——这一格局构成了一场持久的自然实验，实证研究者日后将充分加以利用（见第10节）。
4.5 后续联邦法令
此后的FERC规则制定（各项将在后文相应章节讨论）继续把经济分析转化为规则：第719号法令（2008）涉及需求响应与ISO治理；第745号法令（2011）涉及需求响应补偿；第755号法令（2011）涉及按绩效付费的调频补偿；第1000号法令（2011）涉及输电规划与成本分摊——Joskow与Jean Tirole曾就该主题撰写奠基性理论；第841号法令（2018）涉及储能参与市场；第2222号法令（2020）涉及分布式能源资源聚合。模式始终如一：一个设计问题浮出水面；经济学家撰写论文、提交专家意见；FERC以规则形式确立一个（有争议的）解决方案；随之而来的是诉讼与更多论文。
5. 火的考验：加州危机与市场监测的兴起
5.1 危机
2000年5月至2001年6月间，加州批发电价均值升至此前数年水平的五到十倍；全州遭遇轮流停电；太平洋燃气电力公司（PG&E）进入破产程序；南加州爱迪生公司濒临破产；电力交易所停止运营；州政府为购电耗资数百亿美元。危机的直接原因包括干旱（西北水电出力下降）、天然气与氮氧化物排放许可价格上涨、需求增长，以及市场供需的确紧张。但这场危机之所以成为一个经济学事件，在于稀缺之上又发生了什么。
5.2 诊断：经济学家充当法医
一批实证产业组织经济学家——以Severin Borenstein、James Bushnell与Frank Wolak为代表，依托加州大学能源研究所以及由Wolak担任主席的CAISO市场监察委员会——发展并应用了一种直接测度市场力的方法：以实际边际成本叠加实际需求（并考虑水电机会成本与外购电力），模拟出完全竞争情形下的反事实价格，再将实际价格与竞争性价格之间的差距归因于市场力的行使。他们的核心论文——Borenstein、Bushnell与Wolak，《测度加州重组后批发电力市场的市场无效率》（American Economic Review，2002）——发现市场力解释了2000年夏季价格上涨的很大一部分：在需求缺乏弹性且无合同覆盖的情况下，少数供应商单边持留产能所致，未必是非法共谋。Joskow与Edward Kahn（2002）用互补的方法得出类似结论，记录了大量的产出持留行为。Scott Harvey与William Hogan则在一系列论文中对上述测算的量级与归因提出质疑，认为成本测度误差与运行约束足以解释差距的大部分——无论人们对这场论战的裁决如何，它都锻造并抬高了整个领域的方法论标准。随后的执法行动与安然（Enron）录音带（"死星""胖小子""回旋镖"——这些策略所利用的恰恰是电力库学派早已警告过的加州分区市场与邻近市场之间的制度缝隙）为这场公共论争画上了句号。
经济学家对加州为何失败的解释后来成为经典叙事：（一）零售价格冻结切断了需求与批发价格的联系，使需求几乎完全无弹性；（二）公用事业公司被禁止或不被鼓励签订远期合同，使其完全暴露于现货价格，从而给予供应商最大的抬价激励（Allaz–Vila逻辑的反面）；（三）PX电能市场与ISO阻塞管理及可靠性职能的分离，加之分区而非节点定价，制造了套利缝隙；（四）软性价格上限诱发了策略性外送再回购。上述每一要素事前都已有部分经济学家指出；危机将这些警告转化为设计正统：合同覆盖至关重要，需求响应至关重要，节点优于分区，市场力缓解必须内建于设计而非事后补丁。
5.3 经济学的制度化：市场监测机构
加州危机最持久的制度遗产是市场监测机构（market monitor）。如今每个ISO/RTO都设有独立的内部和/或外部市场监测单位——Potomac Economics公司（由经济学家David Patton领导）担任多个市场（包括ERCOT、NYISO与MISO）的独立监测方；Monitoring Analytics公司（由经济学家Joseph Bowring领导）监测PJM；CAISO则设有市场监测部及市场监察委员会，后者历来由学院派经济学家（Wolak、Bushnell及其同事）担任主席。这些单位执行"行为与影响"缓解筛查（当拥有局部市场力的供应商报价远超参考成本时自动实施报价封顶），发布充满集中度与价格–成本毛利分析的年度《市场状况报告》，并向FERC执法部门移交案件。市场监测是作为一项常设监管职能来实践的应用产业组织学——这一职业生态位在经济学家将其创造出来之前根本不存在。
6. 资源充裕性："缺失的货币"、容量市场与稀缺定价
6.1 "缺失的货币"问题
在理论理想中，纯电能量市场（energy-only market）通过稀缺租金为容量融资：短缺时段价格飙升至失负荷价值（VoLL）水平，对此类租金的预期恰好诱导出有效率的容量投资，使边际机组能够回收其固定成本。而在实践中，美国各市场系统性地压制了这些租金：报价上限（东部市场长期为1,000美元/兆瓦时）、系统运营商宁可调用备用也不让价格上涨的场外可靠性操作，以及市场力缓解规则，三者共同截断了价格分布的右尾。发电商回收固定成本所需的收入与被压制的电能价格实际提供的收入之间的缺口，被称为**"缺失的货币"问题**——这一术语经由Peter Cramton与Steven Stoft的工作得以流行，并成为Joskow若干重要论述（如Joskow 2008）的核心。这一诊断把可靠性从一项工程指令重新表述为一种定价失灵，而经济学界在药方上产生了分裂：是修复电能价格（稀缺定价），还是外挂一个独立的容量市场。
6.2 容量市场与需求曲线创新
东部各ISO选择了容量市场：强制性的远期拍卖，售电主体必须采购足以满足备用裕度目标的经认证容量。早期的"垂直需求"设计（固定需求量，一旦供给略微超过需求价格便崩至零）被证明具有病态的波动性且易被操纵。补救方案——2003年首先在NYISO实施、如今已被普遍采用——是倾斜的行政需求曲线：一条以估算的"新建机组成本"（CONE）为锚点的向下倾斜曲线，使容量价格成为容量盈余的平滑函数。这条需求曲线是纯粹的经济工程——一条为可靠性行政构造的边际价值曲线——其参数（CONE数值、曲线形状与锚点）通过周而复始的监管程序确定，而这些程序本质上是计量经济学的诉讼战。Cramton与Stoft的设计工作（其中许多受各ISO委托完成），连同Joskow的分析，塑造了PJM的"可靠性定价模型"（RPM，2007年实施）与ISO-NE的"远期容量市场"（FCM，2008年首次拍卖），包括提前三年采购、分区容量定价，以及后来的"按绩效付费"惩罚结构（ISO-NE首创；2014年1月极地涡旋暴露了"有容量却顶不上"的弱点后，PJM推出容量绩效改革）。此后一代的争端——针对受州补贴新进入者的最低报价规则（MOPR）、买方市场力、以及间歇性与时长受限资源的容量认证——使容量市场经济学始终位居该领域诉讼最密集的战场之列。
6.3 纯电能量市场的替代方案：ERCOT与运行备用需求曲线
得克萨斯走了另一条路。ERCOT——州内电网，不受FERC管辖，依据1999年参议院第7号法案完成重组——运行一个没有容量机制的纯电能量市场，其报价上限历史上很高（一度达到9,000美元/兆瓦时）。其标志性机制是2014年采纳的运行备用需求曲线（ORDC），直接基于William Hogan的方案（《通过运行备用实现电力稀缺定价》，2013）：一个实时价格加价项，等于失负荷概率（作为当前备用水平的函数）乘以失负荷价值，使价格随备用收缩而平滑地、自动地向VoLL攀升——以行政方式复现一个需求侧可响应的理想市场本应产生的稀缺租金。ORDC或许是所有行业中最纯粹的例证：一篇经济学工作论文中的公式被直接写进了一个大型市场的结算软件。2021年的危机（见第9.4节）使这一设计经受了最严酷的检验。
6.4 悬而未决的论战
容量市场对纯电能量市场之争至今仍在继续，并因脱碳而愈发尖锐。容量市场的支持者强调投资风险的降低与政治上的稳健性（监管者绝不会长期容忍真正的VoLL定价）；纯电能量市场的支持者（Hogan，以及立场不同但同样持批评态度的Wolak——后者对两种机制都心存疑虑，而强调合同义务）则反驳说：容量市场付费买的是"立在地上的铁疙瘩"而非实际绩效，招致无休止的行政博弈，并削弱了奖励灵活性与需求响应所必需的稀缺价格信号。储能与可再生能源的兴起——其容量价值（以"有效带载能力"ELCC测度，又一个与经济学相邻的构造）随渗透率变化——使资源充裕性设计成为当下最活跃的研究领域之一（见第9节）。
7. 机器舱里的机制设计：拍卖、非凸性与虚拟报价
7.1 作为优化问题的市场
ISO的日前市场是一个密封报价、多单位、多产品的拍卖，通过安全约束机组组合与经济调度出清——这是一个混合整数规划，其规模（数万条约束、数千个资源）使其跻身世界上运行规模最大的拍卖之列。其中的经济学问题是经典的机制设计问题：什么价格能够支撑有效率的配置？如实报价的激励何在？相互关联的产品（电能、调频、旋转备用）应如何联合优化？经济学家——常与运筹学家合作——给出了如今已嵌入软件的答案。
7.2 非凸性与附加费用：定价的前沿
发电机组的成本是非凸的——启动成本、最小出力水平、最小开停机时间——因此支撑有效率机组组合的瓦尔拉斯均衡可能不存在：在LMP价格下，一些已开机机组亏损，而一些未开机机组本可盈利。美国各市场用"附加费用"（uplift）即"补齐"侧支付来打补丁，但这种支付具有歧视性、不透明，并且钝化了价格信号。理论界的回应构成了过去二十年最活跃的应用理论文献之一：O'Neill、Sotkiewicz、Hobbs、Rothkopf与Stewart（2005）展示了如何利用整数活动定价在存在非凸性时构造市场出清价格；Gribik、Hogan与Pope（2007）提出了凸包定价（convex hull pricing，又称"扩展LMP"），即基于成本函数凸包络定价以最小化总附加费用。这些思想的各种变体已付诸实施：MISO采纳了凸包定价的近似算法，FERC的快速启动机组定价系列法令（2016–2020）则推动各ISO允许缺乏灵活性的快启机组参与定价。在这一领域，经济理论、运筹学与结算软件正在实时协同演化。
7.3 虚拟报价与双结算体系
Hogan的多重结算架构把具有财务约束力的日前市场与实时平衡市场分离开来。为使二者保持一致，市场允许虚拟（收敛）报价：纯金融头寸，套利日前与实时价格的预期价差。理论预言套利者将促使两个价格收敛，改善机组组合；实证文献大体证实了这一点，同时也记录了诸多微妙之处——Jha与Wolak关于加州的研究发现收敛报价改善了价格收敛与生产效率，而摩根大通"补齐支付"操纵案（2013年与FERC和解）以及关于MISO网损套利的研究，则展示了金融产品如何与市场缝隙相互作用。FTR拍卖的设计、FTR收益长期低于拍卖价格的痼疾，以及FTR组合违约风险应由谁承担的问题（2018年PJM市场GreenHat违约事件将其推向风口浪尖），同样主要由经济学家进行分析。
7.4 采购拍卖与保底供电服务
在ISO市场之外，经济学家还设计了重组各州采购保底零售供电服务的拍卖机制——最著名的是新泽西州"基本发电服务"（BGS）降价时钟拍卖，其设计有拍卖经济学家（包括Ausubel与Cramton圈子）的参与，自2002年起每年举行；伊利诺伊州的采购活动亦然。Milgrom与Wilson更广泛的拍卖设计咨询实践（2020年诺贝尔奖颁奖词对此予以表彰）将电力采购列为其应用领域之一。可再生能源采购的合同设计（指数化购电协议、差价合约）是这一传统当前的前沿。
8. 需求侧：动态定价与需求响应之战
8.1 经济学家最古老的抱怨
从Boiteux开始，经济学家就坚持认为需求侧是市场的另一半：如果零售用户面对的是不随时间变化的价格，那么本应约束批发市场的需求价格弹性便不复存在，稀缺无法有效率地出清市场，而且（如加州所证明的）整个系统将变得脆弱。Borenstein在21世纪头十年的研究（如《实时电价的长期效率》，2005；Borenstein与Holland 2005关于仅部分用户面对实时电价时产生扭曲的分析）为动态零售定价建立了现代福利经济学论证；Wolak设计并评估了测度家庭对尖峰电价响应的现场实验（包括在阿纳海姆及海外进行的实验）；其后大量的实验文献（包括Jessoe与Rapson关于信息反馈的研究）量化了技术手段（智能电表、自动化）如何提高有效弹性。实际采用仍然有限——默认的固定费率几乎无处不在——经济学家将其归因于政治经济学与行为摩擦，而非经济学本身有误；理论之清晰与零售实践之落差，是经济学界一个持续存在的尴尬，学界至今仍在探究（包括关于动态定价分配效应的研究）。
8.2 第745号法令与"EPSA诉FERC案"：对垒双方都是经济学家
批发侧的需求响应——付费让用户削减用电——引发了电力行业最著名的一场经济学争论。FERC第745号法令（2011）要求各ISO按完整的LMP向需求响应付费。Alfred Kahn在其晚年最后的公共介入之一中提交意见支持全额LMP补偿；William Hogan则强力主张，正确的支付额应为LMP减去用户所规避的零售电价（"LMP−G"），因为向一个同时省下零售电费的人支付全额LMP，是对削减用电的双重补偿，会补贴无效率的需求削减。这场争论——其实质在于反事实基准的定义以及对零售电价扭曲的处理方式——最终以"FERC诉电力供应协会案"（FERC v. EPSA，2016）的形式打到最高法院，法院维持了FERC的管辖权与第745号法令。双方阵营中都布满了经济学家的法庭之友意见书与学术论文；这一事件如今已成为教学案例，示范"次优"推理如何因将哪一种扭曲视为给定而得出截然相反的结论。
9. 当代前沿：可再生能源、储能、分布式资源与2021年得州危机
9.1 零边际成本的进入与价格形成
受补贴与政策强制驱动的风电与光伏——依托生产税抵免（PTC）、投资税抵免（ITC）及各州可再生能源配额制——以改变价格形成规律的体量进入批发市场：多风地区出现负电价（PTC付钱让机组发电的可预见后果，经济学家很早就作了分析）、加州的"鸭子曲线"、被压低的午间电价，以及火电机组在报价排序中被挤出。经济学文献从多条战线作出回应：测度可变可再生能源的市场价值随渗透率上升而衰减；量化可再生能源进入对排放与价格的影响；分析场外补贴与容量市场的相互作用（MOPR之战）；并力推首优方案——在ISO市场中实行碳定价，包括NYISO与PJM的碳加价正式设计方案，"未来资源研究所"（RFF）等机构的经济学家对此进行了分析。必须承认，"技术中性的碳定价优于特定技术强制令"这一广泛的职业共识，在立法层面收效有限；经济学家因此日益转向次优工具设计的分析（清洁能源标准、基于ELCC的容量认证、混合采购机制）。
9.2 储能与分布式资源：第841号与第2222号法令
FERC第841号法令（2018）要求各ISO建立参与模型，允许储能同时作为买方和卖方参与定价；第2222号法令（2020）将参与资格扩展到分布式能源资源的聚合体。两项法令回应的都是经济学家提出的问题框架：储能套利及其福利效应、储能被双重收取输电费的问题，以及表后资源的处理。日益增长的实证文献（关于ERCOT与CAISO电池机群的研究）如今正在测度储能以多快的速度竞争掉自身的套利利润——这是进入经济学在现实中上演的一场干净利落的检验。
9.3 输电，再一次
输电规划与成本分摊——Joskow与Tirole关于商业化输电的理论研究以及Hogan"受益者付费"原则的主题——随着第1000号法令（2011）与第1920号法令（2024）重回舞台中央，后者要求开展前瞻性的区域规划并按受益分摊成本。法院（特别是第七巡回上诉法院在"伊利诺伊商务委员会"系列案件中，判决书出自经济学家出身的Posner法官之手）所执行的"受益者付费"标准，就是不折不扣的成本收益经济学。
9.4 冬季风暴"乌里"（2021年2月）：对纯电能量设计的压力测试
2021年2月的得克萨斯大停电——连续数日的轮流停电、电价被行政性地按在9,000美元/兆瓦时的上限超过四天、约二百余人死亡、数百亿美元规模的财务再分配——引发了自加州危机以来最激烈的经济学复盘。经济学讨论区分了几个层面的问题：这场失败首先是供给可用性的失败（未做防寒改造的天然气供应与发电设施），而非市场设计本身的失败；稀缺定价按设计运转了，但上限价格持续的时长暴露了零售侧对冲的缺失（使用批发价格直通费率的Griddy公司用户），并提出了一个问题——持续数日的VoLL水平价格在政治上或合同上是否可以承受；而得州公用事业委员会（PUCT）在限电结束后仍将价格维持在上限的决定，则成为一场关于场外干预的著名争议。时任ERCOT董事会成员的Peter Cramton（与其他州外董事一道在风暴后辞职）、Hogan、Wolak、Bushnell等众多学者发表了针锋相对的分析；危机之后，得州降低了价格上限、修改了ORDC、强制实施防寒改造，并提出了新的"绩效信用机制"方案——每一项都以明确的经济学语言进行辩论。"乌里"还重新激发了学界对天然气与电力市场设计相互作用的兴趣，以及对Wolak长期倡导的零售/售电主体强制对冲义务的兴趣。
9.5 脱碳电网的资源充裕性
当前的研究前沿在追问：为拥有可观边际成本的燃料发电机群设计的"LMP＋稀缺定价"架构，对于一个由零边际成本、气象驱动、时长受限资源主导的系统而言是否仍然适用。经济学家正在积极研究的问题包括：当边际资源是储能或被弃的可再生能源时的价格形成（机会成本定价）；基于边际ELCC的容量认证；长时充裕性与尾部风险（与气候相关的相关性停机）；资本密集型清洁可控资源在收入高度波动下的融资问题（由此催生差价合约与"可靠性期权"——后者是Cramton–Stoft的设计，已在哥伦比亚采用，ISO-NE的FCM也以修改形式采纳）；以及集中式市场是否应演化为集中化的长期采购——即"混合市场"。Joskow（其近年论文认为纯电能市场模式正承受日益加大的压力）、Schmalensee、Wolak、Hogan以及更年轻的一代学者已加入这场论战。换言之，车轮再次转动，而经济学家又一次站在了车轮的两侧。
10. 改革成功了吗？实证评估文献
市场化改革创造了一场自然实验——集中式市场地区对传统监管地区；被剥离的电厂对公用事业保留的电厂——实证经济学家对此挖掘了二十年。主要发现如下：
- 运营效率。 Fabrizio、Rose与Wolfram（AER，2007）发现，重组各州的投资者所有制电厂相对于未重组各州的电厂，其人工与非燃料运营支出降低了数个百分点——竞争（或对竞争的预期）强化了成本纪律的证据。Davis与Wolfram（AEJ: Applied，2012）发现，将核电厂剥离给独立的商业化运营商使容量因子提高了约10个百分点，这一巨大的效率增益集中体现在停机时长的缩短上。Cicala（AER，2015）表明，一旦成本转嫁激励被移除，放松管制的电厂采购煤炭的价格更为低廉。
- 调度效率。 Cicala（AER，2022）利用ISO市场分批扩张的准实验设计估计，基于市场的调度通过将出力重新配置给低成本电厂并扩大跨公用事业边界的贸易利得，每年节约生产成本达数十亿美元量级——这是LMP机制兑现其设计者承诺的最干净的证据。
- 投资与技术结构。 商业化投资以与监管时代迥异的技术选择（快速、模块化的燃气机组，其后是可再生能源与电池）响应价格信号；文献既记录了这种响应性，也记录了纯商业化风险暴露所产生的繁荣–萧条周期。
- 零售竞争。 零售侧的文献结论更为复杂：来自得克萨斯等地的证据记录了居民零售选择中显著的搜寻摩擦、价格离散与"迷惑定价"（Hortaçsu、Madanizadeh与Puller 2017年关于得州的研究是这方面的标杆），这为零售自由化的宏大主张降了温——即便批发侧的收益已被接受。
- 价格。 简单地比较监管州与重组州的零售价格存在严重的混淆因素（重组各州本来就是高成本州；天然气价格周期主导一切），经济学界已大体形成共识：市场化改革的福利收益体现在成本、调度与电厂绩效上，而非明确无误的零售降价上——这是一个诚实的、尽管在政治上不能令人满意的裁决。
在评估之外，电力还成了实证产业组织学最钟爱的实验室：由于工程口径的边际成本可以直接测量，研究者能够直接计算加成率而无需推断。这个行业因此产出了关于寡头报价行为（Wolfram关于英格兰–威尔士电力库的研究；Hortaçsu与Puller关于ERCOT报价者偏离最优报价的研究）、远期合约、拍卖行为以及环境政策交互作用的一系列奠基性研究。方法论的交流是双向的：电力数据锤炼了产业组织理论，而产业组织的工具则为市场监测机构输送了人才。
11. 批评、逆流与设计的限度
一篇诚实的综述必须记录：经济学家对电力市场化改革的主导地位不乏批评者，其中也包括经济学界内部的声音。
第一，20世纪90年代的政治动员中对消费者节省的承诺被夸大了，学界更为审慎的声音（Joskow是其中的代表）花了多年时间区分证据支持什么与倡导者宣称什么。第二，复杂性本身就是一种成本：电能、辅助服务、容量、FTR与虚拟产品层层叠加的大厦——每一层都在给上一层的激励问题打补丁——招致了多方批评（左翼视之为为交易商设计的不透明体系，部分工程界人士视之为脆弱，公共电力倡导者则视之为昂贵的弯路）。第三，治理批判：ISO的利益相关方程序与FERC诉讼是通过资金雄厚的在位者拥有结构性优势的程序来分配租金的——这一斯蒂格勒式的观察，与设计传统的技术官僚自我形象格格不入。第四，脱碳批判：各州清洁能源政策如今驱动着绝大部分投资，受补贴的进入与市场价格形成之间由此产生的碰撞（MOPR、混合市场方案）使一些学者认为，20世纪90年代的架构正在被悄然取代，回归"计划采购、市场只管短期平衡"——即"调度靠市场、投资靠规划"。这究竟意味着设计纲领的失败，还是其适应性的成功，或许是这个领域未来十年的核心解释学问题；而颇为应景的是，参与这场论争的仍是同一批经济学家、他们的学生，以及学生的学生。
12. 结论
本文所综述的历史弧线，从Boiteux在法国电力公司的峰荷电价，经芝加哥学派与MIT对监管的批判、Schweppe的现货价格、Hogan的合同网络，一直延伸到今天为美国大部分批发电力出清的五分钟节点电价。沿途，经济学家建立了制度（ISO、市场监测机构、容量拍卖），参与并裁判了危机（加州、"乌里"），创造了一套市场设计与市场监督的常设职业体系，并产出了实证经济学中关于竞争与监管各自擅长什么的最丰富证据之一。有三条教训可以推广到电力之外。第一，当物理规律或技术条件排除了去中心化交易时，市场是被设计出来的人工制品，而设计的质量——机制设计——决定了竞争能否兑现其教科书上的收益。第二，转型受制于次优问题（搁浅成本、零售价格扭曲、受补贴的进入），其程度至少不亚于受制于首优蓝图；经济学界最有价值的介入往往是诊断性的，而非建筑师式的。第三，市场设计永无完工之日：每解决一个问题（输电开放、阻塞、缺失的货币），下一个问题（非凸性、容量认证、深度脱碳）便随之显现。四十年过去，美国电力市场依然是它开始时的样子——全世界规模最宏大的一场正在进行中的应用经济学实验。
参考文献（精选，保留英文原文）
- Allaz, B., and J.-L. Vila (1993). "Cournot Competition, Forward Markets and Efficiency." Journal of Economic Theory 59(1): 1–16.
- Averch, H., and L. Johnson (1962). "Behavior of the Firm under Regulatory Constraint." American Economic Review 52(5): 1052–1069.
- Boiteux, M. (1949). "La tarification des demandes en pointe." Revue Générale de l'Électricité; English translation, "Peak-Load Pricing," Journal of Business 33 (1960): 157–179.
- Boiteux, M. (1956). "Sur la gestion des monopoles publics astreints à l'équilibre budgétaire." Econometrica 24(1): 22–40.
- Borenstein, S. (2005). "The Long-Run Efficiency of Real-Time Electricity Pricing." The Energy Journal 26(3): 93–116.
- Borenstein, S., J. Bushnell, and F. Wolak (2002). "Measuring Market Inefficiencies in California's Restructured Wholesale Electricity Market." American Economic Review 92(5): 1376–1405.
- Borenstein, S., and S. Holland (2005). "On the Efficiency of Competitive Electricity Markets with Time-Invariant Retail Prices." RAND Journal of Economics 36(3): 469–493.
- Christensen, L., and W. Greene (1976). "Economies of Scale in U.S. Electric Power Generation." Journal of Political Economy 84(4): 655–676.
- Cicala, S. (2015). "When Does Regulation Distort Costs? Lessons from Fuel Procurement in US Electricity Generation." American Economic Review 105(1): 411–444.
- Cicala, S. (2022). "Imperfect Markets versus Imperfect Regulation in US Electricity Generation." American Economic Review 112(2): 409–441.
- Cramton, P., and S. Stoft (2005). "A Capacity Market that Makes Sense." The Electricity Journal 18(7): 43–54.
- Davis, L., and C. Wolfram (2012). "Deregulation, Consolidation, and Efficiency: Evidence from US Nuclear Power." American Economic Journal: Applied Economics 4(4): 194–225.
- Demsetz, H. (1968). "Why Regulate Utilities?" Journal of Law and Economics 11(1): 55–65.
- Fabrizio, K., N. Rose, and C. Wolfram (2007). "Do Markets Reduce Costs? Assessing the Impact of Regulatory Restructuring on US Electric Generation Efficiency." American Economic Review 97(4): 1250–1277.
- Green, R., and D. Newbery (1992). "Competition in the British Electricity Spot Market." Journal of Political Economy 100(5): 929–953.
- Gribik, P., W. Hogan, and S. Pope (2007). "Market-Clearing Electricity Prices and Energy Uplift." Harvard Electricity Policy Group working paper.
- Hogan, W. (1992). "Contract Networks for Electric Power Transmission." Journal of Regulatory Economics 4(3): 211–242.
- Hogan, W. (2013). "Electricity Scarcity Pricing Through Operating Reserves." Economics of Energy & Environmental Policy 2(2): 65–86.
- Hortaçsu, A., and S. Puller (2008). "Understanding Strategic Bidding in Multi-Unit Auctions: A Case Study of the Texas Electricity Spot Market." RAND Journal of Economics 39(1): 86–114.
- Hortaçsu, A., S. Madanizadeh, and S. Puller (2017). "Power to Choose? An Analysis of Consumer Inertia in the Residential Electricity Market." American Economic Journal: Economic Policy 9(4): 192–226.
- Joskow, P. (2008). "Capacity Payments in Imperfect Electricity Markets: Need and Design." Utilities Policy 16(3): 159–170.
- Joskow, P., and E. Kahn (2002). "A Quantitative Analysis of Pricing Behavior in California's Wholesale Electricity Market During Summer 2000." The Energy Journal 23(4): 1–35.
- Joskow, P., and R. Schmalensee (1983). Markets for Power: An Analysis of Electric Utility Deregulation. MIT Press.
- Joskow, P., and J. Tirole (2005). "Merchant Transmission Investment." Journal of Industrial Economics 53(2): 233–264.
- Kahn, A. (1970–71). The Economics of Regulation: Principles and Institutions. Wiley (2 vols.).
- Klemperer, P., and M. Meyer (1989). "Supply Function Equilibria in Oligopoly under Uncertainty." Econometrica 57(6): 1243–1277.
- Laffont, J.-J., and J. Tirole (1993). A Theory of Incentives in Procurement and Regulation. MIT Press.
- O'Neill, R., P. Sotkiewicz, B. Hobbs, M. Rothkopf, and W. Stewart (2005). "Efficient Market-Clearing Prices in Markets with Nonconvexities." European Journal of Operational Research 164(1): 269–285.
- Peltzman, S. (1976). "Toward a More General Theory of Regulation." Journal of Law and Economics 19(2): 211–240.
- Schweppe, F., M. Caramanis, R. Tabors, and R. Bohn (1988). Spot Pricing of Electricity. Kluwer Academic Publishers.
- Steiner, P. (1957). "Peak Loads and Efficient Pricing." Quarterly Journal of Economics 71(4): 585–610.
- Stigler, G. (1971). "The Theory of Economic Regulation." Bell Journal of Economics and Management Science 2(1): 3–21.
- Turvey, R. (1968). Optimal Pricing and Investment in Electricity Supply. MIT Press.
- Vickrey, W. (1961). "Counterspeculation, Auctions, and Competitive Sealed Tenders." Journal of Finance 16(1): 8–37.
- Williamson, O. (1966). "Peak-Load Pricing and Optimal Capacity under Indivisibility Constraints." American Economic Review 56(4): 810–827.
- Wilson, R. (2002). "Architecture of Power Markets." Econometrica 70(4): 1299–1340.
- Wolak, F. (2003). "Measuring Unilateral Market Power in Wholesale Electricity Markets: The California Market, 1998–2000." American Economic Review 93(2): 425–430.
- Wolfram, C. (1999). "Measuring Duopoly Power in the British Electricity Spot Market." American Economic Review 89(4): 805–826.