Bản báo cáo chính sách này phản ánh những kết luận mà các tác giả rút ra và mở rộng từ phần "Hệ quả chính sách" của nghiên cứu Thiết kế thị trường điện và giao dịch rủi ro với nhu cầu linh hoạt và nội sinh.

Sự điện khí hóa ngày càng tăng của các lĩnh vực tòa nhà và giao thông, các nguồn năng lượng phân tán (DER), và các phụ tải lớn mới như các trung tâm dữ liệu phục vụ nhu cầu tính toán dựa trên AI đang đặt ra câu hỏi về cách thức phía nhu cầu nên tham gia vào thị trường điện, cũng như tác động của nhu cầu mới đối với độ tin cậy và khả năng chi trả. Các nguyên tắc cơ bản của thị trường không thay đổi khi sự tham gia của phía nhu cầu tăng lên; giá cả vẫn là tín hiệu điều phối cốt yếu cho các quyết định vận hành và đầu tư tối ưu của cả bên cung và bên cầu.

Các loại hình nhu cầu khác nhau có mức độ chấp nhận rủi ro khác nhau, có khả năng khác nhau trong việc lựa chọn quy mô và vị trí, và thu được giá trị khác nhau từ việc tiêu thụ điện. Chìa khóa là không yêu cầu người tiêu dùng đại chúng (ví dụ: hộ gia đình/thương mại) phải bù chéo cho các phụ tải công nghiệp lớn như các trung tâm dữ liệu. Thay vào đó, hãy để các phụ tải lớn mới tiếp cận với các tín hiệu giá hiệu quả và khuyến khích họ thực hiện các biện pháp phòng ngừa rủi ro (hedging) một cách phù hợp.

Về lâu dài, ngay cả khi các phụ tải lớn mới không linh hoạt với mức độ sẵn lòng chi trả cực cao, khả năng chi trả và độ tin cậy vẫn không bị suy giảm miễn là nguồn cung đủ khả năng đáp ứng và các bên được khuyến khích chia sẻ rủi ro thông qua hợp đồng. Trong ngắn hạn, chúng tôi ủng hộ các thỏa thuận phòng ngừa rủi ro để bảo vệ người tiêu dùng hiện tại, thay vì các biện pháp áp trần giá cứng nhắc vốn có thể dẫn đến việc phân bổ công suất không tối ưu trong thời gian khan hiếm và gây ra các quyết định đầu tư sai lầm về lâu dài.

Thị trường tìm kiếm kết quả tối ưu thông qua giá hiệu quả và phòng ngừa rủi ro

Động lực cho việc hình thành thị trường điện là niềm tin rằng chúng ta có thể đạt được các kết quả tốt hơn — phúc lợi xã hội cao hơn — so với việc lập kế hoạch tập trung. Phúc lợi, hay thặng dư, trong bối cảnh kinh tế học có nghĩa là sự chênh lệch giữa lợi ích và chi phí. Thay vì một nhà điều hành trung tâm, thị trường tìm kiếm các kết quả có phúc lợi cao thông qua giá cả như một tín hiệu điều phối.

Mức giá này, mà chúng tôi gọi là giá hiệu quả, cho phép nhiều bên tham gia khác nhau trên khắp các vùng miền đưa ra các quyết định dẫn đến tổng phúc lợi cao. Mức giá này thay đổi theo thời gian và vị trí. Nếu chúng ta làm biến dạng giá (ví dụ: thông qua trần giá), chúng ta sẽ làm sai lệch các quyết định vận hành và đầu tư, dẫn đến kết quả phúc lợi thấp hơn.

Vì giá hiệu quả trong thị trường điện có thể biến động rất mạnh, nhiều hộ tiêu thụ (nhu cầu) và nhà sản xuất (nhà cung cấp điện) sẽ mong muốn giảm thiểu mức độ rủi ro trước giá cả. Các bên tham gia thị trường ngại rủi ro (risk-averse) sẽ đưa ra các quyết định để đặc biệt tránh rủi ro tiêu cực (ví dụ: giá rất cao cho người tiêu dùng hoặc giá rất thấp cho nhà sản xuất). Các bên này có thể tham gia vào các thỏa thuận phòng ngừa rủi ro (hedging), hoặc các hợp đồng trong đó họ giới hạn mức độ rủi ro trước các kết quả tiêu cực.

Quan trọng là, các hợp đồng này được đàm phán dựa trên giá kỳ vọng trong tương lai, và bất kỳ phần chênh lệch nào (giữa lượng điện thực tế cần thiết và lượng điện đã ký hợp đồng) sẽ được tất toán trên thị trường giao ngay bằng mức giá hiệu quả. Có nhiều loại thỏa thuận phòng ngừa rủi ro khác nhau. Việc sắp xếp các hợp đồng tối ưu để phù hợp với các mức độ chấp nhận rủi ro khác nhau phụ thuộc vào việc tiếp cận được mức giá hiệu quả với tư cách là tín hiệu điều phối.

Đầu tư công suất nhu cầu là một biến số

Các nhà quy hoạch và quản lý phải coi đầu tư công suất nhu cầu điện là một biến số phản ứng với kinh tế học phía cung và thiết kế thị trường. Kết quả của chúng tôi cho thấy độ co giãn của nhu cầu (tính linh hoạt), tính nội sinh (khả năng đưa ra quyết định đầu tư của phía nhu cầu) và tâm lý ngại rủi ro trong cả ngắn hạn và dài hạn đều có tác động đến sản lượng và cơ cấu nguồn cung.

Một số hệ quả quan trọng đối với thiết kế thị trường bao gồm:

1. Nhu cầu công nghiệp mới không nên được coi là một cú sốc ngoại sinh mà là một phần năng động của thị trường.
2. Không chỉ có một kết quả cân bằng duy nhất, mà nhiều tương lai tiềm năng đều có thể xảy ra.

Thiết kế hợp đồng cũng có thể ảnh hưởng đến các giải pháp. Những nhà thiết kế thị trường phải xem xét tác động của cả giao dịch rủi ro rõ ràng (hợp đồng) cũng như giao dịch rủi ro ngầm định (thiết kế biểu giá, thị trường công suất) đối với sự đầy đủ nguồn lực, nguồn cung và khả năng chi trả. Đặc biệt đối với đầu tư phía nhu cầu, chúng ta nên hoài nghi về các nghiên cứu đưa ra các tuyên bố rộng rãi bằng các phương pháp thuật toán (xấp xỉ). Đa cân bằng (multiple equilibria) là một vấn đề đáng lo ngại trong mô hình hóa thị trường, khi mà với cùng các thông số và tính sẵn có của hợp đồng, có thể tồn tại các danh mục nguồn khác nhau về lượng phát thải, độ tin cậy hoặc tổng nhu cầu được xây dựng.

Tập trung vào việc loại bỏ các rào cản để tiếp cận mở

Thiết kế thị trường lý tưởng sẽ chứng kiến bên phụ tải và bên phát điện ký kết hợp đồng để thực hiện đầu tư từ cả hai phía; tìm kiếm sự cân bằng giữa sở thích của bên tải và bên phát. Do đó, điểm cân bằng đầu tư sẽ phản ánh giá trị ngắn hạn và chi phí dài hạn của việc xây dựng nhu cầu mới, chi phí năng lượng ngắn hạn và dài hạn của các nguồn lực khác nhau, mức độ chấp nhận rủi ro của các bên tham gia thị trường và tính sẵn có của các hợp đồng phòng ngừa rủi ro.

Trong tình huống như vậy, liên quan đến sự đầy đủ nguồn lực, nhu cầu mới (ngay cả khi nhu cầu đó có giá trị tổn thất điện năng cao và không linh hoạt) không vốn dĩ gây hại cho độ tin cậy hoặc giá trung bình trong dài hạn, miễn là nguồn cung co giãn và các thủ tục cấp phép/đấu nối cho phép nguồn phát mới được xây dựng và kết nối trong khung thời gian thương mại.

Trên thực tế, các thị trường điện ở Hoa Kỳ đang hạn chế việc đấu nối. Ở nhiều khu vực, việc đấu nối nguồn phát vẫn gắn liền với sự phân biệt có phần mơ hồ giữa năng lượng (energy) và sự đầy đủ nguồn lực (resource adequacy). Các quy trình đấu nối vẫn tập trung vào việc đảm bảo công suất "đầy đủ MW" của phụ tải có thể được phục vụ; hoặc công suất "đầy đủ MW" của nguồn phát có thể truyền tải được. Điều này luôn gây ra vấn đề do ngụy biện về lộ trình hợp đồng (contract path fallacy); điện năng không di chuyển theo lộ trình hợp đồng mà di chuyển theo lộ trình có điện trở thấp nhất được xác định bởi các định luật vật lý. Việc đảm bảo các dòng điện vật lý trong mạng xoay chiều với sự điều độ hiệu quả là cực kỳ khó khăn hoặc không thể. Tiếp cận mở thực sự đi kèm với điều kiện về điều độ có ràng buộc an ninh (security-constrained dispatch) cho cả nguồn phát và phụ tải.

Những chuyển biến tích cực dường như đang diễn ra ở một số khu vực RTO/ISO với việc xem xét tiếp cận không chắc chắn hoặc bị hạn chế (non-firm or constrained access). Trong kỷ nguyên tăng trưởng phụ tải, cải cách thị trường nên tiếp tục tập trung vào việc loại bỏ các rào cản nhân tạo đối với việc tiếp cận mở và không phân biệt đối xử trong thị trường điện.

Hình 1. Minh họa các tác động dưới cơ chế tiếp cận mở khi phụ tải và đầu tư nguồn lực được điều chỉnh về mức hiệu quả.

Trần giá dẫn đến quản lý kém sự khan hiếm

Vấn đề thực sự nằm ở ngắn hạn; khi các phụ tải lớn xuất hiện trước khi có đủ công suất phát điện và truyền tải, giá cả sẽ tăng vọt (một cách chính xác), và những người tiêu dùng đại chúng không có biện pháp phòng ngừa rủi ro sẽ bị ảnh hưởng. Trong ngắn hạn, có một thách thức về kinh tế chính trị khi các nhà quản lý bị cám dỗ can thiệp để áp đặt các ràng buộc nhân tạo nếu giá tăng (ví dụ: thông qua trần giá hệ thống).

Điều này có thể dẫn đến việc phân bổ số lượng một cách vô ý và có khả năng ngẫu nhiên — người tiêu dùng đại chúng có thể bị gián đoạn trước các khách hàng công nghiệp vì trần giá loại bỏ khả năng phân biệt giữa các loại nhu cầu để cắt giảm. Sự mất cân bằng giữa cung và cầu cũng có thể tác động đến tần số và an ninh hệ thống điện trong các khung thời gian nhanh, nơi mà việc cắt giảm trực tiếp do điều độ viên dẫn dắt có thể khó thực hiện hơn. Giá cả là tín hiệu đơn giản nhất, minh bạch nhất để xác định quy tắc phân bổ; nếu sự khan hiếm không thể được thể hiện qua mức giá cao, thì một quy tắc phân bổ khác phải quyết định ai bị cắt điện. Các giải pháp thay thế như phản ứng nhu cầu (demand response) làm phát sinh thêm các lo ngại về việc xác định đường cơ sở nhu cầu, tính tương thích của các khuyến khích và sự tuân thủ — cuối cùng chúng chỉ hiệu quả ở mức độ chúng xấp xỉ một tín hiệu giá. Vì kết quả thị trường cho các phụ tải lớn mới phụ thuộc vào sự tương tác giữa cung và cầu, trần giá có thể làm giảm không chỉ nguồn cung mà còn cả lượng nhu cầu mới được xây dựng.

Hình 2. Minh họa các tác động của giá trần và giới hạn phát điện lên giá cả và quy mô công suất đầu tư.

Để các phụ tải lớn mới tiếp cận tín hiệu giá

Các nhà quản lý có thể cho phép các phụ tải lớn mới tiếp cận các tín hiệu giá thị trường và khuyến khích họ tự thực hiện phòng ngừa rủi ro. Việc để nhu cầu tiếp cận các tín hiệu giá thị trường sẽ khuyến khích tính linh hoạt (ví dụ: dịch chuyển phụ tải theo không gian - thời gian trong một trung tâm dữ liệu) và chào giá với độ co giãn của giá khớp với giá trị thực tế của phụ tải, điều này có thể giúp giảm tổng chi phí hệ thống.

Hãy cân xét rằng để một phụ tải thực sự không co giãn, nó phải có giá trị tiêu thụ điện năng ở mức 10.000 USD cho mỗi MWh tiêu thụ. Đối với một người tiêu dùng hộ gia đình, giá trị tiêu thụ điện có thể lớn hơn khả năng chi trả. Tuy nhiên, đối với một phụ tải công nghiệp lớn như trung tâm dữ liệu, giá trị tiêu thụ chính là khả năng/mức độ sẵn lòng chi trả; bài toán kinh doanh ở đây là doanh thu tạo ra ít nhất phải bằng với chi phí đầu vào.

Ngay cả khi hầu hết các phụ tải mới là không co giãn/không linh hoạt, thì có thể không cần nhiều phụ tải co giãn để tác động đáng kể đến các mức giá cực đoan và sự biến động. Các phụ tải cũng sẽ được khuyến khích tham gia vào các hợp đồng kỳ hạn với các nguồn lực cung ứng mới hoặc tự mang theo nguồn phát của riêng họ. Giá hiệu quả cho phép khám phá ra sự kết hợp tối ưu giữa nguồn phát tự sở hữu, các nguồn lực cung ứng mới được ký kết hợp đồng và vận hành linh hoạt.

Xem xét việc phòng ngừa rủi ro thay vì trần giá để bảo vệ người tiêu dùng đại chúng

Các nhà quản lý nên tập trung vào các thỏa thuận phòng ngừa rủi ro hơn là các mức trần giá cứng nhắc nếu cần có các biện pháp để bảo vệ mức chi trả trên hóa đơn của người tiêu dùng. Tuy nhiên, việc phòng ngừa rủi ro cho người tiêu dùng chính là một sự cân bằng cẩn thận. Một mặt, nó có thể cung cấp cho người tiêu dùng sự bảo vệ khỏi gánh nặng phát sinh từ sự biến động giá trong các sự kiện cực đoan (đặc biệt là những người dễ bị tổn thương). Mặt khác, những sự bảo vệ như vậy có thể làm giảm đi hoặc làm biến dạng độ co giãn tự nhiên của giá có thể nảy sinh từ tính linh hoạt của người tiêu dùng và các công nghệ phân tán như xe điện (EV) và bơm nhiệt.

Các biện pháp phòng ngừa rủi ro phải được thiết kế cẩn thận để vừa bảo vệ mức phí cực đoan, vừa duy trì tính tương thích của các khuyến khích. Trong khi nhiều người tiêu dùng đang sử dụng biểu giá cố định, khoảng thời gian (ví dụ: hàng năm) mà biểu giá được thiết lập lại có thể khiến họ chịu rủi ro biến động giá. Hơn nữa, với một mức phí cố định, không có khuyến khích nào để phản ứng với giá cả. Các thiết kế biểu giá như trần mức phí (rate caps) (hoặc các tùy chọn mức phí trung bình) có thể cung cấp các giải pháp thay thế để hạn chế rủi ro trước giá thị trường cao, trong khi vẫn duy trì các khuyến khích cho phản ứng dựa trên giá. Cũng cần lưu ý rằng hiện nay một động lực đáng kể gây ra biểu giá bán lẻ cao liên quan đến truyền tải và phân phối (và ở một số khu vực tài phán là thị trường công suất) hơn là các khoản phí năng lượng.

Xem xét việc phòng ngừa rủi ro kỳ hạn bắt buộc khi phù hợp

Kết quả của việc ký kết hợp đồng phụ thuộc vào việc ai là người ngại rủi ro và vai trò của các trung gian tài chính. Nếu phía nhu cầu là trung lập với rủi ro (risk-neutral), thì sự tồn tại của các bên thứ ba sẵn sàng giao dịch rủi ro với nhà sản xuất ngại rủi ro là cực kỳ quan trọng; nếu thiếu các trung gian giao dịch rủi ro tài chính này, sẽ có ít công suất phát điện được xây dựng hơn.

Nghiên cứu này cũng cho thấy rằng ký kết hợp đồng kỳ hạn là yếu tố then chốt cho các kết quả thị trường có phúc lợi cao. Tuy nhiên, ở nhiều khu vực tài phán, mối đe dọa về giá cao là không đáng tin do sự can thiệp dự kiến từ phía quản lý, và người tiêu dùng bị cắt điện một cách không phân biệt trong các sự kiện sự cố — cả hai yếu tố này đều tạo ra khuyến khích cho việc phòng ngừa rủi ro dưới mức cần thiết (under-hedge).

Những nhà thiết kế thị trường có thể cân nhắc rằng việc giả định không có rủi ro can thiệp chính trị là không thực tế. Điều này thúc đẩy các thị trường năng lượng/ký kết hợp đồng kỳ hạn bắt buộc hoặc tập trung như một cách để đảm bảo việc phòng ngừa rủi ro và đầu tư công suất hiệu quả. Tuy nhiên, tổn thất hiệu quả là điều có thể dự đoán được khi phụ thuộc nhiều hơn vào các biện pháp phòng ngừa rủi ro số lượng bắt buộc do cơ quan quản lý xác định, thay vì việc tiếp cận đáng tin cậy với các tín hiệu giá khan hiếm vốn dẫn dắt các bên tham gia thị trường tự xác định các thỏa thuận phòng ngừa rủi ro tối ưu cho riêng họ.

Thị trường công suất có những nhược điểm

Các phương pháp tiếp cận sự đầy đủ nguồn lực dựa trên thị trường công suất hoặc các cơ chế tương đương có thể có những nhược điểm. Thị trường công suất là một loại hợp đồng kỳ hạn hạn chế được quản lý tập trung dựa trên công suất khả dụng ước tính thay vì năng lượng, thường đi kèm với các mức trần giá thị trường năng lượng.

1. Thị trường công suất có thể ưu tiên khí đốt hơn năng lượng tái tạo và lưu trữ. Chúng tôi thấy rằng ngay cả trong một phiên bản lý tưởng của thị trường công suất (quyền chọn mua - call option) mà giá năng lượng không bị kìm hãm, cơ cấu danh mục nguồn vẫn có xu hướng chuyển sang các công nghệ có chi phí vốn thấp hơn, chi phí biến đổi cao hơn như khí đốt thay vì năng lượng tái tạo và lưu trữ.
2. Trong các triển khai thực tế hơn của thị trường công suất với trần giá năng lượng, cuộc đấu giá công suất sẽ phải xác định và mã hóa giá trị thực tế của tổn thất điện năng một cách hành chính, vì nếu không thị trường hợp đồng sẽ không thấy được giá trị khan hiếm thực tế. Ngay cả khi đó, cũng sẽ không có thị trường thời gian thực để tất toán rủi ro số lượng thặng dư ở mức giá hiệu quả.
   Hơn nữa, các đợt tăng giá gần đây trong cuộc đấu giá công suất của PJM cho thấy rằng các thị trường công suất được tất toán trên cơ sở hàng năm không nhất thiết làm giảm mức độ rủi ro của người tiêu dùng trước giá cao.

Nhu cầu khác nhau về mức độ chấp nhận rủi ro

Các loại hình nhu cầu khác nhau (người tiêu dùng đại chúng so với công nghiệp lớn/trung tâm dữ liệu) có sở thích rủi ro khác nhau và quan tâm đến các rủi ro tiêu cực khác nhau. Các khách hàng công nghiệp lớn có thể có mức độ chấp nhận rủi ro cao hơn và không quá lo ngại về việc phòng ngừa rủi ro trước các kịch bản nhu cầu cao của chính họ tương ứng với thời điểm kinh doanh thuận lợi.

Những sự khác biệt này có thể dẫn đến các quyết định đầu tư công suất phát điện và đầu tư phía nhu cầu khác biệt đáng kể khi tồn tại các tín hiệu thị trường phù hợp. Các nhà quản lý lo ngại về việc bảo vệ người tiêu dùng hiện tại và quy mô nhỏ nên tìm cách cho các phụ tải lớn mới tiếp cận tín hiệu thị trường để họ có động lực thực hiện phòng ngừa rủi ro một cách phù hợp; giải pháp thay thế, và thường là hiện trạng, là giả định rằng tất cả nhu cầu mới là ngoại sinh (hoàn toàn thờ ơ với tín hiệu giá) với cùng hồ sơ rủi ro như những người tiêu dùng thương mại và hộ gia đình. Điều này có thể dẫn đến việc xã hội hóa rủi ro cho tất cả các nhóm khách hàng.

Không bù chéo thông qua biểu giá điện hoặc truyền tải

Các nhà quản lý nên cảnh giác với việc bù chéo cho các phụ tải lớn mới bằng chi phí của người tiêu dùng đại chúng. Sự bù chéo này có thể tồn tại dưới dạng các biện pháp phòng ngừa rủi ro theo thời gian và vị trí ngầm định bằng cách không tính phí các trung tâm dữ liệu theo giá biên (LMP) bán buôn. Nếu chúng ta ngoại ứng hóa các tác động ngoại lai của ô nhiễm địa phương, một sự bù chéo khác có thể xảy ra với nguồn phát khí tự nhiên tại chỗ gây tác động tiêu cực đến cộng đồng xung quanh.

Một sự bù chéo ngầm định khác là các nâng cấp truyền tải và phân phối mang lại lợi ích không tương xứng cho các trung tâm dữ liệu nhưng lại được xã hội hóa cho tất cả người tiêu dùng. Các nhà quản lý nên sử dụng phương pháp chi tiết hơn để phân bổ chi phí theo nguyên tắc "người hưởng lợi trả tiền". Tại Hoa Kỳ, Lệnh 1920 của FERC dường như cung cấp cơ sở cho sự chi tiết hơn này, nhưng cho đến nay điều này đã bị các công ty dữ liệu lớn phản đối với lý do đối xử với tất cả người tiêu dùng như nhau bất chấp những khác biệt to lớn về mức độ chấp nhận rủi ro và vốn giữa người tiêu dùng đại chúng và phụ tải công nghiệp lớn.

Hạn chế năng lượng tái tạo làm tăng giá điện

Hạn chế điện mặt trời và điện gió không có nghĩa là cùng một lượng nhu cầu đó nhất thiết sẽ được phục vụ bởi nhiều khí đốt hơn, và trong điều kiện các yếu tố khác không đổi, giá trung bình sẽ tăng lên. Do đó, các chính sách năng lượng gần đây đưa ra các ràng buộc hoặc chặn việc cấp phép cho điện gió và điện mặt trời có thể dẫn đến việc có ít tổng nhu cầu được xây dựng và phục vụ hơn với mức giá cao hơn.

Tạo môi trường cho đầu tư cung và cầu tối ưu

Các nhà quản lý nên tạo ra các môi trường dẫn đến các quyết định đầu tư cung và cầu tối ưu. Điều này đòi hỏi một mức giá hiệu quả làm cốt lõi của hệ thống, từ đó các quyết định đầu tư và ký kết hợp đồng được đưa ra. Nó cũng đòi hỏi một quy trình cấp phép và đấu nối kịp thời.

Mặc dù là tối ưu, nhưng lộ trình này đầy thách thức, và các cân nhắc ngắn hạn cũng phải được thực hiện để bảo vệ người tiêu dùng hiện tại khỏi các cú sốc nhu cầu khi phù hợp. Chúng tôi ủng hộ việc này được thực hiện thông qua các thỏa thuận phòng ngừa rủi ro xoay quanh mức giá hiệu quả hơn là các mức trần giá cứng nhắc. Các phụ tải lớn mới như các trung tâm dữ liệu có khả năng trong dài hạn để lựa chọn quy mô và vị trí, và họ nên được khuyến khích tham gia vào các thỏa thuận phòng ngừa rủi ro của riêng họ với các nhà sản xuất. Điều này có thể mang lại kết quả là đầu tư phía nhu cầu và đầu tư phía cung đều lớn hơn, trong khi vẫn duy trì được độ tin cậy và khả năng chi trả.

Nguồn: Belfer Center