Рынок электроэнергии — это система, которая позволяет осуществлять обмен электрической энергией через электрическую сеть . [1] Исторически сложилось так, что электроэнергия в основном продавалась компаниями, эксплуатирующими электрогенераторы , и покупалась потребителями или розничными торговцами электроэнергией .
Электроэнергетическая отрасль зародилась в конце 19 века в Соединенных Штатах и Великобритании. На протяжении 20 века и до настоящего времени произошли глубокие изменения в экономическом управлении электроэнергией. Изменения произошли в разных регионах и странах по многим причинам, начиная от технологических достижений (со стороны спроса и предложения) и заканчивая политикой и идеологией.
На рубеже 21-го века несколько стран реструктурировали свои электроэнергетические отрасли, заменив вертикально интегрированный и жестко регулируемый «традиционный» рынок электроэнергии рыночными механизмами для производства , передачи , распределения и розничной торговли электроэнергией . [2] Традиционный и конкурентный рыночные подходы в общих чертах соответствуют двум видениям отрасли: дерегулирование превращало электроэнергию из общественной услуги (например, канализации ) в торгуемый товар (например, сырую нефть ). [3] По состоянию на 2020-е годы традиционные рынки все еще распространены в некоторых регионах, включая большую часть Соединенных Штатов и Канады. [4]
В последние годы правительства реформировали рынки электроэнергии, чтобы улучшить управление переменной возобновляемой энергией и сократить выбросы парниковых газов . [5] [6]
Структура рынка электроэнергии довольно сложна. [7] Рынки часто включают механизмы для управления различными соответствующими услугами наряду с энергией. Услуги могут включать:
Простой "энергетический" оптовый рынок электроэнергии будет только способствовать продаже энергии, без учета других услуг, которые могут поддерживать систему, и испытывать проблемы после внедрения в одиночку. Чтобы учесть это, структура рынка электроэнергии обычно включает: [7]
Конкурентные розничные рынки электроэнергии смогли сохранить свою простую структуру. [7]
Кроме того, для большинства крупных операторов существуют рынки прав на передачу [ необходима ссылка ] и производных финансовых инструментов на электроэнергию, таких как фьючерсы и опционы на электроэнергию , которые активно торгуются.
Рыночные внешние эффекты выбросов парниковых газов иногда решаются путем установления цен на углерод . [11]
Рынок электроэнергии характеризуется уникальными особенностями [12] , которые нетипичны для рынков товаров или потребительских товаров.
Хотя существует несколько похожих рынков (например, авиабилеты и гостиничные номера, как и электроэнергия, не могут храниться, а спрос на них меняется в зависимости от сезона), [13] величина пикового ценообразования (пиковая цена может быть в 100 раз выше, чем непиковая) отличает рынок электроэнергии (летняя цена за номер в отеле на берегу моря может быть в 3–4 раза выше, чем несезонная), [14] рынки отелей/авиакомпаний также могут использовать розничную ценовую дискриминацию , недоступную на оптовом рынке электроэнергии. [15] Особенности рынка электроэнергии делают его принципиально неполным . [16]
Электроэнергия обычно доступна по требованию. [17] Чтобы достичь этого, предложение должно соответствовать спросу очень близко в любое время, несмотря на постоянные изменения обоих (так называемая балансировка сети ). Часто единственным запасом прочности являются те, которые обеспечиваются кинетической энергией физически вращающихся машин ( синхронных генераторов и турбин). Если есть несоответствие между предложением и спросом, генераторы поглощают дополнительную энергию, ускоряясь, или производят больше мощности, замедляясь, заставляя частоту сети (50 или 60 Гц ) увеличиваться или уменьшаться. Однако частота не может слишком сильно отклоняться от цели: многие единицы электрооборудования могут быть уничтожены частотой, выходящей за пределы допустимого диапазона, и, таким образом, автоматически отключатся от сети, чтобы защитить себя, потенциально вызывая отключение электроэнергии . [ 17]
Существует множество других физических и экономических ограничений, влияющих на электросеть и рынок, некоторые из которых создают невыпуклость : [18]
Электрические сети являются естественными монополиями , поскольку невозможно построить несколько сетей, конкурирующих друг с другом. Чтобы решить эту проблему, многие электрические сети регулируются с целью устранения риска ценового манипулирования . Два основных типа регулирования цен в сетях: [19]
Конструкция сети передачи ограничивает объем электроэнергии, который может быть передан из одной тесно связанной области («узла») в другую, поэтому генератор в одном узле может оказаться не в состоянии обслуживать нагрузку в другом узле (из-за « перегрузки передачи »), что может привести к образованию фрагментов рынка, которые придется обслуживать за счет местной генерации (« зоны нагрузки »).
После первых нескольких лет своего существования отрасль электроснабжения регулировалась различными уровнями правительства. К 1950-м годам появилось множество различных соглашений, существовавших по-разному в разных странах и даже на региональном уровне, например: [20]
У этих разнообразных структур было несколько объединяющих черт: очень слабая зависимость от конкурентных рынков, [21] отсутствие официальных оптовых рынков и невозможность для клиентов выбирать поставщиков. [22]
Разнообразие и огромные размеры рынка США сделали потенциальный торговый выигрыш достаточно большим, чтобы оправдать некоторые оптовые сделки: [23]
В розничной торговле с потребителей взимались фиксированные регулируемые цены, которые не менялись с учетом предельных издержек , розничные тарифы почти полностью зависели от объемного ценообразования (на основе показаний счетчиков, регистрируемых ежемесячно), а фиксированное возмещение издержек было включено в цену за кВт·ч . [23]
Традиционное рыночное устройство было разработано для состояния электроэнергетики, распространенного до реструктуризации (и все еще распространенного в некоторых регионах, включая большую часть США и Канады [4] ). Шмалензе [ кто? ] называет это состояние историческим (в отличие от возникающего после реструктуризации ). В историческом режиме почти все источники генерации можно считать диспетчерскими (доступными по требованию, в отличие от возникающей переменной возобновляемой энергии ). [21]
Чили стала пионером в области дерегулирования в начале 1980-х годов (закон 1982 года кодифицировал изменения, начатые в 1979 году). [24] Всего несколько лет спустя новый рыночный подход к электроэнергии был сформулирован в США, [24] популяризированный во влиятельной работе Джоскоу и Шмалензее, [25] «Рынки электроэнергии: анализ дерегулирования электроэнергетических компаний» (1983). [26] В то же время в Великобритании Закон об энергетике 1983 года предусматривал общие перевозки в электрических сетях, что позволяло выбирать поставщика для электросетей и очень крупных потребителей (аналогично « wheeling » в США). [27]
Включение распределенных энергетических ресурсов (DER) вдохновило инновационные рынки электроэнергии, которые возникают из иерархической нерегулируемой рыночной структуры, такие как локальные рынки гибкости , с вышестоящими агрегирующими субъектами, представляющими несколько DER (например, агрегаторы). Рынки гибкости относятся к рынкам, на которых операторы распределительных систем (DSO) закупают услуги у активов, связанных с их распределительной системой, стремясь гарантировать эксплуатационную безопасность распределительной сети. Эта концепция является относительно новой, и ее разработка в настоящее время является предметом активных исследований. [28] В этом смысле различные субъекты могут действовать как агрегаторы, например, агрегаторы реагирования на спрос, менеджеры сообществ, поставщики услуг электроэнергии и т. д., в зависимости от характеристик набора представляемых активов. [29]
Оптовый рынок электроэнергии , также биржа электроэнергии или PX (или биржа электроэнергии , особенно если они также торгуют газом) — это система, позволяющая осуществлять покупки посредством заявок на покупку; продажи посредством предложений на продажу. Заявки и предложения используют принципы спроса и предложения для установления цены. Долгосрочные контракты аналогичны соглашениям о покупке электроэнергии и обычно считаются частными двусторонними сделками между контрагентами.
Оптовый рынок электроэнергии существует, когда конкурирующие генераторы предлагают свою электроэнергию розничным торговцам. Затем розничные торговцы переоценивают электроэнергию и вывозят ее на рынок. В то время как оптовое ценообразование раньше было исключительной прерогативой крупных розничных поставщиков, все больше рынков, таких как Новая Англия, начинают открываться для конечных потребителей. Крупные конечные потребители, стремящиеся сократить ненужные накладные расходы на свои расходы на электроэнергию, начинают осознавать преимущества, присущие такому шагу покупки. Потребители, покупающие электроэнергию напрямую у генераторов, — сравнительно недавнее явление.
Оптовая покупка электроэнергии не лишена недостатков (рыночная неопределенность, членские взносы, вступительные взносы, залоговые инвестиции и организационные расходы, поскольку электроэнергию придется покупать ежедневно), однако чем больше электрическая нагрузка конечного потребителя, тем больше выгода и стимул к переходу.
Для процветания экономически эффективного оптового рынка электроэнергии необходимо соблюдение ряда критериев, а именно наличие скоординированного спотового рынка, который имеет «экономическую диспетчеризацию на основе заявок, ограниченную безопасностью и узловыми ценами». Эти критерии были в значительной степени приняты в США, Австралии, Новой Зеландии и Сингапуре. [30]
Рынки товаров, связанных с электроэнергией, требуемые и управляемые (и оплачиваемые) операторами рынка для обеспечения надежности, считаются вспомогательными услугами и включают такие названия, как вращающийся резерв, невращающийся резерв, операционный резерв , реагирующий резерв, регулирование вверх, регулирование вниз и установленная мощность .
Оптовые сделки (заявки и предложения) в сфере электроэнергии обычно клирингуются и урегулируются оператором рынка или специализированной независимой организацией, на которую возложена исключительная функция. Операторы рынка могут или не могут проводить клиринговые сделки, но часто требуют знания торговли для поддержания баланса генерации и нагрузки. [ необходима цитата ]
Рынки электроэнергии торгуют чистой выработкой электроэнергии в течение ряда интервалов, как правило, с шагом в 5, 15 и 60 минут. [ необходима ссылка ]
Для определения того, какие производители будут отправлены, можно использовать два типа аукционов:
Для определения платежей клиринг может использовать один из двух механизмов: [33]
В PAB стратегические торги могут привести к тому, что производители будут предлагать цены, значительно превышающие их истинную стоимость, поскольку они будут отправляться до тех пор, пока их ставки будут ниже клиринговой цены .
При отсутствии сговора ожидается, что MPS стимулирует производителей делать ставки, близкие к их краткосрочным предельным издержкам , чтобы избежать риска полного упущения. MPS также более прозрачна, поскольку новый участник торгов уже знает рыночную цену и может оценить прибыльность с его предельными издержками; чтобы преуспеть с PAB, участнику торгов также нужна информация о других заявках. [33] Из-за более высоких рисков PAB, это дает дополнительное преимущество крупным игрокам, которые лучше оснащены для оценки рынка и принятия риска (например, играя с высокой ставкой на некоторые из своих единиц). Однако MPS приводит к тому, что производители получают больше, чем их цены торгов, по замыслу, что приводит к призывам заменить его на PAB, несмотря на стимул для стратегических торгов. [34]
Чтобы справиться со всеми ограничениями и при этом сохранить равновесие системы, центральный орган, оператор системы передачи (TSO), должен координировать обязательства по установке и экономическую диспетчеризацию . [36] Если частота выходит за пределы заранее определенного диапазона, системный оператор будет действовать, чтобы добавить или удалить либо генерацию, либо нагрузку.
В отличие от решений в режиме реального времени, которые обязательно централизованы, сам рынок электроэнергии может быть централизованным или децентрализованным. На централизованном рынке TSO решает, какая электростанция должна работать и сколько она должна производить задолго до поставки (во время фазы «спотового рынка» или операции на день вперед ). На децентрализованном рынке производитель обязуется только поставлять электроэнергию, но средства для этого остаются за самим производителем (например, он может заключить соглашение с другим производителем о поставке фактической энергии). Централизованные рынки облегчают учет невыпуклостей, в то время как децентрализованные позволяют внутридневной торговле корректировать возможно неоптимальные решения, принятые на день вперед, например, учитывая улучшенные прогнозы погоды для возобновляемых источников энергии. [36] Из-за разницы в конструкции сети (в США были более слабые сети передачи) дизайн оптовых рынков в США и Европе разошелся, хотя изначально США следовали европейскому (децентрализованному) примеру. [37]
Чтобы приспособиться к ограничениям сети передачи, централизованные рынки обычно используют локальное предельное ценообразование (LMP), где каждый узел имеет свою собственную цену на местном рынке (отсюда еще одно название практики, узловое ценообразование ). Политические соображения иногда делают неприятным принуждение потребителей на одной и той же территории, но подключенных к разным узлам, платить разные цены за электроэнергию, поэтому используется модифицированная модель узлового ценообразования генератора (GNP): генераторы по-прежнему получают узловые цены, в то время как субъекты, обслуживающие нагрузку, взимают с конечных пользователей цены, которые усредняются по территории. Многие децентрализованные рынки не используют LMP и имеют цену, установленную для географической области («зона», отсюда и название зональное ценообразование) или «региона» ( региональное ценообразование , термин используется в основном для очень больших зон Национального рынка электроэнергии Австралии, где пять регионов охватывают континент). [38]
В начале 2020-х годов не было явного предпочтения какой-либо из двух рыночных конструкций, например, североамериканские рынки прошли через централизацию, в то время как европейские двигались в противоположном направлении: [38]
Оператор системы передачи на централизованном рынке электроэнергии получает информацию о стоимости (обычно три компонента: начальные затраты, затраты холостого хода, предельные производственные затраты [39] ) для каждой единицы генерации («торги на основе единицы») и принимает все решения на рынках на сутки вперед и в реальном времени ( системная перераспределение ). Такой подход позволяет оператору учитывать детали конфигурации системы передачи. Централизованный рынок обычно использует LMP, а цель распределения — минимизировать общую стоимость в каждом узле [ необходимо разъяснение ] (которая в большой сети исчисляется сотнями или даже тысячами). Централизованные рынки используют некоторые процедуры, напоминающие вертикально интегрированные электроэнергетические компании эпохи до дерегулирования, поэтому централизованные рынки также называются интегрированными рынками электроэнергии . [38]
Благодаря централизованному и подробному характеру отправки на день вперед, она остается осуществимой и экономически эффективной на момент доставки, если только не произойдут какие-либо непредвиденные неблагоприятные события. Ранние решения помогают эффективно планировать заводы с длительным временем наращивания. [38]
Недостатки централизованного дизайна с LMP: [40]
Цена единицы электроэнергии с LMP основана на предельной стоимости , поэтому начальные и холостые затраты не включены. Централизованные рынки, таким образом, обычно выплачивают компенсацию за эти затраты производителю (так называемые make-whole или uplift платежи ), финансируемые каким-то образом участниками рынка (и, в конечном счете, потребителями). [38]
Негибкость централизованного рынка проявляется двумя способами: [41]
Алгоритмы клиринга рынка сложны (некоторые из них являются NP-полными ) и должны быть выполнены в ограниченное время (5–60 минут). Таким образом, результаты не обязательно оптимальны, их трудно воспроизвести независимо, и от участников рынка требуется доверие к оператору (из-за сложности иногда решение алгоритма принять или отклонить заявку кажется совершенно произвольным для участника торгов). [41]
Если оператор системы передачи владеет фактической сетью передачи, он будет заинтересован в получении прибыли за счет увеличения арендной платы за перегрузку . Таким образом, в США оператор обычно не владеет никакой мощностью и часто называется независимым системным оператором (ISO). [41]
Более высокая степень централизации рынка подразумевает прямые расчеты затрат оператором рынка (производители больше не подают заявки). Несмотря на очевидную проблему с генерирующими компаниями, заинтересованными в завышении своих затрат (это может быть скрыто за счет сделок с аффилированными компаниями), эта схема рынка электроэнергии на основе затрат устраняет рыночную власть поставщиков и используется в ситуации, когда возможно злоупотребление рыночной властью (например, Чили с ее преобладанием гидроэнергетики, в США, когда местная рыночная власть достаточно высока, некоторые европейские рынки [ какие? ] ). Менее очевидной проблемой является тенденция участников рынка в этих условиях концентрироваться на инвестициях в пиковые электростанции в ущерб мощности базовой нагрузки . [41] Одним из преимуществ рынка на основе затрат является относительно низкая стоимость его создания. [42] Подход на основе затрат популярен в Латинской Америке: помимо Чили, он используется в Боливии, Перу, Бразилии и странах Центральной Америки. [43]
Системный оператор проводит аудит параметров каждого генераторного блока (включая тепловой расход , минимальную нагрузку, скорость изменения и т. д.) и оценивает прямые предельные издержки его работы. На основе этой информации составляется почасовой график распределения для минимизации общих прямых издержек. В ходе этого процесса для каждого узла получаются почасовые теневые цены , которые могут использоваться для урегулирования рыночных продаж. [43]
Децентрализованные рынки позволяют генерирующим компаниям выбирать собственный способ поставки энергии для своей заявки на сутки вперед (которая определяет цену и местоположение). Поставщик может использовать любое подразделение, имеющееся в его распоряжении (так называемые «торги на основе портфеля») или даже платить другой компании за поставку энергии. На рынке по-прежнему есть центральный оператор, который эксклюзивно контролирует систему в режиме реального времени, но со значительно уменьшенными полномочиями вмешиваться до поставки (часто просто возможность планировать работу сети передачи для работы на сутки вперед ). Такая договоренность делает владение оператором пропускной способностью передачи менее важной проблемой, и европейские страны, за исключением Великобритании, разрешают это (следуя модели независимого оператора системы передачи или ITSO). [42]
В то время как некоторые операторы в Европе участвуют в структурировании рынков на день вперед и внутридневных рынков, другие — нет. Например, рынок Великобритании после Новых соглашений о торговле электроэнергией в Великобритании и рынок Новой Зеландии позволяют рынкам улаживать все трения до реального времени. Эта опора на финансовые инструменты приводит к дополнительным названиям децентрализованных рынков: биржевые , необъединенные , двусторонние . [42]
Системная цена на рынке на сутки вперед, в принципе, определяется путем сопоставления предложений от генераторов с заявками от потребителей в каждом узле для разработки классической равновесной цены спроса и предложения , обычно на часовом интервале, и рассчитывается отдельно для субрегионов, в которых модель потока нагрузки системного оператора указывает на то, что ограничения будут сдерживать импорт передачи.
Теоретические цены на электроэнергию в каждом узле сети являются рассчитанной « теневой ценой », в которой предполагается, что один дополнительный киловатт-час требуется в рассматриваемом узле, а гипотетическая приростная стоимость для системы, которая возникла бы в результате оптимизированной перераспределения доступных единиц, устанавливает гипотетическую себестоимость производства гипотетического киловатт-часа. Это известно как локальное предельное ценообразование ( LMP ) или узловое ценообразование и используется на некоторых нерегулируемых рынках, в частности, на рынках Midcontinent Independent System Operator (MISO), PJM Interconnection , ERCOT , New York и ISO New England в Соединенных Штатах, [44] Новой Зеландии , [45] и в Сингапуре. [46]
На практике запускается описанный выше алгоритм LMP, включающий расчет распределения с минимальными затратами, ограниченный требованиями безопасности (определен ниже), при этом предложение формируется на основе генераторов, представивших предложения на рынке на сутки вперед, а спрос формируется на основе заявок от обслуживающих нагрузку субъектов, которые потребляют ресурсы в рассматриваемых узлах.
Из-за различных невыпуклостей, присутствующих на оптовых рынках электроэнергии, в форме экономии масштаба, затрат на запуск и/или остановку, издержек, которых можно избежать, неделимости, минимальных требований к поставкам и т. д., некоторые поставщики могут нести убытки в рамках LMP, например, потому что они могут не возместить свои фиксированные издержки только за счет товарных платежей. Для решения этой проблемы были предложены различные схемы ценообразования, которые поднимают цену выше предельной стоимости и/или предусматривают побочные платежи (надбавки). Либеропулос и Андрианезис (2016) [47] рассматривают и сравнивают несколько из этих схем по цене, надбавкам и прибыли, которые генерирует каждая схема.
Хотя в теории концепции LMP полезны и, очевидно, не подвержены манипуляциям, на практике системные операторы имеют значительную свободу действий в отношении результатов LMP посредством возможности классифицировать блоки как работающие в режиме «диспетчеризации вне пределов допустимого», которые, таким образом, исключаются из расчета LMP. В большинстве систем блоки, которые отправляются для обеспечения реактивной мощности для поддержки сетей электропередачи, объявляются «не имеющими допустимого» (хотя обычно это те же блоки, которые расположены в ограниченных зонах и в противном случае привели бы к сигналам дефицита). Системные операторы также обычно выводят блоки в режим «вращающегося резерва» для защиты от внезапных отключений или неожиданно быстрых скачков спроса и объявляют их «не имеющими допустимого». Результатом часто является существенное снижение клиринговой цены в то время, когда рост спроса в противном случае привел бы к росту цен.
Исследователи отметили, что множество факторов, включая установленные предельные цены на энергию, значительно ниже предполагаемой стоимости дефицита энергии, эффект «недобросовестной» диспетчеризации, использование таких методов, как снижение напряжения в периоды дефицита без соответствующего сигнала о цене дефицита и т. д., приводит к проблеме недостающих денег. Следствием этого является то, что цены, выплачиваемые поставщикам на «рынке», существенно ниже уровней, необходимых для стимулирования нового входа. Таким образом, рынки были полезны для повышения эффективности краткосрочных системных операций и диспетчеризации, но потерпели неудачу в том, что рекламировалось как основное преимущество: стимулирование подходящих новых инвестиций там, где это необходимо, когда это необходимо. [ необходима цитата ]
На рынках LMP, где существуют ограничения на передающую сеть, существует необходимость в более дорогой генерации, которая будет отправлена на сторону ограничения вниз по течению. Цены по обе стороны ограничения разделяются, что приводит к ценообразованию за перегрузку и арендной плате за ограничение.
Ограничение может быть вызвано, когда определенная ветвь сети достигает своего теплового предела или когда потенциальная перегрузка произойдет из-за непредвиденного события (например, отказа генератора или трансформатора или отключения линии) в другой части сети. Последнее называется ограничением безопасности . Системы передачи работают так, чтобы обеспечить непрерывность поставок, даже если произойдет непредвиденное событие, например, потеря линии. Это известно как система с ограничениями безопасности .
В большинстве систем используемый алгоритм представляет собой модель «DC», а не модель «AC», поэтому ограничения и перераспределение, возникающие из-за тепловых пределов, определяются/предсказываются, но ограничения и перераспределение, возникающие из-за дефицита реактивной мощности, не определяются. [ требуется ссылка ] Некоторые системы учитывают предельные потери. Цены на рынке в реальном времени определяются алгоритмом LMP, описанным выше, балансируя поставку от доступных единиц. [48] Этот процесс выполняется для каждого 5-минутного, получасового или часового (в зависимости от рынка) интервала в каждом узле сети передачи . Гипотетический расчет перераспределения, который определяет LMP, должен учитывать ограничения безопасности, а расчет перераспределения должен оставлять достаточный запас для поддержания стабильности системы в случае незапланированного отключения в любой точке системы. Это приводит к спотовому рынку с «экономичным распределением на основе ставок, ограниченным безопасностью, с узловыми ценами».
На многих устоявшихся рынках узловое ценообразование не применяется, примерами являются Великобритания, EPEX SPOT (большинство европейских стран) и Nord Pool Spot (страны Северной Европы и Балтии).
Управление финансовыми рисками часто является приоритетом для участников нерегулируемых рынков электроэнергии из-за существенных ценовых и объемных рисков, которые могут демонстрировать рынки. Следствием сложности оптового рынка электроэнергии может быть чрезвычайно высокая волатильность цен в периоды пикового спроса и дефицита поставок. Конкретные характеристики этого ценового риска в значительной степени зависят от физических основ рынка, таких как сочетание типов генерирующих установок и взаимосвязь между спросом и погодными условиями. Ценовой риск может проявляться в виде ценовых «скачков», которые трудно предсказать, и ценовых «шагов», когда базовая позиция топлива или установки меняется в течение длительных периодов.
Риск объема часто используется для обозначения явления, при котором участники рынка электроэнергии имеют неопределенные объемы или количества потребления или производства. Например, розничный торговец не может точно предсказать потребительский спрос на любой конкретный час более чем на несколько дней вперед, а производитель не может предсказать точное время, когда у него будет отключение завода или нехватка топлива. Фактором усложнения также является общая корреляция между экстремальными ценовыми и объемными событиями. Например, скачки цен часто происходят, когда у некоторых производителей отключение завода или когда некоторые потребители находятся в периоде пикового потребления. Введение значительных объемов непостоянных источников энергии, таких как энергия ветра, может повлиять на рыночные цены.
Розничные торговцы электроэнергией, которые в совокупности покупают на оптовом рынке, и производители, которые в совокупности продают на оптовом рынке, подвержены этим ценовым и объемным эффектам и, чтобы защитить себя от волатильности, они будут заключать « хедж -контракты» друг с другом. Структура этих контрактов различается в зависимости от регионального рынка из-за различных соглашений и рыночных структур. Однако две самые простые и наиболее распространенные формы — это простые форвардные контракты с фиксированной ценой на физическую поставку и контракты на разницу, в которых стороны согласовывают цену исполнения на определенные периоды времени. В случае контракта на разницу , если результирующий индекс оптовой цены (указанный в контракте) в любой период времени выше цены исполнения, производитель возместит разницу между ценой исполнения и фактической ценой за этот период. Аналогично розничный торговец возместит разницу производителю, когда фактическая цена меньше «цены исполнения». Фактический индекс цены иногда называют «спотовой» или «пуловой» ценой в зависимости от рынка.
Многие другие соглашения о хеджировании, такие как контракты на колебания, [ требуется разъяснение ] виртуальные торги , права на финансовую передачу , [ требуется разъяснение ] опционы колл и пут, торгуются на сложных рынках электроэнергии. В целом они предназначены для передачи финансовых рисков между участниками.
Из-за высоких цен на газ из-за газового спора между Россией и Европейским союзом в 2022 году , в конце 2022 года ЕС установил предельные цены на электроэнергию, не связанную с газом, на уровне 180 евро за мегаватт-час [49] , а Великобритания рассматривает возможность установления предельных цен. [50] Цены на ископаемые виды топлива, особенно газ, могут быть ограничены выше, чем на возобновляемые источники энергии, при этом доходы, превышающие предельные, будут субсидировать некоторых потребителей, как в Турции . [ необходима ссылка ] Академическое исследование более раннего ценового предела на этом рынке пришло к выводу, что он снизил благосостояние, [51] а другое исследование показало, что общеевропейский ценовой предел может привести к «бесконечной спирали более высоких импортных цен и более высоких субсидий». [52] С помощью теории игр было академически доказано , что ограничение цены на импортируемый российский газ (часть которого используется для выработки электроэнергии) может быть полезным, [53] однако политически это сложно. [54]
Электроэнергетическая биржа — это товарная биржа, занимающаяся торговлей электроэнергией :
Сама электроэнергия или продукты, произведенные с большим количеством электроэнергии, экспортируемые в другую страну, могут облагаться углеродным тарифом , если в стране-экспортере нет цены на углерод : например, поскольку в Великобритании действует система торговли выбросами Великобритании, то она не будет облагаться пошлиной по Механизму пограничной корректировки выбросов углерода ЕС , тогда как в Турции нет цены на углерод, поэтому она может облагаться пошлиной. [83]
Вместо традиционного порядка заслуг, основанного на стоимости, когда избыточная генерация снижает мощность электростанций, которые наносят наибольший вред здоровью, было предложено сделать это. [84] В связи с ростом возобновляемых источников энергии и глобальным энергетическим кризисом 2021–2022 годов некоторые страны рассматривают возможность изменения своих рынков электроэнергии. [85] [86] [87] Например, некоторые европейцы предлагают отделить цены на электроэнергию от цен на природный газ. [88]
Розничный рынок электроэнергии существует, когда конечные потребители могут выбирать своего поставщика из числа конкурирующих розничных продавцов электроэнергии ; один из терминов, используемых в Соединенных Штатах для этого типа потребительского выбора, — «энергетический выбор». Отдельный вопрос для рынков электроэнергии заключается в том, сталкиваются ли потребители с ценообразованием в реальном времени (цены, основанные на переменной оптовой цене) или с ценой, которая устанавливается каким-либо иным способом, например, среднегодовыми затратами. На многих рынках потребители не платят на основе цены в реальном времени и, следовательно, не имеют стимула сокращать спрос в периоды высоких (оптовых) цен или переносить свой спрос на другие периоды. Реагирование на спрос может использовать механизмы ценообразования или технические решения для сокращения пикового спроса.
В целом, реформа розничной торговли электроэнергией вытекает из реформы оптовой торговли электроэнергией. Однако возможно иметь одну компанию по производству электроэнергии и при этом иметь розничную конкуренцию. Если оптовая цена может быть установлена в узле сети передачи и количество электроэнергии в этом узле может быть согласовано, возможна конкуренция за розничных клиентов в системе распределения за пределами узла. Например, на немецком рынке крупные вертикально интегрированные коммунальные предприятия конкурируют друг с другом за клиентов в более или менее открытой сети.
Хотя рыночные структуры различаются, существуют некоторые общие функции, которые розничный торговец электроэнергией должен уметь выполнять или заключать контракты, чтобы эффективно конкурировать. Невыполнение или некомпетентность в выполнении одного или нескольких из следующих пунктов привели к некоторым драматическим финансовым катастрофам:
Две основные слабые стороны — управление рисками и выставление счетов. В Соединенных Штатах в 2001 году несовершенное регулирование розничной конкуренции в Калифорнии привело к калифорнийскому энергетическому кризису и оставило действующих ритейлеров, подверженных высоким спотовым ценам, но без возможности хеджирования против них. [89] В Великобритании ритейлер Independent Energy с большой клиентской базой обанкротился, когда не смог собрать деньги, причитающиеся клиентам. [90]
Конкурентная розничная торговля нуждается в открытом доступе к распределительным и передающим проводам. Это, в свою очередь, требует установления цен на обе эти услуги. Они также должны обеспечивать соответствующую отдачу владельцам проводов и поощрять эффективное размещение электростанций. Существует два типа сборов: сбор за доступ и регулярный сбор. Сбор за доступ покрывает стоимость наличия и доступа к сети доступных проводов или право использовать существующую передающую и распределительную сеть. Регулярный сбор отражает предельную стоимость передачи электроэнергии через существующую сеть проводов.
Доступна новая технология, которая была опробована Министерством энергетики США, которая может лучше подходить для рыночного ценообразования в реальном времени. Потенциальным применением управляемой событиями SOA (сервисно-ориентированной архитектуры) может быть виртуальный рынок электроэнергии, где домашние сушилки для белья могут делать ставки по цене потребляемой ими электроэнергии в системе рыночного ценообразования в реальном времени. [91] Система рыночных цен и контроля в реальном времени может превратить потребителей электроэнергии в активных участников управления электросетью и их ежемесячными счетами за коммунальные услуги. [92] Потребители могут устанавливать ограничения на то, сколько они будут платить за электроэнергию для работы сушилки для белья, например, и поставщики электроэнергии, желающие передавать электроэнергию по этой цене, будут оповещены по сети и смогут продавать электроэнергию сушилке. [93]
С одной стороны, потребительские устройства могут делать ставки на электроэнергию на основе того, сколько владелец устройства готов заплатить, заранее установленной потребителем. [94] С другой стороны, поставщики могут автоматически вводить ставки со своих электрогенераторов, исходя из того, сколько будет стоить запуск и эксплуатация генераторов. Кроме того, поставщики электроэнергии могут проводить анализ рынка в реальном времени , чтобы определить окупаемость инвестиций для оптимизации прибыльности или снижения стоимости товаров для конечного пользователя . Эффекты конкурентного розничного рынка электроэнергии неоднозначны в разных штатах, но, как правило, по-видимому, снижают цены в штатах с высоким уровнем участия и повышают цены в штатах с низким уровнем участия потребителей. [95]
Программное обеспечение SOA, управляемое событиями, может позволить домовладельцам настраивать множество различных типов электрических устройств, имеющихся в их доме, для желаемого уровня комфорта или экономии. Программное обеспечение, управляемое событиями, может также автоматически реагировать на изменение цен на электроэнергию всего за пять минут. Например, чтобы сократить потребление электроэнергии домовладельцем в пиковые периоды (когда электричество стоит дороже всего), программное обеспечение может автоматически понижать целевую температуру термостата в системе центрального отопления (зимой) или повышать целевую температуру термостата в системе центрального охлаждения (летом).
Сравнение между традиционным и конкурентным рыночным опытом дает неоднозначные результаты. Опыт США, где нерегулируемые коммунальные предприятия работают вместе с вертикально интегрированными, дает некоторые свидетельства повышения эффективности: [96]
Шмалензее приходит к выводу, что вполне вероятно, что реструктуризация привела к снижению оптовых цен, по крайней мере в США и Великобритании. [97] Маккей и Меркадал в масштабном анализе рынка США в период с 1994 по 2016 год, хотя и подтвердили выводы Шмалензее о снижении затрат, пришли к противоположному выводу о ценах: нерегулируемые коммунальные предприятия реализовали значительно более высокие цены из-за более высокой наценки на генерирующие мощности и двойного извлечения прибыли двумя вертикально разделенными компаниями. [98]
Что касается достаточности ресурсов , рынок США в начале реструктуризации имел избыточные генерирующие мощности, что подтвердило ожидание того, что регулируемые цены стимулируют производителей к чрезмерному инвестированию. Первоначальная надежда на то, что поток доходов будет достаточным для продолжения наращивания мощностей, не оправдалась: столкнувшись со злоупотреблением рыночной властью, все рынки США ввели оптовые ценовые ограничения , которые во многих случаях были намного ниже стоимости потерянной нагрузки, тем самым создавая «проблему недостающих денег» (ограничение доходов во время относительно нечастых дефицитов приводит к нехватке денег для строительства инфраструктуры, которая используется только во время этих дефицитов); проблема чрезмерных инвестиций была заменена недоинвестированием, что снизило надежность сети. В ответ были введены крупные трансфертные платежи за мощность (в США в 2018 году платежи достигали 47% от дохода нового блока). [97] Рынки ЕС последовали американскому примеру в 2010-х годах. Шмалензее отмечает, что хотя процесс определения размера компенсации за новые мощности в США в принципе аналогичен комплексному планированию ресурсов традиционных рынков, новая версия менее прозрачна и обеспечивает меньшую определенность из-за частой смены правил (традиционная схема гарантировала возмещение затрат), поэтому повышение эффективности в этой области маловероятно. [99]
Введение выбора поставщика и переменного ценообразования на розничном рынке было с энтузиазмом поддержано крупными потребителями (бизнесом), которые могут использовать методы сдвига времени потребления, чтобы извлечь выгоду из ценообразования по времени использования и иметь доступ к хеджированию против очень высоких цен. [99] Принятие среди частных потребителей в США было минимальным. [100]
Многие региональные рынки достигли определенного успеха, и продолжающаяся тенденция по-прежнему направлена на дерегулирование и введение конкуренции. Однако в 2000/2001 гг. [101] крупные неудачи, такие как кризис электроэнергии в Калифорнии и крах Enron, привели к замедлению темпов изменений, а в некоторых регионах — к усилению регулирования рынка и снижению конкуренции. Однако эта тенденция широко рассматривается как временная по сравнению с долгосрочной тенденцией к более открытым и конкурентным рынкам. [102]
Несмотря на благоприятный свет, в котором концептуально рассматриваются рыночные решения, проблема «недостающих денег» до сих пор оказалась неразрешимой. [ требуется ссылка ] Если бы цены на электроэнергию поднялись до уровней, необходимых для стимулирования новой коммерческой (т.е. рыночной) передачи и генерации, то издержки для потребителей были бы политически сложными.
Увеличение ежегодных расходов для потребителей только в Новой Англии было подсчитано в $3 млрд во время недавних [ когда? ] слушаний FERC по структуре рынка NEPOOL. Несколько механизмов, которые призваны стимулировать новые инвестиции там, где они больше всего нужны, предлагая повышенные платежи за мощность (но только в зонах, где прогнозируется нехватка генерации), были предложены для NEPOOL, PJM и NYPOOL и идут под общим заголовком «локальная мощность» или LICAP (версия PJM называется «модель ценообразования надежности» или «RPM»). [103]
В нерегулируемой сети необходимы определенные стимулы для участников рынка, чтобы создавать и поддерживать ресурсы генерации и передачи, которые могут когда-нибудь быть востребованы для поддержания баланса сети (поддерживая « достаточность ресурсов » или RA), но большую часть времени эти ресурсы простаивают и не приносят дохода от продажи электроэнергии. Поскольку «энергетические рынки имеют потенциал привести к точке равновесия для рынка, которая не соответствует тому, что хотят видеть пользователи и регулирующие органы», [104] все существующие оптовые рынки электроэнергии полагаются на ограничения предложения в той или иной форме. [8] Эти ограничения не позволяют поставщикам полностью возместить свои инвестиции в резервные мощности через ценообразование дефицита, создавая проблему недостающих денег для производителей. [105] Чтобы избежать недоинвестирования в мощности генерации и передачи, все рынки используют некоторые виды переводов RA. [106]
Типичный регулятор требует от розничного торговца закупать фиксированную мощность на 110–120% от его годовой пиковой мощности. Контракты являются либо двусторонними (между розничными торговцами и владельцами генераторов), либо торгуются на централизованном рынке мощности (например, для восточной сети США). [106]
Механизм мощности [107] утверждается как механизм субсидирования угля в Турции , [108] и подвергается критике со стороны некоторых экономистов, поскольку они говорят, что он поощряет стратегическое удержание мощности. [109] Он был разработан для того, чтобы удерживать газовые заводы в системе. В отличие от многих других рынков, это гибридная система, основанная частично на фиксированных затратах и частично на рыночной клиринговой цене. Многие говорят [ обидные слова ], что это нехорошо и должно быть изменено, например, путем использования региональных зон торгов, поскольку управление ограничениями является основной проблемой на рынке. [110]
Рынок мощности является частью пакета реформ рынка электроэнергии британского правительства. [111] Согласно Министерству по делам бизнеса, энергетики и промышленной стратегии, «рынок мощности обеспечит безопасность поставок электроэнергии, предоставляя оплату за надежные источники мощности, наряду с их доходами от продажи электроэнергии, чтобы гарантировать, что они поставляют энергию, когда это необходимо. Это будет стимулировать инвестиции, необходимые нам для замены старых электростанций , и обеспечит резерв для более непостоянных и негибких источников генерации с низким содержанием углерода ». [112]
Ежегодно проводятся два аукциона рынка мощности. На аукционе T-4 покупаются мощности, которые будут поставлены через четыре года, а аукцион T-1 — это аукцион пополнения, который проводится непосредственно перед каждым годом поставки. [113] Результаты аукционов рынка мощности публикуются уже несколько лет. [114] [115] [116]
В «Руководящем документе для участников рынка мощности» Национальной энергосистемы даны следующие определения:
На многих рынках электроэнергии существуют специализированные рынки для предоставления услуг по регулированию частоты и вспомогательным услугам (FCAS). Если в электроэнергетической системе в любой момент времени имеется предложение (генерация), превышающее спрос на электроэнергию, то частота увеличится. Напротив, если в любой момент времени недостаточно предложения электроэнергии для удовлетворения спроса, то частота системы упадет. Если она упадет слишком сильно, энергосистема станет нестабильной. Рынки регулирования частоты являются дополнением к оптовому рынку электроэнергетического пула и отделены от него. Эти рынки служат для стимулирования предоставления услуг по повышению частоты или услуг по снижению частоты. Повышение частоты подразумевает быстрое предоставление дополнительной генерации электроэнергии, чтобы спрос и предложение могли быть более точно согласованы. [120]
{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)