В широком смысле рынок электроэнергии – это система, которая облегчает обмен товарами и услугами, связанными с электроэнергией . [1]
За более чем столетнюю эволюцию электроэнергетики экономика рынков электроэнергии претерпела огромные изменения по самым разным причинам: от технологических достижений в сфере предложения и спроса до политики и идеологии. Реструктуризация электроэнергетики на рубеже XXI века включала замену вертикально интегрированного и жестко регулируемого «традиционного» рынка электроэнергии множеством конкурентных рынков для производства , передачи , распределения и розничной торговли электроэнергией . [2] Традиционный и конкурентный рыночные подходы во многом соответствуют двум взглядам на промышленность: дерегулирование превратило электроэнергию из общественной услуги (например, канализации ) в товар, который можно продать (например, сырую нефть ). [3] По состоянию на 2020-е годы традиционные рынки все еще распространены в некоторых регионах, включая большую часть США и Канады . [4]
Первоначальная идея простой реструктуризации оптового рынка электроэнергии («только энергия», замена регулируемой цены на электроэнергию на цену, определяемую рынком) не сработала, поэтому структура конкурентного оптового рынка электроэнергии довольно сложна [5] и обычно включает в себя (в дополнение к двум рынкам самой электроэнергии: оптовому – все они в той или иной форме используют ограничения на предложение [6] – и розничному):
Конкурентные розничные рынки электроэнергии смогли сохранить свою простую структуру. [5]
Кроме того, для большинства крупных операторов существуют рынки прав на передачу [ нужна ссылка ] и деривативов на электроэнергию , таких как фьючерсы и опционы на электроэнергию , которые активно торгуются.
Рыночные внешние последствия выбросов парниковых газов иногда решаются путем установления цен на выбросы углерода . [8]
Рынок электроэнергии характеризуется уникальными особенностями, которые отсутствуют на типичном товарном или потребительском рынке . Эти особенности делают рынок электроэнергии принципиально неполным . [9]
Электричество по своей природе трудно хранить, и оно должно быть доступно по требованию. [10] Следовательно, в отличие от других продуктов, при нормальных условиях эксплуатации невозможно держать его на складе, нормировать или заставлять клиентов стоять в очереди за ним, поэтому предложение должно очень точно соответствовать спросу в любое время, несмотря на постоянные изменения. обоих (так называемая балансировка сети ). Зачастую единственным запасом прочности является кинетическая энергия физически вращающихся механизмов ( синхронных генераторов и турбин). Если существует несоответствие между спросом и предложением, генераторы поглощают дополнительную энергию, ускоряясь, или производят больше энергии, замедляясь, вызывая увеличение или уменьшение частоты сети (50 или 60 Гц ). Однако частота не может слишком сильно отклоняться от заданной: многие единицы электрооборудования могут быть разрушены из-за выходной частоты и, таким образом, автоматически отключатся от сети, чтобы защитить себя, что потенциально может вызвать отключение электроэнергии . [10]
Существует множество других физических и экономических ограничений, влияющих на электросеть и рынок, некоторые из которых создают невыпуклость : [11]
Конструкция сети электропередачи ограничивает количество электроэнергии, которое может быть передано из одной тесно связанной области («узла») в другую, поэтому генератор в одном узле может оказаться неспособным обслуживать нагрузку в другом узле (из-за « перегрузки» передачи) . "), потенциально создавая фрагменты рынка, которые придется обслуживать за счет местной генерации (" карманы нагрузки ").
После первых нескольких лет существования отрасль электроснабжения регулировалась органами власти различных уровней. К 1950-м годам возникло множество механизмов с существенными различиями между странами и даже на региональном уровне, например: [12]
Эти разнообразные структуры имели несколько объединяющих черт: очень слабая зависимость от конкурентных рынков, [13] отсутствие формальных оптовых рынков и невозможность выбора поставщиков поставщиками. [14]
Разнообразие и огромный размер рынка США сделали потенциальную торговую выгоду достаточно большой, чтобы оправдать некоторые оптовые сделки: [15]
Что касается розничной торговли, с потребителей взимались фиксированные регулируемые цены, которые не менялись в зависимости от предельных издержек , розничные тарифы почти полностью зависели от объемных цен (на основе показаний счетчиков, регистрируемых ежемесячно), а возмещение фиксированных затрат было включено в цену за кВтч . [15]
Традиционное рыночное устройство было разработано для общего состояния электроэнергетической отрасли до реструктуризации (и до сих пор распространено в некоторых регионах, включая большую часть США и Канады [4] ). Шмалензее [ кто? ] называет это состояние историческим (в отличие от возникшего после перестройки ). В историческом режиме почти все источники генерации можно считать диспетчеризируемыми (доступными по требованию, в отличие от появляющейся переменной возобновляемой энергии ). [13]
Чили стала пионером дерегулирования в начале 1980-х годов (закон 1982 года закрепил изменения, начатые в 1979 году). [16] Всего несколько лет спустя в США был сформулирован новый рыночный подход к электроэнергии, [16] популяризированный во влиятельной работе Джоскоу и Шмалензее, [17] «Рынки электроэнергии: анализ дерегулирования электроэнергетических предприятий» (1983). . [18] В то же время в Великобритании Закон об энергетике 1983 года ввел положения об общей перевозке в электрических сетях, что позволило выбирать поставщика для электроэнергетических щитов и очень крупных потребителей (аналог « колесного транспорта » в США). [19]
Внедрение распределенных энергоресурсов (DER) вдохновило инновационные рынки электроэнергии, которые возникают из иерархической дерегулированной рыночной структуры, такой как локальные гибкие рынки , с вышестоящими агрегирующими организациями, представляющими несколько DER (например, агрегаторы). Рынки гибкости — это рынки, на которых операторы распределительных систем (DSO) приобретают услуги за счет активов, связанных с их распределительной системой, с целью гарантировать эксплуатационную безопасность распределительной сети. Эта концепция является относительно новой, и ее конструкция в настоящее время является предметом активных исследований. [20] В этом смысле различные организации могут выступать в качестве агрегаторов, например, агрегаторы реагирования на спрос, менеджеры сообществ, поставщики услуг электроснабжения и т. д., в зависимости от характеристик набора представляемых активов. [21]
Оптовый рынок электроэнергии , также биржа электроэнергии или PX (или энергетическая биржа , особенно если они также торгуют газом), представляет собой систему, позволяющую совершать покупки посредством заявок на покупку; продажи через предложения о продаже. В предложениях и предложениях для установления цены используются принципы спроса и предложения . Долгосрочные контракты аналогичны соглашениям о покупке электроэнергии и обычно считаются частными двусторонними сделками между контрагентами.
Оптовый рынок электроэнергии существует, когда конкурирующие производители предлагают свою электроэнергию розничным торговцам. Затем розничные торговцы пересматривают цену на электроэнергию и выводят ее на рынок. В то время как оптовые цены раньше были исключительной прерогативой крупных розничных поставщиков, сейчас все больше рынков, таких как Новая Англия, начинают открываться для конечных пользователей. Крупные конечные пользователи, стремящиеся сократить ненужные накладные расходы на электроэнергию, начинают осознавать преимущества, присущие такому шагу закупок. Потребители, покупающие электроэнергию напрямую у генераторов, — явление относительно недавнее.
Покупка электроэнергии оптом не лишена недостатков (рыночная неопределенность, членские расходы, установочные сборы, залоговые инвестиции и организационные затраты, поскольку электроэнергию придется покупать ежедневно), однако чем больше электрическая нагрузка конечного потребителя, тем больше выгоды и стимула для перехода.
Для процветания экономически эффективного оптового рынка электроэнергии важно, чтобы был соблюден ряд критериев, а именно наличие скоординированного спотового рынка, который имеет «экономическую диспетчеризацию на основе заявок, с ограничениями по безопасности и узловыми ценами». Эти критерии были в основном приняты в США, Австралии, Новой Зеландии и Сингапуре. [22]
Рынки товаров, связанных с электроэнергетикой, которые требуются и управляются (и оплачиваются) операторами рынка для обеспечения надежности, считаются вспомогательными услугами и включают в себя такие названия, как вращающийся резерв, невращающийся резерв, операционные резервы , реагирующий резерв, усиление регулирования, понижение регулирования. и установленная мощность .
Оптовые сделки (заявки и предложения) с электроэнергией обычно очищаются и рассчитываются оператором рынка или независимой организацией специального назначения, на которую возложена исключительно эта функция. Операторы рынка не проводят сделки, но часто требуют знаний о торговле для поддержания баланса генерации и нагрузки. [ нужна цитата ]
Рынки торговли электроэнергией производят чистую выработку за ряд интервалов, обычно с шагом 5, 15 и 60 минут. [ нужна ссылка ] В зависимости от структуры рынка оператор рынка может:
Клиринг может использовать две схемы: [25]
Обычно предполагается, что при MPS, при отсутствии сговора , производители будут предлагать цену, близкую к их краткосрочным предельным издержкам, чтобы избежать риска полной потери. MPS также более прозрачен, поскольку новый участник торгов уже знает рыночную цену и может оценить прибыльность с помощью своих предельных издержек. Чтобы преуспеть в PAB, участнику торгов также необходима информация о других предложениях. [25] Из-за более высоких рисков PAB он дает дополнительное преимущество крупным игрокам, которые лучше подготовлены к оценке рынка и принятию на себя риска (например, играя с высокой ставкой на некоторые из своих акций). Тем не менее, высокие цены на электроэнергию вызывают призывы в политике перейти на PAB, чтобы потребители не переплачивали производителям с более низкими затратами, при этом контраргумент заключается в том, что это просто будет стимулировать производителей с более низкими затратами предлагать более высокие цены. [26]
Чтобы справиться со всеми ограничениями, сохраняя при этом систему в равновесии, центральное агентство, оператор системы передачи (TSO), должно координировать обязательства по единицам и экономическую диспетчеризацию . [28] Если частота выходит за пределы заранее определенного диапазона, системный оператор будет действовать, добавляя или удаляя либо генерацию, либо нагрузку.
В отличие от решений в реальном времени, которые обязательно централизованы, сам рынок электроэнергии может быть централизованным или децентрализованным. На централизованном рынке TSO решает, какой завод должен работать и сколько он должен производить, еще до поставки (на этапе «спотового рынка», или в режиме «на сутки 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 на поставку фактической энергии). Централизованные рынки облегчают учет невыпуклостей, в то время как децентрализованные позволяют внутридневную торговлю корректировать возможно неоптимальные решения, принятые на день вперед, например, с учетом улучшенных прогнозов погоды для возобновляемых источников энергии. [28] Из-за разницы в построении энергосистемы (в США были более слабые сети электропередачи) структура оптовых рынков в США и Европе разошлась, хотя первоначально США следовали европейскому (децентрализованному) примеру. [29]
Чтобы учесть ограничения сети передачи, централизованные рынки обычно используют локальное предельное ценообразование (LMP), при котором каждый узел имеет свою собственную цену на местном рынке (отсюда и другое название этой 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 генераторов (ВНП): производителям по-прежнему платят узловые цены, в то время как организации, обслуживающие нагрузку , взимают с конечных пользователей цены, усредненные по территории. Многие децентрализованные рынки не используют LMP и имеют цену, установленную для географической области («зоны», отсюда и название зонального ценообразования) или «региона» ( региональное ценообразование , этот термин используется в первую очередь для очень больших зон Национальной электроэнергетической системы). Рынок Австралии , где пять регионов охватывают континент). [30]
В начале 2020-х годов не было явного предпочтения ни одной из двух рыночных структур, например, рынки Северной Америки прошли централизацию, а европейские - в противоположном направлении: [30]
Оператор системы передачи на централизованном рынке электроэнергии получает информацию о затратах (обычно три компонента: начальные затраты, затраты холостого хода, предельные производственные затраты [31] ) для каждой единицы генерации («торги на основе единиц») и делает все решения на рынках «на сутки вперед» и в реальном времени ( перераспределение системы ). Такой подход позволяет оператору учитывать детали конфигурации системы передачи. Централизованный рынок обычно использует LMP, и целью диспетчеризации является минимизация общей стоимости в каждом узле [ необходимы разъяснения ] (которые в большой сети исчисляются 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 . [30]
Благодаря централизованному и детализированному характеру отправки на день вперед, она остается осуществимой и экономически эффективной на момент доставки, если не произойдет каких-либо непредвиденных неблагоприятных событий. Заблаговременные решения помогают эффективно планировать работу электростанций в условиях длительного периода ввода в эксплуатацию. [30]
Недостатками централизованной конструкции с LMP являются: [32]
Цена единицы электроэнергии с LMP основана на предельных затратах , поэтому затраты на запуск и холостой ход не включены. Поэтому централизованные рынки обычно выплачивают компенсацию за эти затраты производителю (так называемые компенсационные или дополнительные платежи ), финансируемую тем или иным образом участниками рынка (и, в конечном счете, потребителями). [30]
Негибкость централизованного рынка проявляется двояко: [33]
Алгоритмы клиринга рынка сложны (некоторые из них являются NP-полными ) и должны выполняться за ограниченное время (5–60 минут). Таким образом, результаты не обязательно оптимальны, их трудно воспроизвести независимо, и они требуют от участников рынка доверия оператору (из-за сложности иногда решение алгоритма о принятии или отклонении заявки кажется участнику торгов совершенно произвольным). [33]
Если оператор системы передачи владеет реальной сетью передачи, у него будет стимул получать прибыль за счет увеличения арендной платы за перегрузку . Таким образом, в США оператор обычно не владеет какой-либо мощностью и его часто называют независимым системным оператором (ISO). [33]
Более высокая степень централизации рынка предполагает расчет прямых затрат оператором рынка (производители больше не подают заявки). Несмотря на очевидную проблему с генерирующими компаниями, которые заинтересованы в завышении своих затрат (это можно скрыть за счет сделок с дочерними компаниями), такая схема рынка электроэнергии, основанная на затратах, устраняет рыночную власть поставщиков и используется в ситуации, когда злоупотребление рыночной властью является угрозой. возможно (например, Чили с ее преобладанием гидроэнергетики, в США, когда местная рыночная власть достаточно высока, некоторые европейские рынки [ какие? ] ). Менее очевидным вопросом является тенденция участников рынка в этих условиях концентрироваться на инвестициях в пиковые электростанции в ущерб мощности базовой нагрузки . [33] Одним из преимуществ рынка, основанного на затратах, является относительно низкая стоимость его создания. [34] Затратный подход популярен в Латинской Америке : помимо Чили, он используется в Боливии, Перу, Бразилии и странах Центральной Америки. [35]
Системный оператор проводит аудит параметров каждого генераторного агрегата (включая тепловую мощность , минимальную нагрузку, скорость изменения мощности и т. д.) и оценивает прямые предельные затраты на его эксплуатацию. На основе этой информации составляется почасовой график отправки, чтобы минимизировать общие прямые затраты. При этом для каждого узла получаются почасовые теневые цены , которые можно использовать для расчета рыночных продаж. [35]
Децентрализованные рынки позволяют генерирующим компаниям выбирать собственный способ поставки энергии по заявкам на сутки вперед (с указанием цены и местоположения). Поставщик может использовать любую единицу энергии, имеющуюся в его распоряжении (так называемые «торги на основе портфеля») или даже заплатить другой компании за поставку энергии. На рынке по-прежнему существует центральный оператор, который единолично контролирует систему в режиме реального времени, но со значительно меньшими полномочиями по вмешательству перед поставкой (часто это просто возможность планировать работу сети передачи на сутки вперед ). Эта договоренность делает право собственности оператора на передающую мощность менее проблемой, и европейские страны, за исключением Великобритании, разрешают это (следуя модели независимого оператора системы передачи или модели ITSO). [34]
В то время как некоторые операторы в Европе участвуют в структурировании рынков на сутки вперед и внутридневных рынков, другие — нет. Например, рынок Великобритании после принятия Новых соглашений о торговле электроэнергией в Великобритании и рынок Новой Зеландии позволили рынкам разобраться во всех разногласиях в режиме реального времени. Такая зависимость от финансовых инструментов приводит к появлению дополнительных названий децентрализованных рынков: биржевые , несвязанные , двусторонние . [34]
Системная цена на рынке на сутки вперед, в принципе, определяется путем сопоставления предложений производителей с предложениями потребителей в каждом узле для разработки классической равновесной цены спроса и предложения , обычно на часовом интервале, и рассчитывается отдельно для субрегионов в модель распределения нагрузки системного оператора указывает на то, что ограничения будут ограничивать импорт передачи.
Теоретические цены на электроэнергию в каждом узле сети представляют собой расчетную « теневую цену », в которой предполагается, что в рассматриваемом узле требуется один дополнительный киловатт-час , а также гипотетические дополнительные затраты системы, которые могут возникнуть в результате оптимизированная перераспределение имеющихся единиц устанавливает гипотетическую себестоимость гипотетического киловатт-часа. Это известно как локальное предельное ценообразование ( LMP ) или узловое ценообразование и используется на некоторых дерегулированных рынках, особенно на рынках Независимого системного оператора Среднего континента (MISO), PJM Interconnection , ERCOT , Нью-Йорка и ISO Новой Англии на рынках США. , [36] Новая Зеландия , [37] и в Сингапуре. [38]
На практике запускается описанный выше алгоритм LMP, включающий расчет диспетчеризации с ограничениями по безопасности (определенный ниже) и наименьшими затратами, при этом предложение основано на генераторах, представивших предложения на рынке на сутки вперед, а спрос основан на предложениях от нагрузки. обслуживающие организации истощают запасы в рассматриваемых узлах.
Из-за различных невыпуклостей, присутствующих на оптовых рынках электроэнергии, в виде эффекта масштаба, затрат на запуск и/или остановку, затрат, которых можно избежать, неделимости, минимальных требований к поставкам и т. д., некоторые поставщики могут понести убытки в рамках LMP. Например, потому, что они могут оказаться не в состоянии возместить свои фиксированные затраты только за счет товарных платежей. Для решения этой проблемы были предложены различные схемы ценообразования, которые поднимают цену выше предельных издержек и/или обеспечивают дополнительные выплаты (надбавки). Либеропулос и Андрианесис (2016) [39] рассматривают и сравнивают несколько из этих схем по цене, прибавкам и прибылям, которые генерирует каждая схема.
Хотя теоретически концепции LMP полезны и явно не подлежат манипуляциям, на практике системные операторы имеют значительную свободу действий в отношении результатов LMP благодаря возможности классифицировать блоки как работающие в режиме «диспетчерской работы вне заслуг», которые, таким образом, исключаются из LMP. расчет. В большинстве систем блоки, которые отправляются для обеспечения реактивной мощности для поддержки сетей электропередачи, объявляются «неэффективными» (хотя обычно это те же самые блоки, которые расположены в ограниченных зонах и в противном случае могли бы привести к сигналам дефицита). . Системные операторы также обычно переводят устройства в оперативный режим в качестве «вращающегося резерва» для защиты от внезапных отключений или неожиданно быстрого роста спроса и объявляют их «недействительными». Результатом часто является существенное снижение клиринговой цены в то время, когда увеличение спроса в противном случае привело бы к росту цен.
Исследователи отметили, что различные факторы, в том числе ограничения цен на энергию, установленные значительно ниже предполагаемого значения дефицита энергии, эффект «неполезной» диспетчеризации, использование таких методов, как снижение напряжения в периоды дефицита без соответствующего дефицита ценовой сигнал и т. д. приводит к проблеме нехватки денег. Следствием этого является то, что цены, выплачиваемые поставщикам на «рынке», существенно ниже уровня, необходимого для стимулирования входа новых участников. Таким образом, рынки были полезны для повышения эффективности краткосрочных системных операций и диспетчеризации, но потерпели неудачу в том, что рекламировалось как главное преимущество: стимулировании подходящих новых инвестиций там, где они необходимы и когда они необходимы. [ нужна цитата ]
На рынках LMP, где существуют ограничения в сети передачи, существует необходимость в более дорогой генерации, которая будет распределяться по нисходящей стороне ограничения. Цены по обе стороны ограничения разделяются, что приводит к увеличению цен на перегруженность и ограничению арендной платы.
Ограничение может быть вызвано, когда конкретная ветвь сети достигает своего теплового предела или когда возникает потенциальная перегрузка 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, такое как потеря линии. Это известно как система с ограниченной безопасностью .
В большинстве систем используемый алгоритм представляет собой модель «постоянного тока», а не модель «переменного тока», поэтому ограничения и перераспределение, возникающие из-за тепловых ограничений, идентифицируются/предсказываются, но ограничения и перераспределение, возникающие из-за дефицита реактивной мощности, не определяются. [ нужна цитата ] Некоторые системы принимают во внимание предельные потери. Цены на рынке реального времени определяются описанным выше алгоритмом LMP, балансирующим предложение из доступных единиц. [40] Этот процесс выполняется для каждого 5-минутного, получасового или часового (в зависимости от рынка) интервала в каждом узле сети электропередачи . Гипотетический расчет повторной диспетчеризации, определяющий LMP, должен учитывать ограничения безопасности, а расчет повторной диспетчеризации должен оставлять достаточный запас для поддержания стабильности системы в случае незапланированного сбоя в любой части системы. В результате образуется спотовый рынок с «экономической отправкой на основе ставок, с ограничениями по безопасности и узловыми ценами».
На многих устоявшихся рынках не применяется узловое ценообразование, например, в Великобритании, EPEX SPOT (большинство европейских стран) и Nord Pool Spot (страны Северной Европы и Балтии).
Управление финансовыми рисками часто является приоритетом для участников дерегулированных рынков электроэнергии из-за существенных ценовых и объемных рисков, которые могут проявляться на рынках. Следствием сложности оптового рынка электроэнергии может быть чрезвычайно высокая волатильность цен в периоды пикового спроса и дефицита предложения. Конкретные характеристики этого ценового риска во многом зависят от физических основ рынка, таких как сочетание типов генерирующих установок и взаимосвязь между спросом и погодными условиями. Ценовой риск может проявляться в виде «скачков» цен, которые трудно предсказать, и «шагов» цен, когда базовое топливо или положение завода меняется в течение длительных периодов времени.
Объемный риск часто используется для обозначения явления, при котором участники рынка электроэнергии имеют неопределенные объемы или объемы потребления или производства. Например, розничный торговец не может точно предсказать потребительский спрос на какой-либо конкретный час дальше, чем на несколько дней вперед, а производитель не может предсказать точное время, когда у него произойдет отключение электростанции или нехватка топлива. Усугубляющим фактором также является обычная корреляция между экстремальными ценовыми событиями и событиями объема. Например, скачки цен часто происходят, когда у некоторых производителей происходят сбои в работе оборудования или когда некоторые потребители переживают период пикового потребления. Внедрение значительных объемов прерывистых 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, подвергаются воздействию этих ценовых и объемных эффектов и, чтобы защитить себя от волатильности, они заключают друг с другом « хедж-контракты» . Структура этих контрактов варьируется в зависимости от регионального рынка из-за различных конвенций и рыночных структур. Однако двумя самыми простыми и наиболее распространенными формами являются 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 оптовых цен (указанный в контракте) в любой период времени превышает «страйковую» цену, генератор возместит разницу между «страйк-ценой» и фактической ценой. цена на этот период. Аналогично, розничный торговец возместит разницу производителю, если фактическая цена окажется ниже «цены реализации». Фактический индекс цен иногда называют «спотовой» или «пуловой» ценой, в зависимости от рынка.
Многие другие механизмы хеджирования, такие как колебательные контракты, [ необходимы разъяснения ] виртуальные торги , права на финансовую передачу, [ необходимы разъяснения ] опционы «колл» и опционы «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 ограничил цены на негазовую электроэнергию на уровне 180 евро за мегаватт-час [41] , а Великобритания рассматривает возможность ограничения цен. [42] Ископаемое топливо, особенно газ, может иметь более высокий верхний предел цен, чем возобновляемые источники энергии, при этом доходы, превышающие верхний предел, субсидируют некоторых потребителей, как, например, в Турции . [ нужна цитата ] Академическое исследование более раннего ограничения цен на этом рынке пришло к выводу, что это снизило благосостояние, [43] а другое исследование показало, что ограничение цен в масштабах ЕС может привести к «бесконечной спирали более высоких импортных цен и более высоких субсидий». . [44] С помощью теории игр академически доказывалось , что ограничение цен на импортируемый российский газ (некоторая часть которого используется для производства электроэнергии) может быть выгодным, [45] однако с политической точки зрения это сложно. [46]
Биржа электроэнергии – это товарная биржа , занимающаяся электроэнергией :
Сама электроэнергия или продукция, произведенная с большим количеством электроэнергии и экспортируемая в другую страну, может облагаться тарифом на выбросы углерода , если в стране-экспортере нет цены на выбросы углерода : например, поскольку в Великобритании есть британская СТВ , с нее не будет взиматься корректировка границ выбросов углерода в ЕС. Механизм , поскольку в Турции нет цены на выбросы углерода, поэтому может взиматься плата. [75]
Вместо традиционного порядка заслуг, основанного на стоимости, было предложено, когда имеется избыточная выработка, снижающая мощность электростанций, которые наносят наибольший ущерб здоровью. [76] В связи с ростом возобновляемых источников энергии и глобальным энергетическим кризисом 2021–2022 годов некоторые страны рассматривают возможность изменения своих рынков электроэнергии. [77] [78] [79] Например, некоторые европейцы предлагают отделить цены на электроэнергию от цен на природный газ. [80]
Розничный рынок электроэнергии существует, когда конечные потребители могут выбирать поставщика среди конкурирующих розничных продавцов электроэнергии ; Одним из терминов, используемых в Соединенных Штатах для обозначения этого типа потребительского выбора, является «энергетический выбор». Отдельный вопрос для рынков электроэнергии заключается в том, сталкиваются ли потребители с ценами в реальном времени (цены, основанные на переменной оптовой цене) или с ценой, которая устанавливается каким-либо другим способом, например, на основе среднегодовых затрат. На многих рынках потребители не платят, основываясь на цене в реальном времени, и, следовательно, у них нет стимула снижать спрос в периоды высоких (оптовых) цен или переносить свой спрос на другие периоды. Реакция спроса может использовать механизмы ценообразования или технические решения для снижения пикового спроса.
В целом реформа розничной торговли электроэнергией вытекает из реформы оптовой торговли электроэнергией. Однако вполне возможно иметь одну компанию по производству электроэнергии и при этом иметь конкуренцию в сфере розничной торговли. Если оптовая цена может быть установлена в узле передающей сети и объемы электроэнергии в этом узле могут быть согласованы, возможна конкуренция за розничных потребителей внутри распределительной системы за пределами узла. Например, на немецком рынке крупные вертикально интегрированные коммунальные предприятия конкурируют друг с другом за потребителей в более или менее открытой сети.
Хотя структуры рынка различаются, существуют некоторые общие функции, которые розничный продавец электроэнергии должен уметь выполнять или заключать договоры, чтобы эффективно конкурировать. Неспособность или некомпетентность в выполнении одного или нескольких из следующих действий привели к драматическим финансовым катастрофам:
Двумя основными слабыми местами являются управление рисками и выставление счетов. В Соединенных Штатах в 2001 году ошибочное регулирование розничной конкуренции в Калифорнии привело к калифорнийскому кризису в электроснабжении , в результате чего действующие розничные торговцы оказались подвержены высоким спотовым ценам, но не имели возможности застраховаться от них. [81] В Великобритании розничный торговец Independent Energy с большой клиентской базой обанкротился, когда не смог получить причитающиеся деньги от покупателей. [82]
Конкурентоспособная 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: плата за доступ и обычная плата. Плата за доступ покрывает стоимость наличия и доступа к имеющейся сети проводов или право использования существующей сети передачи и распределения. Регулярная плата отражает предельные затраты на передачу электроэнергии по существующей сети проводов.
Доступна новая технология, опробованная Министерством энергетики США, которая, возможно, лучше подходит для рыночного ценообразования в реальном времени. Потенциальным использованием событийно-ориентированной SOA (сервис-ориентированной архитектуры) может стать виртуальный рынок электроэнергии, на котором сушилки для домашней одежды могут предлагать цену за потребляемую ими электроэнергию в системе рыночного ценообразования в реальном времени. [83] Система рыночных цен и контроля в режиме реального времени может превратить домашних потребителей электроэнергии в активных участников управления электросетью и их ежемесячными счетами за коммунальные услуги. [84] Потребители могут установить ограничения на сумму, которую они будут платить за электроэнергию, например, для работы сушилки для одежды, а поставщики электроэнергии, желающие передавать электроэнергию по этой цене, будут предупреждены по сети и смогут продать электроэнергию сушилке. [85]
С одной стороны, потребительские устройства могут предлагать цену за мощность в зависимости от того, сколько владелец устройства готов заплатить, заранее установленной потребителем. [86] С другой стороны, поставщики могут автоматически подавать заявки от своих производителей электроэнергии, исходя из того, сколько будет стоить запуск и эксплуатация генераторов. Кроме того, поставщики электроэнергии могут проводить анализ рынка в режиме реального времени , чтобы определить окупаемость инвестиций для оптимизации прибыльности или снижения стоимости товаров для конечного пользователя . Эффекты конкурентного розничного рынка электроэнергии в разных штатах неодинаковы, но, как правило, цены снижаются в штатах с высоким уровнем участия, а цены повышаются в штатах с низким уровнем участия потребителей. [87]
Программное обеспечение SOA, управляемое событиями, может позволить домовладельцам настраивать множество различных типов электрических устройств, находящихся в их доме, до желаемого уровня комфорта или экономии. Программное обеспечение, управляемое событиями, также может автоматически реагировать на изменение цен на электроэнергию с интервалом всего в пять минут. Например, чтобы сократить потребление электроэнергии владельцем дома в периоды пиковой нагрузки (когда электричество самое дорогое), программное обеспечение может автоматически понижать целевую температуру термостата в системе центрального отопления (зимой) или повышать целевую температуру термостата в центральная система охлаждения (летом).
Сравнение традиционного и конкурентного рыночного дизайна дало неоднозначные результаты. Опыт США, где дерегулированные коммунальные предприятия работают параллельно с вертикально интегрированными, свидетельствует о повышении эффективности: [88]
Шмалензее заключает, что вполне вероятно, что реструктуризация привела к снижению оптовых цен, по крайней мере, в США и Великобритании. [89] Маккей и Меркадаль в крупномасштабном анализе рынка США в период с 1994 по 2016 год, подтвердив выводы Шмалензее о более низких затратах, пришли к противоположному выводу о ценах: дерегулированные коммунальные предприятия реализовали значительно более высокие цены из-за более высокой наценки на генерацию. объектов и двойное извлечение прибыли двумя вертикально разделенными компаниями. [90]
Что касается достаточности ресурсов , рынок США в начале реструктуризации имел избыточные генерирующие мощности, что подтверждает ожидание того, что регулируемые цены будут стимулировать производителей к чрезмерным инвестициям. Первоначальная надежда на то, что потока доходов будет достаточно для продолжения наращивания мощностей, не оправдалась: столкнувшись со злоупотреблением рыночной властью, все рынки США ввели ограничения оптовых цен , которые во многих случаях были намного ниже стоимости потерянной нагрузки , что создало « проблема нехватки денег» (ограничение доходов во время относительно редкой нехватки приводит к нехватке денег для создания инфраструктуры, которая используется только во время этой нехватки); проблема чрезмерных инвестиций сменилась недостаточными инвестициями, что снизило надежность энергосистемы. В ответ были введены крупные трансфертные платежи за мощность (в США в 2018 году выплаты достигали 47% выручки нового подразделения). [89] Рынки ЕС последовали примеру Америки в 2010-х годах. Шмалензее отмечает, что, хотя процесс определения размера компенсации за новые мощности в США в принципе аналогичен комплексному планированию ресурсов на традиционных рынках, новая версия менее прозрачна и обеспечивает меньшую определенность из-за частой смены правил (традиционный вариант). схема гарантировала окупаемость затрат), поэтому повышение эффективности в этой области маловероятно. [91]
Введение выбора поставщика и переменного ценообразования на розничном рынке было с энтузиазмом поддержано крупными потребителями (предприятиями), которые могут использовать методы смещения потребления, чтобы получить выгоду от ценообразования по времени использования и иметь доступ к хеджированию от очень высокие цены. [91] Принятие среди частных клиентов в США было минимальным. [92]
Многие региональные рынки добились определенных успехов, и сохраняется тенденция к дерегуляции и внедрению конкуренции. Однако в 2000–2001 годах [93] крупные неудачи, такие как энергетический кризис 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. [94]
Несмотря на то, что рыночные решения рассматриваются концептуально в благоприятном свете, проблема «недостающих денег» на сегодняшний день оказалась неразрешимой. [ нужна цитата ] Если цены на электроэнергию поднимутся до уровня, необходимого для стимулирования новой коммерческой (т.е. рыночной) передачи и производства, затраты для потребителей будут политически трудными.
Увеличение ежегодных затрат для потребителей только в Новой Англии оценивается в 3 миллиарда долларов в течение недавнего [ когда? ] Слушания FERC о структуре рынка NEPOOL. Для NEPOOL, PJM и NYPOOL было предложено несколько механизмов, призванных стимулировать новые инвестиции там, где они больше всего необходимы, путем предложения повышенных платежей за мощность (но только в зонах, где прогнозируется нехватка выработки электроэнергии). емкость местоположения» или LICAP (версия PJM называется «Модель ценообразования надежности» или «RPM»). [95]
В дерегулированной энергосистеме участникам рынка необходимы какие-то стимулы для создания и поддержания ресурсов генерации и передачи, которые могут когда-нибудь быть востребованы для поддержания баланса сети (поддерживая « адекватность ресурсов », или RA), но в большинстве случаев эти ресурсы простаивают и не приносят дохода от продажи электроэнергии. Поскольку «рынки, ориентированные только на энергию, потенциально могут привести к созданию точки равновесия на рынке, которая не соответствует тому, что хотят видеть пользователи и регулирующие органы», [96] все существующие оптовые рынки электроэнергии в той или иной форме полагаются на ограничения предложения . [6] Эти ограничения не позволяют поставщикам полностью окупить свои инвестиции в резервные мощности за счет цен на дефицит, создавая проблему нехватки денег для производителей. [97] Чтобы избежать недостаточного инвестирования в генерирующие и передающие мощности, все рынки используют тот или иной вид трансфертов RA. [98]
Типичный регулятор требует, чтобы ритейлер приобретал гарантированную мощность на 110-120% годовой пиковой мощности. Контракты либо являются двусторонними (между розничными торговцами и владельцами генераторов), либо торгуются на централизованном рынке мощности (например, в случае энергосистемы восточной части США). [98]
Механизм мощности [99] считается механизмом субсидирования угля в Турции [100] и подвергается критике со стороны некоторых экономистов, поскольку, по их словам, он поощряет стратегическое сдерживание мощностей . [101]
Рынок мощности является частью пакета реформы рынка электроэнергии британского правительства. [102] По данным Департамента бизнеса, энергетики и промышленной стратегии, «рынок мощности обеспечит безопасность поставок электроэнергии, обеспечивая оплату надежных источников мощности наряду с доходами от электроэнергии, чтобы гарантировать, что они поставляют энергию, когда это необходимо. Это будет стимулировать инвестиции, которые нам необходимы для замены старых электростанций и обеспечения резервного копирования для более прерывистых и негибких источников генерации с низким уровнем выбросов углерода ». [103]
Ежегодно проводятся два аукциона рынка мощности. На аукционе Т-4 закупаются мощности, которые будут поставлены через четыре года, а на аукционе Т-1 проводится дополнительный аукцион, который проводится непосредственно перед каждым годом поставки. [104] Опубликованы следующие результаты аукциона Рынка мощности:
В Национальном сетевом «Руководстве для участников рынка мощности» даны следующие определения:
На многих рынках электроэнергии существуют специализированные рынки предоставления услуг по контролю частоты и вспомогательных услуг (FCAS). Если в любой момент в электроэнергетической системе предложение (генерация) превышает спрос на электроэнергию, то частота увеличится. Напротив, если поставки электроэнергии в любой момент недостаточны для удовлетворения спроса, частота системы упадет. Если он упадет слишком сильно, энергосистема станет нестабильной. Рынки регулирования частоты являются дополнением к оптовому рынку пула электроэнергии и отделены от него. Эти рынки служат стимулом для предоставления услуг по повышению частоты или услуг по снижению частоты. Повышение частоты предполагает быстрое обеспечение дополнительной выработки электроэнергии, чтобы можно было более точно согласовать спрос и предложение. [109]
