Как цены на электроэнергию могут быть отрицательными?

Bloomberg показывает этот график:

Я понимаю, что приведенная выше диаграмма означает, что потребителям фактически платили за использование электроэнергии. (Пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь.)

Мне было интересно, как это возможно? Чем отличается рынок электроэнергии / мощности от других рынков? (Или, возможно, немецкий рынок электроэнергии особенный.)

Да, клиенты, которые были подвержены влиянию цен оптового рынка на сутки вперед, получали плату за использование электроэнергии.

Это сочетание нескольких факторов, которые делают оптовый рынок электроэнергии на сутки вперед особенным.

Во-первых , очень немногие потребители электроэнергии участвуют в нем напрямую. Таким образом, сторона спроса очень неликвидная, с очень низкой краткосрочной эластичностью - и она быстро становится совершенно неэластичной.

Во-вторых , очень мало времени для арбитража. Рынок электроэнергии в 0500 и рынок в 1500 являются двумя отдельными рынками: очень мало арбитражеров, которые могут купить в 0500 и продать в 1500. Это потому, что до недавнего времени это было очень низким вознаграждением (подробнее об этом ниже ).

В-третьих , есть несколько поставщиков, для которых сокращение предложения повлечет за собой расходы: поэтому в целях очистки рынка они имеют отрицательные краткосрочные предельные издержки. Это может произойти двумя способами.

1. очень негибкие обычные генераторы (обычно атомные) просто не могут увеличивать или уменьшать свою производительность каждый час или два, не неся затрат на техническое обслуживание.

2. генераторы с контрактами, которые позволяют им продавать всю свою продукцию по заранее определенной положительной цене: им понадобятся оптовые цены, чтобы они стали отрицательными больше, чем на эту сумму, чтобы им было выгодно снизить свою продукцию.

В Германии сейчас настолько высокая комбинация этих двух видов генераторов, что бывают случаи, когда их совокупный объем производства превышает внутреннее потребление, и именно тогда цены становятся отрицательными.

В-четвертых , хотя Германия имеет общую сетку со многими другими континентальными европейскими странами, возможности пространственного арбитража очень ограничены, потому что общая немецкая генерация намного больше, чем мощность присоединения к остальной части сети: так что мощность присоединения строго ограничивает количество энергии, которое может быть подвергнуто арбитражу с другими странами в течение данного торгового часа.

Наконец , хотя это и кажется странным, эти отрицательные цены - это хорошо. Это временное состояние, которое продлится только в течение переходного периода, поскольку рынки электроэнергии декарбонизируются. На данный момент у нас есть сети электропередачи и рыночные структуры, которые были разработаны и построены для поставщиков, чрезмерно загрязняющих окружающую среду, таких как уголь и газ. Мы должны остановить это загрязнение - стоимость этого пути превышает выгоды. Таким образом, отрасль должна меняться структурно, и рынки и сети тоже должны меняться.

Генераторы, работающие на угле и газе, были очень полезны для современных рынков, потому что они могут быстро изменить количество, которое они поставляют. Таким образом, почти полное отсутствие участия со стороны потребления до недавнего времени не было проблемой вообще, и почему вознаграждение для арбитражеров было низким. Но сейчас все больше часов, когда эти очень гибкие генераторы больше не доминируют на рынке.

По мере того, как мы переходим к сетке, которая больше не обладает такой отзывчивостью со стороны предложения, нам нужна реакция со стороны новых арбитражеров и со стороны спроса. Период отрицательного ценообразования дает сильные стимулы для тех новых участников рынка, чтобы идти вперед. И, поскольку все больше и больше этих новых участников выходят на рынок, отрицательные цены будут становиться все реже и реже.

Так что это не только Германия. Это произошло и будет происходить и в других местах.

Как многие говорили до меня, вы не можете просто выбросить электричество, если вы производите слишком много - оно должно куда-то идти. Если вы добавляете в систему больше энергии, чем сопротивление (или потребление), это все равно, что вращать велосипед быстрее, когда вы катаетесь на спуске, генераторы начинают вращаться быстрее, а частота возрастает выше 50 Гц.

Вторая проблема заключается в том, что многие электростанции просто не могут отключиться. Отключение атомных электростанций занимает несколько дней, угольных электростанций - часы. Поэтому они готовы платить почти бесконечно много, чтобы избежать отключения на короткие периоды времени.

Вот график кривых ставок на Nord Pool (рынок электроэнергии для Норвегии, Швеции, Дании, Финляндии, Эстонии, Литвы и Латвии) две недели назад, когда цена была особенно низкой, всего 4,1 евро / МВтч, в течение часа , 4 утра, ночью.

Вы можете видеть, что более 22 000 МВт (МВтч / ч) предоставленной мощности готовы производить электроэнергию независимо от того, насколько негативными становятся цены. Около 10 000 МВт это ядерная энергия. Остальная часть - это, вероятно, уголь, некоторые другие медленно реагирующие тепловые электростанции и некоторые производители, которые не будут беспокоиться о регулировании своего производства (небольшие электростанции и т. Д.).

Ca. 10 000 из предоставленной мощности, 6200 МВт из которой ветровая, предлагают цену около 0 евро / МВтч. Поскольку невозможно хранить производителей энергии ветра и гидроэнергетики без водохранилищ, которые готовы продавать их ни за что, они могут быстро отключиться, если цены станут отрицательными. Ca. 30 000 МВт предоставленной мощности - это регулируемая мощность, в основном газ и гидроэлектроэнергия из водохранилищ, которые предлагают около 25–50 евро / МВтч.

Обратите также внимание на то, насколько нечувствительны потребители к ценам. Спрос немного выше, если цена становится отрицательной, но это почти ничего, только ок. 1000 МВт.

В экстремальном случае, когда цены упадут ниже 22 000 МВт, вы можете легко увидеть, как цены резко снизятся. На скандинавском рынке (*), где большая часть выработки является регулируемой гидроэлектростанцией, это очень маловероятно.

Спотовая цена и мощность в Германии, декабрь 2017

Проблема в Германии складывается в два раза. Во-первых, у них гораздо больше ядерных, угольных, мелких производителей электроэнергии и других нерегулируемых источников энергии, чем на скандинавском рынке. Поэтому, когда потребность в энергии низкая, и ветер внезапно начинает дуть и вырабатывает 80% необходимой мощности, как это было в канун Рождества 2017 года (см. Диаграмму), вы получаете слишком много энергии.

Однако обычно вы ожидаете, что производители энергии ветра отключат свои турбины, когда цена станет отрицательной. Проблема, как я понял, заключается в том, что производителям возобновляемой энергии гарантируется минимальная цена за каждую единицу произведенной энергии. Таким образом, вместо предложения 0 евро / МВтч, они также предлагают бесконечно отрицательные цены. Только когда спотовая цена является отрицательной в течение более шести часов, производителям возобновляемой энергии больше не гарантируется минимальная цена.

(*) Для некоторых отдельных ценовых зон на скандинавском рынке, таких как Danmark, это более вероятно при отрицательных ценах. Тем не менее, данные по кривым заявок для отдельных областей цен не являются общедоступными.

В основном отрицательные цены отражают то, что производится больше электроэнергии, чем требует рынок. На всех других рынках это не проблема, поскольку вы можете просто отказаться от продажи, но для электроэнергии должен быть баланс. Вы не можете накапливать электричество на складе.

Итак, чтобы дать немного справочной информации, давайте возьмем в качестве примера Nord Pool Spot: каждый день в 12 CET поставщики и потребители предоставляют Nord Pool Spot предложения о том, что они могут продать и купить электроэнергию за МВтч на следующий день (с 00 : 00). Ссылка на Nord Pool Spot

Эти заявки от поставщиков можно разделить на несколько частей. Что (в растущей цене): форсированное производство, энергия ветра, газ, нефть и уголь. Можно подумать об этом, так как поставщики сначала продают электроэнергию из принудительного производства, затем энергию ветра и т. Д. Чем дороже поставщики производят, тем выше стоимость МВтч.

Энергия ветра - это нулевая точка. Когда ветряная мельница поднята, ее можно использовать (для простоты), и вы можете отключить ее при необходимости. Другими словами, передача энергии ветра - это упущенная возможность, но она не включает в себя дополнительные расходы для поставщика.

Отрицательно, у нас есть принудительное производство, это может быть из @EnergyNumbers, третий пункт. Если сократить производство продукции завода дороже, чем заплатить кому-то за это, вы бы предпочли это сделать.

Что-то, что не упомянуто, - то, что заводы обычно также обеспечивают Вас горячей водой. Однако на старых установках генератор всегда связан с выходом установки. Таким образом, иногда им приходится запускать установку для производства горячей воды и, следовательно, одновременно электроэнергии, что приводит к принудительному производству. Часто использование достаточно высоко, чтобы принять принудительное производство, но иногда это не так, и у вас будут отрицательные цены.

Это отражает проблему хранения электроэнергии. Что касается большинства других товаров, то есть какой-то способ их хранения до будущих потребностей, но в целом этот вариант не так легко доступен с электроэнергией.

Конечно, хранение возможно. Традиционно это было в форме гидроаккумулирующего насоса, где «бесплатное» электричество используется для откачки воды в гору. В целом возможны другие формы хранения , и Тесла планирует внести свой вклад в проекты Powerwall и Powerpack .

Когда хранение в сети становится более распространенным, возможно, что отрицательные скачки цен на электроэнергию больше не будут происходить. Скачки цен по-прежнему будут происходить, но хранение может ограничивать экстремальные скачки как в положительном, так и в отрицательном направлениях. На данный момент, однако, именно те негативные всплески позволяют довольно неэффективным схемам с насосной гидросистемой быть рентабельными.