W jaki sposób ceny energii elektrycznej mogą być ujemne?

Bloomberg pokazuje ten wykres:

Rozumiem, że powyższa tabela oznacza, że ​​odbiorcom rzeczywiście zapłacono za korzystanie z energii elektrycznej. (Proszę mnie poprawić, jeśli się mylę.)

Zastanawiałem się, jak to możliwe? Czym wyróżnia się rynek energii / energii elektrycznej od innych rynków? (A może niemiecki rynek energii elektrycznej jest wyjątkowy.)

Tak, klienci, którzy byli narażeni na hurtowe ceny rynkowe z jednodniowym wyprzedzeniem, zostali opłaceni za zużycie energii elektrycznej.

Jest to połączenie kilku różnych czynników, które sprawiają, że hurtowy rynek energii elektrycznej na następny dzień jest wyjątkowy.

Po pierwsze , bardzo niewielu odbiorców energii elektrycznej bierze w nim bezpośredni udział. Dlatego strona popytu jest bardzo niepłynna, z bardzo niską elastycznością w krótkim okresie - i szybko staje się idealnie nieelastyczna.

Po drugie , arbitraż czasowy jest bardzo mały. Rynek energii elektrycznej o 0500 i rynek o 1500 to dwa odrębne rynki: jest bardzo niewielu arbitrów, którzy mogą kupować o 0500 i sprzedawać o 1500. To dlatego, że do niedawna były za to bardzo niskie nagrody (więcej na ten temat poniżej) ).

Po trzecie , istnieje kilku dostawców, dla których zmniejszenie podaży pociągnęłoby za sobą koszty: w związku z tym w celu rozliczenia rynku ponoszą oni ujemne krótkoterminowe koszty krańcowe. Istnieją dwa sposoby, które mogą się zdarzyć.

1. bardzo nieelastyczne konwencjonalne generatory (zwykle jądrowe) po prostu nie mogą zwiększać i zmniejszać mocy co godzinę lub dwie, bez ponoszenia kosztów utrzymania.

2. generatory z umowami, które pozwalają im sprzedawać całą produkcję po wcześniej ustalonej cenie dodatniej: potrzebowaliby cen hurtowych, aby spadły ujemnie o więcej niż tę kwotę, aby warto było obniżyć produkcję.

Niemcy mają teraz tak wysoką kombinację tych dwóch rodzajów generatorów, że zdarza się, że ich łączna produkcja jest większa niż konsumpcja krajowa, i wtedy ceny spadają ujemnie.

Po czwarte , chociaż Niemcy dzielą sieć z wieloma innymi krajami Europy kontynentalnej, możliwości arbitrażu przestrzennego są bardzo ograniczone, ponieważ całkowita niemiecka generacja jest znacznie większa niż moc połączeń międzysystemowych z resztą sieci: tak więc zdolność połączeń wzajemnych ściśle ogranicza ilość energii, którą można uzgodnić z innymi krajami w ciągu godziny handlu.

Wreszcie , choć wydaje się to dziwne, te ujemne ceny są dobre. Są to warunki przejściowe, które będą trwać tylko przez okres przejściowy, ponieważ rynki energii elektrycznej dekarbonizują się. W tej chwili mamy sieci przesyłowe i struktury rynkowe, które zostały zaprojektowane i zbudowane wokół dostawców nadmiernie zanieczyszczających, takich jak węgiel i gaz. Musimy zatrzymać to zanieczyszczenie - jego koszt przewyższa korzyści. Tak więc branża musi się zmienić strukturalnie, a rynki i sieci również będą musiały się zmienić.

Generatory napędzane węglem i gazem były bardzo pomocne na rynkach dnia, ponieważ mogą szybko zmienić ilość, którą dostarczają. Tak więc do niedawna prawie brak udziału po stronie konsumpcji nie stanowił problemu - i dlaczego nagrody dla arbitrów były niskie. Ale teraz jest coraz więcej godzin, kiedy te bardzo elastyczne generatory nie dominują już na rynku.

Gdy przechodzimy do sieci, która nie ma już zdolności reagowania po stronie podaży, potrzebujemy reakcji ze strony nowych arbitrów i po stronie popytu. Okres ujemnych cen stanowi silną zachętę dla nowych uczestników rynku do pójścia naprzód. A ponieważ coraz więcej nowych uczestników wchodzi na rynek, ceny ujemne będą coraz rzadsze.

Więc to nie tylko Niemcy. Stało się i będzie miało miejsce także gdzie indziej.

Jak wielu wcześniej mi powiedziało, nie możesz po prostu wyrzucić elektryczności, jeśli wyprodukujesz zbyt dużo - musi gdzieś pójść. Jeśli włożysz do systemu więcej mocy niż oporność (lub zużycie) w systemie, to tak, jakbyś obracał rower szybciej podczas jazdy z góry, generatory zaczynają wirować szybciej, a częstotliwość wzrośnie powyżej 50 Hz.

Drugi problem polega na tym, że wiele elektrowni po prostu nie może się zamknąć. Elektrownie jądrowe wyłączają się dni, godziny w elektrowniach węglowych. Dlatego są gotowi zapłacić prawie nieskończenie dużo, aby uniknąć konieczności wyłączenia na krótki okres.

Oto wykres krzywych ofert na Nord Pool (rynek energii elektrycznej dla Norwegii, Szwecji, Danii, Finlandii, Estonii, Litwy i Łotwy) dwa tygodnie temu, kiedy cena była szczególnie niska, zaledwie 4,1 EUR / MWh, na godzinę , 4 rano, w nocy.

Widać, że ponad 22 000 MW (MWh / h) dostarczonej mocy jest gotowych wytwarzać energię, bez względu na to, jak ujemne stają się ceny. Około 10 000 MW to energia jądrowa. Reszta to prawdopodobnie węgiel, niektóre inne wolno reagujące elektrownie cieplne i niektórzy producenci, którzy nie będą mieli problemów z dostosowaniem swojej produkcji (małe elektrownie itp.).

Ca. 10 000 dostarczonej mocy, z czego 6200 MW to wiatr, oferująca około 0 EUR / MWh. Ponieważ nie można przechowywać producentów energii wiatrowej, a producenci energii wodnej bez zbiorników są gotowi sprzedać za darmo, mogą jednak szybko wyłączyć się, jeśli ceny spadną. Ca. 30 000 MW dostarczonej mocy to energia regulowana, głównie gaz i energia wodna ze zbiorników, które oferują około 25–50 EUR / MWh.

Zauważ też, jak niewrażliwi są konsumenci na ceny. Popyt jest nieco wyższy, jeśli cena staje się ujemna, ale jest to prawie nic, tylko ok. 1000 MW.

W skrajnym przypadku, gdy ceny spadną poniżej 22 000 MW, łatwo można zobaczyć, jak gwałtownie spadłyby ceny. Na rynku skandynawskim (*), gdzie znaczną część produkcji reguluje energia wodna, jest to bardzo mało prawdopodobne.

Cena spot i moc, więc w Niemczech, grudzień 2017 r

Problem w Niemczech jest dwojaki. Po pierwsze, mają znacznie więcej energii jądrowej, węgla, drobnych producentów energii i innych nieuregulowanych źródeł energii, niż na rynku skandynawskim. Kiedy więc zapotrzebowanie na energię jest niskie, a wiatr nagle zaczyna wiać i wytwarza 80% potrzebnej mocy, tak jak miało to miejsce w Wigilię Bożego Narodzenia 2017 r. (Patrz tabela), dostajesz zbyt dużo energii.

Jednak zwykle można oczekiwać, że producenci energii wiatrowej wyłączą swoje turbiny, gdy cena stanie się ujemna. Problem polega na tym, że - jak rozumiem - producenci odnawialni mają zagwarantowaną cenę minimalną za każdą wyprodukowaną jednostkę energii. Zamiast więc licytować 0 EUR / MWh, oni także licytują nieskończone ceny ujemne. Tylko wtedy, gdy cena spot jest ujemna przez ponad sześć godzin, producenci energii odnawialnej nie mają już gwarancji ceny minimalnej.

(*) W przypadku niektórych indywidualnych obszarów cenowych na rynku skandynawskim, takich jak Dania, bardziej prawdopodobne są ceny ujemne. Jednak dane dotyczące krzywych ofert dla poszczególnych obszarów cenowych nie są dostępne publicznie.

Zasadniczo ceny ujemne odzwierciedlają, że wyprodukowano więcej energii elektrycznej, niż oczekuje rynek. Na wszystkich innych rynkach nie stanowi to problemu, ponieważ można po prostu odmówić sprzedaży, ale w przypadku energii elektrycznej musi istnieć równowaga. Nie można gromadzić energii elektrycznej w magazynie.

Aby więc podać trochę informacji ogólnych, weźmy na przykład Nord Pool Spot: każdego dnia u 12 dostawców CET i konsumentów dostarczamy Nord Pool Spot oferty dotyczące tego, co mogą sprzedać i kupić energię elektryczną za MWh następnego dnia (od 00 : 00). Link do spotu Nord Pool

Te oferty od dostawców można podzielić na kilka części. Który jest (w rosnącej cenie): produkcja przymusowa, energia wiatrowa, gaz, olej i węgiel. Można pomyśleć o tym, że dostawcy najpierw sprzedają energię elektryczną z produkcji wymuszonej, następnie energię wiatrową itp. Im droższy jest producent, tym wyższy koszt za MWh.

Siła wiatru jest punktem zerowym. Po uruchomieniu wiatrak jest (dla uproszczenia) darmowy i można go w razie potrzeby wyłączyć. Innymi słowy, oddanie energii wiatrowej jest straconą szansą, ale nie obejmuje dodatkowych kosztów dla dostawcy.

Negatywnie mamy wymuszoną produkcję, może to pochodzić z @EnergyNumbers, trzeci punkt. Jeśli obniżenie produkcji w zakładzie jest bardziej kosztowne niż zapłacenie komuś za to, wolisz to zrobić.

Nie wspomina się o tym, że rośliny zazwyczaj dostarczają również ciepłej wody. Jednak w starszych instalacjach generator jest zawsze sprzężony z mocą wyjściową instalacji. Czasami więc muszą podpalić zakład, aby wyprodukować gorącą wodę, a tym samym energię elektryczną, co daje im wymuszoną produkcję. Często użycie jest wystarczająco wysokie, aby podjąć przymusową produkcję, ale czasami tak nie jest i będziesz miał ujemne ceny.

Odzwierciedla to problem magazynowania energii elektrycznej. W przypadku większości innych towarów istnieje sposób na przechowywanie go przed przyszłymi potrzebami, ale generalnie ta opcja nie jest tak łatwo dostępna w przypadku energii elektrycznej.

Oczywiście możliwe jest przechowywanie. Tradycyjnie było to w formie pompowanego magazynu hydroelektrycznego , w którym „bezpłatna” energia elektryczna jest wykorzystywana do pompowania wody z powrotem pod górę. Mówiąc bardziej ogólnie, możliwe są inne formy przechowywania , a Tesla słynie z udziału w projektach Powerwall i Powerpack .

Gdy magazynowanie w sieci stanie się bardziej powszechne, możliwe jest, że ujemne skoki cen energii elektrycznej nie będą już występować. Skoki cen będą nadal występować, ale przechowywanie może ograniczyć, jak ekstremalne są te skoki, zarówno w kierunku dodatnim, jak i ujemnym. W tej chwili jednak te ujemne skoki pozwalają na oszczędność raczej nieefektywnych systemów hydropompy.