3-8.4 Ценообразование на биржах электроэнергии
Как и концепция пула, концепция биржи электроэнергии все еще плохо определена и неясна. Подобно тому, как для функционирования пула необходимо добавлять определенные элементы биржи, так и для работы биржи могут потребоваться некоторые элементы пула. В частности, бирже могут потребоваться (а, может быть, и нет) заявки, состоящие из 2 или 3 компонент, но выяснить это возможно лишь эмпирическим путем. Ответ на этот вопрос можно получить лишь при умелом проектировании рынка и количественной оценке получаемых результатов, подтвержденной на практике.
Есть один фактор, который в большей степени, чем другие, влияет на такой способ эволюции рынков электроэнергии. Формирование цен для потребителей в реальном времени приведет, в конце концов, к тому, что большая часть потребителей будет активно реагировать на цены, не подавая никаких заявок на рынок. В этом случае, если системный оператор будет проводить оценку потребления по поданным заявкам, определять уравновешивающую цену и устанавливать на ее основе цену рынка, то рынок не будет уравновешиваться. Новая цена спровоцирует сильную реакцию со стороны потребителей в самые сложные и непростые моменты. Подобная ситуация уже возникла в энергообъединении PJM, хотя она и не связана с реакцией со стороны спроса. Спрос в этом объединении по-прежнему не имеет возможности реагировать на цены, но активную роль играют импорт и экспорт электроэнергии, на которые не обязательно подают заявки на рынке PJM. (Оператор NYISO также столкнулся с нежеланием внешних производителей поставлять электроэнергию на рынок реального времени).
1 Более точно, когда функция затрат выпуклая. — Примеч. ред.
2 Даже если бы такой скачок цен и был возможен, он ни в коей мере не мог исправить эту ситуацию — Примеч. ред.
3 Подходы, о которых идет речь, могут обеспечить оптимальность распределения нагрузки между включенными агрегатами, но ни в коем случае не могут обеспечить оптимальность выбора состава включенных агрегатов. В рассматриваемом примере проблема заключается как раз в выборе момента включения газотурбинного агрегата. — Примеч. ред.
4 В сочетании с заявками на уменьшение нагрузки ценообразование NYISO обеспечивает оптимальное распределение нагрузки. — Примеч. ред.
Системные операторы в энергообъединении PJM научились принимать во внимание эластичность предложения от поставщиков, не участвующих в процедуре подачи заявок, но правила по-прежнему требуют от них устанавливать цену на уровне одной конкретной заявки на поставку электроэнергии. Возникает противоречие.
Рис. 3-8.4 Уравновешивание рынка по цене заявки и уравновешивание рынка при цене, находящейся в промежутке между ценами заявок
Системный оператор может предпочесть не принимать заявку на поставку по цене 400 долл./МВт-ч, поскольку он считает, что это приведет к слишком большому предложению электроэнергии от внешних поставщиков, и вместо этого назначить цену на уровне заявки в 200 долл./МВт-ч. Системный оператор имеет право скорректировать рыночную цену, определяемую исключительно на основе заявок, уменьшив ее на 200 долл.1, но не может скорректировать ее даже на 100 долл., если на рынке нет заявки на продажу с ценой 300 долл. Системный оператор не может установить цену на уровне 300 долл., даже если она будет более точно уравновешивать систему. Если крупные корректировки цен осуществляются не по правилам отбора заявок, то почему нельзя использовать такую же корректировку для меньших сумм и объемов?
Эластичность предложения и спроса на электроэнергию, не учтенная в процессе отбора заявок, создает две проблемы для пула. Во-первых, это заставляет системного оператора придумывать «фиктивные» заявки, чтобы отразить в кривых предложения и спроса те части, которые не представлены в поданных заявках. Хотя это может быть сделано вполне рационально и непредвзято, такие «фиктивные» заявки противоречат самому подходу рынка, который требует вводить данные от участников и на их основе оптимизировать работу рынка. Вторая проблема является более фундаментальной. Эластичность не проявляется мгновенно (рис. 3-8.4). Если цена установлена на основе текущего значения системной маржинальной ценности электроэнергии (SMV), она может привести к нежелательной реакции со стороны спроса или предложения полчаса спустя из-за особенностей динамики предложения и эластичности спроса. Подобно тому, как в заявках со стороны предложения учитываются ограничения на скорость набора нагрузки, на минимальную нагрузку и другие задержки и ограничения, в «фиктивных» заявках со стороны спроса также должны приниматься во внимание временные сдвиги и разрывы непрерывности спроса, чтобы обеспечить успешную оптимизацию.
Повышение эластичности той части спроса и предложения, которая не участвует в процессе подачи заявок, существенно усложнит задачу оптимизации, что создаст новые возможности для произвольных решений со стороны системного оператора.
Пути совершенствования системы ценообразования
Независимые системные операторы на северо-востоке США обычно рассчитывают и объявляют цены каждые 5 мин, создавая впечатление, что они будут платить по этим ценам, но на самом деле они никогда не используют их для оплаты электроэнергии. Вместо этого все 12 цен внутри каждого часа заменяются одной средней ценой за час, используемой в каждом 5-минутном интервале. Первоначально объявленные цены, вероятно, могут обмануть лишь немногих. Использование различных 5-минутных цен предназначено для того, чтобы проинформировать производителей относительно желаемого уровня нагрузки генерирующих агрегатов. Другими словами, эти цены не работают по нормальным экономическим законам увеличения или уменьшения доходов в зависимости от изменения произведения цены на объем продукции. Напротив, это сигнал регулирующего характера, который поставщики интерпретируют в соответствии со своими кривыми предложения, соответствующими их заявкам. Эти сигналы сочетаются со штрафными санкциями в виде лишения компенсирующих дополнительных платежей. В энергообъединении PJM не все генерирующие компании могут быть подвергнуты таким санкциям; в действительности дополнительные платежи в реальном времени получают лишь меньшинство из них.
1 При наличии заявки на поставку по 200 долл./МВт-ч. — Примеч. ред.
Использование реальных 5-минутных цен.
Пятиминутные цены наиболее важны, когда происходят быстрые изменения цены. В другие периоды может быть достаточным рассчитывать цену каждые полчаса или каждый час. В качестве примера рассмотрим один часовой период, в течение которого происходят значительные изменения цены (табл. 3-8.1).
Когда системный оператор устанавливает цену 48 долл., участники рынка рассчитают, что средняя цена для этого часа будет примерно 30 долл., и реагируют именно на эту рассчитанную ими цену. Это означает, что прежде, чем многие участники начнут реагировать на эти 5-минутные цены, произойдет 15-минутная задержка. Если в системе имеют значение даже 5-минутные изменения, то такая задержка негативно влияет как на работу системы диспетчерского управления, так и на точность решения задачи распределения нагрузки между генерирующими агрегатами.
Таблица 3-8.1
Время | 1:00 | 1:05 | 1:10 | 1:15 | 1:20 | 1:25 | 1:30 | 1:35 | 1:40 | 1:45 | 1:50 | 1:55 |
Цена, долл./МВт-ч | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 48 | 48 | 48 |
Определение наилучшей цены.
Другой способ совершенствования системы ценообразования может заключаться в том, чтобы научиться прогнозировать не отраженную в заявках реакцию предложения и спроса на цены и использовать эти прогнозы наряду с заявками для того, чтобы более точно устанавливать цены. Необходимо отказаться от выбора наилучшей цены в реальном времени только из значений, указанных в заявках; вместо этого следует устанавливать цену, которая будет наилучшим образом уравновешивать спрос и предложение. Необходимо также учитывать динамику реакции спроса и предложения на эту цену.
Использование кривой спроса на резервы с отрицательным наклоном.
Если эластичность спроса известна, управление с помощью корректировки цены становится более простым. Кривые с нулевой эластичностью непригодны для решения задачи управления оперативными резервами. Заменяя эту кривую кривой спроса на оперативные резервы с отрицательным наклоном, можно проще решать задачу балансирования. При дефиците резервов цена автоматически поднимается, и это приводит к тому, что, с одной стороны, привлекается больше поставщиков, подавших заявки, а с другой, увеличивается импорт электроэнергии и уменьшается экспорт и потребление электроэнергии. Это также помогает ослабить проявления рыночной силы за счет увеличения эластичности спроса. Если в данный момент суммарное требование ко всем типам резервов мощности составляет 10%, их стоимость должна быть равна 1000 долл./МВт-ч при уровне резерва от 0 вплоть до 10%-ного уровня. Безусловно, несколько дополнительных процентов также должны что-то стоить, поэтому кривая спроса должна выходить на более высокий уровень резервов при низких ценах и на более низкий уровень резервов при более высоких ценах. Эта простейшая коррекция может сгладить ценовые пики и облегчить работу оператора. Утверждение, что эластичность спроса на резервы снизит надежность, является необоснованным. Надежность полностью зависит от того, какая кривая спроса выбрана; при некоторых кривых спроса надежность резко возрастает. Покупка большого объема резервов в те периоды, когда они дешевле, позволит снизить затраты на обеспечение надежности.
Покупка услуги по балансированию.
Системный оператор покупает услуги по балансированию двумя способами: покупая услугу по регулированию частоты и мощности и услуги вращающегося и невращающегося резерва. Оба способа имеют ограниченное применение и не решают многих проблем, которые беспокоят системного оператора в обычных условиях. Это беспокойство проявляет себя в различных формах, например, через увязку системным оператором пула гарантий оплаты затрат на пуск с выполнением диспетчерского графика распределения нагрузки. Кроме того, в энергообъединении PJM выполняется полномасштабное моделирование режима на сутки вперед сразу после закрытия рынка на сутки вперед1, чтобы определить, какие генерирующие агрегаты необходимо включать. Ограничение также вводится на допустимые отклонения от плановых значений объема торговли с внешними поставщиками и потребителями. NYISO не оплачивает поставщикам производство незапланированной электроэнергии. Хотя существует много способов решения этой задачи, системные операторы все-таки считают задачу балансирования трудной, особенно в такие сложные периоды, как утреннее повышение нагрузки, возникающее сразу после осуществления поставок на экспорт, о которых было неизвестно до момента повышения нагрузки.
Все эти проблемы существуют отчасти потому, что услугу по балансированию рассматривают исходя из спроса и предложения, а не их производных, т. е. скорости их изменения. Набор нагрузки является отдельной услугой, которая связана с определенными затратами. Эти затраты включают покрытие износа оборудования при переменной нагрузке, а также затраты на пуск и затраты, возникающие при работе около нижнего предела нагрузки. Один из способов улучшить управление заключается в том, чтобы платить за набор или сброс нагрузки, т. е. за изменение нагрузки между последовательными 5-минутными интервалами. Эта цена может иметь либо положительное, либо отрицательное значение.
Иногда системному оператору приходится давать указание, чтобы более дешевый генерирующий агрегат уменьшил нагрузку, а более дорогой агрегат не останавливать. Для этого должен существовать самостоятельный рынок на уменьшение нагрузки отдельно от рынка электроэнергии и, возможно, связанный с рынками резервов.
Прием заявок.
Большинство высказанных выше соображений не касается заявок в связи с тем, что биржа реального времени не использует заявок, так как она является аукционом по Вальрасу (см. гл.3-6). Однако принятые заявки на поставку электроэнергии уменьшают проявления рыночной силы. Если крупный поставщик продал всю свою располагаемую мощность еще до начала работы рынка реального времени, у него все же будет возможность поднять рыночную цену, возможно, даже существенно, но получить прибыль от этого он уже не сможет. Если поставщик поднимает рыночную цену, это никак не повлияет на получаемую им выручку по форвардным контрактам. Если поставщик выводит мощность с рынка, он должен ее купить на рынке, и в этом случае он заинтересован в более низкой, а не более высокой цене. Поэтому системный оператор должен поощрять как можно более активную торговлю на форвардном рынке, поскольку действию рыночной силы более подвержен именно рынок реального времени.
Это означает, что биржа реального времени должна быть дополнена биржей на час вперед или даже форвардной биржей, которая имеет возможность принимать заявки в любой момент времени. При этом размер рынка реального времени снижается без применения штрафов или санкций.
1 Имеется в виду решение задачи выбора состава оборудования на следующие сутки по прогнозным данным системного оператора. — Примеч. ред.
