2-4.4 Установление цены на уровне последней равновесной цены
В примере 2 показано, что некоторые рынки не могут поддерживать достаточную величину установленной мощности (ICap), чтобы предотвратить провал рынка. До тех пор, пока на этих рынках поддерживается устойчивое равновесие, они располагают столь большой величиной генерирующей мощности, что формирующиеся на рынке цены и получаемые краткосрочные прибыли оказываются слишком низкими, чтобы обеспечить возмещение постоянных затрат генерирующих компаний. Вывод из эксплуатации электростанций с изношенным оборудованием и рост нагрузки приведут к тому, что равновесная величина ICap станет достаточно низкой для того, чтобы в течение некоторых периодов времени года спрос на рынке превышал предложение при любой цене. В эти периоды системному оператору придется устанавливать регулируемую цену, которая при ее правильном выборе будет достаточно высокой, чтобы обеспечить возмещение постоянных затрат на производство электроэнергии при оптимальной величине ICap.
На рынке желательно не только установление оптимальной цены, но и исключение негативного воздействия используемой политики регулирования цен на его работу.
Недостаточно просто вменить в обязанность системному оператору в случае необходимости устанавливать цены. Вероятно, он должен выполнять эту функцию так, чтобы устанавливаемая им цена была связана с рынком электроэнергии некоторым естественным и прозрачным образом. Один из возможных способов формирования такой цены был предложен для независимого системного оператора Техаса — компании ERCOT. Правила работы этого рынка предусматривают, что в ситуации, возникающей после того, как рынок перестал уравновешиваться, а также непосредственно перед тем, как он перестал уравновешиваться, цена назначается по самой высокой заявке на покупку электроэнергии. В нашем примере это означает, что цена должна остаться равной 1000 долл /МВт-ч после того, как спрос превысил предложение.
В обобщенном виде это правило установления цены требует от системного оператора назначать цену по последней равновесной цене рынка сразу после того, как рынок перестает уравновешиваться, независимо от того, назначалась ли эта цена по заявке на продажу или по заявке на покупку. В нашем примере вид заявки также не имеет значения.
Пример 3.
Случай использования предельного уровня цены 1000 долл./МВт-ч
Продолжительность периодов пиковой нагрузки
В книге рассматриваются три различных периода, относящиеся к пиковой нагрузке: 
Требование к системному оператору использовать последнюю равновесную цену рынка, как только спрос превысит предложение, в рассматриваемом примере 3 будет означать, что цена в этих случаях должна удерживаться на уровне 1000 долл./МВт-ч. Пример 3 отличается от примера 2 только тем, что системный оператор должен назначать цену на данном установленном уровне всякий раз, когда рынок перестает уравновешиваться. В примере 2 системный оператор не устанавливал цены. Однако, как показано в разд. 2-4.1, продолжительность нахождения цены на этом уровне должна составлять не менее 0,62% времени года, чтобы покрыть постоянные затраты пиковых генерирующих агрегатов. В примере 1 на рынке электроэнергии поддерживалось оптимальное равновесие, потому что ограничение нагрузки носило добровольный характер и основывалось исключительно на рыночных ценовых сигналах. В таком случае достигается классическое конкурентное равновесие, при котором кривая предложения всегда пересекает кривую спроса.
В примере 3 при величине установленной мощности (ICap) 7691 МВт продолжительность превышения нагрузки над ICap составляет 0,62%. Как показано на рис. 2-4.4, это приведет к уменьшению покрываемой нагрузки на 309 МВт в пиковом режиме, из которых 100 МВт будет обеспечено за счет снижения нагрузки потребителей с эластичным спросом, а 209 МВт — за счет сброса нагрузки. В качестве простой проверки эффективности этого равновесия рассмотрим стоимость сброса нагрузки (полную величину ущерба от сброса нагрузки). При величине удельного ущерба от отключения нагрузки 10000 долл./МВт-ч расчетная стоимость сброса нагрузки составит в среднем 4380 долл./ч (в расчете на все часы года, а не только на пиковые). При постоянных затратах 6 долл./МВт-ч стоимость 309 МВт пиковой генерирующей мощности будет равна всего лишь 1856 долл./ч.
Рис. 2-4.4 Равновесная величина
IСар и отключение нагрузки в примере 3
Ввод в эксплуатацию этих объемов мощности полностью исключил бы необходимость сброса нагрузки и добровольного уменьшения нагрузки еще на 100 МВт. При затратах 1856 долл./ч можно было бы сэкономить более чем 4380 долл./ч.1
Следовательно, такая ситуация ни в коем случае не может быть результатом оптимальной регулятивной политики или результатом рыночного равновесия. Пример 3 показывает, что равновесие, которое обеспечивается за счет установления регулируемой цены на уровне последней равновесной цены рынка перед его провалом, далеко от оптимального.
Оптимальная продолжительность сброса нагрузки DLS определяется выражением ECpeaker/VLL (см. утверждение 2-3.1). В этом примере она равна 6 долл./10000 долл., т. е. 0,06%, что соответствует установленной мощности 7870 МВт. В рассматриваемом примере регулятивная политика, требующая установления цены по последней равновесной цене рынка перед его провалом, приводит к суммарным затратам, связанным с надежностью2, значительно превышающим оптимальные. Они превышают даже затраты, требующиеся в случае использования «наивной» политики поддержания на рынке такой величины суммарной установленной мощности, которой было бы достаточно, чтобы не прибегать к сбросу нагрузки или же к использованию потенциала ее сокращения за счет потребителей с эластичным спросом. В примере 3 «диктуемое условиями рынка» регулирование оказывается даже хуже, чем традиционная регулятивная политика обеспечения надежности.
Последняя равновесная цена может быть слишком высокой
Если последняя равновесная цена рынка устанавливается на уровне 1000 долл./МВт-ч, владельцы пиковых генерирующих агрегатов получают недостаточный доход в те периоды времени, когда рынок выходит из состояния равновесия, и нагрузку приходится сбрасывать. Следовательно, чтобы доходы от ценового пика позволили компенсировать постоянные затраты пиковых генерирующих мощностей, продолжительность сброса нагрузки должна быть больше оптимальной.
Выбор величины 1000 долл./МВт-ч в качестве цены заявки на покупку был произвольным, на самом деле максимальная цена заявки могла бы достичь и 100 000 долл./МВт-ч.
- Все величины в этих примерах округлены. Их точные значения и подробные вычисления можно найти на сайте www.stoft.com. Расчет в примере 3 выполняется следующим образом.
- Имеется в виду сумма затрат на производство электроэнергии и ущерба от отключения потребителей. — Примеч. ред.
Например, если компьютер потребителя имеет мощность 100 Вт, а ожидаемая продолжительность сброса нагрузки составляет 0,1 ч, то при согласии потребителя заплатить 1 долл. за поддержание непрерывного электроснабжения, использование электроэнергии в период отключения нагрузки в энергосистеме имело бы удельную ценность 100 000 долл./МВт-ч. Появление на рынке одной заявки с такой максимальной ценой приведет к установлению системным оператором цены рынка в размере 100 000 долл./МВт-ч в течение всех периодов сброса нагрузки. Поскольку эта цена превышает V, владельцы пиковых агрегатов будут получать слишком большие прибыли в эти периоды, и сброс нагрузки будет незначительным. В системе будет вводиться слишком много новых установленных мощностей. К аналогичному выводу можно прийти и с другой стороны. Потребители в совокупности не должны платить больше, чем V, если в среднем электроэнергия имеет для них такую ценность. Величина ущерба от отключения нагрузки VLL служит верхним пределом стоимости покупки электроэнергии системным оператором.
Этот и предыдущий пример показывают, что последняя равновесная цена рынка, так же как и самая высокая цена заявки на покупку, не имеют какого-либо отношения к правильному ценообразованию. Правильная цена, которая должна устанавливаться при невозможности достижения равновесия на рынке и необходимости сброса нагрузки, — величина ущерба для потребителей от отключения нагрузки (V). Это наилучшая замена для истинной кривой спроса, которая не может быть надежным образом построена из-за первого органического недостатка стороны спроса — «отсутствия средств измерений и расчетов за отпущенную электроэнергию в реальном времени» (см. разд. 1-1.5). (Хотя ценообразование на основе величины ущерба от отключения нагрузки является оптимальным в рамках упрощенной модели надежности, у него есть два побочных негативных эффекта, если рассматривать этот метод ценообразования в общем случае.)
Утверждение 2-4.5 Не следует устанавливать предельные уровни цен на электроэнергию по самой высокой заявке на ее покупку
В ситуации, когда рынок не уравновешивается и системному оператору приходится устанавливать цену рынка реального времени, не должна использоваться последняя равновесная цена рынка, поскольку она не имеет отношения к решаемой проблеме и может оказаться слишком высокой или слишком низкой. По тем же причинам не следует устанавливать предельный уровень цен рынка реального времени по самой высокой цене заявки на покупку.
2-4.5 Каким образом цены реального времени определяют предельный уровень цен на форвардных рынках?
В примере 2 было показано, что из-за второго органического недостатка со стороны спроса современные рынки электроэнергии могут не достигать долгосрочного равновесия. Эти рынки время от времени перестают уравновешиваться, и в таких случаях они не могут определять рыночную цену. Системный оператор вынужден принимать регулятивное решение, устанавливая цену электроэнергии на рынке реального времени, причем максимум этой цены не должен превышать величину VLL. Каким бы ни был этот максимум, мы будем называть его предельным уровнем цены, или Р , по причинам, приведенным ниже.
Максимальная цена покупки электроэнергии системным оператором не является предельным уровнем всех цен или инструментом контроля цен, подобным инструментам, которые применяются на других товарных рынках. По сути это ограничение устанавливается не для участников рынка, а представляет собой правило, регламентирующее поведение системного оператора на рынке. Системному оператору предписывается платить за электроэнергию и получать в оплату за нее не больше, чем Р. Это правило не налагает каких-либо особых ограничений на участников рынка. Производители электроэнергии могут предлагать системному оператору или любому участнику рынка купить у них электроэнергию по любой заявленной ими цене. Аналогично, потребители также могут платить за электроэнергию по любой цене, которая их устраивает. В частности, даже если предельный уровень цен Р равен 10000 долл./МВт-ч, любой потребитель имеет право заключить контракт с любой генерирующей компанией на покупку электроэнергии по 20000 долл./МВт-ч.
По поводу установления предельного уровня цен на электроэнергию возникла бурная дискуссия. Введение таких ценовых ограничений было расценено как страшная угроза для инвестиций и свободного рынка. На самом же деле предельный уровень цен начинает действовать только тогда, когда системный оператор вынужден покупать электроэнергию для потребителей и от их лица. В этом случае естественно ограничить получаемую продавцами электроэнергии оплату хотя бы на уровне ценности электроэнергии для ее покупателей. Это вполне естественное ограничение на совершение коммерческих операций на рынке.
Следует отметить, что вводимый предельный уровень цен на электроэнергию, покупаемую системным оператором, косвенно влияя на рыночные решения других покупателей электроэнергии, в действительности определяет максимальную цену также на всех форвардных рынках.
Это происходит не благодаря регулятивным воздействиям на рынки, а в силу существования второго органического недостатка рынка электроэнергии со стороны спроса. Рынок работал бы значительно лучше без этого недостатка, но его существование не может служить оправданием безответственного поведения системного оператора при осуществлении покупок электроэнергии. Независимо от наличия или отсутствия этого органического недостатка рынка стоимость покупки электроэнергии системным оператором не должна превышать ее ценность для потребителей.
Второй органический недостаток рынка со стороны спроса ограничивает цены на всех рынках электроэнергии
Поскольку системный оператор не должен получать прибыль, установленные для него предельные уровни цен, на продажу и на покупку электроэнергии, должны совпадать. Поэтому, если системный оператор платит за электроэнергию Р, он должен продавать ее по той же цене. Зная об этом ограничении, все потребители электроэнергии могут уверенно рассчитывать на возможность покупки электроэнергии на рынке реального времени по цене не выше Р Имея такую возможность, они никогда не будут платить за электроэнергию, приобретаемую на форвардных рынках, больше этой цены. Эта простая логика принятия рыночных решений ограничивает цену на всех форвардных рынках, хотя там не существует каких-либо формальных правил, запрещающих покупку или продажу электроэнергии по большей цене. Однако оплата электроэнергии по цене больше, чем Рcaр, была бы напрасной тратой денег потребителей.
Какое отношение ко всему этому имеет второй органический недостаток рынка со стороны спроса? Представим себе потребителя, который высоко ценит надежность электроснабжения и готов заплатить 100000 долл./МВт-ч в период сброса нагрузки, чтобы быть уверенным в получении необходимой электроэнергии. Потребитель понимает, что ему не нужно платить за электроэнергию больше, чем Р, но решает подписать контракт по цене 20000 долл./МВт-ч с поставщиком, который гарантирует, что будет всегда держать в запасе 50 МВт вращающегося резерва специально для этого потребителя. Наконец, наступает оговоренный контрактом случай, — в энергосистеме происходит крупная авария как раз в тот момент, когда нагрузка приближается к дневному пику. Обеспокоенный потребитель звонит своему поставщику, чтобы проверить готовность своего личного вращающегося резерва, и получает заверения, что все в порядке. Затем поставщик звонит системному оператору, чтобы сообщить ему о готовности при необходимости поставить в систему дополнительно 50 МВт мощности, если системный оператор намерен отключить этого особого потребителя.
К сожалению, вряд ли в действительности существует системный оператор, который способен успешно решить эту задачу. Скорее всего поставщику ответят, что системный оператор не определяет, какая нагрузка будет отключена. Когда поставщик обратится в местную электроснабжающую компанию, которая как раз осуществляет отключение потребителей, ему скажут, что если потребитель находится рядом с полицейским участком, ему повезло, а если нет, то это дело случая — как получилось, так и будет. Когда осуществляется сброс нагрузки, двусторонние контракты никогда не принимаются во внимание, поскольку это в настоящее время технически невозможно. Когда отключается какой-либо район, электроснабжающая компания не может оставить подключенным одного потребителя где- то в середине района. Подобная система «точечного» сброса нагрузки потребовала бы ручного выключения разъединителя каждого потребителя в этом районе, кроме единственного потребителя, с которым заключен специальный контракт.
Неспособность современных электроэнергетических систем обеспечить выполнение двусторонних контрактов в реальном времени является вторым органическим недостатком рынка электроэнергии со стороны спроса. Его существование не позволяет отдельным потребителям покупать электроэнергию с повышенной надежностью, если доставка этой электроэнергии осуществляется через общую электрическую сеть. Отсутствие технической возможности исполнения двусторонних контрактов приводит к тому, что ни один потребитель, заплатив больше других потребителей, не может обеспечить себе более высокую надежность электроснабжения по сравнению с общей надежностью поставок электроэнергии в режиме реального времени.
Это не означает, что все потребители будут приобретать электроэнергию только на рынке реального времени. Они могут купить ее с меньшим риском и, возможно, немного дешевле на рынке двусторонних форвардных контрактов. Но если цена на этих рынках будет выше Рсар, потребители предпочтут покупать электроэнергию у системного оператора в реальном времени.
Рассмотренные теоретические рассуждения о влиянии Р на цены форвардных рынков получили достаточное подтверждение в Калифорнии. В период существования рынка на сутки вперед, т. е. Биржи электроэнергии Калифорнии, предельный уровень цен на рынке реального времени независимого системного оператора Калифорнии (CAISO) менялся в диапазоне 250—750 долл. Поскольку вопросам взаимосвязи ценовых ограничений на рынках не уделялось должного внимания, биржа электроэнергии ввела свой собственный предельный уровень цен 2500 долл. При этом фактические цены электроэнергии на бирже не превышали более низкий предельный уровень цены на электроэнергию в реальном времени, установленный CAISO, за исключением отдельных небольших отклонений из-за применения штрафных санкций к участникам рынка реального времени.
Утверждение относительно предельного уровня цен
Утверждение 2-4.6 Предельный уровень цен на рынке реального времени фактически ограничивает уровень цен на всех рынках электроэнергии
Второй органический недостаток рынка со стороны спроса приводит к тому, что максимальная цена, которую системный оператор может уплатить за электроэнергию, покупаемую им от имени потребителей, фактически становится предельным уровнем цены рынка реального времени, а также всех форвардных рынков (открытых и частных). Механизм этого ограничения цен обусловлен сознательным стремлением покупателей к арбитражным операциям на рынках электроэнергии.
2-4.6 Дополнение: условия провала рынка
Пример 2 показывает, что на современных рынках электроэнергии может отсутствовать долгосрочное равновесие, если не устанавливать регулируемую цену всякий раз, когда кривые предложения и спроса не пересекаются. В примере 1 показано, что провал рынка не является неизбежным следствием двух органических недостатков рынка со стороны спроса: 1) весьма низкой эластичности спроса; 2) неспособности обеспечить выполнение двусторонних контрактов в реальном времени.
В таком случае возникает следующий вопрос — при каких условиях рынок не будет иметь долгосрочного равновесия без регулятивного ценового вмешательства в его работу?1 Также представляет интерес еще один вопрос — в каком случае регулятивное вмешательство приведет к положительному результату, несмотря на существование долгосрочного равновесия? На оба эти вопроса можно ответить с помощью простой модели надежности, не учитывающей побочных эффектов высоких ценовых пиков.
Пусть К —установленная мощность, Lg —«расширенная нагрузка», a Lg max — максимальная возможная величина Lg. Зависимость Lg max от К, обусловленная эластичностью спроса, представляется функцией bg max (К). Обозначим также доход от ценового пика как
.
Утверждение 2-4.7 Условия провала рынка электроэнергии
Рынок электроэнергии без регулятивного ценового вмешательства способен достичь долгосрочного равновесия в том и только в том случае, если существует такая величина К, которая удовлетворяет следующим условиям: 
Рынок, способный достичь долгосрочного равновесия и не требующий регулятивного вмешательства, в каждый момент времени будет иметь равновесную цену. Пусть Pmax — максимальное значение равновесной цены. Если эта цена ниже V, то лучшее, что можно сделать (без учета факторов риска и рыночной силы), — это позволить спросу и предложению самостоятельно определить цену. Если Рmах выше V, то нет никаких оснований для того, чтобы системный оператор платил за электроэнергию больше ее действительной ценности для потребителей. Поэтому регулируемый предельный уровень цен должен быть установлен равным величине V. Даже если Pmax < VLL, можно повысить эффективность работы рынка, увеличивая эластичность спроса на рынке. Утверждение 2-4.8 означает лишь, что эффективность нельзя увеличить за счет установления предельного уровня цен, поскольку такой ценовой уровень не будет ограничивающим.
Утверждение 2-4.8 Условия эффективности рынка электроэнергии
Если рынок электроэнергии обладает долгосрочным равновесием и на нем не используется регулятивное вмешательство в процесс ценообразования, цены такого рынка будут эффективны в том и только в том случае, если Рmax < VLL.
1Помимо регулирования, предельные уровни цен могут устанавливаться также вследствие некоторых юридических соображений, таких, например, как процедура банкротства. Следовательно, на реальных рынках может складываться положение равновесия, основанное на этих предельных ценовых ограничениях. Например, такое равновесие может быть связано с периодическими банкротствами. В книге такие виды равновесия не рассматриваются.
