Проектирование рынков - Ценообразование на основе ущерба от отключения нагрузки

Глава 2-5
Ценообразование на основе ущерба от отключения нагрузки

Пятнадцать лет назад, используя обугленную бумагу и картон, я сконструировал электрическую лампу накаливания. Я тоже сделал ее в виде подковы, точь-в-точь, как, по вашим словам, это сделал сейчас Эдисон.
Джозеф Сван
Письмо в журнал «Nature», 1 января 1880 г.
Ну, вот, пожалуйста. Не успеет один человек сделать какую-нибудь хорошую вещь, как тут же появляются другие и заявляют, что они-де сделали то же самое много лет назад.
Томас Эдисон
В ответ на письмо Дж.Свана

Отключение нагрузки — дорогой способ ограничить спрос.

При отключении нагрузки не учитывается различие между теми, кто нуждается в электроэнергии больше, и теми, кому она нужна меньше. Поскольку потребляемая электроэнергия не измеряется в реальном времени и большинство потребителей не получают информацию о ее цене, на современных рынках очень мало возможностей ограничить спрос на электроэнергию с помощью механизма цен. Поэтому системный оператор при необходимости ограничивает потребление, принудительно отключая нагрузку. В этом случае ценность дополнительного мегаватта равна потерям потребителей, связанным с принудительным отключением одного мегаватта нагрузки. Эта величина называется далее ущербом от отключения нагрузки VOLL (valueoflostload) (ценность недопоставленной электроэнергии).
Классическая экономическая теория утверждает, что платить поставщикам в соответствии с ценностью дополнительно произведенной единицы продукции экономически эффективно. Поскольку ценность недопоставленной электроэнергии (VOLL) очень высока, возможно, выше 10000 долл./МВт-ч, очевидно, что и цена электроэнергии при отключении нагрузки будет очень высокой. Использование такой политики ценообразования приводит к чрезвычайно высоким ценовым пикам, но они будут кратковременными и обеспечат оптимальные инвестиции в генерирующие мощности и оптимальную надежность. Хотя классическая экономическая теория не принимает во внимание ценовые риски и рыночную силу, она позволяет понять суть рассматриваемой проблемы и дает основу для рассмотрения более тонких теоретических подходов к установлению цен на электроэнергию.

1 Обсуждение вопросов балансовой надежности и ценообразования на основе VOLL в условиях США можно найти в работе (Hirst and Hadley, 1999).

Краткое содержание главы 2-5.

Два органических недостатка рынка электроэнергии со стороны спроса не позволяют определить необходимый уровень надежности, опираясь лишь на одни рыночные механизмы. Оценку величины VOLL или какого-либо другого параметра, определяющего оптимальный уровень надежности, должен дать регулирующий орган. Все методы определения оптимальной надежности энергосистем основываются (прямо или косвенно) на величине VOLL, в связи с чем нельзя предотвратить последствия, вызванные погрешностью оценки величины VOLL. Эти последствия не столь катастрофические, и их можно уменьшить, немного завышая величину VOLL. Отрицательными побочными эффектами ценообразования на основе VOLL являются ценовые риски и рыночная сила.

2-5.1 Оценка ущерба от отключения нагрузки.

Наиболее простой подход к проблеме установления предельных уровней цен на рынке заключается в том, что регулирующий орган выступает в роли фиктивного потребителя, устанавливающего цену всякий раз, когда приходится принудительно отключать нагрузку. Данная цена на электроэнергию равна величине усредненной ценности недопоставленной электроэнергии для отключенных потребителей. Эта величина называется ущербом от отключения нагрузки. Хотя определить понятие ущерба легко, получить его численную оценку чрезвычайно трудно.

2-5.2 Ценообразование на основе VOLL является оптимальным в рамках упрощенной модели надежности.

При допущениях, принятых в упрощенной модели надежности в главе 2-3, установление цены на уровне усредненного ущерба от отключения нагрузки VLL будет стимулировать конкурирующих поставщиков осуществлять оптимальные инвестиции в генерирующие мощности. Однако в такой модели не учитываются отрицательные побочные эффекты ценообразования на основе VOLL.

2-5.3 Практические соображения.

Нередко ценообразование на основе VOLL не применяется на практике из-за сложности определения величины VLL, но пока не будет в значительной степени устранено влияние органических недостатков современных рынков электроэнергии со стороны спроса, проблему определения величины VLL придется так или иначе решать. В любом случае должно быть принято регулятивное решение относительно требуемого уровня надежности, и в настоящее время ценообразование на основе VOLL — самый точный из существующих для этих целей методов. Ключевыми проблемами, которые возникают при использовании ценообразования на основе VOLL, являются ценовые риски и расширение возможностей для использования рыночной силы.

2-5.4 Дополнение.

Если величина V оценивается в 15000 долл./МВт-ч, но эта оценка отличается от фактической величины ущерба от отключения нагрузки, функционирование энергосистемы будет неэффективным. Если фактическая величина ущерба в 10 раз больше, дополнительный ущерб от недостаточного уровня надежности будет, вероятно, значительным, но составит менее 10% от полных затрат на производство электроэнергии.

2-5.1 Оценка ущерба от отключения нагрузки

В самых критических ситуациях, когда имеющейся генерирующей мощности в энергосистеме становится недостаточно и необходимо отключать нагрузку, системный оператор должен определить, какую цену ему следует предложить за дополнительную выработку электроэнергии. Традиционное регулятивное решение в этой ситуации — установить цену, достаточную для компенсации производителям затрат на дополнительную выработку электроэнергии. Рыночное решение предполагает оплату производителей по цене, которую готовы заплатить за электроэнергию потребители, чтобы их нагрузка не была отключена (т.е. по цене, соответствующей ценности недопоставленной электроэнергии для потребителей). Ценность электроэнергии для потребителей может, например, достигать 10000 долл./МВт-ч, в то время как затраты на последнюю произведенную единицу электроэнергии могут составлять лишь 500 долл./МВт-ч. Для рынка совершенной конкуренции оптимальным решением будет оплата электроэнергии по цене 10000 долл./МВт-ч всякий раз, когда нагрузку действительно приходится отключать. В условиях совершенной конкуренции эта цена определяется пересечением кривых спроса и предложения Формирование цен на электроэнергию на спотовом рынке на уровне, соответствующем ценности недопоставленной электроэнергии для потребителей, всякий раз когда происходит отключение нагрузки, называется ценообразованием на основе VOLL. Справедливость утверждения об оптимальности ценообразования на основе VOLL зависит от уровня конкуренции, исключающей возможности использования рыночной силы, от величины риска установления чрезвычайно высоких цен, не связанных с затратами на производство электроэнергии, а также от соответствия реальной ситуации допущениям, принятым в упрощенной модели надежности (см. разд. 2-3.3). Даже с учетом всех этих усложняющих факторов утверждение относительно оптимальности ценообразования на основе VOLL позволяет правильно сформулировать вопросы для более реалистического анализа, а также объяснить, почему нерационально платить за электроэнергию по цене большей, чем VLL, как предлагают противники установления предельных уровней цен.

Установление цен на основе VOLL требует регулятивного вмешательства.

Для использования метода ценообразования на основе VOLL необходимо определить ущерб от отключения нагрузки. Поскольку большинство потребителей никак не реагируют на цены реального времени, на рынке практически нет информации о величине этого ущерба, а имеющиеся оценки чрезвычайно неточны. Поэтому при использовании метода ценообразования на основе VOLL формируется регулируемая, а не рыночная цена.
Ущерб от отключения нагрузки велик, поскольку отключение производится системным оператором произвольным образом, а не является результатом добровольного ограничения спроса самими потребителями в ответ на изменение рыночной цены При крупномасштабных отключениях нагрузки в равной мере сбрасывается нагрузка как потребителей с высокой оценкой ущерба от отключения нагрузки, так и потребителей с более низкой оценкой этого ущерба. Поэтому при веерных отключениях существует одинаковая вероятность сброса нагрузки как потребителей, ценность электроэнергии для которых составляет 100000 долл./МВт-ч, так и потребителей, оценивающих электроэнергию в 200 долл./МВт-ч. Ценообразование на основе VOLL вместе с присущими ему неизбежными отключениями нагрузки является чрезвычайно неэффективным способом установления цен по сравнению с рыночным механизмом, формирующим цены с учетом реальной эластичности спроса на электроэнергию. Претензии к методу ценообразования на основе VOLL следует рассматривать через призму существующих в настоящее время органических недостатков рынка электроэнергии со стороны спроса — этот метод предпочтительно использовать лишь до тех пор, пока нет возможности устранить эти органические недостатки рынка.

Трудности получения оценки величины ущерба.

Наибольшие сложности для определения величины VOLL представляет огромный разброс оценок этой величины для различных потребителей и различных периодов времени¹. Кроме того, величина ущерба, как правило, сильно и нелинейно зависит от продолжительности отключения. Часто к самому большому ущербу приводят первые несколько секунд прерывания энергоснабжения. В других случаях, наоборот, величина ущерба растет быстрее с увеличением продолжительности отключения нагрузки. Поскольку в большинстве случаев вызванный отключением нагрузки ущерб не имеет рыночной оценки, определить его величину достаточно сложно.

Заблуждение 2-5.1 Не существует какого-либо разумного метода определения VOLL

Поскольку величина ущерба, обусловленного отключением нагрузки, зависит от конкретного потребителя, времени сброса нагрузки и нелинейно изменяется в зависимости от продолжительности отключения, какого- либо разумного метода определения величины VOLL не существует.
Несмотря на трудности измерения этой величины, само понятие VOLL четко определено. Рассмотрим некоторую энергосистему с заданной величиной установленной генерирующей мощности и электрической сетью. Эта энергосистема будет подвержена случайным отключениям нагрузки в результате возникновения аварийных ситуаций, и каждому такому событию будет соответствовать различная величина среднего ущерба в расчете на 1 МВт-ч недопоставленной электроэнергии. К счастью, для определения величины VOLL оценка ущербов отдельных потребителей от отключения нагрузки не требуется. Генерирующие мощности вводятся в эксплуатацию не для того, чтобы предотвратить какой-то конкретный случай сброса нагрузки в энергосистеме, а с целью уменьшения долгосрочных средних затрат (ущерба), вызванного сбросами нагрузки. Именно эту ожидаемую среднюю величину за длительный период времени принято рассматривать в качестве ущерба от отключения нагрузки.
Теоретически, если бы энергосистема работала много лет с неизменным графиком нагрузки и постоянной величиной установленной мощности, полная величина ущерба для потребителей (потери потребительского излишка), деленная на накопленную суммарную величину недопоставки электроэнергии в МВт-ч, была бы равна средней величине VOLL. Но полученная таким образом средняя величина VOLL несколько отличается от маржинальной величины VOLL, которая необходима для расчета цен.

Маржинальная величина VOLL определяется путем деления величины снижения ущерба от отключения нагрузки на величину снижения отключенной нагрузки при небольшом увеличении генерирующей мощности, установленной в энергосистеме.
Определение Величина ущерба от отключения нагрузки (V£1)
Пусть в некоторой энергосистеме Н — средняя величина отключенной нагрузки, выраженная в МВт-ч, VH — средний потребительский излишек при потреблении электроэнергии, a (-dH) и dVH  — соответственно отрицательное и положительное приращения величин Н и V , обусловленные небольшим увеличением установленной мощности. Тогда VLL = -dVH/dH. Именно эта маржинальная величина VOLL будет использоваться в дальнейшем в наших рассуждениях, и для краткости мы будем называть ее просто VOLL.

¹ Администратор кодекса (свод правил) Национального рынка электроэнергии (National Electricity Code Administrator—NECA) Австралии утверждает, что «исследования, проведенные в Университете Монаш (Monash), показали, что удельный ущерб потребителей от отключения нагрузки находится в широком диапазоне величин от 1000 до 90000 долл./МВт ч» (См. NECA 1999b, стр.10).

Величину VLL трудно оценить, и более точное определение понятия ущерба от отключения нагрузки не уменьшит эти трудности. Однако использование этого понятия весьма полезно для разработки теории регулирования цен в условиях провала рынка. В следующем разделе будет показано, что VLL можно рассматривать в качестве оптимальной цены для привлечения инвестиций, необходимых для обеспечения требуемого уровня надежности при минимальных затратах.

2-5.2 Ценообразование на основе VOLL является оптимальным в рамках упрощенной модели надежности

В разд. 2-3.3 было сформулировано условие оптимального отключения нагрузки в упрощенной модели надежности, но не рассматривалось условие равновесия рынка. В настоящем разделе показано, что эти два условия (оптимальности отключения нагрузки и равновесия рынка) совпадают, и поэтому на конкурентном рынке будет обеспечен ввод оптимальной величины установленной мощности. При этом конкурентный рынок обеспечит минимизацию суммы затрат на производство электроэнергии и ущерба от отключения нагрузки потребителей. Прежде чем приступить к анализу условий равновесия рынка, рассмотрим взаимосвязи между VOLL и кривой спроса рынка.

Взаимосвязи между VOLL и кривой спроса

Рынки позволяют получить оптимальные результаты, когда они работают в условиях совершенной конкуренции, а их кривые спроса отражают реальные предпочтения потребителей. Первый недостаток рынка со стороны спроса (см. разд. 1-1.5) приводит к тому, что потребители электроэнергии не заявляют на рынке свой фактический спрос, и системному оператору приходится покупать электроэнергию в их интересах. Это не позволяет получить оптимальные результаты функционирования рынков электроэнергии, описанные Адамом Смитом и современной экономической теорией для рынков совершенной конкуренции. Тем не менее использование ценообразования на основе VOLL оказывается наилучшим возможным решением в условиях ограничений, диктуемых структурой современных рынков электроэнергии. В справедливости данного утверждения можно убедиться, если изучить взаимосвязи между VOLL и действительной кривой потребительского спроса.
Большинство потребителей не может реагировать на внутрисуточные колебания цен на электроэнергию, поэтому в краткосрочной перспективе фактическая кривая спроса неизвестна. Если бы потребители оплачивали электроэнергию по ценам реального времени и могли бы реагировать на них без существенных для себя операционных затрат, они потребляли бы значительно меньше электроэнергии в периоды формирования достаточно высоких цен на рынке. В качестве грубой аппроксимации этой неизвестной кривой спроса в рассматриваемом выше примере можно принять линейную зависимость, соответствующую нулевому спросу при цене 30000 долл./МВт-ч и спросу в 20000 МВт при розничной цене электроэнергии (рис. 2-5.1).  

Рис. 2-5.1 Функция спроса рынка и ущерб от отключения нагрузки

Площадь, находящаяся ниже этой линии, представляет полную ценность электроэнергии для потребителей, или потребительский излишек, то есть ровно ту величину, которую потребители готовы платить за полный объем электроэнергии и больше которой они платить не станут¹. Если из этой величины вычесть полные переменные затраты на производство электроэнергии, получится полный излишек производства и потребления электроэнергии (см. разд. 1-5.2). При сбросе части нагрузки полный излишек уменьшается.

*Для получения от потребителей дохода, равного величине этого излишка, «применяющий совершенную ценовую дискриминацию» монополист должен устанавливать различные цены за 1 МВт-ч электроэнергии, поставляемой различным потребителям. Этот доход определяет максимальную величину затрат на электроэнергию, которую готовы оплачивать потребители.

При сбросе нагрузки потребителей отключают независимо от того, какую ценность для каждого из них представляет электроэнергия.

Поэтому при построении кривой спроса неотключенных потребителей наилучшее допущение состоит в том, чтобы представить ее в виде пропорционально уменьшенной копии исходной кривой спроса всего рынка. В качестве примера на рис. 2-5.1 представлена функция спроса для случая сброса 10% нагрузки. Поскольку нагрузка для каждого значения ценности электроэнергии для потребителей уменьшена на 10%, сокращение суммарного потребительского излишка составляет 30000000 долл./ч. Если разделить эту величину на 2000 МВт, т. е. на суммарную мощность отключенной нагрузки, получим оценку (суммарного общественного) ущерба от отключения нагрузки, равную в нашем случае 15000 долл./МВт-ч.¹ Поскольку потребительский излишек намного превышает величину переменных затрат на производство электроэнергии и является столь трудно оцениваемой величиной, различием между потребительским излишком и полным излишком можно пренебречь.
Уменьшение потребительского излишка, обусловленное недопоставкой 1 МВт-ч электроэнергии в результате сброса нагрузки, равно VLL. Если сброс нагрузки осуществляется оптимальным образом, ценность недопоставленной электроэнергии для потребителей будет равна экономии затрат, получаемой от сокращения установленной генерирующей мощности в энергосистеме. Согласно уравнению 1-3.2, средние затраты на выработку пиковой электроэнергии во время сброса нагрузки равны. Учитывая приближенный характер данного анализа и малость величины VCpeaker по сравнению, переменной составляющей затрат в данном уравнении можно пренебречь. В этом случае условие оптимального сброса нагрузки принимает вид:

¹ Эта величина не является оценкой ущерба в долгосрочном периоде времени, она лишь отражает изменение потребительского излишка, вызванного неожиданным отключением нагрузки.

Из этого условия получаем следующее уравнение для оптимальной величины продолжительности сброса нагрузки:

что полностью соответствует утверждению 2-3.1.
(2-5.1)

Оптимально ли рыночное равновесие?

После того как мы определили оптимальную продолжительность сброса нагрузки, необходимо рассмотреть условие равновесия рынка при ценообразовании на основе VOLL и посмотреть, как полученные результаты соотносятся между собой. Приведенное в разделе 2-2.2 уравнение, определяющее условие рыночного равновесия для инвестиций в пиковые электростанции, имеет вид

где Pspike — доход от ценового пика, который в нашем случае равен VLL х DLS. Из этого уравнения следует, что продолжительность сброса нагрузки в условиях рыночного равновесия будет определяться формулой

Таким образом, условия рыночного равновесия и оптимального сброса нагрузки идентичны.

Утверждение 2-5.1 В рамках упрощенной модели надежности ценообразование на основе VOLL оптимально

В рамках упрощенной модели надежности, рассмотренной в разд. 2-3.3 (эта модель пренебрегает фактором риска и рыночной силой), ценообразование на основе VOLL приведет к оптимальным инвестициям в генерирующие мощности, и следовательно, обеспечит оптимальную надежность. Этот вывод справедлив при использовании оптимальной краткосрочной политики обеспечения надежности.

2-5.3 Практические соображения

Первая проблема, связанная с ценообразованием на основе VOLL, заключена в сложности оценки величины VLL. Поскольку оценка этой величины возможна, по-видимому, лишь с точностью до порядка, обычно считается, что такая оценка бесполезна. Однако последствия неточной оценки VLL сравнительно невелики и в настоящее время неизбежны. Если действительное значение величины VLL в 10 раз больше, чем ее оценка, применяемая для расчета цены на электроэнергию, затраты от дополнительного снижения надежности могут составить 10% от оптовой цены электроэнергии (4% от ее розничной цены). Если погрешность имеет противоположный знак, затраты на обеспечение избыточной надежности будут по крайней мере в три раза меньше. Эти значения соответствуют консервативной оценке, полученной для рынка PJM, и принятой величине VLL, равной 15 000 долл. Детали этого анализа приведены ниже в дополнении (разд. 2-5.4).

При более точном анализе можно было бы показать, что на самом деле эти затраты значительно меньше.

Утверждение 2-5.2 Неточность оценки величины VOLL не препятствует ее использованию для выбора требуемого уровня надежности

Поскольку необходимо установить требуемый уровень надежности, а рынок электроэнергии не может самостоятельно определить оптимальный уровень надежности в силу его органических недостатков со стороны спроса, в настоящее время не существует более точного способа выбора уровня надежности, чем метод, основанный на использовании VOLL.
Хотя неправильная оценка V приводит к увеличению полных затрат на производство электроэнергии на несколько процентов, отказываться от использования методологии расчетов на основе величины VLL нет оснований, пока не будет найдена лучшая альтернатива. Вместо величины VLL для принятия решений в области обеспечения надежности можно было бы непосредственно воспользоваться оценкой величины DLS. Однако для оценки DLS необходима величина VLL, и поэтому такая замена бесполезна. Можно также попробовать непосредственно оценить оптимальную величину установленной мощности К. Но эта величина является оптимальной лишь при достижении минимума суммы полных затрат энергосистемы на производство электроэнергии и ущерба от отключения нагрузки, и поэтому в этом случае также невозможно получить оценку К без оценки VLL. Единственный выход из данной ситуации — устранить органические недостатки рынка со стороны спроса и позволить самому рынку определить оптимальный уровень надежности. Поскольку это пока нереально, несколько процентов неэффективно понесенных затрат следует признать вполне допустимыми.
В связи с трудностями получения точной оценки VLL были предприняты попытки разработать другие подходы к обоснованию предельного уровня цен и другие методы его определения. Наиболее известные из них основаны на рассмотрении затрат со стороны предложения для достижения разумного уровня надежности и риска, обусловленного высоким уровнем цен на электроэнергию.

Оценка предельного уровня цен по затратам со стороны предложения.

Инженеры в своей практике используют стандарты надежности, которые не имеют отношения к расчетам потребительского излишка и, следовательно, не обоснованы с позиций экономической теории. Однако эти стандарты надежности основаны на здравом смысле и апробированы в процессе многолетней практики их применения, поэтому от них не следует отказываться, по крайней мере, до появления лучших решений. Инженеры установили, что для уменьшения суммарной продолжительности сброса нагрузки до 3—5 ч в год не требуется больших затрат и что такая продолжительность отключений приемлема для большинства потребителей. Если постоянные затраты на 1 МВт пиковой электростанции, составляющие примерно 50 000 долл./год, разделить на 5 ч в год, получим цену 10000 долл./МВт-ч. Эта оценка представляет собой величину VOLL, необходимую для стимулирования инвестиций до такого уровня, при котором продолжительность сброса нагрузки снижается до 5 ч в год¹.
Конечно, полученная таким путем величина не отражает ценности недопоставленной электроэнергии для потребителей. Она лишь определяет тот уровень цен на электроэнергию, при котором можно ограничить продолжительность отключения нагрузки пятью часами в год. Если это есть желаемый уровень надежности, то, следовательно, действительное значение VLL примерно соответствует 10000 долл./МВт-ч. Расчет VOLL, основанный на определении продолжительности сброса нагрузки и затрат на строительство дополнительных пиковых генерирующих мощностей, разумен лишь в той мере, в какой отсутствие жалоб потребителей можно считать приемлемым показателем оптимальности решений по сбросу нагрузки. Другими словами, традиционный инженерный расчет, в котором заранее задана произвольная «приемлемая» продолжительность сброса нагрузки, скажем, один день за 10 лет, является компромиссным решением, основанным на грубой оценке VOLL.

Риск.

Ориентация на риск — совсем другой подход. Он не позволяет определить необходимую величину VOLL и не дает никакой информации о надежности. Однако риск играет важную роль, и это открыто признается в Заключительном докладе Австралийской комиссии по надежности (NECA, 1996 b, 6):
Основной принцип, которым следует руководствоваться при определении величины VOLL, заключается в том, чтобы находить компромисс между способностью рынка самостоятельно уравновешиваться (т.е. устанавливать баланс между предложением и спросом при всех условиях его функционирования, кроме наиболее экстремальных) и возникающим при этом риском.

¹ Такой подход к расчету VOLL был предложен в работе (NECA, 1999а).

Этот «основной принцип» не имеет отношения к определению величины VOLL, но риск в нем совершенно правильно рассматривается как важная проблема¹. По этой причине Совет по надежности внес следующее предложение: если доходы генерирующих компаний, получаемые при использовании метода ценообразования на основе VOLL, превышают 300000 долл./МВт за 7 дней, предельный уровень цен должен временно понижаться с 20000 долл./МВт-ч до 300 долл./МВт-ч в периоды максимума нагрузки и до 50 долл./МВт-ч в остальные периоды (NECA, 1999 с). Согласно этой точке зрения, риск — неизбежное зло, и его необходимо ограничивать.
К сожалению, раздел Заключительного доклада, посвященный проблемам риска, начинается с изложения противоположного мнения:
В Докладе NECA, посвященном механизмам обеспечения ввода необходимой генерирующей мощности, обсуждалась важная роль, которую риск и эффективное управление риском играют на рынке (только) электроэнергии², и в особенности для обеспечения оптимальной надежности. При использовании рыночных ценовых сигналов для стимулирования изменения поведения участников рынка основное значение имеет фактор риска.
Хотя между приведенными выше двумя мнениями не обязательно существуют противоречия (фактор риска может быть полезным по одним причинам и вредным по другим), первое из них неверно. Для генерирующих компаний риск делает инвестиции более дорогими: так же как и для потребителей, с риском у них связаны дополнительные затраты. Кроме того, неизбежно появляющиеся контракты по управлению ценовыми рисками потребителей «приглушают» для них стимулы реагировать на чрезвычайно высокие цены, которые могут возникать при ценообразовании на основе VOLL. Это не означает, что потребители поступают неправомерно, пытаясь избежать рисков.
Риски приносят дополнительные затраты, а не выгоду. Увеличение числа контрактов для хеджирования рисков после введения ценообразования на основе VOLL показывает, что участники рынка готовы пойти на многое, лишь бы устранить связанные с этим методом ценообразования риски, поскольку риск стоит дорого.

Заблуждение 2-5.2
Риск, связанный с использованием цен на основе VOLL, полезен

Поскольку риск, возникающий в результате чрезвычайно высоких колебаний цен, открывает возможности для появления новых финансовых инструментов, позволяющих защитить потребителей от этого риска, существование такого риска на рынке полезно для общества.
Концепция риска часто понимается неправильно, но существует простой тест, позволяющий проверить, что обусловлено риском, а что нет. Существуют два типа участников рынка: не расположенные к риску и нейтральные к нему. Участник, нейтральный к риску, реагирует не на риск (среднеквадратичное отклонение цен от среднего значения), а лишь на средний уровень цен. Поэтому поведение нейтрального к риску участника рынка не может быть реакцией на риск.
Полезные стимулирующие свойства цен на основе VOLL связаны не с риском, а с обусловленными ими затратами потребителей электроэнергии и с прибылью, которую получают производители в период высоких цен. Нейтральный к риску потребитель сократит свое потребление при высокой цене, а нейтральный к риску инвестор будет строить пиковые электростанции и поддерживать их в состоянии готовности, чтобы при появлении возможности получить оплату по цене, основанной на VOLL. Эти рассуждения подтверждают, что такое полезное для рынка поведение его участников ни в коей мере не обусловлено риском. Модель, рассмотренная в предыдущем разделе, основывалась на предположении, что поставщики и потребители нейтральны к риску, и оптимальное решение было получено при этом предположении. Если бы в модель был включен фактор нерасположенности участников рынка к риску, решение не было бы оптимальным из-за затрат, связанных с риском³.

Уравновешивание рынка.

Доклады NECA о надежности часто содержат ссылки на «способность рынка самостоятельно уравновешиваться» и, как было сказано выше, возводят это в «основной принцип» ценообразования на основе VOLL. Уравновешивание рынка является ключевым экономическим принципом, но оно не может быть самоцелью. В данном случае стремление к уравновешиванию рынка может завести слишком далеко. Поскольку спрос на электроэнергию пока не может эффективно реагировать на цены в реальном времени, по-видимому, оправданно предоставление системному оператору возможности подавать за потребителей ценовые заявки на уровне некоторой усредненной ценности электроэнергии для потребителей. Подавая заявки с ценой 1 000 000 долл./МВт-ч, оператор может добиться, чтобы рынок уравновешивался практически все время, кроме 5 минут каждый год (в среднем за много лет). Но это отнюдь не является лучшим решением. В идеальном случае некоторый сброс нагрузки все же должен происходить, поскольку это решение может оказаться дешевле, чем покупка резервных генерирующих мощностей. В момент сброса нагрузки рынок не находится в состоянии равновесия. Пока не устранены органические недостатки рынка, описанные в разд. 2-3.1, цель состоит в том, чтобы число часов, во время которых рынок не уравновешивается, было оптимальным, а не минимальным.

¹ Если бы величину VOLL удалось изменить благодаря изменениям в технологии потребления электроэнергии, например, благодаря введению аккумуляторных систем резервного питания для всех компьютеров, это не повлияло бы на поиск компромисса между стремлением к «свободному уравновешиванию» рынка и желанием ограничить ценовые риски. Этот компромисс просто не имеет никакого отношения ни к VOLL, ни к каким-либо осмысленным экономическим аргументам.

² Т. е. без рынка мощности. — Примеч. ред.

³ Существует, по крайней мере, один косвенный аргумент в пользу общественной полезности риска. Фактор риска стимулирует подписание большого числа долгосрочных контрактов, а долгосрочные контракты сокращают возможности для использования рыночной силы на спотовом рынке. Это утверждение, однако, не учитывает влияния риска на рыночную силу в долгосрочной перспективе, и поэтому необходимо дальнейшее изучение данного вопроса.

Долгосрочные стимулы.

Основной целью установления цен на основе VOLL является обеспечение достаточных инвестиций в генерирующие мощности. Это долгосрочный процесс, и для него не нужно использовать поминутно или даже помесячно изменяемые стимулы. Сами по себе ценовые пики, которые возникают при использовании ценообразования на основе VOLL, вовсе не обязательны для стимулирования достаточных инвестиций в производство электроэнергии. На самом деле оплата электроэнергии по ценам на основе VOLL связана с большими рисками, что делает эти инвестиции более дорогими. При этом высокая степень риска возникает не благодаря часовым колебаниям цены, а, скорее, из-за высокой изменчивости годовых доходов, получаемых генерирующими компаниями от ценовых пиков. Если бы пять часов ценовых пиков складывались из 50 независимых шестиминутных событий, то доходы от них были бы вполне надежными. Но суммарная продолжительность ценовых пиков складывается из очень малого числа событий, вследствие чего доходы от ценовых пиков при ценообразовании на основе VOLL сильно меняются от года к году, и их трудно оценить.

Краткосрочные стимулы.

Чтобы заинтересовать генерирующие компании в предоставлении вращающегося резерва, нет необходимости использовать ценообразование на основе VOLL. Этот резерв должен обеспечиваться прежде, чем произошла аварийная ситуация, и, следовательно, до увеличения цены. Когда же цена Р подскакивает до значения VLL, генерирующие агрегаты начинают производить электроэнергию, а не обеспечивать вращающийся резерв. Другими словами, вероятность того, что Р= VLL, увеличивает ожидаемую прибыльность обеспечения вращающегося резерва. Конечно, тот же эффект можно получить, если генерирующие компании получают оплату по этой ожидаемой цене гарантированным образом, а не в среднем за определенный период. Когда резервные генерирующие агрегаты уже запущены, цена 15000 долл./МВт-ч, несомненно, будет стимулом для выработки электроэнергии, но этого можно добиться и с помощью более низкой цены — вероятно, цена 300 долл./МВт-ч будет также приемлемой.
Ценообразование на основе VOLL наиболее эффективно для обеспечения краткосрочных стимулов к снижению спроса, для чего может потребоваться установление действительно высокой цены на электроэнергию. К сожалению, широкое использование механизмов управления рисками существенно ограничивает стимулирующий эффект высоких цен. Многие потребители предпочтут не знать цены в реальном времени, а в настоящее время большинство из них и не располагает такой возможностью. Для таких потребителей цены на основе VOLL не могут служить краткосрочными стимулами. Тем не менее, правильно составленные контракты могут радикально уменьшить риск потребителей и в то же время сохранить стимулы, связанные с использованием ценообразования на основе VOLL. Со временем большая часть нагрузки будет оснащена необходимыми приборами коммерческого учета. Спрос может стать достаточно эластичным по цене, и основную часть экономически оправданного сокращения необходимой установленной генерирующей мощности можно будет обеспечить за счет реакции потребителей на цены, в 20 раз меньшие, чем величина VLL. И все же даже в этом случае при необходимости отключения нагрузки в системе применение механизма ценообразования на основе VOLL вполне оправданно, поскольку он создает у потребителей правильные стимулы для уменьшения своего спроса.

Рыночная сила.

Возможно, самый большой недостаток ценообразования на основе VOLL связан не с риском, а с рыночной силой¹. Рассмотрим пример с двумя возможными предельными уровнями цен — 500 и 20000 долл., и предположим, что имеется поставщик, располагающий 2000 МВт генерирующих мощностей, которые полностью загружены в рассматриваемый момент времени при средних переменных затратах на производство электроэнергии 50 долл./МВт-ч.
Предположим также, что рыночная цена составляет 100 долл., и эта цена равна маржинальным затратам самой дорогой в данный момент электростанции. Рассматриваемый поставщик получает краткосрочную прибыль в размере 50 долл./МВт-ч с имеющихся у него 2000 МВт мощности, что в целом составляет 100000 долл./ч.
Предположим, что нагрузка в данный момент равна 18200 МВт, а располагаемая мощность электростанций составляет 20000 МВт. Если рассматриваемый поставщик осуществит изъятие с рынка 1900 МВт генерирующей мощности, цена может подняться до 500 долл. или 20000 долл., в зависимости от установленного предельного уровня цены. Если предельный уровень цен равен 500 долл., то поставщик заработает 450 долл./МВт-ч на тех 100 МВт располагаемой мощности, которые у него загружены, что обеспечит ему получение 45000 долл./ч, т. е. только около половины того, что он заработал бы, если бы вся его располагаемая мощность находилась под нагрузкой. Если установлен предельный уровень цен 20000 долл., поставщик заработает 19950 долл./МВт-ч на загруженных 100 МВт мощности, или 1995000 долл./ч, что почти в 20 раз больше того, что он мог бы заработать при загрузке всех своих генерирующих мощностей. При предельном уровне цен 500 долл. поставщик недополучает прибыль, пытаясь использовать рыночную силу. При предельном уровне цен 20000 долл. он зарабатывает громадную прибыль от использования рыночной силы. Ценообразование на основе VOLL создает для этого мощные стимулы.

2-5.4 Дополнение

Неправильная оценка V может привести к относительно небольшому уменьшению общей эффективности работы рынка электроэнергии. Чтобы убедиться в этом, предположим, что величина V была оценена в 15000 долл./МВт-ч, и рассмотрим два случая: 1) фактическое значение VLL равно 1500 долл./МВт-ч; 2) фактическое значение VLL равно 150000 долл./МВт-ч. Как изменится эффективность работы рынка в каждом из этих случаев?
Если принять, как и в предыдущих примерах, что постоянные затраты пиковой электростанции составляют 6 долл./МВт-ч, то для каждого из трех указанных выше значений V можно с помощью уравнения 2-5.1 рассчитать соответствующую оптимальную продолжительность сброса нагрузки (D*iS).
Используя кривые продолжительности нагрузки, можно рассчитать величину суммарной установленной мощности, соответствующую трем полученным оптимальным значениям D*iS. Чем круче эта кривая, тем больше будет погрешность величины установленной мощности, обусловленная погрешностью оценки V, и соответственно тем больше будет итоговая неэффективность рынка. В данном примере используется кривая продолжительности нагрузки энергосистемы PJM, крутизна которой несколько увеличена, чтобы избежать недооценки неэффективности рынка. Значения установленной мощности, соответствующие рассчитанным значениям продолжительности D*iS, приведены в табл. 2-5.1.

Таблица 2-5.1 Оптимальные D*iS и К с учетом возможных погрешностей оценки VOLL

*Джоскоу (Joscow, 2001а) высказывает аналогичное предположение: «...сочетание весьма ограниченного предложения и чрезвычайно неэластичного спроса приводит к тому, что цены могут подниматься до необычайно высоких уровней, при этом они более подвержены действию рыночной силы, чем в условиях избыточного предложения».

Рис. 2-5.2 Необычно крутая кривая продолжительности нагрузки

Если фактическое значение VLL равно 150000 долл., то генерирующих мощностей будет введено на 5 000 МВт меньше оптимального уровня, что приведет к отключению слишком большой величины нагрузки. На рис. 2-5.2 показано, что избыточный сброс нагрузки составляет менее половины от 3,5 ч х 5000 МВт, т. е. примерно 7000 МВт-ч. Используя фактическое значение VLL (150000 долл./МВт-ч) и разделив его на 8760 часов в год, можно получить оценку затрат, связанных с недостаточной надежностью, — примерно 120000 долл./ч. Если же фактическое значение VLL равно 1500 долл./МВт ч, установленная мощность будет на 5000 МВт превышать оптимальное значение, а излишние постоянные затраты составят 6 долл./МВт-ч х 5000 МВт, или 30 000 долл./ч. 
Что касается первого случая, то нужно иметь в виду, что ущерб от избыточного отключения нагрузки частично компенсируется экономией затрат на ввод установленной мощности, равной в этом случае также 30000 долл./ч. Поэтому суммарный убыток, связанный с недостаточной надежностью, составит в этом случае 90000 долл./ч¹. Полные затраты на покрытие нагрузки в объединенной энергосистеме PJM составляют около 30 долл./МВт-ч х 30000 МВт, т. е. 900000 долл./ч. Если бы фактическая величина VLL была равна 150000 долл., а ее оценка, использованная при расчете по методу VOLL, составляла бы 15 000 долл., суммарный убыток, связанный с недостаточной надежностью, составил бы 10% от полных затрат на производство электроэнергии в этой энергосистеме². Поскольку крутизна кривой продолжительности нагрузки была в данном примере умышленно завышена, действительная величина убытка, вызванного такой погрешностью, в энергосистеме PJM была бы значительно меньше.
В заключение отметим, что, по-видимому, безопаснее ввести несколько больше генерирующих мощностей, чем занизить их величину, по сравнению с расчетной величиной мощностей при выбранной оценке величины V Значительное занижение величины VLL, приводящее к существенному завышению оптимальной продолжительности сброса нагрузки (3,5 ч в год вместо правильного значения 0,35 ч в год в нашем примере), будет приводить к значительным, хотя и не критическим убыткам от недостаточной надежности работы энергосистемы.