Горшочек, не вари!

– Истина прежде всего в том, что у тебя болит голова...
М.А.Булгаков, М&М

В 2002 году в Лейпциге в результате слияния двух существующих бирж появилась новая, Европейская энергетическая биржа (The European Energy Exchange (EEX)). Биржа торгует электроэнергией, топливом, энергетическими контрактами, а с 2007 года сертификатами на выброс CO₂, детищем Киотского протокола. (Если вы выбрасываете CO₂ без сертификата, то вас штрафуют.) В октябре 2008 года на спотовом рынке EEX, торгующем электроэнергией с поставками на следующий день, случилось знаменательное событие: цены так сильно упали, что пробили дно и оказались в отрицательной области на пару часов. То есть, получилось как у Райкина в уже упомянутой прежде юмореске, "теперь не я государству должен, а оно мне". Справедливости ради следует отметить, что подобное случалось ещё за год до этого, но на дневном рынке с немедленными поставками, где торгуются существенно меньшие объёмы и цены меняются непрерывно. Поставка же на день вперёд означает, что продавец в здравом уме и твёрдой памяти не менее чем за 24 часа соглашается поставлять электроэнергию и доплачивать за неё. Штука ныне хорошо известная, поскольку такая ситуация повторялась с тех пор регулярно. Однако всё ещё мало кто понимает почему так происходит, что всё это означает, и кто виноват. Особенно любят винить ветрогенерацию и дотации на неё, хотя это не совсем так. Не правда так же и то, что получение энергии из возобновляемых источников совсем никак не влияет на появление отрицательных цен. Истина, как водится, пребывает в каком-то совершенно другом месте.

Начнём с того, что в 2008 году в Германии только 6,3% электричества проистекало из ветрогенерации. Из того, что мы знаем о соотношении средней и пиковой мощности, можно заключить, что ветер даже теоретически не мог покрыть и четверть средней потребности страны, кроме того, у Германии существовала возможность экспорта электричества. Солнечной энергии в то время практически не было, а гидроэнергия и до, и после занимала очень скромное место на рынке Германии. Сами обвалить цены до отрицательных значений возобновляемые источники никак не могли, им потребовалась помощь. И она пришла. За месяц до указанного события биржа приняла решение допустить техническую возможность отрицательных цен на рынке "день вперёд". Биржа не только ждала такую ситуацию, но и не видела в ней никакой трагедии. Чтобы объяснить в чём тут дело, следует хотя бы в самых общих чертах рассказать как проводятся спотовые торги электричеством день вперёд.

Производители электричества работают ради потребителей, без них электростанции остановятся, спалив вначале распределительные сети, а затем и самих себя избыточным электричеством. Когда вы выключаете свет в своей комнате, вы не только делаете благо для окружающей среды, но и создаёте головную боль электростанциям, заставляя их перестраиваться на новый режим. Не всякая электростанция легко меняет свою мощность, кроме того, обычно существует некий минимальный, пороговый уровень ниже которого происходит полная остановка генерации. Каждая остановка и, особенно, новый запуск электростанции -- это тоже дополнительные затраты. Так, например, для запуска мощных газовых турбин (раскручивания ротора до рабочих оборотов) используются электромоторы мегаваттной мощности и работать они должны несколько минут. Более того, каждый запуск, это повышенный износ оборудования (дополнительные усталостные повреждения), что увеличивает амортизационные расходы и расходы на техобслуживание. Поэтому владельцы электростанций очень не любят их выключать и предпочитают знать наперёд режим работы своей станции, для этого и производятся торги день вперёд.

С утра и до 12 часов дня на бирже торгуются лоты на поставку электричества на каждый час суток после 12 часов следующего дня. Покупателями выступают распределительные сети, а продавцами -- электростанции. Выступают, потому что здесь есть некий элемент игры: электростанции могут принадлежать распределительным сетям, но на торгах они играют роль независимых хозяйствующих субъектов (контрагентов сетей). В 2008 году именно так и было во многих случаях. Продавцы обязуются в указанный час подключить к сети указанную в контракте мощность, а покупатели заплатить указанную цену (оплата производится сразу, спот). Игра эта нужна, чтобы минимизировать затраты как продавцов, так и покупателей, последние поэтому и соглашаются на игру со своими собственными станциями. Для начала торгов необходима базовая цена на каждый час день вперёд. В 2008 году (да и в последующем) её формировали на основе принципа, который я бы назвал (я не знаю русского термина!) "порядок отпуска электроэнергии по мере роста издержек на её производство", по-английски это звучит проще -- the merit order, но не дай бог переводить этот термин дословно, уж лучше пусть будет "мэрит-ордер" (немцы тоже используют его без перевода).

Вначале надо сказать, что понимается под издержками. Это отнюдь не все затраты на получение электричества, но только разница между затратами, которые несёт станция когда вырабатывает электричество и когда она его не вырабатывает. По сути, это стоимость топлива, хотя и другие затраты сюда тоже входят, но они существенно меньше, разумеется. Правда, когда дело касается ветра, то они уже играют существенную роль потому что ветер бесплатный, соответственно, у ветростанций тоже есть издержки производства, хотя и малоотличимые от нуля. Вот тут и появляется возможность выстроить электростанции в мэрит-ордер, т.е., по порядку роста их издержек. Что и сделано на графике внизу.

Мэрит-ордер (the merit order) для Германии. Из работы
Johanna Cludius, Hauke Hermann, Felix Chr. Matthes,
университет Нового Южного Уэльса, Австралия.

Этот график хотя и относится к более позднему времени, чем описываемое, но более-менее приближен к реальности, чего не скажешь о других (в сети их множество). Здесь электростанции представлены цветными столбиками. Высота столбика равна стоимости кратковременных издержек, а его ширина -- поставляемой мощности. Легко видеть, что электростанции сливаются в почти не пересекающиеся группы по виду расходуемого ими топлива. В самом начале графика находятся столбики электростанций, использующие бесплатные возобновляемые источники энергии, затем идут атомные станции, потом работающие на дешёвых бурых углях, каменный уголь чуть дороже, за ними газовые электростанции, с разным КПД, с разными поставщиками газа по разной цене, от того их издержки заметно разнятся, завершает же мэрит-ордер дизель-генерация для пиковых нагрузок с максимальной ценой топлива. Огибающая кривая, проходящая по вершинам столбиков, называется кривой мэрит-ордера. Эта кривая меняется от часа к часу из-за того, что одни станции становятся недоступными, другие наоборот подключаются, кроме того, каждая станция как-то меняет свою мощность (ширину столбика).

Исходя из прогнозов, основанных на многолетних наблюдениях и других источниках информации, на каждый час дня вперёд устанавливается потребная мощность генерации, которая накладывается на тоже спрогнозированную кривую мэрит-ордера. Прогнозировать последнюю ещё сложнее, особенно теперь, когда нужно учитывать и прогноз погоды тоже: от него зависит и ветро-, и солнечная генерация. Идеала достичь не получается, поэтому существует дневной рынок, который в реальном времени сглаживает неспрогнозированное. С другой стороны, существует также долговременные контракты, которые торгуются на фьючерсах, либо вовсе заключаются за пределами биржи. Тем не менее, через торговлю "день вперёд" проходит количество электричества, определяющее общие цены. На рисунке потребная мощность указана голубой вертикальной линией (70 ГВт, примерно). Если от точки пересечения этой линии с кривой мэрит-ордера провести горизонталь, то она укажет на базовую цену текущего часа. Что и сделано на графике -- цена 75 евро за МВт-ч.

Все те электростанции, которые находятся левее от голубой линии, тратят на производство электричества меньше указанной цены и получают прибыль. Остальные -- больше, поэтому им работать невыгодно, и они отключаются. Можно доказать математически, но я не вижу необходимости в таком доказательстве в виду очевидности, что именно такая цена обеспечит поставку электричества с минимальными текущими издержками (если взять любую электростанцию справа от голубой линии и поместить её на место любой слева, то издержки возрастут).

Однако ясно, что это какой-то нереализуемый в природе идеал. Непонятно что делать тем, кто попал на точку пересечения: цена только-только покрывает их текущие затраты, нужно ли работать за такие деньги? Не дешевле ли будет отключиться и пойти покурить, пока цены не подрастут? И тут надо вспомнить, что включение-выключение отнюдь не бесплатная услуга. Может так статься, что даже тем, у кого издержки выше текущей цены, дешевле продолжать "работать себе в убыток", чем отключиться, потом ведь дёшево не раскочегаришься (особенно это касается угольных и атомных электростанций). Такая ситуация может возникнут при спаде потребления. При росте же будет напротив -- какие-то станции будут долго чесать репу и решать пора ли им запуститься, либо не стоит, так как цены вскоре снова упадут (овчинка выделки не стоит). Обе эти ситуации могут привести к разногласию между спросом и предложением, а оно, в свою очередь, к авариям в сетях. Для устранения этих ситуаций и существуют торги, иначе можно было бы довольствоваться расчётными ценами.

Ценовая регуляция предложения энергии на рынке.

Реальные цены оказываются и выше, и ниже базовой цены. Если потребление растёт, цены устанавливаются выше, что стимулирует станции подключаться к работе, если же потребление падает, то и цены падают так, чтобы производителям было бы не жалко отключаться. Здесь только для упрощения упоминается включение-выключение, регуляция происходит и за счёт изменения мощности станции, что тоже не дёшево (у станции всегда есть некая номинальная мощность при которой КПД максимален, на прочих режимах станция менее эффективна, производство более затратно, станция уходит вправо по мэрит-ордеру).

Так где же тут отрицательные цены? В данном примере их быть не может, но если потребление резко пойдёт влево (до 25 ГВт, например), то синяя линия (горшочек, не вари!) уйдёт ниже нуля. Такое действительно случается, несколько раз в году. В прежние времена, на заре электрической эры, электричество в основном потребляли промышленные предприятия (работавшие в три смены, к тому же), их потребление колебалось слабо, электростанции же были тесно связаны с предприятиями и промышленными районами. Постепенно распределение потребления менялось, становилось менее однородным по времени, чётко обозначались дневные пики и ночные провалы. Способность же электростанций гибко менять свою мощность изменилась незначительно, даже наоборот, ухудшилась, особенно с появлением атомных станций. Положение спасли распределительные сети, объединяющие множество станций в один поставщик энергии. В сети появилась возможность регуляции за счёт постепенного выключения части станций, только порядка в этом процессе не хватало. Мэрит-орднунг его обеспечил, но в случае экстремального падения потребления (когда после напряжённой трудовой недели на длинных выходных народ укладывался во всеобщую спячку разом выключая всё, например) цены падали до нуля, но этого не хватало, некоторые продолжали работать за бесплатно (сжигая газ из газопровода take-or-pay, например), поэтому часть станций приходилось гасить по старинке, внеэкономическими мерами, что вызывало нарекания (Scheiße!) и не только. Вот поэтому и внедрили отрицательные цены.

Настало время спросить при чём тут ветер. Абсолютно ни при чём. Хватило бы одних атомных станций и немецкой экономности (вспомним -- 6,3%). Тем не менее, именно ветер задувает цены ниже нуля. Козьма Прутков писал: "Если у тебя спрошено будет: что полезнее, солнце или месяц? — ответствуй: месяц. Ибо солнце светит днём, когда и без того светло; а месяц — ночью". С возобновляемыми источниками всё наоборот. Солнечные батареи выдают максимум мощности в полдень, когда потребление тоже максимально, ветер же усиливается по ночам, когда потребление падает, поэтому он оказывается менее полезным. Увеличение выработки ветром сдвигает кривую мэрит-ордера вправо (столбики ветряных электростанций уширяются). Голубая кривая на рисунке внизу соответствует новому мэрит-ордеру. Унесённая ветром кривая даёт меньшую базовую цену при той же потребной мощности (потребная мощность ночью ещё и сама снижается). Из-за таких ночных совпадений (высокая выработка и низкое потребление) цены падают особенно глубоко.

Снижение рыночных цен за счёт увеличения ветрогенерации.
Эффект мэрит-ордера.

Более того, рост доли ветрогенерации (и других возобновляемых источников) на большом временном масштабе (годы) порождает так называемый эффект мэрит-ордера (the merit order effect). Этот эффект приводит к постепенному снижению оптовых цен на электроэнергию. Эффект не только был предсказан, но и вычислен опытным путём. Почувствовать его напрямую затруднительно, поскольку на него накладывается масса других обстоятельств: инфляция, колебания цен на топливо, уменьшение атомной генерации, рост потребления и тд. Тем не менее, эффект обнаруживают разные исследователи, каждый со своей методикой вычисления. Их результаты разнятся, но было бы странным, если бы они совпадали. Однако, они сходятся в одном: цены снижаются. В общем, немецкий опыт с мэрит-ордером и отрицательными ценами оказался настолько успешным, что его позаимствовали соседние страны; поскольку он не только позволяет снижать текущие издержки, но и стимулирует производителя к снижению общих затрат, не прибегая к насильственным методам и без финансовых потрясений. Но, что самое главное, отрицательные цены заставляют совершенствовать всю систему производства электроэнергии, делая её не только дешёвой, но и гибкой.

Надо сказать пару слов и о конечном потребителе. Правда ли, что ему доплачивают за потребление в часы отрицательных цен? На сайте биржи EEX за ответом на этот вопрос вежливо отсылают к вашему персональному поставщику электроэнергии. Подумайте сами, конечный потребитель оплачивает электричество не по часам, а за больший период времени; я, помнится, на одной квартире платил за квартал (мелочь по сравнению с месячной арендной платой). Так что, оптовая цена усредняется за этот период. Кроме того, к оптовой цене электричества прилагаются издержки сети (включая потери, амортизацию оборудования и зарплату польского электрика), а так же прибыль, просто так никто работать не станет, и на всё это накладываются налоги, в Германии они создают две трети розничной цены электричества, как было указано в "Бедность -- порок". О какой доплате вы тут мечтаете? Вот, вроде бы и всё об отрицательных ценах.

"Подождите! А кто же это всё-таки убил Нолестро?" -- как в одном теледетективе окликнула наивная дама публику, среди которой совершенно точно находился убийца, но расходящуюся восвояси в радостном возбуждении от осознания, что наконец выяснилось, что мэтр-то Роше ни в чём не виноват. Так с чего всё это началось, зачем понадобилось устанавливать на бирже мэрит-ордер?

С 1-го января 1991 года в Германии начал действовать закон о поставках электроэнергии (Stromeinspeisungsgesetz), в 2000 году сменившийся законом о возобновляемых источниках энергии (Erneuerbare-Energien-Gesetz). Однако, в новом законе неизменным остался принцип, легший в основу мэрит-ордер. Закон обязывал распределительные сети принимать всё энергию из возобновляемых источников и оплачивать её по фиксированному тарифу. Таким образом ветростанции легли в начало мэрит-ордера, за ними последовали атомные, которые сложно регулировать. Совершенно естественным образом в конец очереди встала дизель-генерация, которая и дорогая и мобильная, а потому оптимальная для компенсации пиковых нагрузок. Всё остальное попало между. Как говорят в таких случаях, так исторически сложилось. Никто не виноват. Можно ещё упомянуть невидимую руку рынка. И да, конечно, выключать ветряные электростанции на период отрицательных цен не имело никакого смысла, ведь за их работу государство платило фиксированный тариф, а не биржевую цену.

Назад

К оглавлению

Вперёд