Электроэнергетика

Электроэнергетика
Электроэнергетика – базовая отрасль российской экономики
Российская электроэнергетика и ее место в мире
Основные этапы развития отечественной электроэнергетики
Структурная перестройка электроэнергетики России в 1990-е годы
Реформирование электроэнергетики в 1998—2008 гг.
Реформирование электроэнергетики в 1998—2008 гг.
Техническая база российской электроэнергетики
Электропередача
Оперативно-диспетчерское управление
Примеры рынков электроэнергии
Особенности розничного рынка электроэнергии США
Уроки, вытекающие из обобщения опыта и функционирования рынков электроэнергии
Синхронная зона ЕЭС/ОЭС
Торгово-экономическое сотрудничество российской электроэнергетики
Реформа электроэнергетики в России
Организация реформирования электроэнергетики
Переход к конкурентным рынкам
Организационно-экономическая структура отрасли электроэнергетики
Операционная деятельность
Применение модели товарно-денежных потоков
Основные субъекты рынка электроэнергии
Распределительные сетевые компании
Организации коммерческой инфраструктуры
АО-энерго - энергосистемы изолированных регионов
Задачи реформирования энергосистем Дальнего Востока
Система государственного регулирования в электроэнергетике
Сфера и методы тарифного регулирования в современной электроэнергетике
Стимулирующее регулирование
Система регулируемых тарифов в российской электроэнергетике
Тарифы на услуги по передаче электрической энергии
Недискриминационный доступ к услугам естественных монополий
Антимонопольное регулирование рынка электроэнергии
Методы антимонопольного регулирования
Прогнозирование и проектирование развития электроэнергетики
Системное проектирование электроэнергетики
Система рынков в электроэнергетике
Основы построения оптового и розничных рынков
Узловое ценообразование
Балансирующий рынок
Рынок мощности
Рынок системных услуг
Финансовые права на передачу
Розничный рынок электрической энергии
Особенности оптового рынка в российской электроэнергетике
Особенности российского розничного рынка электроэнергии
Рынки сервисов
Рынок тепловой энергии и его взаимосвязь с рынком электроэнергии
Особенности рынков тепловой энергии в России
Управление надежностью в электроэнергетике
Обеспечение надежности Механизмы управления надежностью
Рынок системных услуг и основные направления повышения надежности
Атомная энергетика
Атомная энергетика занимает важное место в энергетике России.
Экологические проблемы эксплуатации АЭС
Концепция экологической безопасности АЭС
Природоохранные технологии на АЭС
Отработаное ядерное топливо
Демонтаж АЭС по окончании ее нормальной эксплуатации
Геотермальная энергетика
Электромашиностроение и электротехника
Особенности экологических проблем ТЭС и ГЭС, пути их решения
Проблема эмиссии парниковых газов

Основы построения оптового и розничных рынков

Рынок электроэнергии на сутки вперед и двусторонние договоры купли-продажи электроэнергии

Технологические особенности большей части существующего генерирующего оборудования требуют заблаговременного планирования режимов работы, так как его невозможно ввести в действие единомоментно. Следовательно, в конкурентном рынке электроэнергии должен наличествовать элемент, позволяющий заблаговременно планировать режимы работы генерирующего оборудования, принадлежащего отдельным производителям энергии. Поскольку речь идет о рынке, то эти режимы должны быть коммерчески обоснованы посредством соответствующих торговых сделок.

Существуют различные типы организации торговых сделок на рынке электроэнергии:

способ торговли, основанный на централизованном планировании режимов (иногда называемый «пулом», спот-рынком, рынком «на сутки вперед»), в котором, как правило, режимы и цены определяются на основе результатов аукциона ценовых заявок поставщиков и покупателей электроэнергии;

сделки, основанные на двухсторонних договорах между генерирующими компаниями и покупателями электроэнергии;

совмещенные конструкции, дающие возможность генерирующей компании заключать двухсторонние договоры и участвовать в централизованном планировании режимов,  подавая ценовые заявки.

Двухсторонние договоры могут заключаться на различные промежутки времени – от часа, до нескольких лет. Централизованное планирование режимов, как правило, осуществляется не менее чем за сутки до реального времени производства и потребления, что соответствует электротехнологическим возможностям (времени пуска) большинства генерирующих установок. Такой элемент общего устройства конкурентного рынка электроэнергии обычно носит название «рынка на сутки вперед».

Планирование режимов работы производителей энергии «на сутки вперед» - необходимый элемент управления системой, но его недостаточно для того, чтобы обеспечить её надежную работу в реальном времени. Дело в том, что по существу стохастический спрос потребителей на электроэнергию подвержен колебаниям под воздействием ряда факторов, предсказать которые даже за сутки вперед чрезвычайно трудно. В то же время и производство в самих генерирующих компаниях подвержено изменениям по отношению к плану, например, вследствие поломок и аварий, предсказать которые заранее невозможно. Из этого можно сделать следующий фундаментальный вывод: для того, чтобы управлять энергосистемой в реальном времени и сохранять надежность электроснабжения потребителей, помимо заблаговременного планирования режимов на основе двухсторонних договоров, централизованного рынка «на сутки вперед» или комбинации этих двух подходов, необходимо:

иметь механизм, позволяющий управлять производством электроэнергии, а возможно и потреблением, в режиме реального времени;

иметь резервы генерирующих мощностей.

  В режиме реального времени решения необходимо принимать быстро, так как времени договариваться попросту нет. Поэтому управление системой неизбежно должно быть централизованным и осуществляется субъектами оперативно-диспетчерского управления.

Механизмы поддержания баланса производства и потребления электроэнергии в реальном времени при конкурентном устройстве рынка обычно носят название «балансирующего рынка». Балансирующий рынок – это покупка (продажа) участниками оптового рынка объемов отклонений, определяемых как разница фактических объемов производства/ потребления электроэнергии и планового почасового производства/ потребления. Основная цель введения балансирующего рынка – минимизация стоимости надежного обеспечения прогнозируемого потребления в режиме, близком к реальному времени, на основе конкурентного отбора ценовых заявок продавцов электроэнергии и потребителей с регулируемой нагрузкой (они могут изменять свое потребление в соответствии с командами субъектов оперативно-диспетчерского управления).

Рынок «на сутки вперед» организован в форме аукциона ценовых заявок. Цель аукциона - установление цен и объемов покупки/продажи электрической энергии так, чтобы достичь максимальной взаимной выгоды поставщиков и покупателей от торговли.

За сутки до реального времени покупатели и продавцы оптового рынка подают ценовые заявки организатору аукциона, как правило, именуемому коммерческим оператором. В этих заявках покупатели указывают желаемые объемы потребления и максимальную цену, которую готовы заплатить за эти объемы. Заявка покупателя может быть ценопринимающая - тем самым покупатель выражает свою готовность заплатить за указанный им объем любую цену.

Продавцы заявляют объемы и минимальную цену, по которой согласны продать электрическую энергию. Продавец также может подать ценопринимающую заявку, которая будет свидетельствать о его готовности произвести заданный объем электроэнергии по любой цене, включая нулевую.

Заявки покупателей ранжируются в порядке убывания цен, что означает, что покупатель всегда согласен купить товар по цене, меньшей цены в его заявке. Объемы, указанные в ценопринимающих заявках, проходят в первую очередь. Из всех заявок-ступенек формируется кривая спроса.

Заявки продавцов ранжируются в порядке возрастания цен, и таким образом формируется кривая предложения. Объемы, указанные в ценопринимающих заявках проходят в первую очередь.

 

 

Рис. 6.2.1. Аукцион с маржинальным ценообразованием

Пересечение кривых спроса и предложения дает равновесные цены и объем на рынке (рис. 6.2.1). В равновесии не все покупатели удовлетворяют свой спрос – часть продавцов, заявки которых оказались справа от точки равновесия и не были приняты, ничего не смогут купить, так как они готовы были купить дешевле сформировавшейся равновесной цены. Часть предложения также оказывается невостребованной по заявленным продавцами ценам. Участник аукциона, у которого цена в его заявке совпала с равновесной ценой, называется ценообразующим.

Поясним такие понятия, как излишек у производителей и излишек у потребителей.

Излишек у потребителей – сумма, которую готовы заплатить потребители за возможность купить товар по данной цене. На рис. 6.2.1. излишек у потребителей равен площади треугольника, образуемого осью цены, кривой спроса и линией на уровне равновесной цены. Излишек у потребителей - это размер чистой выгоды, которую получают покупатели от покупки и потребления данного товара.

Излишек у производителей – сумма, которую готовы заплатить производители за возможность производить товар и продавать его по данной цене. На рис. 6.2.1. излишек у производителей равен площади треугольника, образуемого осью цены, кривой предложения и линией на уровне равновесной цены.

Совокупный излишек, равный сумме излишков у потребителей и у покупателей, представляет собой общественную выгоду в экономике. Увеличение общественного благосостояния эквивалентно  максимизации размера совокупного излишка. 

Доказано, что вышеописанный аукцион обеспечивает максимум величины совокупного излишка, определенной заявками покупателей и продавцов.

С точки зрения теории аукционов этот аукцион закрытый, так как ни покупатели, ни продавцы не знают о содержании ценовых заявок, поданных другими участниками, и не могут заранее предсказать цены и прошедшие на рынок объемы.

Аукцион, организованный по описанному выше принципу, иллюстрирует пример маржинального ценообразования: участники заявляют свои реальные предпочтения (подают ценовые заявки), исходя из своих предельных (или, по-другому, маржинальных) издержек. В условиях конкурентной среды на рынке наиболее эффективным способом организации торгов является именно двусторонний аукцион с маржинальным ценообразованием.

Задача аукциона в «рынке на сутки вперед» - определение равновесных цен и таких объемов, из которых потом можно сформировать электрический режим с учётом системных ограничений, пропускной способности сети, потерь и т.д. Поясним, почему это важно.

Если в процессе планирования не учитывать ограничения, то составленный плановый график невозможно будет реализовать; реальный режим будет так далек от планового, что весь процесс планирования потеряет смысл и приведёт к увеличению объемов и удорожанию цен балансирующего рынка.

Для реализации этой задачи на рынке на сутки вперед организуется аукцион с учетом ограничений (системных ограничений, пропускной способности сети, потери электроэнергии), называемый распределенным. Распределенный аукцион решает задачу нахождения равновесной точки при учете связанных ограничений, обусловленных сетевой структурой связей. В распределенном аукционе определяется своя равновесная цена в каждом узле/зоне. Заметим, что если бы в системе не было потерь и ограничений пропускной способности, то цена за электрическую энергию была бы едина по всей энергетической системе. НО именно из-за наличия ограничений возникает дифференциация цен.

Распределенный аукцион с зональными ценами.

Рассмотрим на примере аукциона с учетом пропускной способности, как влияют ограничения пропускной способности сети на равновесные цены.

Пусть есть два узла электрической сети: узел 1 и узел 2. Каждому узлу соотнесены два поставщика (генератора) и два покупателя.

В аукционе участники подают следующие ценовые заявки.


В случае, если на перетоки накладываются сетевые ограничения, то невозможность доставить электроэнергию от дешевых источников в места, где источники более дорогие, в полном объеме (который бы уравновесил цены) приводит к тому, что в точках, между которыми существуют сетевые ограничения, цены диктуются разными потребителями и производителями электроэнергии. В то же время, часть электроэнергии, произведенной в более «дешевой» точке, все-таки будет доставлена в более «дорогую» точку в объеме, определяемом пропускной способностью сети. Эта электроэнергия будет продана в более «дорогой» точке по цене в этой точке, а оплачена производителям – по цене более «дешевой» точки. Предположим, в нашем примере, что между узлами 1 и 2 существует ограничение на переток в 10 МВтæч/ч (рис. 6.2.2.). 

 

Рис. 6.2.2. Равновесие, когда между узлами 1 и 2 существует ограничение на переток 10 МВтæч/ч.

Только 10 МВтæч/ч «дешевой» электроэнергии из узла 1 может быть поставлено в «дорогой» узел 2.

В узле 1:

Равновесный объем равен 55 МВтч/ч, с учетом 10 МВтæч/ч спроса на покупку электрической энергии для узла 2.

Равновесная цена сложилась на уровне 250 руб/(МВтæч/ч).

В узле 2:

Равновесный объем равен 55 Мвтч/ч.

Равновесная цена сложилась на уровне 300 руб/ МВтæч/ч).

В результате такого аукциона возникает так называемый «арбитраж» на разницу цен на переток 10 МВтч/ч, поскольку объем перетока куплен «дешево» - за 250 руб/(МВтæч/ч), а продан «дорого» - за 300руб/( МВтæч/ч), и величина этого арбитража равна 10*(300-250)=500 руб. Такие суммы, рассчитанные по результатам аукциона с учетом сетевых ограничений, формируют фонд разницы узловых цен.

Возможны разные варианты использования фонда разницы цен:

Использование фонда в качестве целевого фонда инвестиций:

Для инвестирования в увеличение пропускной способности сети, т.е. строительство новых линий.

Для инвестирования в строительство «дешевой» генерации в «дорогом» узле.

За счет фонда можно снизить цены покупателям в «дорогом» узле или доплатить поставщикам в «дешевом» узле.

Средства фонда можно поделить между всеми участникам рынка, так как они все в равной мере испытывают последствия от ограничений пропускной способности.

Учет технологических потерь на рынке. Рассмотрим на следующем примере влияние потерь электроэнергии в сети на цены (что характерно для узлового ценообразования).

 

 Рис. 6.2.3. Влияние потерь на равновесие в аукционе

 

Пусть потери электрической энергии (ЭЭ) условно составляют 3 % от объема производства электроэнергии (рис. 6.2.3). Тогда, чтобы удовлетворить спрос потребителя в точке B, равный 100 кВтæч, производитель в точке А должен произвести 103 кВтæч. Пусть в точке А цена на электрическую энергию равна 50 коп/(кВтæч), тогда поставщику необходимо заплатить в сумме 50æ103 = 5150 руб. В свою очередь, чтобы заплатить всю необходимую сумму поставщику, покупатель должен купить каждый киловатт-час по цене 51,5 коп.

Разница цен в точке поставки поставщика и в точке поставки покупателя — стоимость потерь — 1,5 коп за каждый кВтæч. Таким образом, стоимость потерь включена в цены покупателей.

Атомная и традиционная энергетикаю Экологические проблемы