Оптовые рынки электроэнергии: как электроэнергию покупают, продают и как формируется цена до того, как она дойдет до вас

Определение оптового рынка электроэнергии
Оптовый рынок электроэнергии — это товарный рынок, на котором производители электроэнергии продают мощность коммунальным предприятиям, энергосбытовым компаниям и крупным промышленным потребителям до того, как она поступит конечным потребителям. В отличие от большинства товаров, электроэнергию невозможно экономически выгодно хранить в больших объемах, что означает необходимость балансировки спроса и предложения в режиме реального времени, и рыночные механизмы ценообразования отражают это уникальное ограничение. Оптовые цены на электроэнергию устанавливаются на аукционах, которые проводятся с шагом от пяти минут до 24 часов в зависимости от структуры рынка. В Соединенных Штатах примерно две трети нагрузки электроэнергии обеспечивается регионами с организованными оптовыми рынками, регулируемыми Федеральной комиссией по регулированию энергетики (FERC).


Содержание

  1. Что такое оптовый рынок электроэнергии?
  2. Как устанавливаются оптовые цены на электроэнергию: принцип Merit Order
  3. Рынки «на сутки вперед» и реального времени: два уровня
  4. Локальное маржинальное ценообразование (LMP) и перегрузка сетей
  5. Рынки мощности: оплата готовности, а не только выработки
  6. Вспомогательные услуги: аварийные службы энергосистемы
  7. ISO и RTO: кто управляет оптовым рынком?
  8. Как оптовые цены попадают в ваш счет
  9. Часто задаваемые вопросы
  10. Основные выводы

Что такое оптовый рынок электроэнергии?

Примерно треть вашего счета за электроэнергию определяется товарным рынком, о котором вы, вероятно, никогда не слышали — оптовым рынком электроэнергии. Остальные две трети покрывают расходы на линии электропередачи, местную распределительную инфраструктуру и государственную политику. Вот как на самом деле работает эта «товарная» треть.

Электроэнергия вырабатывается на электростанциях — атомных реакторах, газовых турбинах, угольных электростанциях, ветряных и солнечных фермах — и передается по высоковольтным линиям электропередачи в населенные пункты. Прежде чем эта энергия дойдет до потребителя, она проходит через оптовый рынок: площадку, где производители продают электроэнергию оптом, а коммунальные предприятия или энергосбытовые компании ее покупают.

Электроэнергия — это товар с необычным свойством: ее невозможно хранить в больших объемах. В отличие от нефти в резервуаре или пшеницы в элеваторе, электроны, произведенные на электростанции, должны потребляться практически одновременно с их производством. Спрос и предложение должны быть сбалансированы в режиме реального времени — вплоть до секунды. Если этого не происходит, частота в сети отклоняется от 60 Гц (в Северной Америке) или 50 Гц (в Европе), и системы отключаются. Управление этим балансом является центральной операционной задачей оптовых рынков электроэнергии.

Предыстория дерегулирования: Современная структура оптового рынка электроэнергии в США возникла в результате федерального дерегулирования в 1990-х годах. До дерегулирования коммунальные предприятия были вертикально интегрированными монополиями — они владели генерацией, передачей и распределением на своей территории и продавали электроэнергию по регулируемым тарифам. Приказ FERC 888 (1996 г.) обязал коммунальные предприятия открыть свои линии электропередачи для конкурентов. Приказ FERC 2000 (1999 г.) способствовал созданию региональных сетевых организаций (RTO) для управления энергосистемой независимо от производителей. Эти два приказа создали основу для конкурентных оптовых рынков.


Как устанавливаются оптовые цены на электроэнергию: принцип Merit Order

Merit order — это механизм, определяющий, какие электростанции будут работать и по какой цене электроэнергия будет продаваться на оптовом рынке.

Основная логика такова: каждая электростанция имеет краткосрочные предельные издержки (SRMC) — стоимость производства одного дополнительного мегаватт-часа электроэнергии с учетом того, что станция уже построена и эксплуатируется. В основном это стоимость топлива. Солнечная или ветряная ферма имеет практически нулевые SRMC (топливо не требуется). У атомной электростанции SRMC состоит в основном из затрат на ядерное топливо и эксплуатационный персонал — это низкий, но не нулевой показатель. У газовой пиковой электростанции SRMC в основном состоит из стоимости сжигаемого газа — это относительно высокий показатель.

Оператор энергосистемы (ISO или RTO) собирает заявки от всех производителей в регионе. Производители подают минимальную цену, по которой они готовы производить электроэнергию. Затем оператор системы выстраивает эти заявки от самой низкой до самой высокой — этот стек и есть merit order.

Merit order на практике:

Ранг Тип станции Типичный SRMC Почему низкая заявка?
1 Ветер и солнце ~$0/МВтч Нет затрат на топливо; операторы подают заявки около нуля
2 Атомная (АЭС) $10–20/МВтч Низкие затраты на топливо; рассчитаны на постоянную работу
3 Угольная (базовая нагрузка) $20–40/МВтч Дешевое топливо; рассчитаны на непрерывную работу
4 Газовая комбинированного цикла (ПГУ) $30–70/МВтч Умеренная стоимость газового топлива
5 Газовая простого цикла (пиковая) $60–150+/МВтч Высокий расход газа на МВтч; работают только при пиковом спросе

Оператор энергосистемы принимает заявки, начиная с самых дешевых, до тех пор, пока не будет удовлетворена потребность в энергии. Последняя (самая дорогая) принятая заявка устанавливает цену клиринга — это называется единой клиринговой ценой или рыночной ценой клиринга (MCP). Каждый производитель, чья заявка была принята, получает эту же цену, независимо от суммы его собственной заявки.

Именно этот механизм сделал знаменитые холода в Техасе в феврале 2021 года такими дорогостоящими: спрос был экстремальным (нагрузка на отопление в течение исторически холодной недели), а большинство генерирующих мощностей было отключено или ограничено из-за экстремальных температур. Цена клиринга достигла ценового потолка рынка ERCOT в размере $9,000/МВтч — максимально разрешенного уровня — на длительные периоды. Потребители и розничные поставщики, подверженные рыночным ценам в реальном времени, столкнулись со счетами за электроэнергию, на порядки превышающими обычные.

Почему природный газ так часто определяет цену: На большинстве североамериканских и европейских оптовых рынков газовая генерация часто является «предельной» (последней принятой, устанавливающей цену) электростанцией, поскольку газовые установки гибкие (могут быстро увеличивать и снижать мощность), и их, как правило, достаточно, чтобы обеспечить рынок при большинстве уровней спроса. Это означает, что оптовые цены на электроэнергию тесно коррелируют с ценами на природный газ — особенно на рынках с высокой долей газа, таких как PJM и ERCOT. Когда цены на газ растут (как зимой 2021–2022 гг. в Европе после вторжения России в Украину), оптовые цены на электроэнергию растут пропорционально.


Рынки «на сутки вперед» и реального времени: два уровня

Оптовые рынки электроэнергии работают в два последовательных временных интервала, которые вместе справляются с неопределенностью прогнозирования спроса и генерации.

Рынок «на сутки вперед» (DAM)

Рынок «на сутки вперед» — это аукцион, проводимый за день до поставки. Операторы энергосистем публикуют прогнозы спроса на каждый час следующего дня. Производители и энергопотребляющие организации подают заявки и предложения. Оператор системы очищает рынок и публикует цены на каждый час следующего дня.

Участники, прошедшие клиринг на рынке «на сутки вперед», финансово обязаны соблюдать эти графики и фиксируются по ценам «на сутки вперед» — даже если условия в реальном времени изменятся.

Рынок «на сутки вперед» обеспечивает:
– Ценовую определенность для большинства участников (они знают свои расходы/доходы за 24 часа)
– Информацию для планирования энергосистемы (оператор знает, что примерно будет работать завтра)
– Хеджирование против волатильных цен в реальном времени

На хорошо функционирующих рынках примерно 80–90% электроэнергии контрактуется и оценивается на рынке «на сутки вперед».

Рынок реального времени (RTM)

Рынок реального времени обрабатывает отклонения от графика «на сутки вперед» — фактический спрос всегда несколько отличается от прогноза, а производители могут быть не в состоянии выдать запланированный объем из-за проблем с оборудованием.

Цены в реальном времени на большинстве рынков США пересчитываются каждые 5 минут. Механизм клиринга такой же, как «на сутки вперед» (merit order), но с использованием фактических текущих условий спроса и доступности.

Цены в реальном времени более волатильны, чем цены «на сутки вперед» — иногда весьма существенно. Внезапная летняя жара, отключение крупной электростанции или нехватка выработки ветра могут привести к тому, что цены в реальном времени резко подскочат выше цен «на сутки вперед» в течение нескольких минут.

Связь между ними: Большинство участников рынка хеджируют свою подверженность рынку реального времени, совершая сделки на рынке «на сутки вперед». Производитель, продающий энергию «на сутки вперед» по $50/МВтч, защищен, если цены в реальном времени упадут до $20/МВтч (он все равно получит $50). Потребитель, купивший энергию «на сутки вперед» по $50, защищен, если цены в реальном времени подскочат до $200/МВтч. Разница между ценами «на сутки вперед» и реального времени — это «базисный риск», которым активно управляют опытные участники.


Локальное маржинальное ценообразование (LMP) и перегрузка сетей

Большинство оптовых рынков США используют локальное маржинальное ценообразование (LMP) — систему, в которой цена на электроэнергию варьируется в зависимости от местоположения в сети, а не является единой для всего региона.

Это звучит технически, но логика проста: цены на электроэнергию должны отражать не только стоимость производства энергии, но и стоимость ее доставки туда, где она нужна, по сети передач.

Почему цены варьируются в зависимости от местоположения: У сети передач есть физические ограничения. Линия электропередачи 500 кВ может передать только определенное количество мегаватт. Когда спрос превышает пропускную способность линии, оператор энергосистемы сталкивается с перегрузкой — он не может просто доставить энергию от самого дешевого производителя во все точки.

Когда линия электропередачи перегружена, оператор должен:
1. Снизить выработку дешевых производителей на «тяжелой» стороне перегрузки
2. Увеличить выработку более дорогих производителей на «легкой» (потребляющей) стороне

Это повышает эффективную цену в ограниченном месте. LMP четко фиксирует эту стоимость: LMP в любом узле сети представляет собой сумму трех компонентов:

LMP = Компонент энергии + Компонент перегрузки + Компонент потерь

Практическое значение: Проект в области возобновляемой энергетики в отдаленном месте — ветряная ферма в западном Канзасе или солнечная ферма в сельской местности Нью-Мексико — может столкнуться со значительно более низкими LMP, чем средний показатель по системе, если путь передачи между ним и центрами потребления хронически перегружен. Инвесторы, моделирующие экономику таких проектов, должны учитывать ожидаемый LMP в месте расположения проекта (цена на шинах), а не средний региональный показатель.

Структура LMP также создает финансовые права на передачу (FTRs) — финансовые инструменты, хеджирующие риски затрат на перегрузку. Участники, сталкивающиеся с риском перегрузки (потребители на ограниченной стороне «узкого места»), могут покупать FTRs, чтобы зафиксировать компонент перегрузки в составе своего LMP.


Рынки мощности: оплата готовности, а не только выработки

Чистый рынок электроэнергии — где производители получают оплату только за произведенную электроэнергию — создает известную проблему: он может не обеспечить достаточных стимулов для инвестиций и поддержания избыточных мощностей, необходимых для надежности в периоды экстремального пикового спроса.

Проблема «недостающих денег»: Пиковая газовая электростанция может заработать большую часть своей выручки всего за несколько сотен часов в году (во время летних пиков). Если ценовой потолок на рынке энергии слишком низкий или пиковых часов слишком мало для получения достаточной выручки, операторы пиковых станций могут вывести их из эксплуатации, оставив энергосистему без адекватных резервных мощностей.

Решение на большинстве рынков США: Рынки мощности, которые отделены от рынков электроэнергии и платят производителям за их доступность — за их готовность к производству — а не за фактическую выработку.

На рынках мощности:
– Операторы систем определяют, сколько мощности (в мегаваттах) потребуется региону через 3–4 года для обеспечения надежности
– Производители и ресурсы управления спросом подают заявки на предоставление этой мощности
– Аукцион мощности завершается, и принятые ресурсы получают плату за мощность (в $/МВт-год)
– Производители, получающие плату за мощность, обязаны быть доступными в периоды высокого спроса

Основные рынки мощности США:

Рынок Регион Оператор
RPM (Модель ценообразования надежности) PJM (Средне-Атлантический регион, Средний Запад) PJM Interconnection
ICAP (Установленная мощность) Новая Англия ISO-NE
ICAP Нью-Йорк NYISO
Не используется ERCOT (Техас) ERCOT (рынок только энергии)
Не используется MISO (Средний Запад, Юг) MISO (движется к рынку мощности)

Модель ERCOT, работающая только на рынке энергии (Техас), полагается на то, что цены на энергию могут взлетать до очень высоких уровней в периоды дефицита — теоретически стимулируя адекватные инвестиции. Зимний шторм в феврале 2021 года стал стресс-тестом этой модели: цены достигли $9,000/МВтч, но это все равно не предотвратило масштабные отключения, поскольку проблема заключалась в самой возможности генерации в условиях экстремального холода, а не в дефиците мощности как таковой.


Вспомогательные услуги: аварийные службы энергосистемы

Даже при хорошо функционирующем рынке электроэнергии и наличии адекватных мощностей, оператору системы требуются дополнительные услуги для поддержания надежности секунда в секунду. Это вспомогательные услуги, которые оплачиваются отдельно от электроэнергии.

Ключевые виды вспомогательных услуг:

Частотное регулирование: Энергосистема должна поддерживать частоту 60 Гц (Северная Америка) или 50 Гц (Европа). Частота падает, когда спрос превышает предложение, и растет, когда предложение превышает спрос. Операторы систем закупают услуги регулирования у производителей (и все чаще у аккумуляторов), которые могут изменять выработку вверх или вниз в течение секунд в ответ на автоматические сигналы управления. Поставщики услуг регулирования получают плату за резервирование плюс плату за выполнение.

Вращающийся резерв: Генераторы, которые включены в сеть, синхронизированы с ней и способны увеличить выработку в течение 10–15 минут. Если крупный генератор внезапно отключается, оператору энергосистемы требуются немедленные замещающие мощности. Поставщикам вращающегося резерва платят за поддержание готовности мощностей, даже если им никогда не придется их использовать.

Не вращающийся резерв (оперативный резерв): Генераторы, которые могут быть включены в работу в течение 30 минут. Менее ценны, чем вращающийся резерв, поскольку не могут реагировать так быстро.

Регулирование напряжения (реактивная мощность): Энергосистеме также необходимо поддерживать напряжение в допустимых диапазонах. Некоторые генераторы предоставляют реактивную мощность — тип мощности, поддерживающий уровни напряжения — в качестве вспомогательной услуги.

Управление спросом: Крупные промышленные потребители, которые соглашаются сократить потребление электроэнергии по запросу оператора системы. Им платят за согласие снизить нагрузку при необходимости, фактически действуя как «виртуальный генератор», который снижает спрос, а не увеличивает предложение. Алюминиевые заводы, водоочистные сооружения и крупные производственные объекты являются типичными участниками программ управления спросом.

Вспомогательные услуги добавляют потоки доходов для производителей с гибкими возможностями — особенно для газовых пиковых электростанций, гидроэлектростанций и, все чаще, крупномасштабных аккумуляторных батарей. Для операторов энергосистем закупка адекватных вспомогательных услуг — это упражнение по управлению надежностью, которое идет параллельно с рынками электроэнергии и мощности.


ISO и RTO: кто управляет оптовым рынком?

В регионах с конкурентными оптовыми рынками рынок управляется Независимым системным оператором (ISO) или Региональной сетевой организацией (RTO). Это некоммерческие организации, которые эксплуатируют сеть передач и управляют оптовыми рынками, не владея при этом никакими генерирующими или передающими активами.

Основные ISO и RTO в США:

Оператор Регион Охватываемые штаты Примерная нагрузка
PJM Interconnection Средне-Атлантический регион и Средний Запад DC, DE, IL, IN, KY, MD, MI, NJ, NC, OH, PA, TN, VA, WV ~900 ТВтч/год
MISO Средний Запад и Юг 15 штатов + Манитоба ~700 ТВтч/год
CAISO Калифорния В основном Калифорния ~280 ТВтч/год
SPP Центральные США 14 штатов ~280 ТВтч/год
ERCOT Техас Большая часть Техаса ~400 ТВтч/год
ISO-NE Новая Англия 6 штатов Новой Англии ~125 ТВтч/год
NYISO Нью-Йорк Штат Нью-Йорк ~165 ТВтч/год

Примерно две трети нагрузки электроэнергии в США приходится на регионы RTO/ISO. Оставшаяся треть — части Юго-Востока, Тихоокеанского Северо-Запада и другие районы — по-прежнему обслуживается вертикально интегрированными коммунальными предприятиями, работающими в рамках государственных регулируемых тарифных структур, без организованных оптовых рынков в том же смысле.

FERC регулирует ISO и RTO в соответствии с Федеральным законом об энергетике, устанавливая правила проектирования рынка, прозрачности тарифов и отсутствия дискриминации. Государственные комиссии по коммунальным услугам регулируют розничные продажи электроэнергии — связь между оптовыми ценами и тем, что на самом деле платят потребители.


Как оптовые цены попадают в ваш счет

Оптовые цены на электроэнергию составляют примерно одну треть типичного счета за электроэнергию для жилых помещений. Остальное покрывает физическую инфраструктуру и накладные расходы на регулирование.

Типичная разбивка счета за электроэнергию для жилых помещений в США:

Компонент Примерная доля Что покрывает
Энергия (оптовая) ~30–35% Фактическая стоимость товара — электроэнергии
Передача ~10–15% Высоковольтные линии, перемещающие энергию от генераторов к распределению
Распределение ~25–35% Местные провода, трансформаторы и инфраструктура доставки энергии в дома
Системные льготы / политика ~15–25% Государственные программы: субсидии на возобновляемые источники, помощь малоимущим, программы эффективности

Данные ISO New England последовательно показывают, что оптовая энергия составляет примерно одну треть розничных счетов для бытовых потребителей — хотя это варьируется в зависимости от штата и коммунального предприятия.

Как работает связь «опт — розница»:

В штатах с регулируемыми коммунальными предприятиями вертикально интегрированная компания покупает (или производит) оптовую энергию и продает ее по розничным тарифам, установленным комиссией штата по коммунальным услугам. Тарифные дела рассматриваются редко — иногда с разницей в годы — поэтому краткосрочные изменения оптовых цен не сразу появляются в счетах клиентов.

В штатах с дерегулированной розничной торговлей (Техас, Иллинойс, Огайо, части Северо-Востока) потребители могут выбирать поставщика электроэнергии. Те, кто подписал контракты с фиксированной ставкой, защищены от краткосрочных скачков оптовых цен. Те, у кого контракты с переменной ставкой или индексируемые контракты (где розничные цены отслеживают оптовые), подвержены волатильности. Именно поэтому некоторые жители Техаса получили счета за электроэнергию на $5,000–17,000 во время кризиса в феврале 2021 года — они были на переменных контрактах, подверженных ценам реального времени в $9,000/МВтч.


Часто задаваемые вопросы

Почему мы не можем просто хранить излишки электроэнергии и использовать их, когда цены высоки?

Мы все больше можем, но в ограниченном масштабе. Системы хранения энергии на аккумуляторах (BESS) могут хранить электроэнергию часами, а гидроаккумулирующие резервуары могут хранить энергию днями. Но общая установленная емкость хранилищ в мире составляет крошечную долю от мгновенного спроса — слишком мала, чтобы существенно сгладить кривую спроса. Хранение быстро растет (особенно промышленные батареи в США и Европе), но требование энергосистемы к балансировке в реальном времени останется фундаментальным ограничением на десятилетия.

Почему ветрогенерация иногда получает отрицательные цены на электроэнергию?

Ветроэнергетики часто подают заявки по отрицательным ценам на рынках реального времени, потому что у них нулевые затраты на топливо и, в США, они получают налоговый кредит на производство (PTC) в размере примерно $26–28/МВтч за каждый произведенный МВтч. Они продолжат вырабатывать энергию (и получать налоговый кредит), даже если рыночная цена отрицательна, до тех пор, пока цена не станет ниже стоимости налогового кредита. Именно поэтому на рынках с высокой долей ветра, таких как ERCOT и MISO, регулярно наблюдаются отрицательные цены в реальном времени в ночные часы, когда дует ветер, а спрос низок.

В чем разница между коммунальным предприятием и ISO?

Коммунальное предприятие владеет активами по генерации, передаче и/или распределению и обслуживает розничных клиентов. ISO/RTO не владеет никакими активами — это оператор рынка и координатор энергосистемы. На конкурентных рынках ISO координирует сотни производителей и коммунальных предприятий, проводя аукционы и обеспечивая баланс системы, не имея никакой финансовой заинтересованности в исходе. Эта независимость позволяет конкурентному рынку функционировать — ни один участник не контролирует рынок.

Как цена на природный газ влияет на мой счет за электроэнергию?

На большинстве рынков США природный газ является предельным топливом, устанавливающим цену, — это означает, что газовые электростанции устанавливают оптовую цену на электроэнергию в течение значительной части времени. Когда цены на природный газ на Henry Hub растут, оптовые цены на электроэнергию следуют за ними, и в конечном итоге розничные тарифы отражают это через тарифные дела или корректировки контрактов с переменной ставкой. Именно поэтому цены на электроэнергию в Европе в 2022 году — когда поставки российского газа были сокращены — достигли чрезвычайных уровней: скачок цен на газ напрямую транслировался в скачки цен на электроэнергию через механизм merit order.

Могут ли частные лица или компании хеджировать свой ценовой риск на электроэнергию?

Да. Крупные промышленные потребители (заводы, дата-центры, алюминиевые заводы) обычно хеджируются через соглашения о покупке электроэнергии (PPA) — долгосрочные контракты с производителями возобновляемой энергии, которые фиксируют цену на электроэнергию. Коммунальные предприятия хеджируются через форвардные закупки на оптовых рынках. Ритейлеры в дерегулированных штатах предлагают розничные контракты с фиксированной ставкой, которые перекладывают стоимость хеджирования на потребителей в обмен на ценовую определенность. Сложность хеджирования электроэнергии высока, поскольку цены варьируются в зависимости от местоположения, времени суток и сезона одновременно.


Основные выводы

Связанные материалы

Чтобы глубже разобраться в темах, затронутых в этой статье, изучите эти связанные руководства: how carbon costs feed directly into wholesale power prices, the cap-and-trade programme that prices CO2 in European power markets и the fuel that still sets the marginal generation cost in many grids.

Understanding Commodities
Understanding Commodities

Understanding Commodities — это бесплатный нейтральный образовательный ресурс, объясняющий принципы работы мировых товарных рынков для импортеров, экспортеров, агробизнеса и производителей. Все материалы написаны с точки зрения бизнеса, а не биржевой торговли. Без посредников. Без скрытых целей. Без сложного жаргона.

Continue Reading

More guides from Understanding Commodities

СПГ против СУГ: подробный разбор

Разбор различий между СПГ и СУГ: состав, хранение, производство, применение и рыночное ценообразование. А также бум экспорта СПГ из США...

Read article →

Спешелти кофе против коммерческого кофе: в чем разница?

Разбор различий между спешелти и коммерческим кофе: механика контракта ICE Coffee C, шкала оценки SCA, ценообразование и влияние этих различий...

Read article →

Страны-производители каучука: концентрация в Юго-Восточной Азии, обеспечивающая рынок объемом 40 миллиардов долларов

Страны-производители каучука: доминирование Юго-Восточной Азии, данные о производстве на 2025 год, экономика мелких хозяйств и плантаций, ценообразование TOCOM/SGX, сорта RSS3...

Read article →

Choose language