Модель ценообразования по надежности PJM: Краткое описание и анализ динамики

Модель ценообразования по надежности PJM:

Краткое описание и анализ динамики

хавараджу (Murty P. Bhavaraju), член совета IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике), Бенджамин Хоббс (Banjamin Hobbs), старший член совета, и Мин-Че Ху (Ming-Che Hu)

Выдержка: Модель ценообразования по надежности (RPM) - это схема работы рынка мощности, предлагаемая PJM с целью реализации требований генерирующих мощностей в отношении прогнозируемых на будущее потребностей в ресурсах с учетом локальных потребностей. Изменяющаяся потребность в ресурсах (кривая спроса) используется для определения стоимости мощностей. Покупатели, продавцы и другие участники рынка генерирующих мощностей разработали Договор об урегулировании и в сентябре 2006 года представили его в Федеральную комиссию США по регулированию в области энергетики (FERC). При условии получения подтверждения FERC планируется внедрить RPM с целью замены существующей модели рынка, начиная с июня 2007 года. Данный документ включает основные элементы предложения RPM и результаты анализа динамики Кривой урегулирования и других возможных кривых.

Термины: экономика, пиковая мощность производства электроэнергии, экономика электроэнергетической отрасли.

Введение

С целью определения требования достаточности установленной мощности (ICAP) PJM использует критерий вероятности внезапного отключения нагрузки (LOLE). Критерий заключается в том, что нагрузка не должна превышать имеющейся мощности, в среднем, более одного дня в десять лет. Установленная мощность, требуемая для соответствия этому критерию, выражается в виде процента резерва сверх прогнозируемой пиковой нагрузки с соотношением 50:50.

В 1974 году PJM разработал метод расчета «справедливого» распределения требования общей установленной мощности между участниками системы. Метод использовал факторы, относящиеся к ресурсам (внезапные отключения, планируемые отключения и ограничения энергетических ресурсов), и факторы, относящиеся к нагрузке (прогноз максимальной нагрузки, структура сезонных колебаний и ошибки прогнозирования), которые оказывают влияние на надежность. В качестве штрафа для предприятий-членов PJM, которые не выполняли обязательств в отношении мощностей, налагаемых объединением, использовался коэффициент дефицита мощности, рассчитываемый исходя из стоимости газовой турбины в годовом исчислении.

Использование метода форвардного обязательства обеспечения мощности (forward capacity obligation), помогло предприятиям-членам PJM спланировать и построить требуемые генерирующие мощности; также объединение поддерживало резервы, необходимые для соблюдения критериев достаточности. Метод использовался с 1974 по 1998 годы и был изменен в 1999 году в связи с отменой регулирования электроэнергетики и предоставления возможностей для розничной продажи. Модификация изменила концепцию форвардных обязательств на текущие обязательства по нагрузкам, но сохранила метод оценки базовой надежности и критерий вероятности внезапного отключения нагрузки.

PJM является одной из Групп по планированию совместного резерва (PSRG) нового регионального совета NERC Reliability First (Надежность превыше всего), созданной 1 января 2006 года. Совет Reliability First подтвердил стандарт, заключающийся в том, что каждая PSRG обязана соблюдать критерий вероятности внезапного отключения нагрузки не чаще одного дня в десять лет и заключать договора с целью принудительного исполнения требования о планировании резервов в отношении своих членов энергосбытовых организаций (ЭСО).

Потребность в модификации текущей концепции установленной мощности

Несмотря на то, что в настоящий момент PJM в целом обладает достаточным запасом генерирующих мощностей, темп развития генерирующих мощностей снизился, притом, что предложение находится на уровне выше требуемого, и при более низких ценах на генерирующие мощности. Поскольку при отсутствии регулирования инвесторы в генерирующие мощности не обязаны исполнять региональное предписание о Достаточности ресурсов, для PRSG представляется крайне важным развить соответствующие рынки, стимулирующие сохранение существующих генерирующих мощностей и строительство новых требуемых генерирующих мощностей. Это означает, что ресурсы должны обеспечиваться соответствующими доходами. В частности, поскольку максимальный уровень генерирующих мощностей, необходимый для удовлетворения критерия достаточности, не получает от рынка электроэнергии достаточного дохода, который бы оправдывал инвестиции, необходимы другие источники доходов с целью обеспечения покрытия фиксированных затрат. Разрыв между чистыми доходами и фиксированными затратами на генерирующие мощности называется «Дефицит денежных средств» (Missing Money).

Отчет PJM о ситуации на рынке за 2005 год [1] свидетельствует о том, что среднее значение всех чистых доходов в период с 1999 по 2005 годы было ниже уровня, необходимого для полного покрытия инвестиционных затрат на строительство новых генерирующих мощностей. Энергетические блоки, необходимые для обеспечения надежности в некоторых регионах, не получили достаточного количества доходов, необходимых для покрытия их растущих затрат, и владельцы таких блоков предпочли их закрыть. В настоящее время энергетические объекты могут быть закрыты в течение 90 дней. Такого периода явно недостаточно для разработки альтернативных ресурсов, необходимых для поддержания надежности региона. Данные факты предполагают, что ценовые сигналы рынка и потребности в обеспечении надежности не совпадают, и существует необходимость в обеспечении форвардных ценовых сигналов, а также в определении зональной стоимости мощности.

Критерии хорошо развитого рынка могут также включать предсказуемость системной достаточности и снижение циклов подъемов-падений с целью уменьшения затрат и рисков, связанных с инвестициями. Поскольку достигнутый уровень резерва мощности оказывает влияние на дефицитные цены (на электроэнергию), еще одним критерием рынка может быть снижение стоимости для потребителей.

________________________-

При финансовой поддержке PJM Interconnection, LLC

хавараджу (адрес электронной почты - m. *****@***org) является сотрудником PJM Interconnection. Бенджамин Хоббс (адрес электронной почты – *****@***edu) и Мин-Че Ху (адрес электронной почты – *****@***edu) являются сотрудником Университета Джона Хопкинса.

Основные элементы RPM

Для достижения данных целей, PJM предложил новую схему работы рынка мощности – Модель ценообразования по надежности (RPM). Предложение, которое изначально было направлено в FERC в августе 2005 года, а затем изменено в сентябре 2006 года, включает следующие элементы:

Форвардный рынок: За три года до года поставки проводится централизованный аукцион с целью обеспечения требуемых ресурсов. Такой аукцион заранее предоставляет рынку четкие ценовые ориентиры. Еще не построенные генерирующие мощности предлагаются, исходя из чистых затрат на строительство. Форвардные ценовые ориентиры, как правило, сокращают «Дефицит денежных средств», поскольку строительство нового генерирующего блока или предложение о продаже существующего генерирующего блока (а не закрытие такого блока) будет осуществляться только при достижении приемлемого уровня цены. RPM является лучшим и более конкурентоспособным способом предотвратить закрытие электростанций, чем краткосрочный вариант специальных договоров, известных в качестве «договоров обеспечения надежности энергосети». Форвардные обязательства по распределению новых ресурсов и решений о закрытии будут способствовать процессу планирования развития региональных линий электропередач PJM (RTEPP).

Локальная стоимость: Ресурсы в районах, испытывающих трудности с надежностью зональных энергосетей в связи с ограниченными импортными возможностями передающих сетей, будут оцениваться выше, а ресурсы в районах с избыточными возможностями будет оцениваться ниже. Унифицированные цены, не зависящие от местоположения, в частности, низкие цены в районах с избытком мощностей, не стимулируют появление новых мощностей, необходимых для регионов с недостаточно развитой энергосистемой. Для выявления районов с недостаточной подачей электроэнергии и их потребностей в физических ресурсах используются стандартные технологии оценки региональной достаточности.

Кривая спроса: Кривая спроса (VRR) – это соотношение, определяющее максимальную цену, которую потребители готовы заплатить за различные ресурсы в соответствии с требованиями в отношении ресурсов. Цена увеличивается, в случае если уровень ресурсов опускается ниже уровня, требуемого для соблюдения критерия достаточности, и, соответственно, уменьшается, если количество ресурсов неограничено. Рекомендумая форма, высота и местоположение кривой определяется исходя из исследования различных кривых и их влияния на инвестиции в генерирующие мощности, необходимые для соблюдения Стандарта достаточности ресурсов. При помощи кривой спроса можно выявить стоимость избыточной мощности, превышающей уровень, необходимый для соблюдения стандарта достаточности, и обеспечить в такой ситуации получение некоторого дохода. Такой процесс, как правило, стабилизирует рыночные цены и снижает инвестиционные риски.

Прочие элементы: в схему RPM входят также следующие элементы:

RPM обеспечивает прямую конкуренцию между генерирующими мощностями, ресурсами, пользующимися спросом, и способами передачи. RPM обеспечивает непрерывное использование самостоятельных поставок и двусторонних договоров с целью выполнения обязательств по обеспечению мощности в качестве механизма хеджирования. С целью покрытия разницы, если таковая существует, между требуемым объемом мощности и объемом, полученным в рамках самостоятельных поставок и двусторонних договоров, проводится централизованный аукцион. Срок действия обязательства в отношении ресурсов составляет один год. Прозрачная цена за мощность, которую платят потребители, является преимуществом для энергосбытовых организаций (Load Serving Entities) при принятии решений относительно переключения розничных нагрузок.

В изначальном предложении RPM признается возможность того, что генерирующие мощности с такими операционными характеристиками как следование за нагрузкой и быстрый запуск будут приобретаться по более высокой цене благодаря дополнительным преимуществам, привносимым в систему. Тем не менее, было предложено включить данные характеристики в Соглашение о расчетах в качестве вспомогательных услуг.

Анализ кривой спроса

С целью прогнозирования воздействия кривых спроса на альтернативные мощности, предлагаемые на рынке PJM, на резерв мощности, доходность производителей и потребительскую цену, использовалась динамичная репрезентативная модель. Цель динамичной модели – оценить, каким образом альтернативные предположения, касающиеся поведения инвесторов, могли повлиять на параметры различных кривых спроса, учитывая динамичное реагирование рынка на стимулы. Более подробно методология представлена в других источниках [2].

В данном документе мы корректируем такой анализ путем обсуждения сравнения кривой, которая была согласована при расчетах («Кривая расчетов») с кривой спроса в изначальной схеме RPM, предложенной PJM в августе 2005 года. Кривая расчета отражает некоторые корректировки, согласованные с целью снижения платежей при высоких резервах мощностей и уменьшения максимальных уплачиваемых сумм.

Здесь рассматриваются два индекса параметров кривой:

Индекс достаточности ресурсов: коэффициент лет в моделировании, когда прогнозируемый резерв мощности превышает целевой показатель («Установленный резерв мощности») на 15%. Потребительская цена: мы используем способ расчетов с потребителями за мощность (долл. США/максимальная мощность (МВт)/год) плюс повышенная цена в период дефицита, выплачиваемая за всю мощность. При низком уровне резерва мощности, средняя цена может быть высокой, что приводит к высоким ценам на мощность и выплатам в период дефицита. Такая ситуация может продолжаться из-за того, что высокие рыночные риски не стимулируют инвесторов вкладывать средства в строительство, если только речь не идет о высоком уровне доходности.

В связи с некоторыми разногласиями в отношении предложения Кривой расчетов, касающимися нежелания инвесторов принимать на себя риск и последствиями для параметров кривых, мы подытоживаем некоторые результаты для разных уровней предотвращения рисков. Предположения и результаты анализа будут подробно обсуждаться в ходе презентации.

Параметры предотвращения рисков представлены в динамической модели при помощи коэффициента, который определяет степень вогнутости в вспомогательной функции предотвращения риска (см. [2]). Коэффициент 0,5 предполагает полностью нейтральное отношение к рынку (инвесторов интересует исключительно средний доход в долгосрочной перспективе, а не его распределении е), в то время как более высокие значения предполагают более высокую степень неприятия риска (наложение штрафа на инвестиции, демонстрирующие переменные доходы). Как указано в [1], за базовый коэффициент уклонения от риска был взят коэффициент 0,7. Результаты такого предположения были следующими:

Предложение PJM от августа 2005 года: 98,4% вероятности достижения Установленного резерва мощности, потребительская цена = 79,2 долл. США/максимальная мощность/год. Кривая расчетов: 95,2% вероятности достижения Установленного резерва мощности, потребительская цена = 82,1 долл. США/максимальная мощность/год.

Таким образом, различия между двумя кривыми, основанные на непротиворечивых допущениях, несущественны в рамках таких допущений, причем параметры Кривой расчетов незначительно ниже.

В рамках некоторых альтернативных допущений были получены следующие результаты:

Низкий уровень неприятия риска (0,6):

Предложение PJM от августа 2005 года: 98,0% вероятности достижения Установленного резерва мощности, потребительская цена = 77,7 долл. США/максимальная мощность/год. Кривая расчетов: 92,7% вероятности достижения Установленного резерва мощности, потребительская цена = 80,7 долл. США/максимальная мощность/год.

Таким образом, при небольшой степени неприятия риска по сравнению с базовым показателем 0,7, параметры Кривой 4 и Кривой расчетов аналогичны.

Достаточно высокий уровень неприятия риска (0,8):

Предложение PJM от августа 2005 года: 95,5% вероятности достижения Установленного резерва мощности, потребительская цена = 83,9 долл. США/максимальная мощность/год. Кривая расчетов: 92,5% вероятности достижения Установленного резерва мощности, потребительская цена = 84,8 долл. США/максимальная мощность/год.

Таким образом, при высокой степени неприятия риска по сравнению с базовым показателем 0,7, параметры Кривой 4 и Кривой расчетов аналогичны.

Высокий уровень неприятия риска (0,9):

Предложение PJM от августа 2005 года: 90,6% вероятности достижения Установленного резерва мощности, потребительская цена = 91,7 долл. США/максимальная мощность/год. Кривая расчетов: 65,7% вероятности достижения Установленного резерва мощности, потребительская цена = 107,2 долл. США/максимальная мощность/год.

С учетом наибольшей степени неприятия риска, различия в параметрах выражены сильнее, чем при базовом показателе 0,7.

Таким образом, при разных степенях неприятия риска (за исключением наибольшей степени), параметры кривых совпадают.

Вывод

В нерегулируемой среди, создание надлежащим образом функционирующего рынка генерирующих мощностей является в такой же степени важным, как и определение требований к установленной мощности с целью соблюдения критерия достаточности. Рынок обязан обеспечивать стабильный соответствующий доход для поддержания эксплуатации существующих мощностей и строительства новых.

В настоящем документе представлена новая схема работы рынка мощности - Модель ценообразования по надежности, предложенная PJM и включающая прогнозируемые на будущее потребности, локальные потребностей и кривую спроса.

В ходе дальнейшего анализа необходимо рассмотреть динамику локальных рынков, потребности в мощностях которых могут быть удовлетворены за счет местных или ввозимых ресурсов. Также необходимо рассмотреть взаимодействие между инвестициями в генерирующие мощности и трудностями передачи. Также необходимо учесть изменение во времени кривой спроса; вышеприведенный анализ предполагает фиксированную кривую, в то время как предложение RPM включает корректировки по времени в связи с акцептованными заявками на мощность.

Ссылки

[1] PJM Interconnection, LLC, Отчет о ситуации на рынке за 2005-2006 гг. (State of the Market Report, 2005, 2006).

[2] , M.-C. Ху, Дж. Дж. Инон, С. E. Штофт и M. Бхавараджу, Динамический анализ предложения для рынка мощности на основе кривой спроса: модель ценообразования по надежности PJM (A Dynamic Analysis of a Demand Curve-Based Capacity Market Proposal: The PJM Reliability Pricing Model) Энергетические системы IEEE, в печати.

Информация об авторах

хавараджу (F’87) защитил степень кандидата экономических наук в области электротехнического машиностроения в Университете Саскачеван, Канада. Он обладает 35-летним опытом работы в области системного планирования в компании PSE&G и поступил на работу в PJM Interconnection в 2004 году в качестве старшего консультанта. Господин Бхавараджу работал в Институте инженеров электротехники и радиоэлектроники, в прошлом в качестве председателя Подкомитета по применению вероятностных методов (Application of Probability Methods Subcommittee), Комитета по проектированию систем энергоснабжения и Комитета по экспертной оценке, а в настоящий момент – в качестве главного редактора Интернет-журнала «Transactions on Power Systems». Сферой его интересов является планирование систем энергоснабжения с акцентом на оценку надежности.

оббс (S. M. 2001) является профессором кафедры экологической инженерии Университета Джона Хопкинса. Он является членом Комитета по обследованию рынка Международной организации по стандартизации в Калифорнии, и научным советником отдела исследований Энергетического центра Нидерландов (ECN). Г-н Хоббс защитил степень доктора экономических наук в области инженерного обеспечения охраны окружающей среды в Университете Корнуолл.

Мин-Че Ху защитил степень магистра и бакалавра естественных наук на кафедре сельскохозяйственного машиностроения в Университете Тайваня. В настоящий момент он учится в аспирантуре Университета Джона Хопкинса в области системного анализа и экономики.