Что такое Electricity Price Calculator?
▾
Цены на электроэнергию определяются сочетанием затрат на производство электроэнергии, инвестиций в сетевую инфраструктуру, нормативно-правовой базы и баланса спроса и предложения в реальном времени на оптовых рынках электроэнергии. В отличие от большинства товаров, электроэнергию невозможно экономично хранить в больших масштабах (за исключением гидроэлектростанций и все чаще аккумуляторных батарей), а это означает, что спрос и предложение должны быть мгновенно сбалансированы по всей энергосистеме, что создает уникальную волатильную динамику цен. Оптовые цены на электроэнергию устанавливаются на организованных рынках электроэнергии посредством распределения по принципу заслуг: электростанции ранжируются от самых низких до самых высоких предельных издержек производства, и системный оператор называет их в этом порядке до тех пор, пока спрос не будет удовлетворен. Последняя (самая дорогая) отправленная электростанция устанавливает клиринговую цену для всех генераторов в этот час — локальную предельную цену (LMP) на рынках США или клиринговую цену рынка на сутки вперед на европейских рынках. В нормальных условиях первыми очищаются дешевые возобновляемые источники энергии (ветер, солнечная энергия — почти нулевые предельные издержки) и атомная энергия, за ними следуют угольные и газовые турбины комбинированного цикла (CCGT), причем пиковые газовые турбины устанавливают цену только в часы высокого спроса. Ключевые ориентиры ценообразования на электроэнергию включают PJM Interconnection (восточная часть США, крупнейший в мире рынок электроэнергии), ERCOT (Техас), CAISO (Калифорния) и Европейскую энергетическую биржу (EPEX SPOT), охватывающую Германию, Францию, Великобританию и другие рынки ЕС. Приведенная стоимость энергии (LCOE) — средняя стоимость жизненного цикла производства электроэнергии с использованием определенной технологии на МВтч — является стандартным показателем для сравнения различных источников генерации: LCOE солнечной энергии в масштабе коммунального предприятия упал с 359 долларов США/МВтч в 2010 году до менее 33 долларов США/МВтч в 2023 году (данные IRENA), что сделало его самым дешевым источником электроэнергии, когда-либо разработанным, и изменило глобальный энергетический сектор.
Calkulon makes complex calculations simple — built for students and everyday problem-solvers.
Формула
▾
См. интерфейс калькулятора для получения информации о применимых формулах и входных данных.
Где каждая переменная представляет собой конкретную измеримую величину в сфере финансов и инвестиций. Замените известные значения и найдите неизвестное. Для многоэтапных вычислений сначала вычислите внутренние выражения, а затем объедините результаты, используя стандартный порядок операций.Описание переменных
▾
| Символ | Имя | Единица | Описание |
|---|---|---|---|
| LMP | Предельная цена местоположения | USD per MWh | Оптовая цена на электроэнергию в конкретном узле сети, отражающая стоимость выработки плюс компоненты перегрузки и потерь. |
| LCOE | Приведенная стоимость энергии | USD per MWh | Общая стоимость жизненного цикла электростанции, деленная на общую выработку энергии за весь срок службы; стандартный показатель сравнения затрат на выработку энергии. |
| Capacity_Factor | Коэффициент мощности | percent | Фактическая выработанная энергия в процентах от максимально возможной выработки; солнечная ~20-25%, ветровая ~25-45%, ПГУ ~50-85%. |
| Spark_Spread | Чистое распространение искры | USD per MWh | Цена на электроэнергию минус стоимость производства газа минус стоимость углерода; чистая рентабельность газовой энергетики. |
| Cannibalization | Эффект каннибализации | USD per MWh | Снижение цен на солнечную и ветровую продукцию, поскольку дополнительные возобновляемые мощности снижают цены в часы их генерации. |
| Peak_Offpeak | Соотношение цен в пиковую и внепиковую часы | dimensionless | Соотношение цен на электроэнергию в часы пик (днем) и в часы непиковой нагрузки (ночью); отражает структуру спроса и стоимость хранения. |
Как Electricity Price Calculator
▾
- 1Определите соответствующий рынок электроэнергии (PJM, ERCOT, EPEX, CAISO) и конкретный узел поставки или ценовую зону.
- 2Собирайте данные LMP на сутки вперед или в режиме реального времени и наблюдайте за почасовым профилем цен в течение дня.
- 3Постройте набор показателей эффективности: ранжируйте генерирующие предприятия от самых низких до самых высоких предельных затрат (переменная эксплуатация и техническое обслуживание + стоимость топлива + стоимость выбросов углерода).
- 4Определите маржинальный генератор (последнюю отправленную единицу) в каждый час — этот генератор устанавливает клиринговую цену.
- 5Рассчитайте распространение искры: Распространение чистой искры = LMP – (Цена_газа × Скорость_тепла) – Цена_углерода × Уровень выбросов.
- 6Для инвестиционного анализа рассчитайте LCOE = (Capex × WACC × n / (1-(1+WACC)^-n) + Annual_Opex) / (Коэффициент_мощности × 8760 часов × Мощность_МВт).
- 7Оцените риск каннибализации новых проектов возобновляемой энергетики: по мере роста проникновения солнечной энергии полуденные цены падают, что снижает доходы от солнечных проектов.
Решённые примеры
▾
Все более дешевые генераторы зарабатывают 55 долларов, несмотря на более низкие затраты — порядок по заслугам обеспечивает эффективность системы.
Все источники генерации получают рыночную клиринговую цену в размере 55 долларов США за МВтч, установленную маргинальной электростанцией с ПГУ. Wind зарабатывает 55 долларов, несмотря на нулевые предельные издержки — эта «нижнепредельная рента» финансирует восстановление капитала. Ядерная промышленность зарабатывает 45 долларов за ренту (55-10 долларов). Уголь приносит ренту в размере 10 долларов ниже предельной. Клиринговая цена посылает сигнал: при цене в 55 долларов ПГУ является прибыльной; при цене в 120 долларов будут вызваны пиковые значения — удержание цен ниже этого уровня за счет стимулирования увеличения количества поставок ПГУ.
LCOE солнечной энергии упала более чем на 90% с 2010 года; теперь самый дешевый источник электроэнергии в мире
Общий объем капвложений: $4,5 млн. Годовое восстановление капитала: 4,5 млн долларов США × [0,07/(1-(1,07)^-25)] = 385 000 долларов США в год. Годовая эксплуатация и обслуживание: 5000 кВт × 10 долларов США = 50 000 долларов США в год. Годовая выработка энергии: 5000 кВт × 0,22 × 8760 часов = 9636 МВтч/год. LCOE = (385 000 долларов США + 50 000 долларов США) / 9 636 = 45,2 долларов США/МВтч при WACC 7%. При более низкой WACC (5%) или более высоком коэффициенте мощности (25%) LCOE падает до $30-35/МВтч, что соответствует недавним ценам PPA на солнечную энергию для коммунальных предприятий.
Отсутствие межсетевого соединения ERCOT и неадекватное утепление привели к катастрофическому ценовому событию.
Зимний шторм «Ури» в Техасе в феврале 2021 года вызвал массовые сбои в выработке электроэнергии, поскольку газовые электростанции, ветряные турбины и угольные электростанции замерзли без надлежащего утепления. В условиях резкого роста спроса на отопление и спада поставок ERCOT (изолированная энергосистема Техаса) достигла административного ценового предела в 9000 долларов США за МВтч примерно на 4 дня. Общие затраты для потребителей Техаса и энергетического сектора в целом превысили 100 миллиардов долларов, что демонстрирует, как неудачи в проектировании рынка электроэнергии могут привести к катастрофическим последствиям в экстремальных погодных явлениях.
Избыток возобновляемых источников энергии становится все более распространенным явлением в Европе; отрицательные цены стимулируют хранение и реакцию спроса
В солнечные и ветреные дни с низким спросом (выходные, праздничные дни) европейские электросети все чаще испытывают переизбыток выработки электроэнергии, что приводит к негативным последствиям для оптовых цен. Генераторы с обязательными обязательствами (обычные электростанции, которые не могут быстро отключиться) платят операторам сетей за получение электроэнергии. Отрицательные цены создают мощные стимулы для хранения аккумуляторов (зарядка при отрицательных ценах, разрядка во время пикового спроса), гибкости спроса (запуск энергоемких процессов в периоды низких цен) и производства экологически чистого водорода (использование дешевой энергии для электролиза воды).
Практическое применение
▾
Менеджеры портфелей в компаниях по управлению активами используют Electricity Price Calc для прогнозирования ожидаемой доходности при различных распределениях активов, стресс-тестирования портфелей на соответствие историческим рыночным сценариям и передачи ожиданий производительности институциональным клиентам и попечителям пенсионных фондов.
Индивидуальные инвесторы и специалисты по пенсионному планированию применяют расчет цен на электроэнергию, чтобы определить, принесут ли их текущая норма сбережений и доход от инвестиций достаточное богатство для финансирования пенсионных расходов в течение 25–30 лет с учетом инфляции и необходимых минимальных выплат.
Венчурные и частные инвестиционные компании используют Electricity Price Calc для расчета внутренних норм доходности инвестиций в фонды, моделирования сценариев выхода для портфельных компаний и сравнения производительности с отраслевыми стандартами, такими как индекс Cambridge Associates.
Финансовые консультанты используют расчет цен на электроэнергию во время проверок клиентов, чтобы проиллюстрировать совокупную выгоду раннего старта, влияние бремени комиссий на долгосрочное накопление богатства и компромисс между риском и ожидаемой доходностью в диверсифицированных портфелях.
Особые случаи
▾
На практике этот крайний случай требует тщательного рассмотрения, поскольку стандартные предположения могут не выполняться. Столкнувшись с этим сценарием при расчетах калькулятора цен на электроэнергию, специалисты-практики должны проверить граничные условия, проверить риски деления на ноль и оценить, остаются ли предположения модели действительными в этих экстремальных условиях.
На практике этот крайний случай требует тщательного рассмотрения, поскольку стандартные предположения могут не выполняться. Столкнувшись с этим сценарием при расчетах калькулятора цен на электроэнергию, специалисты-практики должны проверить граничные условия, проверить риски деления на ноль и оценить, остаются ли предположения модели действительными в этих экстремальных условиях.
На практике этот крайний случай требует тщательного рассмотрения, поскольку стандартные предположения могут не выполняться. Столкнувшись с этим сценарием при расчетах калькулятора цен на электроэнергию, специалисты-практики должны проверить граничные условия, проверить риски деления на ноль и оценить, остаются ли предположения модели действительными в этих экстремальных условиях.
LCOE мирового производства электроэнергии по технологиям (2023 г., доллар США/МВтч, данные IRENA)
▾
| Технология | Глобальная средняя LCOE | Низкий диапазон | Высокий диапазон | Тренд против 2010 года |
|---|---|---|---|---|
| Утилита Солнечная фотоэлектрическая система | $33 | $15 | $60 | -90% с 2010 г. |
| Береговой ветер | $33 | $20 | $70 | -70% с 2010 г. |
| Морской ветер | $84 | $50 | 150 долларов США | -60% с 2010 г. |
| ПГУ (газ) | $65-90 | $50 | 120 долларов США | Неустойчивость к ценам на газ |
| Уголь (СВЕРХКРИТИЧЕСКИЙ) | $75-110 | $60 | 140 долларов США | Рост затрат на выбросы углерода |
| Атомная (новая постройка) | $90-130 | $80 | 190 долларов США | Стабильный; зависит от сайта |
| Гидро (большой) | 25-50 долларов США | $15 | $90 | Стабильный; ограниченный в ресурсах |
| Хранение батареи (4 часа) | 100-150 долларов | $80 | 200 долларов США | -80% с 2015 года |
Часто задаваемые вопросы
▾
Почему цены на электроэнергию так сильно различаются в зависимости от часа, дня и сезона?
Электричество невозможно экономично хранить в масштабе сети (пока), поэтому спрос и предложение должны уравновешиваться каждую секунду. Спрос следует предсказуемым закономерностям: низкий ночью и ранним утром, пик во второй половине дня/вечером, самый высокий летом (кондиционирование воздуха) и зимой (отопление), снижение в выходные дни. Предложение также варьируется: солнечная генерация равна нулю ночью и достигает максимума в полдень; ветер прерывистый; Гидро зависит от осадков. Пересечение этих динамических кривых спроса и предложения создает огромную волатильность цен — от отрицательных цен во время перепроизводства возобновляемых источников энергии до 9000 долларов за МВтч во время зимней чрезвычайной ситуации в Техасе.
Что такое утиная кривая и почему она имеет значение?
Кривая утки, названная в честь своей формы, описывает ежедневную структуру чистого спроса на электроэнергию в регионах с высоким проникновением солнечной энергии. Солнечная генерация подавляет чистый спрос в полдень (создавая «утиное брюхо»), в то время как вечерний спад — когда количество солнечной энергии падает, но спрос остается высоким — создает крутую «шею», требующую быстрого развертывания гибкой генерации. Чем круче кривая утки, тем сложнее становится управление энергосистемой и тем ниже цены на солнечную энергию в полдень. Калифорнийская CAISO была первой, кто выявил эту закономерность в 2013 году; теперь это затрагивает большинство регионов с проникновением солнечной энергии более 10%.
Как хранение аккумуляторов влияет на цены на электроэнергию?
Сетевые аккумуляторные хранилища (в основном литий-ионные, с появлением проточных батарей) арбитражируют разницу в ценах между часами зарядки (дешевые/отрицательные цены) и часами разрядки (пиковые цены). Поскольку стоимость аккумуляторов упала с $1200/кВтч в 2010 году до менее $150/кВтч в 2024 году (данные BloombergNEF), хранение энергии стало экономически выгодным на многих рынках. Хранение сжимает пиковые цены (обеспечивая предложение во время высокого спроса) и увеличивает периоды отрицательных цен (за счет повышения спроса во время избыточного предложения). Калифорнийская энергосистема с более чем 5 ГВт энергохранилищ показала, что батареи могут отсрочить возникновение чрезвычайных ситуаций в сети.
Что такое локальное предельное ценообразование и почему оно имеет значение?
Местное предельное ценообразование (LMP), используемое на организованных оптовых рынках США (PJM, MISO, CAISO, ERCOT, NYISO, ISO-NE), определяет цены на электроэнергию в каждом конкретном узле сети электропередачи. LMP отражают три компонента: энергия (общесистемная стоимость производства), перегрузка (когда линии электропередачи заполнены, перемещение электроэнергии из областей с низкими ценами в области с высокими ценами невозможно, что создает разницу в ценах) и потери (энергия, теряемая при передаче). Узловое ценообразование обеспечивает точные экономические сигналы для оптимального размещения генерации и хранения в сети.
Как розничные цены на электроэнергию связаны с оптовыми ценами?
Розничные цены на электроэнергию включают оптовые затраты на электроэнергию плюс затраты на инфраструктуру передачи и распределения, плату за мощность, плату за вспомогательные услуги, требования к возобновляемым источникам энергии и норму прибыли коммунальных предприятий. В большинстве штатов и стран розничные цены регулируются и лишь постепенно и косвенно реагируют на оптовые издержки. Техас (ERCOT) отличается исключительным наличием конкурентных розничных рынков, на которых потребители могут напрямую заключать контракты с производителями. Во время урагана в Техасе в феврале 2021 года розничные клиенты, заключившие контракты с плавающими тарифами, получили счета на тысячи долларов на одно домохозяйство, поскольку оптовые цены достигли 9000 долларов за МВтч.
Что такое нормированная стоимость энергии и каковы ее ограничения?
LCOE измеряет среднюю стоимость МВтч в течение срока службы электростанции с учетом всех капитальных и эксплуатационных затрат. Он полезен для сравнения технологий на основе затрат, но имеет существенные ограничения: он игнорирует временную стоимость производства электроэнергии (солнечная энергия генерируется в полдень, когда цены могут быть низкими; газовые электростанции работают во время пикового спроса, когда цены высоки), он игнорирует затраты на интеграцию (резервные мощности, модернизация сети, необходимые для периодических возобновляемых источников энергии), и он не может учитывать стоимость опциона (возможность диспетчеризации по требованию). Для преодоления этих ограничений все чаще используются подходы LCOE с поправкой на стоимость и системные затраты.
Как энергетический сектор способствует декарбонизации?
Электроэнергетический сектор декарбонизируется быстрее, чем любой другой сектор экономики. Солнечная и ветровая энергия в настоящее время являются самыми дешевыми источниками электроэнергии в большинстве стран мира, что приводит к быстрому вытеснению производства ископаемого топлива. Глобальный прирост мощностей возобновляемой электроэнергии достиг 295 ГВт в 2022 году и 440 ГВт в 2023 году (данные МЭА). К 2023 году выбросы CO2 в энергетическом секторе США сократились примерно на 40% по сравнению с пиком 2007 года, главным образом за счет перехода с угля на газ и роста возобновляемых источников энергии. Ожидается, что электрификация транспорта, отопления и промышленных процессов удвоит глобальный спрос на электроэнергию к 2050 году, что потребует значительного ускорения инвестиций в чистую электроэнергию.
Распространённые ошибки
▾
- !Сравнение LCOE разных технологий без учета различий в коэффициентах мощности: солнечный проект с коэффициентом мощности 20% и LCOE в 30 долларов США и газовый завод с коэффициентом мощности 80% и LCOE в 70 долларов США предоставляют сети совершенно разные услуги.
- !Игнорирование региональных различий в ценах — оптовые цены на электроэнергию могут различаться в соотношении 10:1 между перегруженными узлами и неограниченными участками в одной сети.
- !Если рассматривать розничные цены как эквиваленты оптовых цен для инвестиционного анализа — розничные тарифы включают затраты на распределение, передачу и политику, которые могут удвоить или утроить компонент оптовой энергетики.
- !При расчете доходов от генерации не учитываются перебои в использовании возобновляемых источников энергии — доходы от солнечных проектов снижаются по мере роста проникновения солнечной энергии из-за каннибализации цен в полдень.
- !Не обращая внимания на доходы от вспомогательных услуг для гибких генераторов — быстрорастущие газовые электростанции, батареи и реагирование на спрос могут принести значительные доходы от регулирования частоты и услуг по предоставлению мощности помимо доходов энергетического рынка.
Совет профессионала
При оценке экономики проектов солнечной или ветровой энергетики используйте коэффициент получения дохода (фактический доход проекта на МВтч по сравнению со средней рыночной ценой), а не фиксированные средние оптовые цены. По мере проникновения возобновляемых источников энергии уровень улавливания падает ниже 100%, поскольку генераторы производят продукцию в периоды самых низких цен (солнечные/ветренные периоды). На рынке с 15-процентным проникновением солнечной энергии уровень улавливания солнечной энергии может составлять всего 70-80% от средней цены.
Знаете ли вы?
Солнечная энергетика пережила самое быстрое снижение стоимости среди всех энергетических технологий в истории: стоимость солнечной энергии для коммунальных предприятий упала более чем на 90% всего за 14 лет (2010-2024 гг.). Каждый раз, когда глобальная совокупная солнечная мощность удваивается, цены падают примерно на 28% — «кривая обучения», которой солнечная энергия следовала удивительно последовательно. Если эта тенденция сохранится, к 2035 году во многих регионах солнечная электроэнергия может стоить менее 10 долларов за МВтч.
Regional Guides
▾
🇺🇸 US▾
🇬🇧 UK▾
🇪🇺 EU▾
Источники
Read the full guide on how to use this calculator effectively
Читать далее →Получайте еженедельные советы по математике
Присоединяйтесь к подписчикам 12 000+, которые каждую неделю получают советы по калькулятору.