Що таке Electricity Price Calculator?
▾
Ціноутворення на електроенергію визначається сукупністю витрат на виробництво електроенергії, інвестицій у мережеву інфраструктуру, нормативної бази та балансування попиту та пропозиції в режимі реального часу на оптових ринках електроенергії. На відміну від більшості товарів, електроенергія не може бути економічно накопичена у великих масштабах (за винятком насосної гідроенергетики та акумуляторних накопичувачів), що означає, що попит і пропозиція повинні бути миттєво збалансовані в усій енергосистемі, створюючи унікальну мінливу динаміку цін. Оптові ціни на електроенергію встановлюються на організованих ринках електроенергії шляхом диспетчеризації в порядку заслуг: електростанції ранжуються від найнижчої до найвищої граничної вартості виробництва, і системний оператор викликає їх у такому порядку, доки не буде задоволено попит. Остання (найдорожча) відвантажена установка встановлює клірингову ціну для всіх генераторів на цю годину — граничну ціну за місцем розташування (LMP) на ринках США або клірингову ціну на добу наперед на європейських ринках. За звичайних умов дешеві відновлювані джерела енергії (вітер, сонячна енергія — майже нульові граничні витрати) і ядерна енергія спершу виділяються, потім йдуть вугільні та газові турбіни комбінованого циклу (CCGT), причому пікові газові турбіни встановлюють ціну лише в години високого попиту. Основні контрольні показники ціноутворення на електроенергію включають PJM Interconnection (східна частина США, найбільший у світі ринок електроенергії), ERCOT (Техас), CAISO (Каліфорнія) та Європейську біржу електроенергії (EPEX SPOT), що охоплює Німеччину, Францію, Великобританію та інші ринки ЄС. Вирівняна вартість енергії (LCOE) — середня ціна за МВт-год генерації електроенергії за допомогою певної технології — є стандартним показником для порівняння різних джерел генерації: LCOE сонячної енергії в загальному масштабі впав з 359 доларів США/МВт-год у 2010 році до нижче 33 доларів США/МВт-год у 2023 році (дані IRENA), що робить його найдешевшим джерелом електроенергії, коли-небудь розробленим і трансформуючим глобальний енергетичний сектор.
Calkulon makes complex calculations simple — built for students and everyday problem-solvers.
Формула
▾
Перегляньте інтерфейс калькулятора для відповідних формул і вхідних даних
Де кожна змінна представляє конкретну вимірювану величину в сфері фінансів та інвестицій. Підставте відомі значення та знайдіть невідоме. Для багатокрокових обчислень спочатку обчисліть внутрішні вирази, а потім об’єднайте результати, використовуючи стандартний порядок операцій.Опис змінних
▾
| Символ | Ім'я | Одиниця | Опис |
|---|---|---|---|
| LMP | Місцева гранична ціна | USD per MWh | Оптова ціна електроенергії в конкретному вузлі мережі, що відображає витрати на виробництво плюс компоненти перевантажень і втрат. |
| LCOE | Вирівняна вартість енергії | USD per MWh | Загальна вартість життєвого циклу електростанції, поділена на загальну вироблену енергію за весь термін експлуатації; стандартна метрика порівняння вартості генерації. |
| Capacity_Factor | Фактор ємності | percent | Фактична вироблена енергія у відсотках від максимально можливої генерації; сонячна ~20-25%, вітер ~25-45%, CCGT ~50-85%. |
| Spark_Spread | Clean Spark Spread | USD per MWh | Ціна електроенергії мінус вартість виробництва газу мінус вартість вуглецю; чиста рентабельність газової електроенергії. |
| Cannibalization | Ефект канібалізації | USD per MWh | Зниження ціни на сонячну/вітрову енергію, оскільки додаткова відновлювана потужність знижує ціни протягом годин їх генерації. |
| Peak_Offpeak | Співвідношення цін у пік/непік | dimensionless | Співвідношення цін на електроенергію в години пік (день) до годин поза піком (ніч); відображає моделі попиту та цінність зберігання. |
Як Electricity Price Calculator
▾
- 1Визначте відповідний ринок електроенергії (PJM, ERCOT, EPEX, CAISO) і конкретний вузол доставки або цінову зону.
- 2Збирайте дані LMP на добу наперед або в реальному часі та спостерігайте за погодинним профілем цін протягом дня.
- 3Створіть стек порядку заслуг: ранжуйте одиниці генерації від найнижчої до найвищої граничної вартості (змінна експлуатація та обслуговування + вартість палива + вартість вуглецю).
- 4Визначте граничний генератор (останній відправлений блок) щогодини — цей генератор встановлює клірингову ціну.
- 5Обчисліть розповсюдження іскри: Чисте розповсюдження іскри = LMP − (Ціна_газу × Теплова_подача) − Ціна_вуглецю × Інтенсивність_викидів.
- 6Для інвестиційного аналізу обчисліть LCOE = (Capex × WACC × n / (1-(1+WACC)^-n) + Annual_Opex) / (Capacity_Factor × 8760 год × Capacity_MW).
- 7Оцініть ризик канібалізації для нових проектів відновлюваної енергетики: із зростанням проникнення сонячної енергії знижуються ціни вдень, що зменшує доходи від сонячних проектів.
Розв'язані приклади
▾
Усі дешевші генератори заробляють 55 доларів, незважаючи на нижчі витрати — порядок заслуг забезпечує ефективність системи
Усі генеруючі джерела отримують ринкову клірингову ціну 55 доларів США/МВт-год, встановлену маржинальною ПГУ. Wind заробляє 55 доларів, незважаючи на нульові граничні витрати — ця «інфрагранична рента» фінансує відновлення капіталу. Атомна рента заробляє 45 доларів (55-10 доларів США). Вугілля приносить інфраграничну ренту в розмірі 10 доларів США. Клірингова ціна посилає сигнал: при 55 доларів CCGT є прибутковою; при 120 дол. США, можна було б назвати пікові — утримання цін нижче цього рівня шляхом стимулювання більшого відвантаження CCGT.
Сонячний LCOE впав на 90%+ з 2010 року; зараз найдешевше джерело електроенергії у світі
Загальні капіталовкладення: $4,5 млн. Річне відновлення капіталу: $4,5 млн × [0,07/(1-(1,07)^-25)] = $385 000/рік. Річна експлуатація та технічне обслуговування: 5000 кВт × 10 доларів США = 50 000 доларів США на рік. Річна вироблена енергія: 5000 кВт × 0,22 × 8760 год = 9636 МВт/год. LCOE = ($385 000 + $50 000) / 9636 = $45,2/МВт-год при 7% WACC. При нижчому WACC (5%) або вищому коефіцієнті потужності (25%) LCOE падає до 30-35 доларів США/МВт-год, що відповідає нещодавнім цінам PPA на сонячну енергетику.
Відсутність зв'язку ERCOT і неадекватна погода призвели до катастрофічного падіння цін
Техаський зимовий шторм Урі в лютому 2021 року спричинив масовий збій у виробництві електроенергії, оскільки газові станції, вітряні турбіни та вугільні електростанції замерзли без належної погоди. З різким зростанням попиту на опалення та падінням постачання ERCOT (ізольована мережа Техасу) досягла адміністративного ліміту в 9000 доларів США/МВт-год приблизно на 4 дні. Загальна вартість споживачів Техасу та енергетичного сектора в цілому перевищила 100 мільярдів доларів, демонструючи, як збої в структурі ринку електроенергії можуть призвести до катастрофічних наслідків у екстремальних погодних умовах.
Надмірна пропозиція відновлюваної енергії стає все більш поширеною в Європі; від'ємні ціни стимулюють зберігання та реагування на попит
У сонячні, вітряні дні з низьким попитом (вихідні, державні свята) європейські електромережі все частіше відчувають надлишок генерації, що призводить до негативного падіння оптових цін. Генератори з зобов’язаннями щодо обов’язкового запуску (звичайні електростанції, які не можуть швидко зупинитися) платять операторам електромереж за те, щоб вони отримували їх електроенергію. Від’ємні ціни створюють потужні стимули для зберігання акумуляторів (заряджання під час від’ємних цін, розряджання під час пікового попиту), гнучкості попиту (виконання енергоємних процесів у періоди низької вартості) та виробництва екологічно чистого водню (використання дешевої енергії для електролізу води).
Практичне застосування
▾
Менеджери портфелів у компаніях з управління активами використовують Electricity Price Calc для прогнозування очікуваної прибутковості за різними розподілами активів, стрес-тестування портфелів на історичні ринкові сценарії та передачі очікуваних результатів інституційним клієнтам і довіреним особам пенсійних фондів.
Індивідуальні інвестори та особи, які планують вийти на пенсію, застосовують розрахунок ціни на електроенергію, щоб визначити, чи принесе їхня поточна норма заощаджень і прибутковість інвестицій достатній капітал для фінансування витрат на пенсію протягом 25–30 років, враховуючи інфляцію та необхідні мінімальні розподіли.
Фірми венчурного капіталу та приватного капіталу використовують Electricity Price Calc для розрахунку внутрішньої норми прибутку на інвестиції фондів, моделювання сценаріїв виходу для портфельних компаній і порівняння ефективності за галузевими стандартами, такими як індекс Cambridge Associates.
Фінансові консультанти використовують Electricity Price Calc під час оглядів клієнтів, щоб проілюструвати сукупні переваги раннього старту, вплив гальмування комісії на довгострокове накопичення багатства та компроміс між ризиком і очікуваним прибутком у диверсифікованих портфелях.
Особливі випадки
▾
На практиці цей граничний випадок вимагає ретельного розгляду, оскільки стандартні припущення можуть не виконуватися. Стикаючись із цим сценарієм під час розрахунків калькулятора ціни на електроенергію, спеціалісти-практики повинні перевірити граничні умови, перевірити наявність ризиків ділення на нуль і розглянути, чи залишаються припущення моделі дійсними за цих екстремальних умов.
На практиці цей граничний випадок вимагає ретельного розгляду, оскільки стандартні припущення можуть не виконуватися. Стикаючись із цим сценарієм під час розрахунків калькулятора ціни на електроенергію, спеціалісти-практики повинні перевірити граничні умови, перевірити наявність ризиків ділення на нуль і розглянути, чи залишаються припущення моделі дійсними за цих екстремальних умов.
На практиці цей граничний випадок вимагає ретельного розгляду, оскільки стандартні припущення можуть не виконуватися. Стикаючись із цим сценарієм під час розрахунків калькулятора ціни на електроенергію, спеціалісти-практики повинні перевірити граничні умови, перевірити наявність ризиків ділення на нуль і розглянути, чи залишаються припущення моделі дійсними за цих екстремальних умов.
Глобальне виробництво електроенергії LCOE за технологіями (2023, USD/МВт·год, дані IRENA)
▾
| технології | Глобальне середнє LCOE | Низький діапазон | Високий діапазон | Тренд проти 2010 року |
|---|---|---|---|---|
| Сонячна електростанція | $33 | $15 | $60 | -90% з 2010 року |
| Сухопутний вітер | $33 | $20 | $70 | -70% з 2010 року |
| Офшорний вітер | $84 | $50 | 150 доларів США | -60% з 2010 року |
| ПГУ (газ) | 65-90 доларів | $50 | 120 доларів США | Нестійкі ціни на газ |
| Вугілля (надкритичне) | 75-110 доларів | $60 | 140 доларів США | Зростання разом із вуглецевими витратами |
| Атомна (новобудова) | 90-130 доларів | $80 | 190 доларів США | стабільний; залежно від сайту |
| Гідро (великий) | 25-50 доларів | $15 | $90 | стабільний; обмежені в ресурсах |
| Зберігання акумулятора (4 години) | 100-150 доларів | $80 | 200 доларів США | -80% з 2015 року |
Часті запитання
▾
Чому ціни на електроенергію так різняться за годину, день і сезон?
Електроенергія (поки що) не може бути економічно накопичена в масштабі мережі, тому попит і пропозиція повинні збалансовуватися щосекунди. Попит слідує передбачуваним закономірностям: низький вночі та рано вранці, пік пізно вдень/вечорі, найвищий влітку (кондиціонер) і взимку (опалення), нижчий у вихідні. Постачання також змінюється: сонячна генерація дорівнює нулю вночі та досягає максимуму опівдні; вітер переривчастий; гідрозалежить від кількості опадів. Перетин цих динамічних кривих попиту та пропозиції створює величезну волатильність цін — від негативних цін під час надлишку відновлюваної енергії до 9000 доларів США/МВт-год під час зимової надзвичайної ситуації в Техасі.
Що таке качина крива і чому це важливо?
Качина крива, названа за її форму, описує добову структуру чистого попиту на електроенергію в регіонах із високим проникненням сонячної енергії. Генерація сонячної енергії пригнічує чистий попит вдень (створюючи «черево» качки), тоді як вечірнє підвищення — коли сонячна енергія падає, але попит залишається високим — створює круту «шию», що вимагає швидкого розгортання гнучкої генерації. Чим крутіша крива, тим важчим стає управління електромережею, а опівдні нижчі ціни на сонячну енергію. Каліфорнійська CAISO першою виявила цю закономірність у 2013 році; тепер він впливає на більшість регіонів із сонячним проникненням понад 10%.
Як зберігання акумулятора впливає на тарифи на електроенергію?
Зберігання акумуляторів у мережевому масштабі (переважно літій-іонних, з появою проточних акумуляторів) визначає різницю в ціні між годинами заряджання (дешеві/від’ємні ціни) та годинами розряду (пікові ціни). Оскільки витрати на акумулятори впали з 1200 доларів США/кВт-год у 2010 році до менш ніж 150 доларів США/кВт-год у 2024 році (дані BloombergNEF), зберігання стало економічно вигідним на багатьох ринках. Зберігання стискає пікові ціни (забезпечуючи пропозицію під час високого попиту) і збільшує негативні періоди цін (підвищуючи попит під час надлишку пропозиції). Каліфорнійська електромережа з понад 5 ГВт накопичувачів загального масштабу показала, що батареї можуть відстрочити надзвичайні ситуації в мережі.
Що таке локальне граничне ціноутворення та чому воно має значення?
Місцеві граничні ціни (LMP), які використовуються на організованих оптових ринках США (PJM, MISO, CAISO, ERCOT, NYISO, ISO-NE), визначають ціни на електроенергію в кожному конкретному вузлі мережі передачі. LMP відображають три компоненти: енергію (загальносистемну вартість генерації), перевантаження (коли лінії електропередач заповнені, переміщення електроенергії з районів з низькою ціною в райони з високими цінами неможливе, створюючи різницю в цінах) і втрати (енергія, втрачена під час передачі). Вузлове ціноутворення надає точні економічні сигнали для оптимального розміщення та зберігання в мережі.
Як співвідносяться роздрібні ціни на електроенергію з оптовими?
Роздрібні ціни на електроенергію включають оптові витрати на енергію плюс витрати на інфраструктуру передачі та розподілу, плату за потужність, плату за допоміжні послуги, мандати на відновлювані джерела енергії та норми прибутку комунальних підприємств. У більшості штатів і країн роздрібні ціни регулюються і реагують на оптові витрати лише поступово й опосередковано. Техас (ERCOT) є винятковим у тому, що має конкурентоспроможні роздрібні ринки, де споживачі можуть безпосередньо укладати контракти з виробниками. Під час шторму в Техасі в лютому 2021 року роздрібні клієнти за контрактами зі змінною ставкою отримували рахунки в тисячі доларів на домогосподарство, оскільки оптові ціни досягли 9000 доларів за МВт-год.
Що таке вирівняна вартість енергії та які її обмеження?
LCOE вимірює середню вартість МВт-год протягом усього терміну служби електростанції, враховуючи всі капітальні та експлуатаційні витрати. Він корисний для порівняння технологій на основі витрат, але має значні обмеження: він ігнорує значення часу, коли виробляється електроенергія (сонячна енергія виробляє опівдні, коли ціни можуть бути низькими; газові станції працюють під час пікового попиту, коли ціни високі), він ігнорує витрати на інтеграцію (резервна потужність, оновлення мережі, необхідні для періодичних відновлюваних джерел енергії), і він не може зафіксувати вартість опції (можливість диспетчеризації за вимогою). Для подолання цих обмежень все частіше використовуються підходи LCOE з поправкою на вартість і системні витрати.
Як енергетичний сектор сприяє декарбонізації?
Сектор електроенергетики декарбонізується швидше, ніж будь-який інший сектор економіки. Сонячна енергія та вітер зараз є найдешевшими джерелами електроенергії в більшості країн світу, що сприяє швидкому витісненню виробництва викопного палива. Глобальне збільшення потужностей відновлюваної електроенергії досягло 295 ГВт у 2022 році та 440 ГВт у 2023 році (дані МЕА). Викиди CO2 в енергетичному секторі США впали приблизно на 40% порівняно з піком 2007 року до 2023 року, головним чином через перехід від вугілля на газ і зростання відновлюваної енергетики. Очікується, що електрифікація транспорту, опалення та промислових процесів подвоїть глобальний попит на електроенергію до 2050 року, що вимагатиме значного прискорення інвестицій у чисту електроенергію.
Поширені помилки
▾
- !Порівняння LCOE між технологіями без урахування відмінностей у коефіцієнтах потужності: сонячний проект із коефіцієнтом потужності 20% і LCOE 30 доларів США та газовий завод із коефіцієнтом потужності 80% і LCOE 70 доларів США надають дуже різні послуги для мережі.
- !Ігноруючи різницю в цінах за місцем розташування — оптові ціни на електроенергію можуть відрізнятися на 10:1 між перевантаженими вузлами та необмеженими зонами в одній мережі.
- !Розгляд роздрібних цін як еквівалент оптових цін для інвестиційного аналізу — роздрібні тарифи включають розподіл, передачу та витрати на політику, які можуть подвоїти або потроїти оптову енергетичну складову.
- !Не враховуючи переривчастість відновлюваної енергії в розрахунках доходів від виробництва — доходи сонячного проекту зменшуються, оскільки проникнення сонячної енергії зростає через ефект канібалізації на полуденні ціни.
- !Не звертаючи уваги на доходи від допоміжних послуг для гнучких генераторів — швидкісні газові установки, батареї та реагування на попит, можна отримати значні доходи від послуг регулювання частоти та потужності, крім доходів енергетичного ринку.
Порада профі
Оцінюючи економічні показники сонячних або вітрових проектів, використовуйте коефіцієнт отримання прибутку (фактичний дохід проекту за МВт-год порівняно із середньою ринковою ціною), а не фіксовані середні оптові ціни. У міру проникнення відновлюваних джерел енергії рівень захоплення падає нижче 100%, оскільки генератори виробляють, коли ціни найнижчі (сонячні/вітряні періоди). При 15-відсотковому проникненні сонячної енергії рівень охоплення сонячної енергії може становити лише 70-80% від середньої ціни.
Чи знаєте ви?
Сонячна енергетика зазнала найшвидшого зниження вартості будь-якої енергетичної технології в історії — вартість сонячної енергії загального масштабу впала більш ніж на 90% лише за 14 років (2010-2024). Кожного разу, коли глобальна сукупна потужність сонячної енергії подвоюється, ціни падають приблизно на 28% — це «крива навчання», якої сонячна енергетика дотримується надзвичайно послідовно. Якщо ця тенденція збережеться, до 2035 року в багатьох регіонах сонячна електроенергія може коштувати менше 10 доларів США/МВт-год.
Regional Guides
▾
🇺🇸 US▾
🇬🇧 UK▾
🇪🇺 EU▾
Джерела
Отримуйте щотижневі поради з математики
Приєднуйтеся до 12 000+ підписників, які щотижня отримують поради щодо калькулятора.