По мере того, как растёт процент «чистой» выработки в общей сумме производимой электроэнергии, приходит понимание, что влияние это не всегда предсказуемое и не всегда положительное. А одним из самых интересных эффектов, обозначившихся за последнее время, стал парадокс отрицательных цен.

«Локомотив» «чистой энергии» продолжает набирать ход. И инерция его, как всякого массивного тела, огромна: даже если вдруг общество изменит отношение к солнечным и ветряным электростанциям на противоположное, даже если вмиг пересохнет пока полноводная река субсидий, всё равно ещё много лет введённые и вводимые в строй «чистые» генерирующие мощности продолжат оказывать влияние на энергетику. И по мере того, как растёт процент «чистой» выработки в общей сумме производимой электроэнергии, приходит понимание, что влияние это не всегда предсказуемое и не всегда положительное. А одним из самых интересных эффектов, обозначившихся за последнее время, стал парадокс отрицательных цен.

В один прекрасный день цена на электроэнергию на оптовых электронных рынках (в общем, устроенных наподобие обыкновенного базара или аукциона: производители запрашивают одну цену, покупатели предлагают свою, и сделки происходят в точке пересечения спроса и предложения, либо поблизости от неё) вдруг падает ниже обычного. Но не замирает на какой-то минимальной отметке, а бьёт по нулю, а потом и вовсе уходит в зону отрицательных значений. И уходит значительно: на десятки долларов или евро за мегаватт-час. Сделки продолжают совершаться даже по минусовой цене: покупатели, естественно, рады приобрести, но и производители рады сбыть электричество даже таким вот образом — приплачивая, чтобы его у них забрали.

С 2010-го по 2014-й гг. подобное было зафиксировано несколько раз, в 2015-м — уже десятки, а нынче, как ожидается, станет привычным явлением. По крайней мере в тех странах и регионах, где доля «чистой» выработки значительна. Таковы, например, Германия, где треть электроэнергии производится ветряными и солнечными электростанциями, и американский штат Техас, где в пиковые часы на «ветер» и «солнце» приходится вообще почти половина вырабатываемой мощности.

Но как такое возможно, спросите вы? Ведь не может же себестоимость электроэнергии быть отрицательной? Даже на «чистых» станциях аппаратура чего-нибудь стоит, есть расходы на обслуживание. Что говорить про станции газовые, угольные, атомные! Вы правы, не может. Но причина тут и не в себестоимости электричества. Причина вообще не одна, их целый букет — и именно его сложностью объясняется тот факт, что ни предвидеть, ни предупредить этот парадокс не смогли.

Во-первых, нужно понимать, что «чистая» генерация крайне непостоянна. Скажем, в Германии доля «солнца» в общей выработке значительно возрастает к лету. А в Техасе, где особенно активно строят (и продолжают строить) ветряки, пик приходится на ночные часы осеннего и весеннего сезонов. Вдобавок, пиковые периоды весьма трудно предсказать: специалисты расходятся в оценках, насколько трудно, но в общем можно утверждать, что качество прогнозирования пока недостаточное для извлечения практической пользы.

Во-вторых, потребление тоже не постоянное. В будни и вечерами оно растёт, а вот ночами и в выходные дни падает: не нужно кондиционировать офисы, стоят производства.

Когда эти факторы пересекаются, в силу закона спроса и предложения цена электричества на биржах начинает падать. Закономерный эффект, который естественным образом должен бы остановиться на некоторой положительной отметке — где спрос уравновесится с себестоимостью предложения. Вот только там вступают в игру факторы три, четыре и пять.

Третий фактор — это случающийся переизбыток предложения. Когда «чистые» производители выходят на максимум, в точках отбора оказывается намного больше электрической мощности, чем сеть способна потребить. Это особенно сильно проявляется в замкнутых на себя регионах, вроде Техаса: там своя электросеть, фактически не связанная с соседними штатами — то есть всё, что производится в Техасе, должно быть потреблено в Техасе. Но случается такое и в Германии, где пропускная способность «экспортных» линий оказывается недостаточной.

Почему производители электроэнергии не «прикрутят вентиль» в такие моменты? Увы — и это фактор четыре — если «чистые» производители ещё могут оперативно в значительных пределах регулировать выдаваемую мощность (могут, но не хотят: см. далее), то управлять классической электростанцией — удовольствие сложное, не быстрое и дорогое. Классические станции работают эффективно только в стабильном режиме. Вот почему при возникновении избытка, предложение не снижается и цена продолжает падать.

И когда она касается нуля, в игру вступает пятый фактор. Из-за того, что производство чистой энергии щедро субсидируется, владельцам ветряков и солнечных станций выгодно продавать электричество даже если его цена уходит в область отрицательных значений. Субсидии попросту покрывают разницу и позволяют зарабатывать даже при минусовых ценах!

Словно бы «чистой» энергии и без того не хватало забот, в США сейчас готовится к банкротству компания SunEdison — один из крупнейших не только в США, но и в мире, разработчик, производитель и оператор ветряных и солнечных электростанций. Проблема, из-за которой она накопила $11 млрд. долга, общая для всех игроков бытовой чистой генерации (в том числе и Solar City Элона Маска): бытовые электростанции продаются в рассрочку на десятки лет — и до тех пор, пока затраты на их производство и установку не вернутся, кто-то должен работу компаний финансировать.

Отсюда примерно ясно, как проблему решить — но, к сожалению, ни одно из очевидных решений практически не подходит. Урезать субсидии? Восстанут «зелёные» и вообще общественное мнение: развитые страны взяли курс на «очищение» генерации не вчера и будут поддерживать «чистых» производителей ещё долго. Построить новые ЛЭП, для передачи излишков в соседние регионы? Чрезвычайно дорого, да и не всегда и не везде возможно (в США, например, исторически нет единой электросети, производители, операторы грызутся между собой). Начать субсидировать уже классические электростанции? В Штатах последние уже подают соответствующие прошения, но едва ли налогоплательщик такой вариант поддержит: ему и так уже приходится оплачивать из своего кармана «чистую» генерацию.

Таким образом, на ближайшее будущее отрицательные цены гарантированно станут ещё одной головной болью для классических производителей электроэнергии. Утешает только то, что и по «чистым» игрокам проблема тоже ударит: средняя цена электричества падает, соответственно, слабеет стимул для инвестиций в том числе и в «чистую» генерацию.

Поэтому наиболее вероятным итогом выглядит появление нового класса игроков: аккумулирующих станций. Либо, по меньшей мере, увеличение роли аккумуляции там, где она уже используется. В настоящее время львиная доля аккумулирующих мощностей приходится на гидроэлектростанции. Понятно, почему, но понятны и недостатки: малый КПД, последствия для окружающей среды, высокие риски, привязка к географии. Перспективных технологий масса: от классических солевых «грелок» и литий-ионных аккумуляторов до водорода исупермаховиков. Ни одно из этих решений пока не в состоянии составить конкуренцию ГАЭС, но теперь можно ожидать ускоренной их эволюции. Ведь аккумуляция способна решить все проблемы, порождаемые парадоксом отрицательной цены. Она усреднит цену и сгладит колебания мощностей — с выгодой и для классических производителей, и для «чистых», и для потребителей.

Дело «за малым».

P.S. В статье использованы иллюстрации Karen Murphy, Tommy Clark.

автор: Евгений Золотов