Zmieniające się ceny energii elektrycznej towarzyszą nam od zawsze. Na monopolistycznym rynku taryfy regulowane co jakiś czas również podlegały korekcie. Liberalizacja spowodowała to, że m.in. zmienność tą lepiej i w sposób bardziej transparentny da się zrozumieć. Wiemy, że producenci chcą pokryć koszty stałe i zmienne i wygenerować dodatnie marże, a konsumenci dążą do tego, by płacić za energię jak najmniej lub przynajmniej w sposób stabilny, przewidywalny, a także taki, który gwarantuje konkurencyjność.
![033_Merit Order Nuclear power plants against the sky](/upload/domain/25620/images/BLOG/033_MeritOrder/ashes-sitoula-UfEyDdXlRp8-unsplash.webp)
Merit Order - czyli dlaczego ceny energii elektrycznej rosną i spadają?
W sytuacji, gdy produkcja energii z odnawialnych źródeł jest wysoka, na przykład w słoneczne dni lub gdy wieje silny wiatr, ilość dostępnej energii na rynku wzrasta. Odnawialne źródła energii mają bardzo niskie koszty krańcowe – które są praktycznie zerowe, ponieważ po zainstalowaniu elektrowni (np. farmy wiatrowej czy fotowoltaicznej) koszt wytworzenia dodatkowej energii jest minimalny, a składają się na niego głównie koszty operacyjne i koszty utrzymania.
W systemie Merit Order, który ustala kolejność uruchamiania elektrowni na rynku w oparciu o ich koszty krańcowe, źródła z najniższymi kosztami są wykorzystywane jako pierwsze. Gdy energia z odnawialnych źródeł jest obfita, wprowadzają oni na rynek dużą ilość energii o niskim koszcie krańcowym, co przesuwa krzywą popytu i podaży, prowadząc do obniżenia cen energii.
Jednakże, ta sytuacja może również prowadzić do problemów, takich jak nadmiar energii, który może przekroczyć zapotrzebowanie i w efekcie doprowadzić do negatywnych (ujemnych) cen energii, gdzie producenci płacą za to, żeby pozbyć się nadwyżki energii. W tym artykule przedstawiamy szczegóły tego rozwiązania.
Mechanizm ustalania ceny w oparciu o koszty krańcowe
Na rynku hurtowym energii elektrycznej w Europie do ustalania cen stosuje się mechanizm oparty o koszty krańcowe z różnych źródeł wytwórczych.
Oczywistym jest zatem, że inaczej krzywa kosztów krańcowych będzie wyglądać we Francji, a inaczej w Polsce (chodzi o dostępne technologie do produkcji energii elektrycznej, które mogą być uruchomione), natomiast co do zasady idea zmienności ceny pozostanie ta sama.
![](/upload/domain/25620/images/BLOG/033_MeritOrder/Enerace-electricity-generation-mix-europe-2023.png?18772)
Spróbujmy wspólnie na przykładzie zrozumieć jak zmienia się cena energii w oparciu o koszty krańcowe oraz mechanizm popytu i podaży:
- Ustalamy zapotrzebowanie na moc systemu w danym czasie
- Biorąc pod uwagę koszt krańcowy, tj. taki koszt, który elektrownia musi ponieść, aby wyprodukować przynajmniej 1 dodatkowy MW w danej godzinie, jesteśmy w stanie sporządzić tak zwany "merit order". Ustawiamy na krzywej od lewej strony do prawnej elektrownie według ich najniższego kosztu krańcowego.
I tak z lewej strony zaczynamy od odnawialnych źródeł energii, które mają zerowe koszty paliwa, następne są elektrownie jądrowe i kolejne elektrownie na węgiel brunatny i kamienny (‘układają’ się też kolejno poczynając od najwyższej do najniższej sprawności) oraz dalej z prawej strony elektrownie gazowe z istotnym kosztem gazu ziemnego do produkcji energii i całkowicie z prawej strony wytwarzanie energii w oparciu o ropę naftową
Koszt krańcowy tworzą praktycznie tylko koszty zmienne tj koszt paliwa, koszty stałe nie są uwzględniane. - Mając krzywą merit order oraz przyjmując zapotrzebowanie na danym poziomie jesteśmy w stanie stwierdzić, która elektrownia wyznacza koszt krańcowy i przyporządkować cenę energii, jaka musi nastąpić na rynku, aby ta elektrownia chciała wyprodukować 1 MWh. Przyjmując, że krańcową jest elektrownia gazowa o sprawności 50% oraz przyjmując, że w danym momencie cena gazu wynosi 50 EUR/MWh, krańcowa cena energii elektrycznej dla systemu będzie wynosić 100 EUR/MWh.
![](/upload/domain/25620/images/BLOG/033_MeritOrder/Enerace-Marginal-cost-curve-for-electricity-supply.png?30263)
- Jeżeli rynek w danym momencie oferuje cenę energii elektrycznej na poziomie 80 EUR/MWh, to ta elektrownia nie będzie mieć zachęty do produkcji i odmówi działania. Odmowa produkcji to brak dostaw wystarczającego wolumenu aby pokryć zapotrzebowanie – wymusi to wzrost ceny energii by rynek był w równowadze.
Zwróćmy uwagę, że elektrownie o najniższych kosztach zmiennych tj m.in. OZE mają najwyższe koszty stałe i odwrotnie, elektrownie o najniższych kosztach stałych (elektrownie gazowe) bardzo często mają problem z tym kiedy mogą zostać włączone by generować zysk. Idąc dalej, elektrownie o najniższych kosztach zmiennych (OZE) otrzymują największy przypływ gotówki na sprzedaży energii elektrycznej i pokrycie ogromnych kosztów inwestycyjnych (i tutaj niestety są wyjątki, patrz ostatnie wyłączenia fotowoltaiki w związku z sytuacją bardzo dużej podaży i niewystarczającego popytu, stąd m.in. ujemne ceny energii w coraz większej liczbie krajów EU, np we Francji, NIemczech, Holandii czy nawet w Polsce).
Teraz prześledźmy, jak zachowa się krzywa kosztów marginalnych przy zmianie struktury zapotrzebowania (niski popyt/ wysoka podaż).
Po okresie ekstremalnie wysokich cen (jak np. w 2022 roku), gospodarka zwolniła przez co spadło zapotrzebowanie na energię elektryczną, spadły ceny węgla i gazu ziemnego. Równocześnie rok 2023 i 2024 to dużo większa dostępność energii z atomu w Europie oraz energii z Odnawialnych Źródeł Energii.
Sytuacja Merit Order przybrała zatem następującą postać:
![](/upload/domain/25620/images/BLOG/033_MeritOrder/Enerace-Decrease-in-marginal-energy-prices-due-to-decrease-in-demand-and-increased-supply.png?38135)
Rozumiemy zatem, że rynek energii podlega prawom popytu i podaży i możemy wnioskować:
- W przypadku spadków cen gazu, węgla czy też uranu spadają koszty krańcowe elektrowni bo niższe koszty paliwa umożliwiają (zachęcają) załączanie się bloków energetycznych przy niższych cenach energii i generowanie dodatnich marż.
- Lewa strona ‘wypycha’ prawą stronę z systemu, czyli nadmiary OZE wypychają najpierw elektrownie gazowe później mniej rentowne elektrownie węglowe (W przypadku nadmiaru OZE mogą nastąpić wyłączenia jednostek odnawialnych po to by zapewnić bezpieczeństwo i stabilność systemu (baza)).
- Jeżeli brakuje mocy w systemie, mechanizm merit order winduje ceny do góry po to, by tworzyć zachęty do załączenia się bloków gazowych/ węglowych.
- Warto dodać, że elektrownie gazowe to bardzo ‘elastyczne’ źródła wytwarzania prądu i są bardzo dobrym uzupełnieniem niestabilnych źródeł OZE. Praca elektrowni gazowych uzależniona jest od możliwych do wygenerowania marż (opłacalności wytwarzania) w relacji do ceny gazu, ceny CO2 i ceny energii elektrycznej. Elektrownie gazowe będą zatem konkurować przede wszystkim z elektrowniami węglowymi gdzie rachunek opłacalności danego źródła może się przesuwać raz w kierunku elektrowni węglowych, w innym razie w stronę elektrowni gazowych właśnie w relacji do cen surowców i możliwych do wygenerowania marż na produkcji. Więcej na temat marż dla elektrowni gazowych i węglowych (tzw Spark Spread lub Clean Spark Spread lub Dark Spread czy Clean Dark Spread) w osobnym artykule.
Krytyka Merit-Order
W 2022 roku ceny energii elektrycznej w Europie wzrosły do absurdalnie wysokich poziomów. Cena energii elektrycznej forward w Niemczech z dostawą na rok kolejny (Y+1) wzrosła wtedy z poziomu ok 120 EUR/MWh na początku 2022 roku do prawie 1000(!) EUR/MWh w dniu 26.08.2022 r. osiągając średnią roczną kontraktu prawie 300 EUR/MWh. W Europie zaczęto się zastanawiać nad sensem i zmianą modelu Merit Order stawiając m.in. pytanie: “Dlaczego elektrownie gazowe mają wyznaczać cenę energii elektrycznej dla całego systemu?” Duże wzrosty cen gazu natychmiast przekładają się na wyższe ceny energii elektrycznej dla całego systemu. Z takiej sytuacji korzystają elektrownie wiatrowe i słoneczne, które wytwarzają energię elektryczną przy prawie zerowych cenach, a tracą odbiorcy końcowi, bo ceny w hurcie szaleją.
Merit Order dobitnie pokazał, że w sytuacji kryzysu model działa dalej bardzo dobrze. Bo zastanówmy się, czy elektrownie atomowe przy niskich cenach krańcowych byłyby skłonne po takich cenach sprzedać konsumentom? Nie, dlatego, że podaż ‘atomu’ jest zbyt mała by pokryć duży popyt, odbiorcy zaczynają więc podbijać ceny energii w kierunku ceny równowagi (“Clearing Price”). Jedynym sposobem na to, aby część odbiorców uzyskała niższe ceny niż inni jest ręczne sterowanie rynkiem (regulacja), zatem tutaj nie ma mowy o wolnym rynku.
Merit-Order - Podsumowanie
Model Merit Order, ustala kolejność uruchamiania elektrowni na rynku w oparciu o ich koszty krańcowe. Ceny energii elektrycznej zależą od popytu, dostępności źródeł wytwórczych (podaży) i cen krańcowych tych źródeł wytwórczych. W efekcie w każdej godzinie można wyznaczyć cenę rynkową (Market Clearing Price), przy której rynek jest w równowadze tzn., przy danym zapotrzebowaniu na moc, jest zachęta rynkowa, by źródła mogły się załączyć i generować zyski. Krzywa kosztów marginalnych działa nie tylko na rynku energii elektrycznej, ale można ją stosować na większości rynków, to nie jest novum wymyślone na poczet rynku energii a sposób w jaki ekonomia ma praktyczne zastosowanie.