Comment les prix de l'électricité / de l'électricité peuvent-ils être négatifs?

Bloomberg montre ce graphique:

Je comprends que le tableau ci-dessus signifie que les consommateurs étaient réellement payés pour utiliser l'électricité. (Veuillez me corriger si je me trompe.)

Je me demandais comment c'était possible? En quoi le marché de l'électricité / électricité est-il spécial et différent des autres marchés? (Ou peut-être que le marché allemand de l'électricité est spécial.)

Oui, les clients exposés aux prix du marché de gros le jour suivant ont été payés pour utiliser l'électricité.

C'est une combinaison de plusieurs facteurs différents qui rend le marché de gros de l'électricité à un jour spécial.

Premièrement , très peu de consommateurs d'électricité y participent directement. La demande est donc très peu liquide, avec une très faible élasticité à court terme - et elle devient rapidement parfaitement inélastique.

Deuxièmement , il y a très peu d'arbitrage temporel. Le marché de l'électricité à 0500 et le marché à 1500 sont deux marchés distincts: il y a très peu d'arbitres qui peuvent acheter à 0500 et vendre à 1500. C'est parce que jusqu'à récemment, il y avait des récompenses très faibles pour le faire (plus à ce sujet, ci-dessous ).

Troisièmement , il existe plusieurs fournisseurs pour lesquels la réduction de l'offre entraînerait des dépenses: ainsi, aux fins de compensation du marché, ils ont des coûts marginaux négatifs à court terme. Il existe deux façons de procéder.

1. les générateurs conventionnels très rigides (généralement nucléaires) ne peuvent tout simplement pas augmenter ou diminuer leur production toutes les heures ou deux, sans encourir de coûts de maintenance.

2. les producteurs avec des contrats qui leur permettent de vendre toute leur production à un prix positif prédéterminé: ils auraient besoin que les prix de gros deviennent négatifs de plus que ce montant, pour que cela vaille la peine de réduire leur production.

L'Allemagne a maintenant une combinaison si élevée de ces deux types de générateurs, qu'il y a des moments où leur production combinée est supérieure à la consommation intérieure, et c'est alors que les prix deviennent négatifs.

Quatrièmement , bien que l'Allemagne partage un réseau avec de nombreux autres pays d'Europe continentale, les possibilités d'arbitrage spatial sont très limitées, car la production allemande totale est beaucoup plus importante que la capacité de puissance d'interconnexion avec le reste du réseau: de sorte que la capacité d'interconnexion limite strictement la quantité d'énergie pouvant être arbitrée avec d'autres pays au cours d'une heure de négociation donnée.

Enfin , même si cela semble étrange, ces prix négatifs sont une bonne chose. Il s'agit d'une condition temporaire qui ne durera que pendant une période de transition, alors que les marchés de l'électricité se décarbonent. À l'heure actuelle, nous avons des réseaux de transport et des structures de marché qui ont été conçus et construits autour de fournisseurs extrêmement polluants tels que le charbon et le gaz. Nous devons mettre un terme à cette pollution - son coût dépasse largement les avantages. Ainsi, l'industrie doit changer structurellement, et les marchés et les réseaux devront également changer.

Les générateurs alimentés au charbon et au gaz ont été très utiles pour les marchés du jour, car ils peuvent modifier rapidement la quantité qu'ils fournissent. Ainsi, la quasi-absence de participation du côté de la consommation n'a pas été un problème du tout, jusqu'à récemment - et pourquoi les récompenses pour les arbitrageurs étaient faibles. Mais maintenant, il y a un nombre croissant d'heures où ces générateurs très flexibles ne dominent plus le marché.

Alors que nous passons à une grille qui n'a plus cette réactivité du côté de l'offre, nous avons besoin de la réactivité des nouveaux arbitres et de la demande. La période de prix négatifs incite fortement ces nouveaux acteurs du marché à se manifester. Et, comme de plus en plus de ces nouveaux participants entrent sur le marché, les prix négatifs deviendront de plus en plus rares.

Ce n'est donc pas seulement l'Allemagne. Cela s'est produit et se produira ailleurs aussi.

Comme beaucoup l'ont dit avant moi, vous ne pouvez pas simplement jeter l'électricité si vous en produisez trop - elle doit aller quelque part. Si vous mettez plus de puissance dans le système que la résistance (ou la consommation) du système, c'est comme faire tourner votre vélo plus vite pendant que vous descendez, les générateurs commencent à tourner plus vite et la fréquence augmente au-dessus de 50 Hz.

Le deuxième problème est que de nombreuses centrales électriques ne peuvent tout simplement pas fermer. Les centrales nucléaires mettent des jours à s'éteindre, les heures des centrales au charbon. Ils sont donc prêts à payer presque infiniment beaucoup pour éviter d'avoir à éteindre pendant de courtes périodes.

Voici un graphique des courbes d'enchères sur Nord Pool (le marché de l'électricité pour la Norvège, la Suède, le Danemark, la Finlande, l'Estonie, la Lituanie et la Lettonie) il y a deux semaines, lorsque le prix était particulièrement bas, seulement 4,1 EUR / MWh, pendant une heure. , 4h du matin.

Vous pouvez voir que plus de 22 000 MW (MWh / h) de l'énergie fournie sont prêts à produire de l'électricité, même si les prix deviennent négatifs. Environ 10 000 MW de cette énergie sont d'origine nucléaire. Le reste est probablement du charbon, quelques autres centrales thermiques réactives lentes et certains producteurs qui ne seront pas gênés d'ajuster leur production (petites centrales électriques, etc.).

Californie. 10 000 de la puissance fournie, dont 6200 MW sont éoliens, offre environ 0 EUR / MWh. Puisqu'il est impossible de stocker de l'énergie éolienne et les producteurs d'hydroélectricité sans réservoirs sont prêts à vendre pour rien, cependant, ils peuvent s'éteindre rapidement si les prix deviennent négatifs. Californie. 30 000 MW de l'énergie fournie sont de l'énergie régulable, principalement du gaz et de l'hydroélectricité provenant de réservoirs, qui offrent environ 25–50 EUR / MWh.

Remarquez également à quel point les consommateurs sont insensibles aux prix. La demande est légèrement plus élevée si le prix devient négatif, mais ce n'est presque rien, seulement ca. 1000 MW.

Dans le cas extrême où les prix chuteraient en dessous de 22 000 MW, vous pouvez facilement voir comment les prix baisseraient de manière extrêmement importante. Sur le marché nordique (*) où une grande partie de la production est hydroélectrique régulable, cela est très peu probable.

Prix ​​spot et puissance donc en Allemagne décembre 2017

Le problème en Allemagne est double. Premièrement, ils ont beaucoup plus de nucléaire, de charbon, de petits producteurs d'électricité et d'autres sources d'énergie non réglementées que sur le marché nordique. Ainsi, lorsque la demande d'énergie est faible et que le vent commence soudain à souffler et génère 80% de la puissance nécessaire, comme ce fut le cas la veille de Noël 2017 (voir graphique), vous obtenez trop d'énergie.

Cependant, normalement, vous vous attendez à ce que les producteurs d'énergie éolienne arrêtent leurs turbines lorsque le prix devient négatif. Le problème, comme je l'ai compris, est que les producteurs d'énergie renouvelable se voient garantir un prix minimum pour chaque unité d'énergie produite. Ainsi, au lieu d'enchérir 0 EUR / MWh, ils ont eux aussi proposé des prix négatifs infinis. Ce n'est que lorsque le prix au comptant est négatif pendant plus de six heures, que les producteurs d'énergie renouvelable ne sont plus garantis du prix minimum.

(*) Pour certaines zones de prix individuelles sur le marché nordique, comme Danmark, il est plus probable que les prix soient négatifs. Cependant, les données sur les courbes d'enchères pour les zones de prix induviduelles ne sont pas publiques.

Les prix fondamentalement négatifs reflètent la production d'électricité supérieure à ce que le marché demande. Sur tous les autres marchés, ce n'est pas un problème car vous pouvez simplement refuser de vendre, mais pour l'électricité, il doit y avoir un équilibre. Vous ne pouvez pas empiler l'électricité dans un entrepôt.

Donc, pour donner un peu d'informations de base, prenons l'exemple de Nord Pool Spot: chaque jour, à 12 CET, les fournisseurs et les consommateurs fournissent à Nord Pool Spot des offres sur ce qu'ils peuvent vendre et acheter de l'électricité par MWh le lendemain (à partir de 00 : 00). Lien vers Nord Pool Spot

Ces offres des fournisseurs peuvent être divisées en plusieurs parties. Ce qui est (en augmentation des prix): production forcée, éolienne, au gaz, au pétrole et au charbon. On peut penser à cela que les fournisseurs vendent d'abord l'électricité issue de la production forcée, puis l'énergie éolienne, etc. Plus la production coûte cher aux fournisseurs, plus le coût par MWh est élevé.

L'énergie éolienne est le point zéro. Une fois que le moulin à vent est en place, il est (pour plus de simplicité) gratuit et vous pouvez l'arrêter si nécessaire. En d'autres termes, donner de l'énergie éolienne est une opportunité perdue, mais cela n'inclut pas de coûts supplémentaires pour le fournisseur.

Dans le négatif, nous avons la production forcée, cela peut provenir de @EnergyNumbers, troisième point. S'il est plus coûteux de réduire la production d'une usine que de payer quelqu'un pour la prendre, vous préférez le faire.

Ce qui n'est pas mentionné, c'est que les plantes vous fournissent généralement de l'eau chaude. Cependant, dans les usines plus anciennes, le générateur est toujours couplé à la sortie de l'usine. Ainsi, parfois, ils doivent allumer une usine pour produire de l'eau chaude, et donc aussi de l'énergie électrique en même temps, ce qui leur donne une production forcée. Souvent, l'utilisation est suffisamment élevée pour prendre la production forcée, mais parfois ce n'est pas le cas et vous aurez des prix négatifs.

Cela reflète le problème du stockage de l'électricité. Avec la plupart des autres produits, il existe un moyen de le stocker avant les besoins futurs, mais en général, cette option n'est pas si facilement disponible avec l'électricité.

Bien sûr, le stockage est possible. Traditionnellement, cela a pris la forme d'un stockage hydroélectrique par pompage , où l'électricité "gratuite" est utilisée pour refouler l'eau en amont. Plus généralement, il existe d' autres formes de stockage possibles , et Tesla prévoit de contribuer à ses projets Powerwall et Powerpack .

Lorsque le stockage sur réseau devient plus répandu, il est possible que des pics négatifs des prix de l'électricité ne se produisent plus. Des pics de prix se produiront toujours, mais le stockage peut limiter l'extrême de ces pics, à la fois dans les directions positives et négatives. Pour le moment cependant, ce sont ces pics négatifs qui permettent aux systèmes hydroélectriques par pompage plutôt inefficaces d'être rentables.