Wie können Strom- / Strompreise negativ sein?

Bloomberg zeigt diese Grafik:

Ich verstehe die obige Tabelle so, dass die Verbraucher tatsächlich für die Nutzung von Strom bezahlt wurden. (Bitte korrigieren Sie mich, wenn ich mich irre.)

Ich habe mich gefragt, wie das möglich ist. Inwiefern unterscheidet sich der Strom- / Strommarkt von anderen Märkten? (Oder vielleicht ist der deutsche Strommarkt etwas Besonderes.)

Ja, Kunden, die den Day-Ahead-Großhandelsmarktpreisen ausgesetzt waren, wurden für die Nutzung von Strom bezahlt.

Es ist eine Kombination aus mehreren Faktoren, die den Day-Ahead-Stromgroßhandelsmarkt zu etwas Besonderem machen.

Erstens sind nur sehr wenige Stromverbraucher direkt daran beteiligt. Die Nachfrageseite ist also sehr illiquide mit sehr geringer kurzfristiger Elastizität - und wird schnell vollkommen unelastisch.

Zweitens gibt es sehr wenig Zeitarbitrage. Der Markt für Strom um 05:00 Uhr und der Markt um 15:00 Uhr sind zwei getrennte Märkte: Es gibt nur sehr wenige Arbitrageure, die um 05:00 Uhr kaufen und um 15:00 Uhr verkaufen können ).

Drittens gibt es mehrere Anbieter, für die eine Reduzierung des Angebots Kosten verursachen würde. Aus Gründen der Marktabwicklung haben sie daher kurzfristig negative Grenzkosten. Es gibt zwei Möglichkeiten, die passieren können.

1. Sehr unflexible konventionelle Generatoren (normalerweise Nukleargeneratoren) können ihre Leistung nicht alle ein oder zwei Stunden hoch- und runterdrehen, ohne dass Wartungskosten anfallen.

2. Generatoren mit Verträgen, die es ihnen ermöglichen, ihre gesamte Produktion zu einem im Voraus festgelegten positiven Preis zu verkaufen: Sie müssten die Großhandelspreise um mehr als diesen Betrag senken, damit es sich für sie lohnt, ihre Produktion zu reduzieren.

In Deutschland gibt es mittlerweile eine so hohe Kombination dieser beiden Arten von Generatoren, dass ihre kombinierte Leistung manchmal höher ist als der Inlandsverbrauch, und dann werden die Preise negativ.

Viertens : Obwohl Deutschland ein Netz mit vielen anderen kontinentaleuropäischen Ländern teilt, sind die Möglichkeiten für räumliche Arbitrage sehr begrenzt, da die gesamte deutsche Erzeugung viel größer ist als die Verbindungskapazität zum Rest des Netzes Energiemenge, die innerhalb einer bestimmten Handelsstunde mit anderen Ländern arbitragiert werden kann.

Schließlich , obwohl es seltsam scheint, sind diese negativen Preisen eine gute Sache. Sie sind ein vorübergehender Zustand, der nur für eine Übergangszeit anhält, da sich die Strommärkte entkohlen. Im Moment haben wir Übertragungsnetze und Marktstrukturen, die für stark verschmutzende Lieferanten wie Kohle und Gas konzipiert und gebaut wurden. Wir müssen diese Verschmutzung stoppen - die Kosten dafür übersteigen die Vorteile. Die Branche muss sich also strukturell verändern, und auch Märkte und Netzwerke müssen sich verändern.

Mit Kohle und Gas betriebene Generatoren waren für den täglichen Markt sehr hilfreich, da sie die Menge, die sie liefern, schnell ändern können. Bis vor kurzem war es also überhaupt kein Problem, dass die Konsumenten so gut wie gar nicht teilnehmen - und warum die Belohnungen für Arbitrageure gering waren. Aber jetzt gibt es eine zunehmende Anzahl von Stunden, in denen diese sehr flexiblen Generatoren den Markt nicht mehr beherrschen.

Wenn wir zu einem Grid übergehen, das nicht mehr über die angebotsseitige Reaktionsfähigkeit verfügt, benötigen wir die Reaktionsfähigkeit neuer Arbitrageure und der Nachfrageseite. Die Periode negativer Preise bietet den neuen Marktteilnehmern starke Anreize, sich zu melden. Und wenn immer mehr dieser neuen Teilnehmer auf den Markt kommen, werden die negativen Preise immer seltener.

Das ist also nicht nur Deutschland. Es ist passiert und wird auch anderswo passieren.

Wie schon viele gesagt haben, kann man Strom nicht einfach wegwerfen, wenn man zu viel produziert - er muss irgendwohin. Wenn Sie mehr Leistung in das System einspeisen als der Widerstand (oder Verbrauch) im System, dreht sich Ihr Fahrrad schneller, während Sie bergab fahren, die Generatoren drehen sich schneller und die Frequenz steigt über 50 Hz.

Das zweite Problem ist, dass viele Kraftwerke einfach nicht stillgelegt werden können. Kernkraftwerke brauchen Tage zum Abschalten, Kohlekraftwerke Stunden. Sie sind daher bereit, fast unendlich viel zu bezahlen, um nicht für kurze Zeit abschalten zu müssen.

Hier ist eine grafische Darstellung der Geldkurven von Nord Pool (dem Strommarkt für Norwegen, Schweden, Dänemark, Finnland, Estland, Litauen und Lettland) vor zwei Wochen, als der Preis mit nur 4,1 EUR / MWh für eine Stunde besonders niedrig war 4 Uhr nachts.

Sie sehen, dass über 22 000 MW (MWh / h) der bereitgestellten Leistung bereit sind, Strom zu erzeugen, egal wie negativ die Preise werden. Rund 10 000 MW davon sind Kernkraft. Der Rest ist wahrscheinlich Kohle, einige andere langsam reagierende Wärmekraftwerke, und einige Produzenten, die sich nicht um eine Anpassung ihrer Produktion kümmern (kleine Kraftwerke usw.).

Ca. 10 000 der bereitgestellten Leistung, davon 6200 MW Wind, bieten rund 0 EUR / MWh. Da es unmöglich ist, Windkraft- und Wasserkraftproduzenten ohne Speicher zu lagern, sind sie bereit, umsonst zu verkaufen. Sie können sich jedoch schnell ausschalten, wenn die Preise negativ werden. Ca. 30 000 MW der bereitgestellten Leistung sind regulierbare Leistungen, hauptsächlich Gas und Wasserkraft aus Speichern, die ein Angebot von 25 bis 50 EUR / MWh abgeben.

Beachten Sie auch, wie unempfindlich Verbraucher gegenüber Preisen sind. Die Nachfrage ist etwas höher, wenn der Preis negativ wird, aber es ist fast nichts, nur ca. 1000 MW.

Im Extremfall, dass die Preise unter 22 000 MW fallen würden, können Sie leicht sehen, wie die Preise extrem nachgeben würden. Auf dem nordischen Markt (*), auf dem ein Großteil der Produktion aus regulierbarer Wasserkraft besteht, ist dies sehr unwahrscheinlich.

Spot-Preis und Strom also in Deutschland im Dezember 2017

Das Problem in Deutschland ist zweifach. Erstens haben sie viel mehr Atomkraftwerke, Kohlekraftwerke, kleine Stromerzeuger und andere nicht regulierte Stromquellen als auf dem nordischen Markt. Wenn also der Energiebedarf niedrig ist und der Wind plötzlich anfängt zu blasen und 80% des benötigten Stroms erzeugt, wie es am Heiligabend 2017 der Fall war (siehe Grafik), bekommt man zu viel Energie.

Normalerweise würde man jedoch erwarten, dass Windenergieerzeuger ihre Turbinen abschalten, wenn der Preis negativ wird. Das Problem ist, wie ich verstanden habe, dass den erneuerbaren Erzeugern ein Mindestpreis für jede produzierte Energieeinheit garantiert wird. Anstatt also 0 EUR / MWh zu bieten, bieten auch sie unendlich negative Preise. Erst wenn der Spotpreis länger als sechs Stunden negativ ist, kann den erneuerbaren Energieerzeugern der Mindestpreis nicht mehr garantiert werden.

(*) Für einige einzelne Preisbereiche auf dem nordischen Markt, wie z. B. Dänemark, ist es wahrscheinlicher, dass die Preise negativ sind. Daten zu Gebotskurven für einzelne Preisbereiche sind jedoch nicht öffentlich verfügbar.

Grundsätzlich sind negative Preise Ausdruck dafür, dass dort mehr Strom produziert wird, als der Markt verlangt. In allen anderen Märkten ist dies kein Problem, da Sie den Verkauf einfach ablehnen können, aber für Strom muss ein Gleichgewicht bestehen. In einem Lagerhaus kann kein Strom gestapelt werden.

Als Hintergrundinformation nehmen wir zum Beispiel Nord Pool Spot: Täglich um 12 Uhr MEZ bieten Lieferanten und Verbraucher Nord Pool Spot an, für was sie am nächsten Tag (ab 00 Uhr) Strom pro MWh verkaufen und kaufen können : 00). Link zum Nord Pool Spot

Diese Angebote der Lieferanten können in mehrere Bits unterteilt werden. Welches ist (in steigenden Preisen): Zwangsförderung, Windkraft, Gas-, Öl- und Kohlebefeuerung. Man kann sich das so vorstellen, dass die Lieferanten zuerst den Strom aus der Zwangsproduktion, dann die Windenergie usw. verkaufen. Je teurer die Produktion für die Lieferanten ist, desto höher sind die Kosten pro MWh.

Die Windkraft ist der Nullpunkt. Sobald die Windmühle hochgefahren ist, können Sie sie (der Einfachheit halber) kostenlos verwenden und bei Bedarf ausschalten. Mit anderen Worten, die Abgabe von Windenergie ist eine verpasste Chance, beinhaltet jedoch keine zusätzlichen Kosten für den Lieferanten.

Im negativen Fall haben wir die Zwangsproduktion, diese kann von @EnergyNumbers, dritter Punkt kommen. Wenn es teurer ist, die Produktion einer Pflanze zu reduzieren, als jemanden dafür zu bezahlen, würden Sie dies lieber tun.

Etwas, das nicht erwähnt wird, ist, dass Pflanzen Sie in der Regel auch mit heißem Wasser versorgen. In älteren Anlagen ist der Generator jedoch immer an die Leistung der Anlage gekoppelt. So müssen sie manchmal eine Anlage befeuern, um gleichzeitig heißes Wasser und damit auch elektrischen Strom zu erzeugen, was ihnen eine Zwangsproduktion ermöglicht. Oft ist der Verbrauch hoch genug, um die erzwungene Produktion aufzunehmen, aber manchmal ist dies nicht der Fall und Sie werden negative Preise haben.

Dies spiegelt das Problem der Stromspeicherung wider. Bei den meisten anderen Waren gibt es eine Möglichkeit, sie vor dem zukünftigen Bedarf zu lagern, aber im Allgemeinen ist diese Option bei Elektrizität nicht so leicht verfügbar.

Eine Lagerung ist selbstverständlich möglich. Traditionell handelt es sich hierbei um einen Pumpspeicher , bei dem der "freie" Strom zum Zurückpumpen von Wasser verwendet wird. Generell sind andere Arten der Speicherung möglich , und Tesla plant bekanntermaßen, einen Beitrag zu seinen Powerwall- und Powerpack- Projekten zu leisten .

Wenn sich die Netzspeicher weiter ausbreiten, ist es möglich, dass es nicht mehr zu negativen Strompreisspitzen kommt. Preisspitzen werden immer noch auftreten, aber die Speicherung kann einschränken, wie extrem diese Spitzen sind, sowohl in positive als auch in negative Richtungen. Im Moment sind es jedoch diese negativen Spitzen, die es ermöglichen, dass ziemlich ineffiziente Pump-Hydro-Schemata kostengünstig sind.