中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2024 年芬蘭能源日到來之際，Montel Analytics 的北歐市場專家 Priyanka Shinde 探討了導(dǎo)致該地區(qū)能源價(jià)格極端的因素。
過去幾年，芬蘭能源系統(tǒng)經(jīng)歷了重大轉(zhuǎn)型。隨著 2023 年 4 月 Olkiluoto 3 號(hào)新核電站 1.6 GW 的建設(shè)，芬蘭核電總裝機(jī)容量已達(dá)到 4.37 GW?？稍偕茉匆财毡槌噬仙厔?shì)。2022 年風(fēng)電裝機(jī)容量增加了 2.43 GW，到當(dāng)年年底總裝機(jī)容量達(dá)到 5.67 GW。此后，增長勢(shì)頭持續(xù)，到 2023 年底，裝機(jī)容量增長至 6.94 GW。
太陽能在芬蘭也越來越受歡迎，到 2023 年底，裝機(jī)容量將達(dá)到 1 GW。預(yù)計(jì)這一數(shù)字還會(huì)上升。根據(jù)天氣模式，當(dāng)氣溫開始上升時(shí)，許多熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電廠將關(guān)閉。消費(fèi)模式也受季節(jié)變化的影響。因此，當(dāng)一些核電站進(jìn)行維護(hù)時(shí)，受天氣影響的發(fā)電量會(huì)受到限制。當(dāng)聯(lián)絡(luò)線無法完全使用時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電的依賴就會(huì)增加，從而使市場波動(dòng)性加大。
供需方面的靈活性
芬蘭的日前市場采用邊際出清法。供需價(jià)格-數(shù)量曲線的交點(diǎn)決定了日前市場價(jià)格。這里的靈活性是指在對(duì)價(jià)格產(chǎn)生重大影響之前，可以增加或減少多少數(shù)量。
圖1：2024 年 5 月 19 日 00:00 和 2024 年 5 月 12 日 00:00 芬蘭日前市場供需價(jià)格曲線
圖 1 顯示了 5 月 19 日和 5 月 12 日（今年）的價(jià)格對(duì)比。5 月 12 日的價(jià)格為 26.5 €/MWh，而 5 月 19 日的價(jià)格為 -5.01 €/MWh。5 月 12 日和 5 月 19 日當(dāng)天的發(fā)電量分別為 5917 MW 和 5958 MW。這表明，即使需求水平相似，價(jià)格也會(huì)受到廉價(jià)發(fā)電可用性的影響。
供需曲線的斜率也表明了可用的靈活性。例如，5 月 19 日的供應(yīng)側(cè)靈活性比 5 月 12 日高得多，由于供應(yīng)曲線更平坦，最多可以增加 2 GW 的發(fā)電量，而價(jià)格不會(huì)發(fā)生太大變化。
日前電力市場中的負(fù)電價(jià)
當(dāng)曲線的交點(diǎn)向左移動(dòng)，到達(dá)第三象限時(shí)，這表明系統(tǒng)供應(yīng)過剩，需求不足。在這種情況下，價(jià)格變?yōu)樨?fù)值。這也表明雙方都缺乏靈活性，發(fā)電廠最終要為生產(chǎn)能源付費(fèi)，而需求方則因消耗能源而獲得報(bào)酬。
圖2：芬蘭日前價(jià)格敏感度表明了供應(yīng)和需求側(cè)的靈活性
圖 2 顯示，5 月 18 日至 19 日期間日前市場價(jià)格的價(jià)格敏感性幾乎可以忽略不計(jì)。這表明，即使市場上交易量的增加或減少，價(jià)格也不會(huì)發(fā)生太大變化，因?yàn)閮r(jià)格本來就很低。
另一方面，5 月 19 日 15:30，DA 價(jià)格為 -15 €/MWh，敏感性表明，供應(yīng)方增加 1000 MW 可能會(huì)將價(jià)格進(jìn)一步推低至 -488 €/MWh。有趣的是，需求方增加 1000 MW 仍將使價(jià)格保持在 -1.08 €/MWh的負(fù)值。這表明系統(tǒng)中存在供應(yīng)過剩，因此由于供應(yīng)方靈活性有限，很難避免負(fù)價(jià)格。
芬蘭的必開機(jī)組發(fā)電量很高，因此很難避免這些情況，這意味著我們看到負(fù)價(jià)格的時(shí)間持續(xù)增加。芬蘭是 2023 年負(fù)價(jià)格小時(shí)數(shù)最多的歐洲國家，為 467 小時(shí)。圖 3 顯示了每年負(fù)日前價(jià)格的累計(jì)負(fù)價(jià)格小時(shí)數(shù)。直到 2022 年，負(fù)價(jià)格小時(shí)數(shù)都非常低。然而，自 2023 年 4 月 Olkiluoto 3 增加了 1.6 GW 的容量以來，隨著風(fēng)能和太陽能發(fā)電水平的不斷提高，負(fù)價(jià)格變得越來越普遍。
說到芬蘭的負(fù)電價(jià)，就不能不提 2023 年 11 月 24 日發(fā)生的事件，當(dāng)時(shí)連續(xù) 10 小時(shí)的電價(jià)為 -500 €/MWh。然而，這是由于一個(gè)失誤造成的，當(dāng)時(shí)大量的過剩電力（5787 MW ）被全天出售，而這些過剩電力實(shí)際上并不存在，這是由于從kW 到MW 的單位轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤造成的。隨后，在盤中市場的幫助下，這些過剩電力得到了糾正。
圖3：2021 年芬蘭年度累計(jì)負(fù)電價(jià)小時(shí)數(shù)
分布式發(fā)電市場出現(xiàn)負(fù)價(jià)格的原因多種多樣，包括由于固定上網(wǎng)電價(jià)、電力購買協(xié)議 (PPA) 價(jià)格、原產(chǎn)地保證 (GO) 而缺乏削減可變可再生能源 (VRES) 的動(dòng)力，無法根據(jù)市場價(jià)格進(jìn)行削減，系統(tǒng)缺乏靈活性，核能增量限制，必開機(jī)組的限制，聯(lián)絡(luò)線等。
2024 年 5 月 24 日，芬蘭超越 SE4，成為今年歐洲負(fù)電價(jià)最多的國家，共計(jì) 169 次。到 2024 年 5 月 26 日，數(shù)量達(dá)到 174 次，幾乎是 2023 年的三倍，您可以在圖 4 中看到。這可以通過 Olkiluoto 3 從年度維護(hù)中恢復(fù)（從 3 月 2 日開始，5 月 16 日后恢復(fù)）來解釋。這也部分是由于 650 MW Estlink 2 聯(lián)絡(luò)線線的持續(xù)的線路中斷，降低了該國的出口能力。
圖4：截至5月26日，2023年和2024年累計(jì)負(fù)電價(jià)對(duì)比情況
雖然記錄負(fù)電價(jià)的小時(shí)數(shù)很有趣，但了解負(fù)電價(jià)的范圍也很重要。圖 5 顯示了 2023 年 1 月至 2024 年 5 月芬蘭日前電價(jià)的箱線圖。（注意：11 月 23 日的 -500 €/MWh的異常值、23 年 7 月 16 日連續(xù)四小時(shí)低于 -38 的負(fù)電價(jià)以及 23 年 6 月 13 日一小時(shí) -30 €/MWh的異常值已從該圖中消除）。觀察結(jié)果之一是，由于 GO 價(jià)格下跌，今年的價(jià)格負(fù)值沒有去年那么強(qiáng)烈。
日前市場的波動(dòng)性
雖然芬蘭在低 DA 價(jià)格和負(fù) DA 價(jià)格方面很受歡迎，但近年來它也出現(xiàn)了一些最高的 DA 價(jià)格。這使得芬蘭成為一個(gè)動(dòng)蕩的市場，因此值得討論推動(dòng)這種波動(dòng)的因素。圖 6 顯示了 2023 年 1 月至 2024 年 5 月芬蘭日前價(jià)格的小提琴圖。請(qǐng)注意，11 月 23 日的 -500 €/MWh 異常值和 1 月 24 日高于 500 €/MWh 的價(jià)格已從圖中消除。
圖6：芬蘭 2023 年至 2024 年 5 月按月劃分的日電價(jià)小提琴圖（2023 年 11 月以來的 -500 €/MWh的異常值和 2024 年 1 月以來高于 500€/MWh的價(jià)格已從圖中消除）
為了更好地了解今年的負(fù)價(jià)格情況和現(xiàn)貨市場的高波動(dòng)性，讓我們來看看核能可用性、風(fēng)能和太陽能生產(chǎn)、需求模式、互連容量和其他因素如何對(duì)其產(chǎn)生影響。
核能可用性及其對(duì)市場動(dòng)態(tài)的影響
2024 年 3 月 2 日，奧爾基洛托 3 號(hào)機(jī)組因計(jì)劃維護(hù)而下線。與此同時(shí)，與前一周相比，風(fēng)力發(fā)電量明顯減少——如圖 7 所示。在芬蘭安裝的約 5.9 GW 風(fēng)力發(fā)電量中，當(dāng)周最大風(fēng)力發(fā)電量為 677 MW 。因此，對(duì)燃?xì)獍l(fā)電廠的依賴度飆升，3 月 8 日 10:00 發(fā)電量達(dá)到 615 MW ——是前一周（停電前）發(fā)電量的兩倍多。赫爾辛基的零下氣溫進(jìn)一步限制了這種情況。
結(jié)果，芬蘭的現(xiàn)貨價(jià)格飆升。2 月 24 日至 3 月 1 日期間，現(xiàn)貨價(jià)格平均為 31 歐元/兆瓦時(shí)，3 月 2 日至 3 月 8 日期間，現(xiàn)貨價(jià)格平均達(dá)到 80 €/MWh。
停電前一周，芬蘭向愛沙尼亞出口了 358MW 的電力。停電后，芬蘭于 3 月 2 日開始進(jìn)口類似數(shù)量的電力。一般而言，由于芬蘭和愛沙尼亞之間的 Estlink 2 互連線在 8 月 31 日之前停電，因此無法進(jìn)一步進(jìn)口。
圖7：2024 年 3 月 2 日起奧爾基洛托 3 號(hào)年度維護(hù)后的市場動(dòng)態(tài)
Suomenoja 發(fā)電廠是芬蘭用于區(qū)域供熱的最后一座燃煤機(jī)組，于 4 月 28 日關(guān)閉。5 月 2 日 24 日，芬蘭的日前價(jià)格連續(xù)五個(gè)小時(shí)保持在 200 €/MWh以上，并于東歐時(shí)間上午 9 點(diǎn)達(dá)到峰值 397 €/MWh。這是在 5 月 1 日假期之后，當(dāng)時(shí)需求在 5 月 2 日增加了約 800 MW，如圖 8 所示。
圖8：2024 年 5 月 2 日奧爾基洛托 2 號(hào)機(jī)組維護(hù)和 3 號(hào)機(jī)組維護(hù)后的芬蘭市場
5 月 2 日早上，風(fēng)力發(fā)電量約為 75 MW。芬蘭也嚴(yán)重依賴進(jìn)口。燃油發(fā)電廠必須在東歐時(shí)間上午 9 點(diǎn)啟動(dòng)，以支持假期剛過后的早高峰時(shí)段需求，這與日前市場 397 €/MWh 的峰值相一致。
日內(nèi)市場還進(jìn)行了進(jìn)一步的進(jìn)口。由于供應(yīng)方可變可再生能源的比例較低，不平衡程度較低。
奧爾基洛托 3 號(hào)返回芬蘭
2024 年 5 月 24 日，芬蘭超越 SE4，成為日前負(fù)電價(jià)小時(shí)數(shù)最多的價(jià)格區(qū)。
圖9：核電發(fā)電量增加對(duì)芬蘭市場的影響
隨著奧爾基洛托 3 號(hào)機(jī)組的恢復(fù)運(yùn)行，該機(jī)組從 2024 年 5 月 16 日起緩慢啟動(dòng)，芬蘭在一周內(nèi)經(jīng)歷了 52 小時(shí)的負(fù)日前電價(jià)。這顯示了核能、風(fēng)能和太陽能發(fā)電量增加的綜合影響。核能確實(shí)在很大程度上被作為必開機(jī)組項(xiàng)目招標(biāo)，而風(fēng)能和太陽能仍然能夠因 GO 價(jià)格而獲得正收入。
由于發(fā)電過剩導(dǎo)致價(jià)格低廉，芬蘭過去幾天已能夠凈出口高達(dá)2吉瓦的電力。
凈進(jìn)口/出口與核能、風(fēng)能、太陽能發(fā)電的相關(guān)性
圖10：截至 2023 年 5 月和 2024 年 5 月核能、風(fēng)能、太陽能凈進(jìn)口量散點(diǎn)圖比較
比較截至 2023 年 5 月和 2024 年 5 月收集的數(shù)據(jù)中凈進(jìn)口量與核能的散點(diǎn)圖，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng) 2023 年核電站投產(chǎn)時(shí)，芬蘭的電力出口量更高。今年，出口量受到限制，部分原因是 Estlink 2 線路中斷。奧爾基洛托 3 號(hào)從 3 月 2 日至 5 月 16 日無法使用，奧爾基洛托 2 號(hào)自 4 月 28 日起停電，這也進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn)——這也跨越了隨著氣溫升高國內(nèi)需求下降的時(shí)期。核能可用性，加上互連容量和天氣模式，導(dǎo)致市場波動(dòng)加劇。
可變可再生能源 (RES) 圖顯示，芬蘭通過風(fēng)能和太陽能發(fā)電時(shí)的出口門檻已被推高至約 2 吉瓦。相比之下，去年芬蘭出口的可再生能源發(fā)電量要低得多，在某些情況下約為 200 兆瓦。
日前價(jià)格、日內(nèi)價(jià)格和不平衡價(jià)格之間的相關(guān)性
既然我們討論了負(fù)日前價(jià)格，那么看看日內(nèi)市場價(jià)格的交易范圍也很有趣。從圖 11 中，我們可以觀察到，當(dāng) DA 價(jià)格為負(fù)時(shí)，該小時(shí)的最低日內(nèi)交易價(jià)格也可能為負(fù)。但是，反過來可能并非如此。例如，準(zhǔn)確的風(fēng)能預(yù)測(cè)可能會(huì)顯示更多的產(chǎn)量，然后在日內(nèi)市場上出售。此外，如果 DA 價(jià)格為正，則最低日內(nèi)價(jià)格更有可能等于或低于 DA 價(jià)格。
圖11：2023 年和 2024 年芬蘭日內(nèi)價(jià)格、最低價(jià)格、最高價(jià)格和不平衡價(jià)格的散點(diǎn)圖。
一般而言，盤中價(jià)格是基于對(duì)不平衡價(jià)格的預(yù)期。圖 11 中下方兩張圖顯示了盤中最高和最低成交價(jià)與不平衡價(jià)格的關(guān)系。
最高交易日內(nèi)價(jià)格可以解釋為買方愿意在日內(nèi)支付的價(jià)格，以避免支付不平衡價(jià)格。這解釋了為什么大部分?jǐn)?shù)據(jù)集也表明最高日內(nèi)價(jià)格高于不平衡價(jià)格——基于他們當(dāng)時(shí)的預(yù)期值。對(duì)于最低日內(nèi)價(jià)格，它是人們?cè)敢獬鍪鄱皇谦@得不平衡價(jià)格的最低價(jià)格。因此，第一象限下半部分的數(shù)據(jù)點(diǎn)更多。
系統(tǒng)失衡對(duì)日內(nèi)和平衡市場的影響
風(fēng)能預(yù)測(cè)誤差也會(huì)造成一定的影響。2024 年 2 月 27 日，東歐時(shí)間 13:00 至 16:00，不平衡價(jià)格一路飆升至 399 €/MWh。如圖 12 所示，價(jià)格保持在該水平達(dá)三個(gè)小時(shí)。需要強(qiáng)調(diào)的是，北歐其他國家在這幾個(gè)小時(shí)的不平衡價(jià)格穩(wěn)定。價(jià)格高企的部分原因是風(fēng)能和太陽能預(yù)測(cè)誤差，芬蘭在這幾個(gè)小時(shí)內(nèi)激活了大量 mFRR。
東歐時(shí)間 15:00 至 16:00 時(shí)段，日內(nèi)價(jià)格與不平衡價(jià)格的關(guān)系非常顯著，因?yàn)槿諆?nèi)價(jià)格飆升至 388 €/MWh，高于日內(nèi)市場的其他國家。當(dāng)出現(xiàn)高不平衡價(jià)格時(shí)，市場參與者通常會(huì)在關(guān)閘時(shí)間開始更積極地交易，以平倉并避免高不平衡。有時(shí)這會(huì)導(dǎo)致日內(nèi)價(jià)格上漲。在這種情況下，大多數(shù)日內(nèi)交易量都是在芬蘭國內(nèi)進(jìn)行的。
圖12：描述 2024 年 2 月 27 日的風(fēng)電誤差、備用和不平衡以及盤中價(jià)格
未來的不平衡價(jià)格
與其他北歐國家一樣，芬蘭市場一直依賴凈系統(tǒng)不平衡和 mFRR 能源市場價(jià)格來確定非零不平衡情況下的不平衡價(jià)格。凈不平衡為零的時(shí)段將獲得與日前價(jià)格相等的不平衡價(jià)格。其中一部分將從 2024 年 6 月 12 日起更新，屆時(shí)芬蘭將引入 aFRR 能源市場。
不平衡價(jià)格將由 mFRR 和 aFRR 激活價(jià)格共同設(shè)定。一旦 PICASSO 于今年晚些時(shí)候在芬蘭推出，aFRR 能源市場將與參與 PICASSO 的歐洲其他國家相結(jié)合。因此，PICASSO 價(jià)格將影響芬蘭的不平衡價(jià)格。目前， ACER 正在研究PICASSO 激活優(yōu)化算法，以解決意大利等國家（暫時(shí)退出該項(xiàng)目）以及由于擔(dān)心價(jià)格頻繁且不確定而推遲加入的國家的問題。
關(guān)注芬蘭的 aFRR 能源市場和 PICASSO 對(duì)其他也擁有 aFRR 容量市場和共同 mFRR 能源市場等綜合市場的北歐國家的影響將會(huì)很有趣。
結(jié)論
芬蘭能源市場供需動(dòng)態(tài)的變化使其成為目前歐洲最不穩(wěn)定的市場之一。雖然可再生能源的快速增長使芬蘭成為應(yīng)對(duì)氣候變化的先鋒，但它也帶來了市場方面的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致負(fù)價(jià)格或高價(jià)格。能源儲(chǔ)存和需求側(cè)靈活性可以在緩解高水平的市場波動(dòng)方面發(fā)揮重要作用。然而，它需要結(jié)合市場機(jī)制和增強(qiáng)的技術(shù)能力，以應(yīng)對(duì)負(fù)價(jià)格信號(hào)的挑戰(zhàn)。
未來需跟進(jìn)的新市場變化
芬蘭未來值得關(guān)注的其他一些市場設(shè)計(jì)和實(shí)施變化包括：
1）基于流動(dòng)的北歐市場耦合：這可能意味著芬蘭與歐洲其他國家更好地相互耦合。
2）日內(nèi)拍賣：除連續(xù)市場外，泛歐層面還將推出三次日內(nèi)拍賣。
3) 現(xiàn)代化區(qū)域控制誤差 (mACE)：從基于頻率的整個(gè)負(fù)荷頻率控制 (LFC) 塊的集體平衡轉(zhuǎn)變?yōu)榛?ACE 的單獨(dú)平衡每個(gè) LFC 區(qū)域 (競標(biāo)區(qū))。將跨境激活不平衡凈額和平衡備用 (aFFR 和 mFFR)。
4）自動(dòng)頻率恢復(fù)和穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行（PICASSO）和手動(dòng)激活備用計(jì)劃（MARI）的國際協(xié)調(diào)平臺(tái)：這將實(shí)現(xiàn)與歐洲其他平衡市場的更好地耦合。
