负电价与新建核电站

在欧洲夏季最热的时候，电价却连续几小时甚至几天为负数。这种情况将会不断增长，但这对核能意味着什么?

1、负电价

出口过剩的电力不能超过现有的、相对较低的输电容量，这会导致负电价。

今年，风能和太阳能结合，意味着几个能源市场的批发电价连续几天为负。这种情况在过去曾出现过，但持续时间较短。

在欧洲，内部能源市场(IEM)是一个“无摩擦”网络，允许在整个欧盟范围内销售电力，它具有平滑价格变化的效果，一个地区的电力出现供过于求的话，就允许输电网直接出售给另一个供应不足的地区。

今年，电力负价格现象更加普遍，北欧地区的价格创下历史新低，原因主要是水电系统的水位高。

根据市场情报公司EnAppSys的数据，4月至6月，负定价的频率高发，意味着平均系统价格是自2021年第一季度以来的最低水平，包括5月份系统价格降至155.20英镑/MWh(180.14欧元/MWh)。

这不是低碳电力系统的缺陷，而是一个特点。

2、应对方式

风能和太阳能的低运行成本意味着，如果在阳光明媚的日子里最大限度地利用产生的电力，用户就会受益。

但是，该输电系统还不能完全适应如此大容量的低碳电力。IEM具有允许电力共享的市场机制，当将电力输送到需求更高的地区时，输电网络往往会达到其极限。

在安装更多、更大的电缆之前，一些地区不得不浪费一些电能。

这种情况在英国经常发生，苏格兰北部和北海多风地区的大规模发电，无法通过苏格兰与英格兰和威尔士之间现有的、容量相对较低的连接出口。

当批发价格为负时，签订差价合约(CfDs——英国提供稳定价格的机制)的风电场运营商将不会获得收益，导致他们暂时关闭。

如果核能发展经验可以作为参考的话，风电场可以利用这种非计划停运进行维护工作。

对于海上风电来说，有一个问题会让这种维护工作变得困难：停电还必须配合良好的“天气窗口”(当然，从本质上讲，这段时间将是刮风的日子)，工作人员和船只都必须可用。

从长远来看，如果出现过多的负价格，CfD机制要么以更高的价格达成一致，以弥补较短时间的成本，要么市场将不得不为供过于求时产生的电力寻找另一个价值来源。

运营商表示，今年春天，瑞典风电场也在负价格期间停止发电。

这种供应过剩也成为发展氢能的有力论据，是风能和太阳能公司正在研究电解和长期储存氢能的原因。

能源系统运营商和零售商开始转向客户侧，将负价格传递给企业或国内客户——要求他们通过为电动汽车充电或以零成本甚至信用的方式增加需求来吸收多余的电力。

3、新市场中的核能

核能公司可以利用固有的惯性特性，通过提供稳定的电网服务来维持频率和电压限制，从而提高收入。

这些经常供过于求的市场动态对核能意味着什么?

核能的巨大容量和永不停息的性质一直是一个管理挑战，也是一个好处——其发电能力是可以预测的，但在需求较低的时候(也可能是一夜之间)，系统总是有供应过剩的风险。

这就是核能为那些高负荷工业客户提供良好价格的原因之一。

这也是核能不太可能立即受到短期负价格影响的原因之一。长期合同通常基于未来几年的季节性价格，总有客户会看重长期可预测的价格。

英国欣克利角C核电厂CfD的参考价格已经被固定为季节性价格(与受近期价格影响的可再生能源CfD不同)。

然而，电力市场变化的两个方面将给核运营商增加更多压力。

只有在发电厂运营商能够为其电力找到客户的情况下，核电站的固定价格安排和CfD才有效。

核能价格的长期稳定对大用户有吸引力，现在仍然如此。

但电力供应正在发生变化。一些客户还可以使用其他电源，如屋顶光伏，因此购买的电力会更少，而且当他们购买电力时，将以可变的基础来平衡来自其他来源的可变供应。

其次，现货市场上更频繁的负定价期，以及那些更喜欢采取积极电力管理方法的客户的缺席，最终将压低长期合同的价格。

此外，核能将不得不对不可预测的电力市场做出反应：用电曲线目前在广义上是相当可预测的，夜间需求较低，典型的傍晚高峰。

然而，这种情况会改变：例如，如果屋顶太阳能光伏的渗透率很高，那么中午的需求将达到最低(这在一些地区已经很常见了)。

而且，如果风能产量相对较低，但电动汽车正在充电，那么夜间的需求可能会很高。

4、小型工厂

天然气发电行业已经面临着类似的市场压力。在过去几年中，大型燃气发电站的负荷系数非常低，低于60-70%，更像20-30%。

即使对于具有应对价格波动所需的高度灵活性的高效工厂来说，这也不足以获得投资回报。

在英国市场，300 MW范围内的燃气轮机已经关闭(尽管仍有几台)，取而代之的是多台小到2 MW的小型燃气发电机。

燃气发电机失去了规模经济和效率，但对峰值反应更灵敏，安装成本也低得多(使用集装箱大小的机组，如果需要，甚至可以转移到新的地点)。

如果这听起来像是小型模块化反应堆(SMR)的论点，但如果SMR要占据这部分市场，就需要更快的部署。

燃气发电机阵列的建造大约需要18个月，这意味着风险很低。

例如，在英国，开发商在容量市场(Capacity Market)签订合同之前不必承担建设成本，容量市场的拍卖在交付年前四年举行。

300 MW以上的大型反应堆似乎瞄准了最近被证明对燃气轮机来说非常困难的细分市场。

所有这些变化都有利于建设廉价、灵活的工厂。这并不是核能的优势，它加倍强调了与大规模储存或氢气生产共处一地的重要性，以提供核电站本身无法提供的灵活性。

核能保留了一个可以增加收入的优势，那就是它有能力帮助电网保持在频率和电压限制范围内。

这种“惯性”通常由大型旋转机械提供，过去是由化石发电机自动提供的服务，现在可能由系统运营商作为有偿辅助服务签订合同。

收入很高，足以促使它投资于提供这项服务的独立设施，如飞轮或静态VAR设备。这些都是核能公司未来必须利用的收入机会，从一开始就应该纳入SMR设计中。