追日追风：欧洲能源转型与电价（英）

追逐太阳和捕风: 能源过渡和电力价格在欧洲 SerhanCevik和KeitaroNinomiyaWP/22220 2022 11月 ©2022国际货币基金组织(imf)WP/22/220 国际货币基金组织的工作论文 欧洲部 追逐太阳，追风：欧洲的能源转型和电价 由SerhanCevik和KeitaroNinomiya1 授权分销的伯纳德Akitoby 11月2022 基金组织工作文件描述了作者正在进行的研究，并发表以征求意见 并鼓励辩论。基金组织工作文件中表达的观点是作者的观点，并且确实不一定代表基金组织、其执董会或基金组织管理层的观点。 摘要 欧洲电力市场正处于前所未有的变化之中，创下了纪录能源价格飙升。本文考察了绿色电力资源对水平的影响以及批发电价的细粒度波动，使用月度观察 2014-2021年期间24个欧洲国家的小组和替代估计方法包括面板分位数回归方法。我们发现可再生能源与 欧洲批发电价大幅下降，平均影响为0.6 可再生能源份额每增加1个百分点的百分比。我们还发现了非线性效应，即可再生能源的份额越高，对电价的影响越大。另一方面，虽然分位数估计结果在影响方面是混合的 可再生能源在电价波动方面，我们获得的证据表明可再生能源具有 对最高分位数的波动性产生负面影响。总体而言，我们的分析表明，该政策改革有助于加速绿色转型，同时最大限度地减少电价波动。 冻胶分类数字: C21;C23;C34;Q41;Q42;Q48 关键词: 能源转型;可再生能源;电气价格;面板分位数 回归;欧洲 作者的电子邮件地址: scevik@imf.org;keitaro2@illinois.edu 1作者要感谢ChristianBogmans，BorjaGracia，AndreaPescatori，AxelSchimmelpfennig， 尚保平、安德鲁·斯坦利、张忠霞和欧洲部研讨会的与会者 国际货币基金组织（IMF）的有益意见和建议，以及SadhnaNaik的优秀评论和建议研究援助。 我我。NTRODUCTION 过多的周期性、结构性和地缘政治发展已经合并成一个欧洲的完美风暴，能源价格创下历史新高。俄罗斯入侵 乌克兰引发了自1970年代石油禁运以来最严重的全球能源危机，在能源矩阵结构变化时期，因为各国一直在多样化 通过增加可再生发电的份额来减轻化石燃料的负担气候变化.2尽管欧洲的大部分电力仍然来自化石燃料 截至2021年，太阳能和风能约占42%，其份额已达到16.4 占总发电量的百分比。可再生能源的更高渗透率具有显着的好处对于脱碳，但它也是间歇性和波动性不确定性的来源 生产可能导致供需失衡的可再生资产，不稳定 电网，以及更不稳定的定价行为（图1）。因此，作为政策制定者 欧洲争先恐后地应对能源危机，保护消费者免受能源价格上涨的影响，更好地了解可再生能源如何影响电价至关重要。 欧洲电力市场正处于前所未有的变化之中，收紧供需平衡。欧洲批发电价上涨400多 从2020年的平均每兆瓦时35欧元增加到每兆瓦时近250欧元的百分比 2021年12月甚至在乌克兰战争之前，这推动了平均批发价格 2022年3月每兆瓦时500欧元以上的电力。在边际定价方法下欧洲的批发电价，满足需求所需的最昂贵的技术 在给定的时期内，根据生产成本设定最终电价，其中 反过来又取决于发电中使用的能源。因此，近年来，甚至 图1.欧洲的能源转型和电价 可再生能源发电 (百分比) 25 电力批发价格 (€/千瓦时) 250 20 200 15 150 10 100 5 50 0 0 2016 2017 2018 2019 2020 2021 20142015201620172018201920202021 来源:ENTSO-E;欧盟统计局(Eurostat);作者的计算。 2能源生产占全球温室气体排放量的近四分之三，约占一半 其中的排放仅来自发电。 由于新的公用事业规模可再生能源发电厂的每单位电力的平准化成本已经急剧下降，最近欧洲批发电价的飙升已经广泛 由天然气发电厂的生产成本驱动。 这项研究通过提供小组数据分析如何绿色来促进辩论转型影响欧洲的批发电价。虽然最近石油和激增 天然气价格无疑导致了发电成本的上升，波动性的批发电价取决于更广泛的因素，包括 可再生能源的发电机组和间歇性输出。本研究的目的是 因此，双重方面：（i）呈现能源矩阵和电力市场的程式化事实 欧洲;以及（ii）探讨太阳能和风能资产对太阳能和风能资产水平和波动性的影响批发电价。有大量关于能源市场的文献，但有证据表明 可再生能源的作用仍然没有定论。一些人发现可再生能源对价格的抑制作用 （Sensfuß，Ragwitz，andGenoese，2008;维尔茨堡、拉班德拉和利纳雷斯，2013年;克卢迪乌斯和其他，2014年;凯特勒，2014年;克洛、卡塔尔迪和佐波利，2015年;德拉加德和兰茨，2019年; Maciejowska，2020年），但这些研究侧重于使用时间序列数据分析的单个国家描述批发电价因上涨而下降的择优阶效应 在可再生能源的供应方面。在这种情况下，面板数据方法可以提供更多信息通过考虑电力的时间和横截面尺寸进行准确推断 一大群国家的价格。为此，我们利用24个欧洲电力的月度数据 2014-2021年期间的市场，并使用替代计量经济学方法，包括具有固定效应的面板分位数回归，这使我们能够提供对 批发电价的水平和波动性，并更好地捕捉非线性效应欧洲各种价格分位数的绿色转型。 实证分析表明，可再生能源降低了可再生能源的平均水平批发电价。正如预期的那样，零边际可再生能源技术 成本对欧洲批发电价具有统计学上的显着抑制作用 在2014-2021年期间。太阳能和风能总份额的估计系数发电量意味着发电量增加1个百分点 可再生能源使批发电价平均降低0.6%。我们也找到了证据 对于非线性效应，即可再生能源的份额越高，其对批发的影响就越大电价。此外，分位数回归方法——估计太阳能的影响 以及不同分位数的批发电价的风力发电— 表明可再生能源的份额对价格水平有负面影响，但在不同的跨分位数的量级，特别是当我们通过 将可再生能源分为太阳能和风能。总而言之，可再生能源的价格抑制作用具有经济意义，并且由于相对较低而极有可能被低估 可再生能源在能源矩阵中的份额-在样本期间平均为14%。 关于间歇性可再生能源发电对 电力批发价格的波动。使用普通最小二乘法的标准分析 （OLS）方法表明可再生能源之间没有统计学上的显著关系 控制总量后的发电量和批发电价的波动 电力负荷，原油进口价格和平均温度。而份额上的系数的可再生能源为负数，其二次项的系数估计为正数 标志——表明可再生能源的份额越高，其对波动性的影响越大批发电价。此外，分位数回归方法产生的结果好坏参半 关于可再生能源对电价波动的影响，但仍存在一些 可再生能源对最高分位数的价格波动具有抑制作用的证据。然而，使用可再生能源发电的间歇性和波动性 资源仍然是一个令人关切的问题，因为资源可能由于 电力供应。电力生产的这种不确定性可能导致更高的电力价格，以补偿分销公司产生的风险溢价。 政策改革有助于加速能源矩阵的绿色转型，同时最小化电力价格的波动。过渡到低碳能源 发电对于减轻气候变化的社会经济后果是必要的 加强欧洲的能源安全（Cevik，2022年）。根据我们的实证发现，绿色电力部门的转型也有助于大幅降低电价。 例如，将可再生能源在欧洲电力生产中的份额从 2014-2021年期间的平均水平为14%至30%，将降低批发量 电价上涨8.8%，如果太阳能和风能的份额达到，则上涨近20%50%。然而，可再生能源的更高渗透率也可能导致更大的波动性。在电力生产中，因此批发价格更高。因此，要最大化价格 抑制绿色电力资源的影响，政策制定者需要进行改革整个欧洲电网的现代化和更紧密的整合，并增加 投资减少输电线路拥堵并抑制波动性像存储技术解决方案。 建立更好的电力互联是增加跨国的必要条件电力贸易在欧洲。这将提高电力分配的效率， 特别是考虑到可再生能源的间歇性生产。特别是鉴于地缘战略挑战，欧洲可以从全面的大陆电力市场中受益在多边跨国协调机制监督下设立 其任务是协调能源政策和法律监管框架，确定战略 项目并确保必要的投资。在当前环境下，为了减轻直接俄罗斯原油和天然气流量减少导致能源价格高企的影响，收入支助等有针对性的措施是比干预更好的政策 批发市场。3最后但并非最不重要的一点是，我们的分析强烈表明，间歇性和 可再生电力的不稳定生产要求各国实现更好的平衡 在太阳能和风能之间，用非碳氢化合物和非天气使能源矩阵多样化 3批发电价上涨给住户支付的零售价格带来上行压力， 商业实体。欧洲联盟已商定一揽子能源紧急措施，相当于 3760亿欧元用于补偿消费者电价上涨。 新一代地热和核电站等敏感技术正在 在整个欧洲提供稳定和一致的电力流方面发挥更突出的作用。 本文的其余部分结构如下。第二部分概述 相关文献。第三节介绍了分析中使用的数据和关于欧洲的能源矩阵和电力市场。第四节介绍经验方法 以及包括一系列稳健性检查在内的结果。最后，第六节提出结束语与政策建议。 2一个BRIEFOVERVIEW的l文学 气候变化已成为21世纪的决定性挑战，需要远实现电力行业的变化。随着全球地表温度的升高 与工业化前平均水平相比约1.1摄氏度（°C），风险极端天气事件（如热浪、野火、干旱、洪水和严重风暴）是预计下个世纪将上升，因为全球平均气温继续上升 下个世纪高达4°C（IPCC2007，2014，2019;2021）。面对狭隘的可能性为了避免其最糟糕的环境和社会经济后果，各国正在远离 来自化石燃料（碳（CO2）排放的主要来源）和对替代品的投资二氧化碳足迹较小的能源。可再生能源渗透率的提高可以 导致二氧化碳排放量显着下降，但它也是不确定性的来源可能导致供需失衡的可再生资产的间歇性生产，更大 电网不稳定，价格行为更加波动。 关于能源转型远离碳氢化合物及其 对电价的影响。研究可再生能源与电力之间的关系 价格，一些研究发现，可再生能源在能源矩阵中的份额增加被发现降低了许多电力市场的批发价格（Sensfuß，Ragwitz和 热那亚语，2008年;格拉伯特、拉班德拉和利纳雷斯，2011年;维尔茨堡、拉班德拉和利纳雷斯，2013年;克鲁迪乌斯等，2014年;克洛、卡塔尔迪和佐波利，2015年;古利和巴尔博，2015年;克里齐斯， 安德森和塞莱蒂斯，2017年;德拉加德和兰茨，2019年;Csereklyei，Qu，andAncev，2019; 普罗尔、斯坦宁格和齐尔伯曼，2020年）。这种负面影响，称为文献归因于可再生能源的低边际成本，这转移了电力 供应曲线向右，从而降低平均电价。 这些研究的另一部分侧重于可再生电力之间的关系发电和电价波动。作为可再生能源的份额 许多国家的发电量随着时间的推移而增加，研究着眼于由太阳能发电的间歇性引起的定价行为 风。例如，格林和瓦西拉科斯（2010），吴和其他人（2011），凯特勒（2014），巴列斯特 和富里奥（2015），克洛，卡塔尔迪和佐波利（2015），基里齐斯，安德森和塞莱蒂斯（2017），Martinez-Anido，Brinkman，andHodge（2016）以及Rintamäki，Siddiqui，andSalo（2017）表明间歇性可再生资产（如太阳能和风能）的电力供应增加， 增加批发电价的波动性，即使平均水平下降 的价格。这主要是因为可再生能源的不可预测性和 在需求低迷期间无法存储可再生能源产生的电力，只有很少有常规发电厂可以限制生产。 本文以早期研究为基础，但采用了不同的方法论方法来提供更强劲的越野估计。大部分的文学侧重于时间序列分析单个国家可再生能源与电价之间的关系。一个 另一方面，面板数据方法可以提高计量经济学估计的效率从而通过考虑两者来提供更可靠的模型参数推断 时间和横截面尺寸，控制省略变量的影响，以及揭示大量国家（萧、山和何 伊尔曼，1995