Jännittävät sähkömarkkinat

30.8.2022 Kirjoittanut Marko Terviö

Mikrotaloustieteen opetuksen kannalta huonotkin uutiset ovat hyviä, jos niistä saa mielenkiintoisia esimerkkejä. Sähkömarkkinat ovat nyt kandimikron opettajalle erityisen antoisia. Kiinteähintaisten sopimusten ansiosta suuri osa kysynnästä on lyhyellä aikavälillä lähes täysin hintajoustamatonta. Merkittävä osa tarjonnasta on rajakustannukseltaan nollan paikkeilla, mutta tällaisen sähkön määrä vaihtelee rajusti sään mukana. Molemmissa käyrissä on sekä pystysuoria että vaakasuoria osia, jotka välillä myös leikkaavat. Sähkö on jännittävä hyödyke!

Tässä kirjoituksessa oletetaan taloustieteen peruskurssin tasoiset tiedot yhden markkinan kysyntä-tarjonta kehikosta, mutta ei sen enempää. Jos peruskurssi on käymättä tai päässyt unohtumaan, niin aloita tästä: https://www.talouskurssi.fi. Talouskurssi on Helsinki GSE:n yhteistyön tulos, suunnattu toisen asteen opiskelijoille mutta sopii varttuneemmillekin.

1. Normipäivä, normivaihtelu

Sähkömarkkinoilla käydään kauppaa tietyn tunnin aikana tuotettavasta sähköstä.  Kysyntä vaihtelee mm  vuorokauden aikojen, viikonpäivien ja vuodenaikojen mukaan. Kuviossa 1 yhtenäiset viivat kuvaavat kysyntää ja tarjontaa tiettyyn aikaan normipäivänä.

Kuva 1. Kysyntä ja tarjonta normaalioloissa. Sää heiluttaa tarjontakäyrää: sähkön hinta on matalampi kun on tavallista tuulisempaa.

Kuvio 1. Kysyntä ja tarjonta normaalioloissa. Sää heiluttaa tarjontakäyrää: jos on tavallista tuulisempaa niin sähkö on tavallista halvempaa.

Sähkön kysyntäkäyrässä on lähes pystysuora osa, joka kuvaa sitä määrää, jonka kiinteähintaisiin sopimuksiin sitoutuneet välittäjät joutuvat ostamaan hinnasta riippumatta. (Kaukana kuvion yläpuolella on tekninen kattohinta, jolla siirryttäisiin varavoiman käyttöön ja/tai kiertäviin sähkökatkoihin. Tästä kohta lisää.)

Tarjontakäyrässä nollaa hipova alkuosa edustaa säästä riippuvaista tuulivoimaa. Sen määrän vaihtelut heiluttavat tarjontakäyrää. Ei tuulivoimakaan ilmaista ole, mutta sen tuotantokustannukset ovat aika lailla uponneet: kun voimala on pystyssä ei tuulen muuttaminen sähköksi maksa mitään, toisin sanoen rajakustannus on nolla. Hieman matalampi kysyntä yhdessä hyvän tuulisuuden kanssa laskisi markkinahinnan nollaan (mitä tosiaan välillä tapahtuukin NordPoolin sähkömarkkinoilla, varsinkin öisin).

Tässä kuviossa muun kuin tuulisähkön tarjonta pysyy koko ajan samana. Tarjontakäyrän keskivaiheilla on tavanomaista joustavaa tuotantoa, josta yhä kalliimmat tuotantomuodot tulevat käyttöön hinnan noustessa. Tähän segmenttiin kuuluu mm tuontisähkö, jonka määrää rajoittaa siirtokapasiteetti.

Tarjontakäyrän lähes pystysuora osa kattaa kalleimmat tuotantomenetelmät, kuten kaasuvoimalat, joiden käynnistäminen on kallista ja kapasiteetti suhteellisen pieni. Koko sähköntuotannolla on maksimikapasiteetti, jota enempää ei kerta kaikkiaan ole mahdollista tuottaa kuvion ajanjaksolla millään hinnalla.

Normaalioloissa markkinatasapainon löytymiseen riittää se, että kysyntä ja tarjonta joustavat hieman. Kysyntäkäyrän keskivaiheilla sijaitsevat melko joustavat ostajat reagoivat hintaan vaihtelemalla sähkönkulutuksensa määrää, ja samoin joustavan sähköntuotannon määrän vaihtelu kompensoi osaksi vaihtelua tuulisähkön tuotannossa. Sähkön kulutus vaihtelee tuulen mukana Q* ja Q** välillä, ja vastaavasti hinta vaihtelee P* ja P** välillä. Niin kauan kuin tasapaino löytyy joten kuten joustavan kysynnän ja tarjonnan alueelta, sähkömarkkinat näyttävät ihan tavallisilta hyödykemarkkinoilta.

2. Tarjontashokki, kattohinta ja säännöstely

Kuviossa 2 näkyy negatiivinen tarjontashokki. Osa tarjonnan keskimmäisestä segmentistä katoaa pysyvästi. Markkinahinta pomppaa P0:sta P1:een. Uusi tarjontakäyrä on tasapainon ympäristössä lähes pystysuora, samoin kuin kysyntäkäyrä. Pienikin lisäkysyntä tai tuotantokapasiteetin väheneminen entisestään nostaisi hintaa rajusti. Häiriötilanne, jossa koko tuotantokapasiteetti ei riittäisi kattamaan kaikkea kysyntää, ei ole kaukana.

Kuvio 2. Negatiivinen tarjontashokki, kattohinta, ja sähköpula.

Kuvio 2.Negatiivinen tarjontashokki, kattohinta, ja sähköpula.

Hintakaton vaikutus markkinoihin on tässä tilanteessa hyvin erikoinen. Koska sekä kysyntä että tarjonta ovat tasapainon lähellä melkein täysin joustamattomia, on selvästi tasapainohintaa alemman hintakaton aiheuttama sähköpula melko lievä. Kuviossa 2 hintakatto on asetettu tasolle P. Kysyntä ylittää tarjonnan määrällä x, jota kuvaa punainen viivanpätkä vaaka-akselilla. Ylikysynnän x osuus koko kysynnästä Q+x kertoo sähköpulan aiheuttamien sähkökatkojen intensiivisyydestä. Alempi hintakatto aiheuttaisi isomman pulan, eli pidempiä tai useammin toistuvia sähkökatkoja.

Kuvion 2 mukaisen hintakaton vaikutus kuluttajan ylijäämään on selvästi positiivinen. Sininen suorakulmio kuvaa hintakaton aiheuttamaa ”tulonsiirtoa” sähkön myyjiltä niiden ostajille. Sähkön tuotanto pienenee hintakaton P seurauksena vain hyvin vähän, ja tästä aiheutuvaa hyvinvointitappiota (deadweight loss) kuvaa vihreä kolmio, jonka erottaa vain suurennuslasin avulla. (Toki tarkemmin sanottuna tämä on alaraja hyvinvointitappiolle, koska mikään ei takaa että sähkökatkot poistavat juuri matalimpiin reservaatiohintoihin liittyvän kulutuksen.)

Huomaa että kysynnän väheneminen määrällä x saisi aikaan saman hintavaikutuksen kuin hintakatto, josta seuraa ylikysyntää määrän x verran. Mikä tahansa toimenpide, joka leikkaisi sähkön kysyntää kautta linjan määrällä x, tarkoittaisi kysyntäkäyrän siirtymistä vasemmalle määrällä x. Tällöin sähkön markkinahinta asettuisi tasolle P, ja ilman mitään sähkökatkoja. Jos tällaisen kysynnän alenemisen aikaansaaminen maksaisi vähemmän kuin sinisen suorakulmion kuvaama alue, se olisi kuluttajille kannattavaa vaikka he joutuisivat maksamaan sen omasta pussistaan.

Kuvio 2 näyttää lyhyen aikavälin kysynnän ja tarjonnan ja siten vain lyhyen aikavälin tasapainon. Hintakatto tietenkin vähentää kannustimia investoida sähkön tuotantoon, mistä aiheutuu pidemmän päälle haittaa myös kuluttajille. Silti äärimmäisen joustamaton lyhyen aikavälin kysyntä yhdessä lähes joustamattoman tarjonnan kanssa tekee sähkömarkkinoiden tapauksesta hyvin erikoisen, joten kalkyyli ei ole mitenkään ilmeinen edes pitkän aikavälin negatiiviset vaikutukset huomioiden.

Hintakaton vaikeimmin kvantifioitava vaikutus liittyy politiikan uskottavuuteen. (Täysin sama ongelma pätee myös ns windfall-veroihin). Jos valtio voisi uskottavasti viestiä, että kyseessä on täysin kertaluontoinen poikkeustoimenpide, niin uskottavuusongelmaa ei synny. Sen sijaan jos heräisi pelko siitä, että tämä onkin vasta alkua rutiininomaisen hintasääntelyn aikakaudelle, niin vaikutus investointeihin ja sitä kautta pitkän aikavälin tarjontaan olisi erittäin kielteinen. Koska sähkömarkkinoilla on jo nyt käytössä tekninen (ja astronomisen korkea) kattohinta, sen säätäminen alemmas voisi onnistua ilman pahoja mainevaikutuksia muille markkinoille. Tietysti mikään ei jatkossakaan takaa, että hintakatto asetetaan järkevälle tasolle, varsinkaan jos siitä tulisi päivänpolitiikan pelinappula,

3. Kattohinta, tehoreservi, ja markkinavoima

Kuviossa 3 ollaan jälleen saman tarjontashokin jälkeisessä tilanteessa, jossa hinta on kohonnut tasolle P1. Nyt käytössä on kuitenkin lisäkapasiteettia, jonka määrää kuvaa vaaka-akselilta löytyvän sinisen viivan pituus ja jota tarjotaan markkinoille hintaan P. Tämä näkyy ”askelmana” tarjontakäyrässä.

Kuvio 3. Pieni lisäys kapasiteetissa johtaa suureen laskuun markkinahinnassa.

Kuvio 3. Pieni lisäys kapasiteetissa johtaa suureen laskuun markkinahinnassa.

Tarjontakäyrän askelman voisi myös tulkita tehoreserviksi, joka otetaan käyttöön vasta kun markkinahinta osuu sähkömarkkinoiden tekniseen kattohintaan.  Nykyinen kattohinta on kaukana varavoiman rajakustannuksen yläpuolella.

Jos sähkön kattohinnan alentaminen onkin vain tapa saada tehoreservi käyttöön, ei sähkökatkoja välttämättä tarvita! Kuvion 3 tapauksessa kattohinnan alentaminen (jostain kaukaa kuvion esittämän alueen yläpuolelta) aiheuttaa tarjontakäyrän siirtymisen kattohinnan P ylittävältä osalta oikealle, tehoreservin kapasiteettia vastaavalla määrällä. Kuvion 3 tapauksessa varavoima riittäisi tasapainottamaan kysynnän ja tarjonnan kattohinnalla P.

Kun tarjontashokki generoi markkinavoimaa

Tarjontakäyrän askelman voi tulkita myös toiseen suuntaan. Voimme ajatella, että sininen käppyrä kuvaa todellista tarjontakäyrää. Poistamalla siitä askelman levyisen määrän kapasiteettia tarjontakäyräksi tulee mustan katkoviivan kuvaama käppyrä. Tämä poisto nostaa tuottajien yhteenlaskettuja tuloja sinisen suorakulmion verran, mikä on suoraan pois kuluttajien ylijäämästä.

Ajatellaan sähköntuottajaa, joka omistaa kyseisen lisäkapasiteetin. Jos sama tuottaja omistaa myös osan siitä kapasiteetista, joka löytyy askelman vasemmalta puolelta, syntyy tälle yritykselle kannustin jättää lisäkapasiteetti tyhjäkäynnille. Muiden äärimmäinen hintajoustamattomuus aiheuttaa sen, että suhteellisen pienen markkinaosuuden omaavalla tuottajalla voikin tarjontashokin jälkeen olla yht’äkkiä merkittävää markkinavoimaa. Melko pienikin markkinaosuus (eli pieni siivu sinisestä suorakulmiosta) riittää siihen, että lisäkapasiteetin käyttöönotosta saadut voitot eivät riitä kompensoimaan alemman markkinahinnan vaikutusta muihin voittoihin. Tällaisessa tilanteessa hintakatto, joka osuisi sopivasti hitusen P:n yläpuolelle, voisi kääntää tämän laskelman toisin päin ja siten paradoksaalisesti kasvattaa tarjontaa, koska lisäkapasiteetin käyttöönotto ei kannibalisoisi inframarginaalisen kapasiteetin voittoja yhtä paljon kuin ilman hintakattoa.

Tuotantokapasiteetin lepuuttaminen tarkoituksena nostaa markkinahintaa on markkinavoiman väärinkäyttöä, mutta sitä olisi vaikea pitävästi todistaa. Ulkopuolisen on hankala nähdä onko jonkun voimalan huoltokatko taktinen vai tekninen. Julkisesta datasta voi kuitenkin päätellä lepuutuksen vaikutuksen yrityksen myyntituloihin.

4. Tarjontashokki ja kiinteähintaiset sopimukset

Kuviossa 4 näkyy taas sama negatiivinen tarjontashokki kuin edellä kuviossa 2 ja 3. Jos tarjontashokki jää pysyväksi niin pidemmän päälle kysyntä alkaa sopeutua uuteen tilanteeseen. Katkoviivalla piirretty pitkän aikavälin kysyntäkäyrä ilmaisee ostajien reservaatiohinnat, joilla he olisivat ”pysyvästi” valmiit ostamaan vaaka-akselilla kuvatun määrän sähköä. Pidemmän päälle hinta laskee tasolle P2. Hinnan käväisy korkealla P1:ssä on välivaihe markkinoiden sopeutumisessa.

Kuvio 4. Pitkän aikavälin kysyntä – punainen katkoviiva – on joustavampi kuin lyhyen aikavälin.

Kuvio 4. Pitkän aikavälin kysyntä – punainen katkoviiva – on joustavampi kuin lyhyen aikavälin.

Tämä “pitkän aikavälin kysyntä” voisi olla vain se peruskurssilta tuttu tapaus: useimpien tuotteiden kysyntä on pidemmän päälle joustavampaa kuin lyhyellä aikavälillä, koska joitain tapoja kuluttaa voi sopeuttaa heti ja osan vasta myöhemmin. Esim läpimän suihkun kestoa voi säätää heti, kun taas sähkölaitteiden, lämmitysmuotojen, rakennustapojen ym sopeutumisessa väistämättä kestää. Mutta…

Hintavaihteluilta suojattu kysyntä

Nyt pääsemme seuraavaan sähkömarkkinoiden erikoispiirteeseen, joka poikkeaa peruskurssin kysyntä-tarjonta-kehikosta, mutta on samalla tärkeä politiikkatoimenpiteiden vaikutusten kannalta. Merkittävä syy siihen, miksi osa sähkön kysynnästä on lyhyellä aikavälillä äärimmäisen hintajoustamatonta, on kiinteähintaiset sähkösopimukset. Kuvion 4 ”Pitkän aikavälin kysyntä” näyttääkin sen, mitä sähkön kysyntä olisi  jo ihan lyhyellä aikavälillä, jos kaikki kuluttajat maksaisivat sähköstä pystyakselilla kuvatun markkinahinnan. Tämä ”kulutuskysyntä” on se mitä pitäisi käyttää kuluttajan ylijäämän laskemiseen sähkömarkkinoilla. Tuotannon pitäminen kiinteähintaisten sopimusten edellyttämällä tasolla Q1 tason Q2 sijasta käy todella kalliiksi, ja alentaa kokonaisylijäämää.

Toisaalta tavallinen ”kysyntäkäyrä miinus hinta” ei tässä huomioi kaikkea kuluttajan ylijäämää. Syy siihen, miksi monilla kuluttajilla on niitä kiinteähintaisia sopimuksia, on riskien kaihtaminen (ja ehkä myös oman säätämisvaivan vähentäminen). Tämä on myös otettava huomioon – mutta tätä vakuutuksen tuomaa kuluttajan  ylijäämää ei saa suoraan näkymään peruskehikon käppyröillä. Riskeiltä suojautumista voi kuitenkin ymmärtää seuraavasti. Vanhassa normaalissa, kun markkinahinta vaihteli P0:n ympärillä, välittäjät pystyivät tarjoamaan kiinteähintaisia sopimuksia vähän yli odotetun keskimääräisen hinnan; he tienaavat sopimushintaan sisältyvällä ”vakuutusmaksulla”. Kysyntäkäyrän pystysuoran osan sijainti kuvaa sitä määrää, jonka kiinteähintaisten sopimusten asiakkaat kuluttavat sopimushintaan, joka on vähän yli P0:n.

(En piirtänyt kysyntäkäyrää ihan täysin pystysuoraksi. Lyhyelläkin aikavälillä pieni osa sopimuksista sattuu juuri päättymään, ja ehkäpä hintoihin reagoivilla sähkönsäästökampanjoilla on jotain vaikutusta kulutukseen).

Hintavakuutuksen tuoma suoja lienee ostajilleen vähintään hintansa arvoinen palvelu. Ei kuitenkaan ole mitään syytä, miksi sen arvo olisi lähelläkään kulutuksen sopeutumisen lykkäämisestä aiheutuvaa hyvinvointitappiota.  Välittäjien tarjoama hintavakuutus on lisäksi aina ollut osaksi silmänlumetta, varsinkin isojen tarjontashokkien osalta. Johdannaisten takaama suojaus ei takaa välittäjille kykyä myydä sähköä, jonka tuotantokapasiteettia ei ole olemassa. (Lisäksi osalla välittäjistä ei ilmeisesti oikeasti ole edes niitä johdannaissuojauksia, ja ainakin yksi meni jo konkurssiin. Hintavakuutuksen myyjiä ei säädellä vakuutusyhtiöinä, mikä vääristää kiinteähintaisten sopimusten hintoja, mutta se on jo toinen juttu.) Kiinteähintaiset sopimukset eivät suojaa sähkökatkoilta. Mitä suurempi osa kuluttajista hankkii kiinteähintaisen sopimuksen, sitä todennäköisemmin negatiivinen tarjontashokki johtaa sähkökatkoihin.

Lopuksi

Näiden kuvioiden esimerkit olivat skemaattisia eikä empiirisiä, mutta kuitenkin todellisten sähkömarkkinoiden inspiroimia. Tässä linkki kuvaan NordPoolin todellisista kysyntä- ja tarjontakäyristä eräänä (vähätuulisena ?) tuntina viime joulukuussa: linkki kuvaan, josta kiitos Iivo Vehviläiselle.

Avainsanat: , ,

Aihealueet: Energia, Mikro

6 kommenttia kirjoitukseen “Jännittävät sähkömarkkinat”

  1. Marko Terviö kirjoitti:

    Jos sähkömarkkinoiden hintakatto kiinnostaa niin tästä Juha Teirilän hyödyllisestä kirjoituksesta saa paljon lisää ja empiiristä tietoa:
    https://sahkomarkkinablogi.blogspot.com/2022/08/sahkon-tukkumarkkinoiden-hintakatosta.html

  2. Juha Teirilä kirjoitti:

    Rokan kohtaan 1): Yli 100 MW tuotantolaitosten tuotantotiedot ovat julkista tietoa tuntitasolla ja epäkäytettävyyksistä pitää ilmoittaa julkisesti markkinaviestillä. Markkinatoimijat seuraavat näitä tietoja aktiivisesti, koska ne voivat vaikuttaa heidän omiin tuotantopäätöksiinsä. Tuotanto aggregoituna tuotantomuodoittain on myös julkista tietoa ja siinä on siis mukana myös alle 100 MW laitokset. Myös tarjousdatasta on markkinavalvontaviranomaisten suhteellisen helppo löytää poikkeavaa tarjouskäyttäytymistä. Eli erikoisesta tuotannonrajoittamisesta “jää kiinni” helposti, mutta eri asia on sen arvioiminen, milloin se on keinotekoista. Eli jos toimija kertoo, että tietyistä teknisistä tai esim. yritystrategiaan tai yrityksen tulevaisuudenodotuksiin liittyvistä syistä laitosta ei voi tai kannata ajaa, niin tätä voi markkinavalvojan olla vaikea todistaa oikeaksi tai vääräksi.

  3. Marko Terviö kirjoitti:

    (2) … ja mahdollisuus tuontisähköön Venäjältä on myös poistunut kuvioista.

  4. Eerikki kirjoitti:

    Rokka, kysymykseen 2 vastaus lienee vain talvikäytössä olevat CHP-voimalat. Ne on suunniteltu lauhduttaman ylilämpönsä kaukolämpöön ja koska kaukolämpöverkkoon ei kesällä juuri lämpöä uppoa, ei niitä ole mielekästä kesällä käyttää. Ja huollot luonnollisesti ajoitetaan kesäaikaan.

  5. Marko Terviö kirjoitti:

    Vaikeaa olisi, ehkä tarvittaisiin pilliinpuhaltaja organisaation sisältä. Huippukorkeilla tarjoushinoilla on sama vaikutus kuin voimalan sulkemisella: voimala ei tuota, kun tarjoukset eivät mene läpi. Tarjousdata on anonyymiä, mutta KKV:n luulisi halutessaan pääsevän käsiksi tarkempaan dataan.
    Ainakin Texassa tätä (capacity withholding) selvitettiin 2021 talvimyrskyn jäljiltä: https://www.kut.org/energy-environment/2021-09-22/how-market-manipulation-might-have-worsened-the-texas-blackout

  6. Rokka kirjoitti:

    1) Yllä: “Tuotantokapasiteetin lepuuttaminen tarkoituksena nostaa markkinahintaa on markkinavoiman väärinkäyttöä, mutta sitä olisi vaikea pitävästi todistaa.”. Helsingin Energian hallituksen puheenjohtaja kirjoittaa blogissaan: “Keinotekoinen tuotannon rajoittaminen hinnan nostamiseksi on kuitenkin kiellettyä ja siitä jää aika helposti kiinni.” -> miten tämä asia on: jääkö “taktisesta huoltokatkosta” kiinni vai ei? Kilpailuviraston ja energiamarkkinaviraston pitäisi varmaan tutkia asia.
    2) Linkatussa Iivo Vehviläisen kuvassa (Joulukuu) tarjontakäyrä nousee pystyyn kohdassa 11GW. Miksi kesällä sama tapahtuu jo teholla 8GW? Eikö meillä kuitenkin ole kesät talvet suunnilleen samat voimalat käytössä? Vaikea uskoa, että tuulisuus, veden virtaus tms aiheuttaisi noin suuria eroja. Ettei tässäkin vain ole kysymys taktiikasta: tarjontakäyrä kannattaa saattaa pystysuoralle osuudelle oli tehon tarve mikä tahansa? Tämä tarkoittaisi sitä,että kulutuksen vähentäminen ei välttämättä laske sähkön hintaa?

Vastaa