26 апрель 2019
Либертариум Либертариум

В настоящее время большинство аналитиков считают, что генерация электроэнергии не обладает в достаточной степени эффектом масштаба производства, чтобы перерасти в естественную монополию, и все внимание сосредоточено на передаче и распределении, [Передача (транспортировка) электроэнергии -- это термин, обозначающий перемещение электричества на дальние расстояния под высоким напряжением. Распределение обозначает локальную транспортировку электроэнергии под малым напряжением. Обзор эффектов масштаба в передаче и распределении энергии см.: Фокс-Пеннер, указ. соч., стр. 88] по поводу которых преобладает точка зрения, что эффекты масштаба здесь велики, и поэтому здесь требуется государственное регулирование. [Давним сторонником дерегулирования передачи и распределения энергии, наряду с ее производством, был Ричард Гордон: Richard L. Gordon, Reforming the Regulation of Electric Utilities (Реформирование регулирования предприятий электроэнергетики) (Lexington, Mass.: Lexington Books, D.C. Heath, 1982).] Однако, вместо чтобы изучать традиционный экономический вопрос о существовании эффектов масштаба в передаче электроэнергии, зададимся более фундаментальными вопросами:

  1. Почему передача и распределение вообще существуют? Мелкие децентрализованные установки могут вырабатывать энергию с теми же долгосрочными средними издержками, что и более крупные. Насколько взаимосвязанными должны быть эти генераторы?
  2. Как можно охарактеризовать рациональные цены на услуги по передаче электроэнергии в "идеальном" мире?
  3. Каким образом мы можем перейти от нынешнего мира с регулируемыми территориальными электроэнергетическими монополиями к идеальному миру с эффективной передачей и генерацией?

Зачем вообще нужны передача и распределение электроэнергии?

Давайте проведем мысленный эксперимент: представим себе мир, в котором не существует никаких передающих линий, при этом каждое жилое здание и каждое предприятие само производит и потребляет собственную электроэнергию. Неприятная сторона такой ситуации состоит в том, что каждый потребитель должен иметь и поддерживать в рабочем состоянии достаточные генерирующие мощности для того, чтобы произвести количество энергии, соответствующее максимально возможному в течение года уровню потребления. [Block and Lenard, стр. 3-1.] В остальное время эти мощности не используются.

Полностью децентрализованная система выработки электричества с отсутствием каких бы то ни было взаимосвязей, скорее всего не является оптимальной, потому что если пиковый потребительский спрос на электроэнергию не возникает у всех одновременно, то возможна экономия за счет объединения ресурсов. Отсутствие одновременного пикового спроса позволяет группе генераторов, объединенных в общую сеть, иметь меньшие пиковые мощности и более низкие затраты на одного потребителя, чем в случае системы изолированных потребителей, производящих энергию для собственных нужд. К тому же, до недавних пор маломощные установки имели бы затраты намного большие, чем установки с большой мощностью. [Джосков и Шмалензи, указ. соч., стр. 38, 48--54, 64; Фокс-Пеннер, указ. соч., стр. 45--46, 88--92; Квока, указ. соч., стр. 71.] Взаимосвязь является оптимальной до тех пор, пока выигрыш от объединения ресурсов превышают затраты на строительство электросети и на управление использованием подключенных к ней генераторов (независимо от того, существует ли эффект масштаба в генерации). [Наличие сети вдобавок предоставляет страховку от неожиданных колебаний спроса и предложения и позволяет строить генерирующие мощности вдалеке от центров потребления.]

Таким образом, в гипотетическом мире, в котором пользователи сами производят электроэнергию, и в котором не существует линий электропередачи, потребители энергии сочли бы объединение в сеть выгодным. Эта сеть могла бы быть предоставлена частной компанией для получения прибыли или же сами производители могли бы сформировать группу (или, говоря на экономическом жаргоне, "клуб") с целью получения экономии, связанной с объединением в сеть. Эти два способа организации различаются только тем, кто получает прибыль или терпит убытки в результате изменений спроса и предложения, влияющих на ценность сетевых активов -- акционеры в первом случае и члены клуба во втором. [В реальном мире основную часть передачи электроэнергии обеспечивают частные компании, а не клубы или кооперативы по электропередаче. Я же рассматриваю проблемы стимулов с точки зрения членов клуба или кооператива по электропередаче. Причина в том, что проблемы стимулирования возникают и в частных компаниях, и в клубах, находящихся во владении пользователей; и их причина не имеет отношения к корпоративной собственности или другим популистским соображениям, определяющим политику США в сфере электроэнергетики.]

Как члены клуба по электропередаче устроили бы ценообразование? Обычно клубы покрывают свои постоянные издержки засчет членских взносов, а предельные иэдержки -- за счет платежей пользователей, которые варьируются в зависимости от конкретных услуг, предоставляемых клубом. Целью структуры платежей является предоставление людям преимуществ совместного использования мощностей, не навлекая издержек и неудобств от переполнения на других пользователей.

Клубы по электропередаче сталкиваются с дополнительными трудностями в разработке эффективной структуры членских взносов, связанными с физикой электропередачи. Дополнительная мощность, подключенная в любой точке единой системы электропередач, влияет на состояние линий и генераторов во всей системе. Выработка всех генераторов объединенной сети должна быть строго равна потребительскому спросу за вычетом потерь в сетях. [Джосков и Шмалензи, указ. соч., стр. 36; Блок и Ленард, стр. 4-3.] А изменение соотношений спроса и предложения неизбежно создает ограничения в передаточных возможностях некоторых линий внутри сети. [Ограничения возникают из-за необходимости рассеяния тепла, выделяемого при прохождении электрического тока по проводу. Слишком большой ток приводит к выделению большего количества тепла, чем может быть рассеяно, что увеличивает вероятность пожара и отказа линии. См. Felix Wu et al., "Folk Theorems on Transmission Access: Proofs and Counter Examples", Journal of Regulatory Economics 10, no. 1 (1996): 5--23.] Трудности, связанные с планированием эффективных цен за передачу электроэнергии, изучены в следующем разделе.

Эффективные тарифы на передачу электроэнергии

Так как выработка и передача с экономической точки зрения являются взаимозаменяемыми услугами (substitutes), то установление эффективных расценок на них чрезвычайно важно. Если услуги по передаче недооценены, то ее будет производиться слишком много по сравнению с выработкой на местах, а если она переоценена, то произойдет обратное. Эффективное ценообразование на услуги по передаче состоит из трех компонент -- платы за доступ к сети электропередач; платы за потери на линии и плата за перегрузку.

Плата за доступ к сети. Издержки сети электропередачи являются в значительной степени фиксированными. Затраты на вышки, на права пользования землей (rights-of-way) и даже на обслуживание не сильно варьируются при использовании линий для передачи электроэнергии. В тех секторах экономики, которые характеризуются высокими фиксированными издержками и низкими предельными издержками (таких, как передача электроэнергии), ценообразование на основе предельных издержек приводит к банкротству, потому что доходы не достаточны для того, чтобы полностью покрыть издержки, большая часть которых являются фиксированными, а не предельными. Существуют две стратегии получения достаточных доходов: двойные (двухставочные или двусоставные) тарифы (two-part tariffs) и цены Рамсея (Ramsey prices).

В условиях двухставочного тарифа, каждый потребитель выплачивает за покупку товара две цены. Первая, которая не зависит от количества продукта, потребляемого покупателем, покрывает фиксированные издержки, связанные с поставкой товаром -- например, плата за вход на "барахолку" или на выставку-продажу антиквариата. Вторая цена меняется в зависимости от количества используемого товара, как, например, обычные цены в супермаркете или цены на отдельные товары на "барахолке". [Многосоставные тарифы рассматриваются в книге: Kenneth E. Train, Optimal Regulation (Кеннет Трейн, Оптимальное регулирование) (Cambridge, Mass.: M.I.T. Press, 1991), pp. 191--237.]

Многие штаты уже установили тарифы на электричество примерно таким образом: 5--8 долларов в месяц за доступ к системе электропередачи и 5--12 центов за кВт-ч.

Двухставочные тарифы имеют глубокий экономический смысл, так как цена, отражающая предельные издержки, передает потребителю адекватную информацию об издержках потребления одной дополнительной единицы выпуска, в данном случае, еще одного киловатт-часа электроэнергии. Однако, двойные тарифы неэффективны, если потребительский спрос на доступ к товару (в данном случае, к энергосети) чувствителен к цене. [Трейн на стр. 198 утверждает, что хотя спрос на доступ, вероятно, всегда как-то меняется в зависимости от цены, но на практике его можно рассматривать как неэластичный, особенно в случае доступа к телефонной сети.]

Если спрос на доступ эластичен, тогда цены Рамсея будут более эффективны, чем двусоставные тарифы [там же, стр. 196]. При ценообразовании по Рамсею, дополнительная плата для покрытия фиксированных издержек, превышающая предельные издержки, взимается с потребителей не фиксированным образом, а в зависимости от чувствительности их спроса к цене. В той степени, в которой фирма разбирается в своих клиентах, с тех потребителей, которые чувствительны к ценам, будут взиматься меньшие надбавки; те же, кто нечувствителен к ценам, будут платить максимальные надбавки. Такие цены превосходят предельные издержки, но они оптимальны, так как они минимизируют стоимость взимания дополнительной платы, необходимой для предотвращения банкротства. [William J. Baumol and David F. Bradford, "Optimal Departures from Marginal Cost Pricing", American Economic Review 60, no. 3 (1970): 265--283. Аргументы Баумоля и Брэдфорда в точности равносильны аргументам Фрэнка Рамсея (Frank Ramsey), выдвинутым много лет назад: "A Contribution to the Theory of Taxation", Economic Journal 37, no. 1 (1927): 47--61.]

Плата за потери на линии. Предельные издержки передачи электроэнергии увеличиваются из-за потерь энергии во время происходит, когда передачи ее по проводам. Потребитель электричества, преданного по проводу, получает меньшее количество энергии, чем выработал генератор. Потери на линии растут при увеличении расстояния между генератором и потребителем, и уменьшаются при увеличении напряжения в линии электропередачи. Таким образом, на большие расстояния электроэнергия передается только под высоким напряжением, чтобы минимизировать потери на линии.

Адекватная плата за потери на линии важна, так как она информирует потребителей об издержках использования энергии, выработанной удаленным генератором. Как только потери на линии становятся достаточно велики, энергия, вырабатываемая ближе к пункту потребления, становится более дешевой и, соответственно, более выгодной.

Цены перегрузки. Перегрузка возникает, когда спрос превышает предложение при существующих ценах. В случаях такого дисбаланса, увеличение цен обеспечивает выравнивание спроса и предложения. В долгосрочном плане, экономическая прибыль, возникающая при увеличении цен, сообщает членам клуба по электропередаче (или частной фирме) информацию о потенциальных выгодах от создания дополнительных мощностей по генерации и передаче электроэнергии.

Первоначально ученые думали, что цены на услуги передачи электроэнергии в условиях перегрузки аналогичны ценам перегрузки для других видов транспорта. [Полное описание цен перегрузки и примеры того, как они могли бы работать, см. в статье: William W. Hogan, "Contract Networks for Electric Power Transmission", Journal of Regulatory Economics 4, no. 3 (1992): 211--242.] Но физика электрического тока и ограничения, накладываемые на функционирование линий электропередачи, вместе дают эффект, который отсутствует в других случаях перегрузки транспортных мощностей. Так взаимовыгодный контракт между любой конкретной парой, состоящей из генератора и потребителя электроэнергии, зачастую наносит непосредственный и существенный ущерб другим генераторам и потребителям, подключенным к другим точкам данной сети. [Например, ученые без труда построили модели, в которых эффективность достигается тогда, когда потребители покупают энергию у производителя по более высокой цене, чем та, которую они готовы заплатить -- результат, в обычных рыночных условиях никак не соответствующий эффективному решению. Samuel S. Oren et al., "Nodal Prices and Transmission Rights: A Critical Appraisal", Electricity Journal, April 1995, p. 29; Wu et al., pp. 15--17; and William W. Hogan, "A Market Power Model with Strategic Interaction in Electricity Networks", Energy Journal 18, no. 4 (1997): 107--141. Хоган утверждает, что в реальных системах электропередачи внешние эффекты имеют гораздо более сложный характер.] Такого рода уменьшение благосостояния третьей стороны известны в экономической науке как внешние эффекты (externalities).

Решение проблемы внешних эффектов. В решении проблемы внешних эффектов двусторонних соглашений можно использовать три основных подхода: вертикальная интеграция; налоги и субсидии по Пигу (Pigou), налагаемые всеведущим субъектом (в случае электросети осуществляемые "независимым системным оператором", на которого возложены задачи управления работой сети); и децентрализованные торги и права собственности по Коузу (Coase). [Идея оптимальных внешних эффектов, созданных налогами и субсидиями, впервые была высказана Артуром Пигу в книге Экономическая теория благосостояния. (Arthur Pigou, The Economics of Welware (London: Macmillan, 1920), русский перевод -- М.: "Прогресс", 1985). Мнение о необходимость государственного вмешательства через налоги и субсидии для решения проблемы внешних эффектов преобладало у экономистов до того, как эту идею раскритиковал Коуз. См. Ronald H. Coase, "The Problem of Social Cost", Journal of Law and Economics 3 (October 1960): 1--44. (русский перевод см. "Проблема социальных издержек" в кн.: Р. Коуз, Фирма, рынок и право, М., "Дело ЛТД" при участии изд-ва Catallaxy, 1993)] Вертикальная интеграция решает проблему внешних эффектов, передавая все генераторы и линии электропередачи в собственность одного владельца. Этот владелец интернализирует влияния, который различные генераторы оказывают друг на друга и на сеть в целом. В нашем гипотетическом примере децентрализованные генераторы, которые заключали соглашения с сетевой компанией по передаче и распределению электроэнергии, принадлежащей другим лицам, в конце концов сливаются с нею и образуют единое вертикально-интегрированную структуру.

Другое решение состоит в том, что сетью управляет созданный государством электропередачи независимый системный оператор (НСО) (independent system operator, ISO), -- механизм, который планируется применить в Калифорнии для осуществления политики перераспределения по Пигу. Теоретически НСО мог бы распределить должным образом доходы от торговли между генераторами и потребителями с помощью систему электропередач, находящуюся в отдельном владении. Для этого он установил бы налоги и субсидии, которые стимулировали бы производителей к изменению их планов генерации так, чтобы общие издержки были минимальными. [Wu et al., p. 17.]

При этом НСО потребовалось бы гораздо больше информации, чем имеется у нынешних диспетчеров энергосистем, включая детальные сведения о кривых спроса и предложения, которые независимые производители вряд ли раскроют. Кроме того, чтобы оптимизировать работу сети, НСО должен будет иметь такую власть над всеми ее участниками, что потребуется глубочайший аудит всей его деятельности, чтобы определить, не имело ли место злоупотребление властью в целях создания более выгодных условий для одних генерирующих компаний за счет других [там же, стр. 11. см. Также: Reinier Lock, "Power Pools and ISOs", Public Utilities Fortnightly, March 1, 1998, стр. 26--31; и Jeremiah D. Lambert, "ISOs as Market Regulators: The Emerging Debate", Public Utilities Fortnightly, April 15, 1998, pp. 48--53]. Вдобавок, решения об установке дополнительных мощностей по генерации и передаче должны приниматься регулирующими органами. При использовании НСО, "эффективное равновесие " достигается тем же способом, которым, как раньше предполагалось, централизованное хозяйство достигает эффективного распределения ресурсов. " Издержками реализации системы 'открытого доступа' является учреждение системного оператора, который, в результате, определяет цены и объемы разрешенных сделок на энергетическом рынке." [Wu et al., p. 22.]

Третье решение использует права собственности и торг. Согласно этому проекту, "слабый" НСО сообщает производителям и покупателям о том, нарушаются ли их заявками на использование сети установленные физические ограничения и ограничения по мощности передачи. Если предлагаемые двусторонние сделки выходят за рамки ограничений, то НСО сообщал бы сторонам, чье поведение должно быть изменено, чтобы поставки электроэнергии осуществлялось с минимальными издержками. [Oren et al., p.28.] Если транзакционные издержки не являются запретительно высокими, проблема внешнего влияния двусторонних контрактов на других производителей могла бы быть решена через торг и побочные платежи. [В простом примере, приведенном в процитированной работе Орена на стр. 27, два генератора соединены между собой и с третьей точкой, в которой энергия потребляется. Линия передач, соединяющая генераторы, имеет ограничения, в то время как линии, соединяющие генераторы с точкой потребления не имеют ограничений при существующем спросе. Простые двусторонние контракты между потребителями и производителями приводят к тому, что производится больше энергии, чем нужно, и слишком много энергии передается по линии между генераторами, имеющей ограничения. Простые двусторонние контракты, подчиненные ограничениям, приводят к тому, что энергии производится меньше, чем требуется. Решение этой проблемы по Коузу состоит в признании того, что выгоды от обмена будут существовать, если энергия вводится генераторами в сеть пропорционально относительному сопротивлению линий электропередачи энергопотоку. Если исходить из ситуации статус-кво, когда заключенные контракты не нарушают ограничений, но производится недостаточно энергии, возможен выгодный обмен, если генератор 1 субсидирует производство электроэнергии генератором 2 по ставке, отражающей относительное сопротивление линий, до тех пор, пока рыночный спрос не будет удовлетворен.]

Электрическая сеть во всех своих практических применениях является благом общего пользования, но то или иное распределение прав собственности на электропередачу не устраняет базовые физические факторы, которые создают "проблему общедоступности". Распределение просто определяет права, которые должны обмениваться в ходе последующих торгов.

Некоторые аналитики для описания того, как с помощью только двусторонних контрактов можно решить "проблему общедоступности" в сети электропередачи, приводят аналогию с озером. "На берегах озера разположены потребители, черпающие из него воду. В других местах вокруг озера находятся поставщики, которые добавляют в озеро воду, чтобы поддерживать ее уровень и обеспечить предложение. Когда потребитель и поставщик договариваются о купле-продаже воды, она добавляется поставщиком в озеро с одного берега, а с другого берега ее забирает потребитель" [John R. Hodawal, in the "Perspectives" section, Harvard Business Review, May--June 1996, p. 11.]. Но вода, которую забирает покупатель никогда не будет именно той водой, которую добавил продавец.љ

Проблема с этой аналогией состоит в том, что она неприменима к передаче электроэнергии. Добавление воды в озеро конкретным поставщиком никак не влияет на возможность любого другого поставщика тоже добавить свою воду в озеро для того, чтобы выполнить двусторонние соглашения с покупателями, если только входящие и исходящие потоки совпадают по величине. Однако, в сети электропередач добавление электроэнергии одним генератором может с легкостью повлиять на способность других генераторов сделать то же самое.

Даже в очень простых гипотетических примерах электросетей, построенных учеными, существуют многочисленные проблемы координации, если производители, потребители и владельцы линий электропередач максимизируют свои прибыли только на основе наблюдаемых цен. [Примеры, приведенные в тексте взяты из Oren et al., стр. 34.] Например, в нормальных рыночных условиях, если вложение не окупает свою стоимость, участники рынка изымают свой капитал и используют его для более продуктивных инвестиций. Но в системе электропередачи даже если некий инвестиционный проект не возмещает затрат капитала, его ликвидация может привести к сокращению чистых прибылей участников рынка.

Но и обратное неверно. Из того факта, что прибыль от данной линии электропередачи очень высока, не следует, что передаточная мощность должна быть увеличена. Ученые сконструировали примеры, в которых отдельные генерирующие предприятия имеют стимул увеличить передаточную способность линии несмотря на то, что такое расширение сократило бы благосостояние всех остальных потребителей и производителей сети [там же]. Было также показано, что как только производители получили доступ к сети, они могут осуществлять "стратегическое поведение" (behave strategically), направленное на общее снижение выработки и увеличение издержек для всех потребителей. [Hogan, указ. соч., стр. 120--127] Эти координационные проблемы наводят на мысль о том, что навязывание принципа обязательного доступа системе генерирования, передачи и распределения электроэнергии, сложившейся в рамках вертикальной интеграции, является неблагоразумной мерой. [Baumol, Joskow, and Kahn, указ. соч., стр.. 31.]

Договорная модель решения координационных проблем в электроэнергетике, которая совмещает преимущества вертикальной интеграции с децентрализованной собственности, найдена в нефтяной промышленности. [Peirce, указ. соч., стр. 134--136; Stephen L. McDonald, Petroleum Conservation in the United States (Стефан Л.,Макдональд, Сбережение нефтяных ресурсов в Соединенных Штатах) (Baltimore: Johns Hopkins University Press, 1971).] В США права собственности позволяют землевладельцам извлекать полезные ископаемые, в том числе нефть и природный газ, из той земли, которой они владеют. Однако подземные нефтяные и газовые потоки не считаются с правами собственности на земную поверхность Если на каждом участке землевладелец попытается максимизировать свой собственный доход от извлечения нефти и газа, то общая эксплуатация нефтяного месторождения не будет эффективной. Условия "объединительных контрактов" (unitizing contracts) предусматривают передачу землевладельцем своего права бурить и эксплуатировать скважину некоему оператору, стремящемуся к максимизации общего дохода, а взамен он получает долю прибыли с месторождения вне зависимости от того, производятся ли работы на его земле.

Модель "объединительных контрактов" в обсуждении рынка электроэнергии представлена предложениями о совместной собственности потребителей на электросети, аналогичной кондоминиуму. Владельцы имели бы право на пропорциональную долю прибыли от эксплуатации сети в обмен на передачу прав управления сетью системному оператору, который сам бы определял комбинацию генераторов, которая обеспечивала бы минимальные затраты. [Douglas Houston, "User-Ownership of Electric Transmission Grids: Towards Resolving the Access Issue", Regulation, no. 1 (1992): 48--57.]

Выводы

Подходящая комбинация генерации и передачи электроэнергии -- это экономический, а не технический вопрос. Такая комбинация может возникнуть только в мире, который характеризуется эффективными ценами на обе услуги. Эффективные расценки на передачу состоят из трех компонентов: платы за доступ к сети, из которой покрываются постоянные издержки; плата за потери на линии, покрывающая потери энергии в процессе передачи электроэнергии на расстояние; и плата за перегрузку, которая информирует пользователей об альтернативных издержках передаточной способности, которая является редким благом.

Клубу по электропередаче, созданному для получения выгод от объединения генерирующих мощностей, пришлось бы выбирать из трех организационных возможностей: вертикальная интеграция, максимизирующий функцию благосостояния системный оператор и децентрализованная система, в которой производители и потребители пытались бы заключать сделки при условии соблюдения ограничений на передачу. Хотя большинство существующих предложений по дерегулированию сводятся к созданию системного оператора, максимизирующего функцию благосостояния, у этой организационной формы меньше всего шансов достичь экономического. От эффективного системного оператора потребовалось бы гораздо больше знаний о спросе и предложении, чем те, которыми обладают диспетчеры в существующих инфраструктурных энергетических компаниях, и, кроме того, системный оператор должен был бы иметь гораздо большую власть над участниками сети, чем нынешние государственные регулирующие комиссии.

В децентрализованной системе, если ограничения на передачу не допускают заключения двусторонних соглашений между производителями и потребителями, то происходят побочные компенсационные платежи, с помощью которых достигается эффективное использование сети передачи и распределения. В вертикально-интегрированной системе побочные эффекты, оказываемые на других производителей двусторонними контрактами между производителями и потребителями, решаются авторитетом руководства фирмы. Объединительные контракты в нефтяной промышленности -- пример гибридной системы, которая совмещает вертикальную интеграцию и децентрализованный торг.

Какая организационная форма -- вертикально интегрированные компании или отдельные компании по генерации, передаче и распределению вместе с брокерами, которые облегчали бы мириады двусторонних сделок -- преобладала бы мире, в котором никогда не было государственного регулирования? Мы не можем дать ответ на этот вопрос. Но в реальном мире, в котором присутствует регулирование, у нас есть вертикально-интегрированные энергетические компании. Вместо того, чтобы с помощью грубой силы отделять генерацию от передачи и распределения и регулировать сеть как транспорт общего пользования, почему бы просто не устранить федеральные и региональные (на уровне штата) органы и нормы регулирования существующих вертикально интегрированных предприятий и не позволить рыночным силам найти "наилучшие" экономические решения?

liberty@ice.ru Московский Либертариум, 1994-2019