能源转型提出了电力市场设计的新问题。1998年随着能源市场自由化的进程而创建的电力市场,只进行关于电量的交易。这就是为什么它通常被称为“纯电力”市场的原因。毫无疑问,纯电力市场可确保使用最便宜的发电厂来满足给定的电力需求。然而,有争议的是,现有电力市场能否产生足够的投资信号,无论是对于新的常规发电厂还是新的可再生能源发电厂(例如风力涡轮机或光伏系统)来说。
为了即使在高峰负载的几个小时内也能确保供应安全,必须始终有足够的容量。这些可以是产量可控的可再生能源、化石能源备用容量、电力存储以及可移动负载。经济学家之间存在着激烈的争论,即现有的纯电力市场是否从根本上能够确保供应安全,也就是说,纯电力市场是否总是有足够的发电厂来满足用电高峰需求?在许多市场开放的国家(例如美国的东海岸、巴西、西班牙、英国、俄罗斯或韩国),电力市场监管机构已得出结论,将引入更多手段来确保必要的发电厂容量,例如发电容量市场。其原因是因为供电安全是一种公共产品,将惠及所有电力使用者。但是,纯电力市场存在高风险,无法充分确保供应安全。
能源转型加剧了这一问题:即使可再生能源的份额不断增加,德国也将需要与今天数量相近的的化石燃料工厂,以补偿风能和太阳能发电低产出的时间(例如,冬季的无风期)来满足用电需求。但是,其中许多备用发电厂每年将仅运行几个小时。此外,对德国来说确保供应安全的备用发电容量的问题尤其重要,因为从2015年到2022年,所有剩余的核电容量将被淘汰,从而有十二吉瓦(GW)的核电厂容量将消失,而且其中大部分发电容量(8 GW)将在很短的时间内(即从2020年到2022年)脱机。
此外还有一个问题,即纯电力市场是否能够让风能和太阳能发电收回成本,即使这些可再生能源的的总成本低于煤炭或天然气发电厂的成本。因为风电和光伏系统的问题在于,它们在基于边际成本的现货市场上会自毁其定价。当风吹过而阳光普照时,同一天气区域内的所有风能和光伏系统会同时发电。一旦电力系统中整合的的风力涡轮机和光伏系统达到一定数量,这就会对电力交易市场的价格产生影响:由于提供了大量边际成本为零的电力,因此市场价格下跌;因为边际成本更高的电厂没有得到使用,所以市场价格就将由边际成本较低的电厂所决定(所谓的绩效顺序效应)。结果,风能和太阳能发电厂无法在当今实行边际成本原则的市场上收回成本。
在这种背景下,Agora Energiewende正在探索适合能源转型的电力市场的可能形式。新的能源转型市场的任务必须是同时有效地控制现有发电厂的使用,并为必要的投资创造激励措施,以确保符合能源转型的两个重要目标:供应安全和可再生能源的扩张。