model clean spark spread w warunkach bieżących cen

ANALIZA TEORETYCZNEJ MARŻY WYTWÓRCY ENERGII
ZASILANEGO PALIWEM GAZOWYM - MODEL CLEAN SPARK
SPREAD W WARUNKACH BIEŻĄCYCH CEN TGE
Autor: Tomasz Soroko
("Rynek Energii" - 10/2016)
Słowa kluczowe: gaz ziemny, energia elektryczna, uprawnienia do emisji CO2, clean spark spread, rentowność
wytwarzania, sprawność, heat rate, emisyjność, rynek gazu, ceny, giełda, TGE, rynek towarowy
Streszczenie. W artykule podjęto próbę falsyfikacji twierdzeń o nieopłacalności produkcji energii elektrycznej
w źródłach gazowych. Bazując na modelu teoretycznej marży (clean spark spread) oraz aktualnych notowaniach
giełdowych energii, gazu ziemnego i uprawnień do emisji, autor dowodzi, że przy bieżącej konfiguracji cen
hurtowych w Polsce wytwarzanie energii w źródłach gazowych jest rentowne. W związku z tym można dalej
stwierdzić, że istnieje także silniejszy niż w wielu krajach Europy impuls rynkowy do rozwoju źródeł gazowych.
1. WSTĘP
Podstawą miksu energetycznego Polski już od wielu lat jest węgiel – zarówno kamienny, jak i
brunatny. Gaz ziemny jest mało istotnym paliwem w aktualnej strukturze wytwarzania energii. Według danych PSE udział gazu jako pierwotnego nośnika w energii wytworzonej w
2015 roku wyniósł jedynie 2,59%. W porównaniu z innymi krajami Unii jest to bardzo niewiele – tylko w 6 z 28 krajów Wspólnoty gaz stanowi podobną lub jeszcze mniejszą część
miksu.
W świadomości wielu osób w Polsce pokutuje mit o nieopłacalności produkcji energii z gazu. Stwierdzenia tego rodzaju pojawiają się nawet w wypowiedziach publicznych dotyczących energetyki oraz w prasie branżowej. Prawdopodobna przyczyna takiego myślenia tkwi
w uwarunkowaniach historycznych – prymat węgla w polskiej energetyce trwa już kilka pokoleń, a o gazie, który trzeba głównie sprowadzać z zagranicy trudniej myśleć jako o paliwie
które może być zdolne konkurować z rodzimymi zasobami węgla. Niektórzy eksperci branżowi przyzwyczaili się też do traktowania źródeł gazowych jako podręcznikowych mocy
szczytowych, czyli takich, którym opłaca się pracować jedynie w krótkich okresach dnia, gdy
energia jest najdroższa.
Świat się jednak zmienia, zmieniają się też ceny towarów oraz ich relacje. Zjawiska zachodzące na polskim rynku energii w ostatnich latach doprowadziły do istotnego zwiększenia
szans wytwórców w źródłach gazowych na czerpanie zysków, nawet w pracy w tzw. podstawie (praca nie ograniczająca się do kilku godzin szczytu zapotrzebowania, ale np. całodobowa).
2. MODEL CLEAN SPARK SPREAD
Do oceny teoretycznej marży wytwórcy energii zasilanego paliwem gazowym wykorzystano
model clean spark spread (CSS), który w prosty sposób pokazuje różnicę między przychodem
a kosztami takiego wytwórcy. Marża CSS wyrażona w zł/MWh jest różnicą pomiędzy ceną
giełdową jednej megawatogodziny energii elektrycznej, a kosztem odpowiedniej ilości gazu
niezbędnej do wytworzenia tej energii, powiększoną o koszt uprawnień do wyemitowanej w
tym procesie ilości CO2. Koszt gazu zależny jest od sprawności układu wytwórczego (odwrotność wskaźnika heat rate) – im bardziej sprawny układ, tym mniej gazu zużywa się w
produkcji energii. Koszt uprawnień zależy zaś od poziomu emisji zanieczyszczeń danej jednostki wytwórczej oraz ceny jednostki uprawnień.
CSS = Ce – Cg/S - E*Cu
gdzie:
CSS – clean spark spread [zł/MWh],
Ce – cena energii [zł/MWh],
Cg – cena gazu [zł/MWh],
S ( = 1/HR) – sprawność [%],
E – emisyjność [tCO2/MWh],
Cu – cena uprawnień [zł/tCO2],
W analizie rentowności wytwarzania posłużono się cenami energii oraz gazu zgodnie z kursami rozliczeniowymi opublikowanymi przez TGE. Ceny uprawnień przyjęto zgodnie z kursami zamknięcia giełdy ICE (Intercontinental Exchange), po przeliczeniu na złotówki po kursie dnia.
Stricte modelowe założenia co do sprawności oraz emisyjności jednostek gazowych bazują na
parametrach odpowiednio: 49,13% oraz 0,411 tCO2/MWh (patrz: Wikipedia [10]).
Na potrzeby niniejszej analizy, o ile nie zaznaczono inaczej, sprawność jednostki wytwórczej
została przyjęta na poziomie 62% , a emisyjność - 0,4 tony dwutlenku węgla na megawatogodzinę energii. Przyjęte wartości odpowiadają szacunkowej sprawności i emisyjności nowo
budowanych bloków gazowych (w Polsce - EC Włocławek, EC Płock).
3. ANALIZA CLEAN SPARK SPREAD
3.1. Historyczny przebieg poziomu spreadu
Na wykresie (rys.1) przedstawiono historyczny przebieg poziomu marży wytwórcy w źródle
gazowym.
Poziom
marży
dotyczy
dostaw
pasmowych
praca
w podstawie przez cały 2017 rok. Jak widać, do prawdziwego przełomu w rentowności produkcji doszło w ostatnich miesiącach 2015 roku. Na korzyść wytwórców zadziałały aż trzy
czynniki. Po pierwsze – ceny gazu, znajdujące się już od jakiegoś czasu
w trendzie spadkowym, na przełomie roku pogłębiły jeszcze swoje spadki. Na przestrzeni 1,5
miesiąca
(grudzień
2015
i
połowa
stycznia
2016)
gaz
staniał
o około 20%, uzyskując w transakcjach cenę 66,50zł/MWh (21.01.2016), wyraźnie niższą od
niedawnego maksimum 83,00 zł/MWh (2.12.2016). Z drugiej strony rachunek ekonomiczny
wytwórcy poprawiały rosnące notowania energii elektrycznej. Począwszy od minimum z dnia
14.10.2015 kiedy dostawy energii na rok 2017 wyceniano nawet na 152,25zł/MWh, ceny pięły się systematycznie ku górze, by dodatkowo wzmocnione w warunkach silnego mrozu z
początku stycznia osiągnąć 170,00zł/MWh (14.01.2016). Trzecim czynnikiem przyczyniającym się do wzrostu marży produkcyjnej okazały się być taniejące uprawnienia do emisji CO2.
Między początkiem grudnia 2015 a początkiem lutego 2016 straciły one około 40% swej wartości. Kalkulując wynik wytwórcy zgodnie z poczynionym założeniem co do emisyjności
(40%), spadek cen uprawnień w tamtym czasie przysporzył około 6zł/MWh dodatkowego
zysku jednostkowego.
Rys.1. Historyczne poziomy kształtowania się marży wytwórcy w źródle gazowym
(clean spark spread) w okresie I’15-VIII’16 w Polsce
Rys.2. Sezonowość marży clean spark spread na podstawie notowań z 3.06.2016, agregaty miesięczne
Spośród trzech wskazanych czynników, największe i najbardziej stabilne przełożenie na rentowność wytwórców mają ceny gazu. Ten stan potwierdza wypowiedź Sławomira Jędrzejczyka, wiceprezesa PKN Orlen, z końca stycznia 2016: „Od zawsze wierzyliśmy w zmianę stosunku cen gazu ziemnego do cen energii elektrycznej. W czwartym kwartale 2015 roku spadki cen gazu poprawiły rentowność produkcji energii przez EC Włocławek o ok. 55zł/MWh”
[1].
Poziom spreadu od początku roku przyjmuje jedynie wartości dodatnie (obecnie jest to nieco
ponad 30zł/MWh), dając źródłom gazowym biznesowe uzasadnienie do stabilnej, nieprzerwanej pracy w całym nadchodzącym roku.
3.2. Sezonowość marży
Poprzednia część analizy opierała się na rozważaniach opartych na założeniu stałości pracy
źródła gazowego w przeciągu 2017 roku. Z tego powodu ocena rentowności bazowała na cenach instrumentów rocznych, zarówno gazu jak i energii elektrycznej. Niemniej produkcja nie
musi odbywać się tylko według szablonu pracy w podstawie. Wytwórca może optymalizować
swoją pracę, a na osiągnięcie celu ekonomicznego wpływać będą sezonowości cen obu towarów. Badanie sezonowości wskaźnika clean spark spread jest szczególnie istotne dla pracy
jednostek o niższej niż zakładana (62%) sprawność, jednostek o wyższej emisyjności, bądź
też przy planowaniu czasu pracy jednostek nie mogących z innych przyczyn pracować cały
rok (powiązanie produkcji energii z produkcją i zapotrzebowaniem na ciepło lub parę, planowanie remontów i przerw technologicznych).
Kolejny wykres (rys.2) przedstawia przebieg marży przy uwzględnieniu dostaw w poszczególnych miesiącach, od lipca 2016 do grudnia 2018. Dostawa energii odbywa się nadal przy
pracy w podstawie, ale zamiast dostawy rocznej każdy miesiąc analizowany jest niezależnie.
Do analizy użyto opracowanych przez autora krzywych cenowych (forward curve) dla przyszłych dostaw energii oraz gazu, oszacowanych na podstawie istniejących w dniu 3 czerwca
2016 roku cen na Towarowej Giełdzie Energii. Uwzględnione zostały także ceny przyszłych
dostaw uprawnień do emisji CO2 oraz terminowe kursy EUR/PLN.
Przebieg marży clean spark spread kalkulowanej dla poszczególnych miesięcy cechuje sezonowość wynikająca z relacji sezonowości cen gazu i energii. Najwyższych marż z produkcji
w źródle gazowym można spodziewać się w trzecim kwartale roku. Rentowność produkcji w
okresie lata występuję nie tylko w przypadku nowoczesnych bloków gazowych, ale uzyskiwana jest nawet w starszych, mniej wydajnych jednostkach. Oczywiście im wyższa sprawność, tym wyższa i marża jednostkowa. Przykładowo, z perspektywy notowań z dnia
3.06.2016 zysk jednostkowy dla dostaw wrześniowych (IX’16) przekraczał 60zł/MWh dla
wytwarzania z 62% sprawnością, a wyniósłby około 29zł/MWh przy sprawności 48%. Wysokie poziomy clean spark spread w okresie lata spowodowane są z jednej strony relatywnie
niskimi kosztami gazu w tym czasie, a z drugiej - utrzymującymi się wysokimi wycenami
dostaw energii w trzecich kwartałach roku. Takie zjawisko można obserwować od kilku lat –
wcześniej także w przypadku energii elektrycznej wyższe ceny dostaw występowały zimą, a
nie latem. Zacieśniający się bilans energii w okresie letnim spowodował odwrócenie sezonowości.
Okresem najmniejszej opłacalności produkcji opartej na gazie jest zima, w czasie której tylko
najbardziej sprawne jednostki mogą w sposób stały generować dodatni clean spark spread
przy pracy w podstawie. W przypadku mniej sprawnej generacji należałoby godzić się z krótszymi od miesiąca okresami zyskownych dostaw, licząc, że takie mogą wystąpić.
Zasadniczo, w przypadku nowoczesnych bloków gazowo-parowych perspektywa zysków
liczona zgodnie z omawianym podejściem obejmuje wszystkie okresy, na które da się kontraktować zarówno gaz jak i energię w ramach handlu na Towarowej Giełdzie Energii. Pojedyncze wystąpienia ujemnej marży (grudnie 2017 i 2018) mogą wynikać z przyjętych założeń
co do budowy krzywej Forward Curve dla obu kluczowych towarów.
Warto wspomnieć, że w przypadku części istniejących w Polsce bloków zasilanych paliwem
gazowym cykl produkcyjny nie pokrywa się z cyklem sezonowym marży clean spark spread.
Jednostki takie nastawione są na pracę głównie w sezonie zimowym, gdyż pełnią dodatkową
rolę wytwórcy ciepła. Nie zachodzi wówczas możliwość pełnego wykorzystania potencjału
wytwórczego do generowania przychodów ze sprzedaży energii w ciągu lata. Niemniej jednak należy podkreślić, że przedstawiane wyżej wyliczenia marży clean spark spread nie
obejmują innych elementów rachunku ekonomicznego wytwórców, jak np. przychodu ze
sprzedaży ciepła bądź ze sprzedaży praw majątkowych, o ile korzystają z tego rodzaju wsparcia. Zatem, nawet przy ujemnym poziomie clean spark spread mogą istnieć ekonomiczne
przesłanki, by prowadzić produkcję energii elektrycznej w takim źródle gazowym.
3.3. Porównanie rentowności wytwarzania energii z paliwa gazowego w Polsce
i Europie
Teoretyczna rentowność polskich wytwórców zasilanych paliwem gazowym, kalkulowana w
modelu clean spark spread, kształtuje się dość korzystnie w porównaniu z sytuacją podobnych wytwórców w innych krajach Europy. W tabelach 1 i 2 przedstawiono kształtowanie się
marż jednostkowych w wybranych krajach, w podziale na sezony: zimowy (Tab.1.: miesiące
październik 2016 – marzec 2017) oraz letni (Tab.2.: dostawy w miesiącach kwiecień-wrzesień
2017). Podział na sezony został zastosowany celowo, z uwagi na odmienne stany rentowności
w obu półroczach będące specyficznymi cechami wybranych rynków. Wyliczenia obrazują
wielkości spreadów dla różnych poziomów sprawności jednostek (49,13%, 55%, 62%). W
przypadku wyliczeń dla Wielkiej Brytanii kalkulacja uwzględnia tzw. podatek węglowy CPS
(Carbon Price Support). Kalkulacje przeprowadzono na bazie notowań w dniu 31 sierpnia
2016 r.
Tabela 1. Clean Spark Spread [Eur/MWh] w wybranych krajach Europy, w sezonie zimowym (zima16/17).
CleanSparkSpread - sezon zimowy X'16-III'17
sprawność
49,13% 55,00% 62,00%
Kraj (rynek)
Polska (TGE)
-0,06
3,50
6,86
Niemcy (Gaspool / EEX) -3,30
-0,04
3,04
Francja (PEG / EEX)
6,42
9,70
12,81
W. Brytania* (NBP /
ICE)
11,09
14,52
17,76
Belgia (Zeebrugge /
EEX)
5,30
8,60
11,72
Holandia (TTF / EEX)
1,03
4,25
7,30
Tabela 2. Clean Spark Spread [Eur/MWh] w wybranych krajach Europy, w sezonie letnim (lato 2017)
CleanSparkSpread - sezon letni IV-IX'17
sprawność
49,13% 55,00%
Kraj (rynek)
Polska (TGE)
4,36
7,84
Niemcy (Gaspool / EEX) -7,53
-4,34
Francja (PEG / EEX)
-6,35
-3,18
W. Brytania* (NBP /
ICE)
5,24
8,45
Belgia (Zeebrugge /
EEX)
-5,24
-2,05
Holandia (TTF / EEX)
-1,49
1,65
62,00%
11,13
-1,33
-0,18
11,48
0,97
4,62
W zbadanej grupie krajów najlepsza sytuacja pod względem rentowności występuje w Wielkiej Brytanii. Clean spark spread jest tam na ogół dodatni. Wytwórcy gazowi są w stanie prowadzić pracę w podstawie w dłuższych okresach i to pomimo dość niskich sprawności istniejących na tamtym rynku bloków. Polska okazuje się być drugim krajem gdzie generacja gazowa jest opłacalna. W naszym kraju liczba źródeł wytwarzania energii z gazu jest dużo
mniejsza niż na Wyspach, jednakże na rynek wchodzą duże, posiadające wysoką sprawność
jednostki (EC Włocławek, EC Płock), a być może pojawią się i kolejne. Przy sprawności 62%
możliwe jest zakontraktowanie dostaw zarówno zimowych, jak i letnich przy dodatniej marży. W przypadku Polski szczególnie intratne jest półrocze letnie. Na tle innych analizowanych
krajów taka właściwość wyróżnia tylko nasz kraj. Przyczyną wyższej rentowności latem jest
kształt sezonowości cen energii w Polsce, odbiegający od typowych przebiegów w reszcie
krajów Europy. Ze względu na przybierające na sile zjawisko okresowego zacieśniania się
różnicy pomiędzy popytem na energię a podażą w półroczu letnim, ceny przyszłych dostaw,
przypadających w tym okresie, są wyraźnie wyższe od dostaw w kwartale czwartym
i pierwszym roku kalendarzowego. W sierpniu 2015 roku, po raz pierwszy od kilkudziesięciu
lat, doszło w Polsce do administracyjnie nakazanego ograniczenia w poborze energii. Ryzyko
niezbilansowania systemu przekłada się na ceny rynkowe energii. W innych krajach podobne
obawy nie występują, przez co w sezonie letnim zwyczajowo ceny energii są niższe niż w
sezonie zimowym.
3.4. Clean Spark Spread a kwestia inwestycji w nowe źródła gazowe
Jak wspomniano wcześniej, badanie poziomu clean spark spread jest uproszczonym modelem
kalkulacji marży osiąganej na wytwarzaniu. Niemniej jednak, miara ta, będąc najprostszą
formą oceny relacji cen gazu i energii w kontekście zysku producenta, podlega stałemu monitoringowi i jest brana pod uwagę przy planowaniu inwestycji w nowe źródła wytwórcze.
Obserwowane w obecnym roku poziomy spreadu sprzyjają inwestycjom w nowe źródła gazowe. Zmiana relacji cen na przełomie roku wyraźnie przełożyła się na oczekiwania co do
wyników finansowych. Wiceprezes PKN Orlen Sławomir Jędrzejczyk informował w styczniu
2016 roku, że uruchamiana elektrociepłownia we Włocławku wniesie 100 mln zł do wyniku
EBIDTA grupy Orlen. Biorąc pod uwagę, że koszt całej inwestycji szacowany był na 1,4 mld
zł, utrzymanie constans warunków cenowych jakie zaistniały na początku 2016 roku, oznaczałoby zwrot pełnych kosztów inwestycji w rekordowym dla polskiej energetyki czasie 7 lat.
Tak pozytywne podejście nie ma oczywiście wystarczających podstaw – ceny
w swej naturze rzeczy są zmienne i nie ma realnej możliwości zabezpieczenia marży na tym
poziomie przez tak długi okres czasu. Nie można pominąć także kwestii regulacyjnych
(wspomniany wynik dla półrocza 2016 zakładał zapewne także wpływy z systemu wsparcia
odpowiedniego dla takiej instalacji), oraz technicznych (podczas rozruchu bloku zdiagnozowano usterki, które opóźniają termin ostatecznego oddania inwestycji).
4. PODSUMOWANIE
Wnioski płynące z analizy poziomów clean spark spread prowadzą do tezy, że nie jest prawdziwy pogląd iż produkcja energii elektrycznej w jednostkach opalanych gazem jest nieopłacalna. Rentowność wytwarzania zaczęła poprawiać się począwszy od czwartego kwartału
2015 roku. W przypadku kontraktacji dostaw rocznych na 2017 rok, spread wytwórcy wynikający z notowań giełdowych w trakcie 2016 roku był już nieprzerwanie dodatni i kształtował
się w przedziale 18-46 zł/MWh, uzyskując na koniec sierpnia poziom około 33zł/MWh. Na
tle rynków europejskich wyniki ekonomiczne możliwe do osiągnięcia przez jednostki gazowe
w Polsce należy ocenić jako bardzo korzystne. Specyficzną cechą dla rynku polskiego jest
występowanie lepszych warunków ekonomicznych w półroczu letnim w relacji do półrocza
zimowego. Niemniej, w ostatnim czasie marża liczona dla każdego z półroczy jest dodatnia
(z wyjątkiem teoretycznego przypadku kalkulacji dla jednostek o najniższej sprawności przy
próbie ciągłej pracy zimą).
Dobre warunki kształtowania się cen towarów energetycznych obserwowane w tym roku dają
podstawy do pozytywnego myślenia o opłacalności inwestycji w nowe źródła gazowe w Pol-
sce. Należy jednak pamiętać, że procesy inwestycyjne w energetyce należą do zagadnień niezwykle skomplikowanych i nie mogą być oceniane jedynie za pomocą prostej miary jaką jest
clean spark spread.
LITERATURA
[1] Apanowicz P.: Jeszcze w tym roku Orlen chce zarobić 100 mln zł na EC Włocławek;
wnp.pl
2016-01-29; http://nafta.wnp.pl/jeszcze-w-tym-roku-orlen-chce-zarobic-100-mln-zl-naec-wloclawek,266319_1_0_0.html
[2] Edwards D. W.: Energy Trading & Investing; McGraw-Hill, 2010
[3] EEX: Market Data; http://www.eex.com
[4] European
Commission
DG
ENER,
Unit
https://ec.europa.eu/energy/en/data-analysis/country
A4:
Energy
Statistics;
[5] Krzyczkowski W.: Węgiel przegrywa konkurencje z gazem; wysokienapiecie.pl 2016-04-
25; http://wysokienapiecie.pl/energetyka-konwencjonalna/1449-ceny-wegla-ceny-gazutanio
[6] Mikołajuk H.: Elektroenergetyka 2015 – Spojrzenie na wyniki finansowe; Materiał video
z Konferencji Naukowo-Technicznej „Rynek Energii Elektrycznej”. Kazimierz Dolny,
25-27 kwietnia 2016 r.; http://www.ree.lublin.pl/
[7] Powernext: Market Data - Pegas; http://www.powernext.com/
[8] PSE Polskie Sieci Elektroenergetyczne: Raport roczny z funkcjonowania KSE za rok
2015; http://www.pse.pl/index.php?did=2870
[9] PSE Polskie Sieci Elektroenergetyczne: Rozwój zasobów Krajowego Systemu Elektro-
energetycznego w kontekście bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej; Materiał video
z Konferencji Naukowo-Technicznej „Rynek Energii Elektrycznej”. Kazimierz Dolny,
25-27 kwietnia 2016 r.; http://www.ree.lublin.pl/
[10] Stooq.pl: PKN Orlen: Blok we Włocławku da 100 mln zł wpływu EBITDA w II poł. br.;
http://stooq.pl/n/?f=1020464
[11] Towarowa Giełda Energii: Dane giełdowe; http://wyniki.tge.pl/
[12] Wikipedia: hasło “Clean Spark Spread”; https://en.wikipedia.org/wiki/Spark_spread
ANALYSIS OF CLEAN SPARK SPREAD IN CURRENT PRICE CONDITIONS
ON THE POLISH POWER EXCHANGE
Key words: natural gas, gas market, electricity, margins, efficiency, heat rate, CO2 emissions, prices, clean spark
spread, commodity market, power exchange, gas-fired production
Summary. The article raised the question of the theoretical gross margin of a gas-fired unit – Clean Spark
Spread. The analysis was done as a model for units operating in Poland in current market conditions. It shows
that the net revenue a generator can make from producing electricity from gas is positive. Therefore, it can be
concluded that the current price relations in Poland, highly profitable when compared to other European countries, may be a strong impulse to the development and the investment in new gas-fired generation units.
Tomasz Soroko, Kierownik Sekcji Zarządzania Portfelem w PGNiG Obrót Detaliczny sp. z
o.o., makler, e-mail: [email protected]