Gli strumenti di simulazione del mercato elettrico liberalizzato

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1 Trasferimento dei risultati della Ricerca di Sistema La luce della ricerca 22 Marzo 2005 Gli strumenti di simulazione del mercato elettrico liberalizzato ove Via Rubattino, 54 - Milano Auditorium Ricerca di Sistema Elettrico

2 Il programma L evento I processi di liberalizzazione dei mercati elettrici incrementano l efficienza complessiva del sistema ma generano una complessa struttura organizzativa a causa della nascita di nuovi soggetti, con ruoli e funzioni diverse, spesso in concorrenza tra loro. Tale complessità rende indispensabile per tali soggetti disporre di adeguati strumenti di simulazione, finalizzati sia a prevedere il comportamento futuro del sistema, sotto certe condizioni, sia ad analizzarne in dettaglio il comportamento passato. Mediante tali strumenti: I produttori possono pianificare la loro produzione (e quindi l offerta sul mercato) nel breve/medio termine, tenendo conto del comportamento dei propri competitori, nonché pianificare nuovi investimenti in capacità di generazione nel lungo termine. I grossisti (così come i consumatori più evoluti), possono effettuare previsioni dei prezzi dell energia su diversi orizzonti temporali, sulle quali tarare la propria strategia commerciale. L autorità di regolazione può verificare l impatto dell applicazione di nuove regole, nonché monitorare il funzionamento del mercato, ad esempio al fine di controllare che non vi sia abuso di posizioni dominanti. L operatore di sistema può verificare, anche in prospettiva, l adeguatezza del sistema elettrico a soddisfare la domanda rispettando i previsti standard di sicurezza e di affidabilità. Le autorità politiche possono disporre di maggiori e più affidabili elementi sulla base dei quali definire gli indirizzi di sviluppo dell intero sistema elettrico. È proprio per far fronte a queste nuove esigenze che, nell ambito dei progetti di Ricerca di Sistema ENTRADE ed EXTRA, è stata condotta un intensa attività di ricerca e sviluppo di simulatori del mercato elettrico liberalizzato, che sono stati impiegati per studi di vario tipo sul mercato elettrico italiano. I risultati di tale attività saranno presentati e discussi nel presente convegno. Ulteriori informazioni al sito: La partecipazione è gratuita. Per ragioni organizzative si prega di dare conferma della partecipazione a smidili@cesi.it entro Giovedì 17 Marzo :00 Registrazione 9:30 Apertura lavori A. Ortis AEEG G. Santagostino 9:45 I simulatori del mercato elettrico sviluppati nel contesto della Ricerca di Sistema 10:15 Esempi di simulazioni di scenario di breve e di lungo termine A. Gelmini E. Bompard Politecnico di Torino 11:15 Coffee break 11:30 Tavola Rotonda: Gli strumenti di simulazione nella prospettiva dei diversi attori del mercato elettrico liberalizzato Moderatore: D. Lucarella Partecipano: M. Beccarello AEEG E. Fiorino GRTN G. Aruta GME A. Biancardi Confindustria A. Livrieri Assoelettrica P. Ghislandi AIGET R. Napoli AEIT-GUSEE M. Gallanti 13:00 Buffet M. Benini

3 I simulatori del mercato elettrico sviluppati nel contesto della Ricerca di Sistema Michele Benini Gli strumenti di simulazione del mercato elettrico liberalizzato Milano, 22 Marzo 2005 Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 1

4 Sommario Perché sono utili i simulatori del mercato elettrico? A chi sono utili i simulatori del mercato elettrico? I simulatori sviluppati nei progetti sul mercato elettrico: Breve Termine Medio Termine Lungo Termine Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 2

5 Perché sono utili i simulatori del mercato elettrico? AEEG MAP MAMB Perché un mercato elettrico liberalizzato: è un sistema strutturalmente complesso è caratterizzato dalla presenza di molti attori che svolgono ruoli e funzioni diverse che rappresentano interessi diversi spesso in competizione tra loro Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 3

6 Perché sono utili i simulatori del mercato elettrico? Perché un mercato elettrico liberalizzato: è l espressione economica di un sistema elettrico ed un sistema elettrico è un sistema tecnicamente complesso occorre modellare sia il lato economico che il lato tecnico Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 4

7 Perché sono utili i simulatori del mercato elettrico? In sintesi,, per dominare la complessità del sistema! Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 5

8 A chi sono utili i simulatori del mercato elettrico? Ai produttori: per pianificare la produzione e la conseguente offerta sul mercato nel breve/medio termine, tenendo conto del comportamento dei propri competitori per pianificare nuovi investimenti in capacità di generazione nel lungo termine Ai grossisti (ed ai consumatori più evoluti): per prevedere i prezzi dell energia su diversi orizzonti temporali, in base a cui tarare la propria strategia commerciale Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 6

9 A chi sono utili i simulatori del mercato elettrico? All autorità di regolazione: per verificare l impatto dell applicazione di nuove regole per monitorare il funzionamento del mercato, ad esempio per controllare che non vi sia abuso di posizioni dominanti All operatore di sistema: per verificare l adeguatezza del sistema a soddisfare la domanda, nel rispetto dei previsti standard di sicurezza e di affidabilità Alle autorità politiche: per disporre di maggiori e più affidabili elementi in base ai quali definire gli indirizzi di sviluppo dell intero sistema elettrico Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 7

10 I progetti sul mercato elettrico ENTRADE Energy trading: modelli e funzionamento dei mercati liberalizzati dell energia periodo fase iniziale della liberalizzazione del mercato elettrico italiano EXTRA Sviluppi del mercato liberalizzato dell energia elettrica in Italia e sua integrazione nel mercato elettrico europeo periodo liberalizzazione in fase avanzata, ma con molte questioni ancora aperte Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 8

11 I simulatori sviluppati nei progetti Simulazioni di BREVE TERMINE (ENTRADE): orizzonte temporale: 1 ora 1 settimana finalizzate in particolare allo studio del comportamento di offerta sul mercato spot da parte di un produttore Simulazioni di MEDIO TERMINE (ENTRADE): orizzonte temporale: 1 anno finalizzate in particolare a studi di scenario (es. analisi whatif, analisi di sensitivity, ecc.) Simulazioni di LUNGO TERMINE (EXTRA): orizzonte temporale: anni finalizzate in particolare allo studio dello sviluppo del parco di produzione e del relativo impatto sul mercato Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 9

12 Simulazione di mercato di BREVE TERMINE Dettaglio di modellazione: Unità termoelettriche: Minimo tecnico e potenza massima Curve quadratiche di consumo di combustibile Costi di accensione Vincoli di flessibilità in accensione / spegnimento Impianti idroelettrici: Topologia delle aste Potenza massima e rendimento in generazione e pompaggio Capacità massime e livelli dei bacini / serbatoi Apporti, sfiori, tempi di corrivazione, ecc. Rete di trasmissione: Modello zonale ad aree interconnesse radialmente Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 10

13 Simulazione di mercato di BREVE TERMINE Simulazione di mercato perfettamente competitivo: produzione offerta ai costi marginali da parte di tutti i competitori, per la copertura di un carico dato obiettivo: minimizzazione dei costi variabili (di combustibile) complessivi, tenendo conto dei vincoli di rete costituisce un benchmark con cui confrontare i risultati dei mercati reali (es. calcolo del PCMI), ben lontani dalla competizione perfetta, in quanto tipicamente oligopolistici Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 11

14 Simulazione di mercato di BREVE TERMINE Studio del comportamento di offerta di un price-maker: il price-maker è in grado di influenzare i prezzi variando la quantità prodotta obiettivo: determinare la risposta ottima alla curva di domanda residua stimata Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 12

15 Simulazione di mercato di BREVE TERMINE Studio del comportamento di offerta di un price-taker: il price-taker, per le sue piccole dimensioni, non può influenzare i prezzi variando la quantità prodotta occorre partire da una previsione del prezzo sull orizzonte temporale considerato obiettivo: determinare la risposta ottima ad un profilo di prezzo imposto sono messe in funzione le unità termoelettriche che consentono di ottenere ricavi superiori ai costi la produzione idroelettrica è concentrata nelle ore a prezzo più alto Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 13

16 Simulazione di mercato di MEDIO TERMINE Dettaglio di modellazione: analogo a quello dei simulatori di breve termine, salvo per gli impianti idroelettrici, modellati mediante equivalenti per ciascuna zona di mercato e ciascuna società Obiettivo: valutazione su un orizzonte annuale dell impatto sui prezzi orari di scenari differenziati ad es. in termini di: andamento della domanda tattiche di offerta dei partecipanti al mercato prezzi dei combustibili producibilità idroelettrica vincoli di trasporto tra zone indisponibilità accidentale e programmata degli impianti Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 14

17 Il simulatore di mercato di MEDIO TERMINE Vincoli Vincoli sulle sulle quote quote di di mercato mercato Prezzi Prezzi dei dei combustibili combustibili e e contratti contratti vincolanti vincolanti Tattiche Tattiche d offerta d offerta scelte scelte dai dai produttori produttori Modulo 1 (unit commitment minimi costi) Ordine di merito economico Costi marginali per zona e società Modulo 2 (generatore offerte per la Borsa) Offerte di vendita Modulo 3 (incrocio domanda-offerta, gestione congestioni interzonali) Prezzi orari zonali di mercato Dispacciamento di borsa Quote di mercato risultanti Domanda Domanda di di energia energia Vincoli Vincoli di di transito transito tra tra aree aree Sistema Parco elettrico produzione Elasticità Elasticità della della domanda domanda Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 15

18 Esempi di risultati di simulazioni di MT Sensitività del prezzo medio rispetto alla variazione del prezzo dei combustibili AREA NORD Pm [Euro/MWh] % 80% 90% 100% 110% 120% Variazione [%] del prezzo del com bustibile rispetto al valore di riferim ento Metano Carbone Olio Gasolio Orimulsion Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 16

19 Esempi di risultati di simulazioni di MT Transiti Nord - CentroNord MW Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini

20 Esempi di risultati di simulazioni di MT 120 Andamento del Prezzo Unico Nazionale /MWh ore Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 18

21 Simulazione di mercato di LUNGO TERMINE Dettaglio di modellazione: a differenza dei simulatori di breve / medio termine: Obiettivo: impianti idroelettrici modellati in maniera aggregata per ciascuna società (potenza massima e produzione mensile) non sono considerati i costi di accensione delle unità termoelettriche non sono modellati i vincoli di trasmissione simulare non solo la competizione in termini di prezzi e quantità ma anche la competizione in termini di investimenti in nuova capacità produttiva per valutare, ad esempio, la disponibilità futura di un sufficiente margine di riserva, l effetto di un capacity payment, ecc. Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 19

22 Simulazione di mercato di LUNGO TERMINE Un simulatore di lungo termine è quindi composto da: Un modello di breve/medio termine, in grado di determinare i risultati del mercato, in termini di quantità vendute dai diversi competitori e di corrispondenti livelli di prezzo Un modello di lungo termine che, basandosi volta per volta sui risultati del modello di breve/medio termine, determina ed implementa le strategie di investimento dei diversi competitori Ciclo LT Ciclo BT/MT Ciclo BT/MT Ciclo BT/MT Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 20

23 I simulatori di lungo termine del progetto EXTRA SPEME (Simulatore per la Previsione dell Evoluzione del Mercato Elettrico): sviluppato prendendo spunto dalla teoria della system dynamics (J.W. Forrester MIT, 1961) individuazione delle relazioni causali / temporali tra le variabili che caratterizzano il sistema e modellazione delle retroazioni positive / negative che ne derivano LRMS (Long Run Market Simulator): sviluppato sulla base della Teoria dei Giochi, modellando il comportamento degli attori del mercato come una sequenza di mosse in un gioco competitivo consente di individuare e studiare possibili equilibrî di mercato raggiungibili sia nel breve / medio che nel lungo termine Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 21

24 Presentazioni seguenti SPEME (Simulatore per la Previsione dell Evoluzione del Mercato Elettrico): Esempi di simulazioni di lungo termine LRMS (Long Run Market Simulator): Esempi di simulazioni di breve / medio termine Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 22

25 Per ulteriori informazioni Milano, 22 Marzo 2005 Michele Benini 23

26 LRMS Long Run Market Simulator Prof. Ettore BOMPARD Politecnico di Torino Dipartimento di Ingegneria Elettrica Gli strumenti di simulazione del mercato elettrico liberalizzato Milano, 22 Marzo 2005 Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 1

27 SOMMARIO Obiettivi Teoria dei giochi Caratteristiche del simulatore Simulatore di breve periodo Rappresentazione della domanda Unit commitment idro e termoelettrico Gioco per la simulazione dell equilibrio Contratti bilaterali e price caps Minima offerta di prezzo Costo evitabile Costi fissi Correzione di fascia Simulazioni del mercato elettrico italiano Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 2

28 OBIETTIVI DEL SIMULATORE Modellare il mercato elettrico italiano con riferimento ad un orizzonte temporale dell ordine di anni. Modellare, in particolare, la variazione della capacità di produzione. Considerare gli aspetti evolutivi del mercato quali variazioni della domanda, dei prezzi dei combustibili o delle regole. Permettere una previsione delle performance del mercato con riferimento sia agli aspetti spiccatamente economici (prezzi, efficienza del mercato, ) che di scenario (composizione del parco di generazione nazionale, autosufficienza energetica, ). Fornire uno strumento utile per la valutazione ex ante delle regole già introdotte e di futura introduzione con possibili analisi di sensitività. Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 3

29 TEORIA DEI GIOCHI Fondamenti: Von Neumann e Morgenstern (1944). Equilibrio nei giochi non cooperativi: Nash (1951). Permette la modellazione dell interazione strategica tra giocatori consapevoli del fatto che l utilità ottenuta nel gioco dipende dalle scelte operate dai giocatori avversari. Fornisce modelli per la rappresentazione dei mercati oligopolistici. I giocatori sono razionali nel senso che mirano a massimizzare l utilità che deriva dal gioco. L obiettivo principale nella formalizzazione di un gioco è la modellazione del comportamento dei concorrenti e della loro interazione strategica per la determinazione del punto di equilibrio finale del gioco. L equilibrio è raggiunto quando nessun giocatore ha interesse a modificare la propria mossa se non lo fanno gli altri. Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 4

30 CARATTERISTICHE DEL SIMULATORE Simulatore basato sulla teoria dei giochi. Gioco 1 - Clearing del mercato nel breve termine: Mossa: scelta del prezzo offerto sul mercato; Payoff: producer surplus; Modello: Forchheimer e Bertrand, numero di leader arbitrario. Gioco 2 Variazione della capacità di produzione: Mossa: scelta della capacità e della tecnologia da installare; Payoff: valore attuale netto dell investimento. Vincoli di rete non modellati. Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 5

31 DATI DI INGRESSO Carico per ogni intervallo con individuazione del tipo e della fascia; Curve di costo, flessibilità, indisponibilità (accidentale e programmata), prezzo dei combustibili, potenza minima e massima degli impianti termoelettrici; Producibilità degli impianti idroelettrici a bacino/serbatoio per ogni periodo; Assorbimento degli impianti idroelettrici di pompaggio per ogni periodo; Importazioni, produzione CIP6 e impianti idroelettrici ad acqua fluente per ogni periodo; Percentuale di contratti bilaterali per ogni intervallo; Price cap; Costi di costruzione e gestione degli impianti termoelettrici. Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 6

32 PARAMETRI E INDICI Parametri di merito economici: indici di prezzo (prezzi minimi medi e massimi, volatilità, ); indici di surplus (producer, consumer, social surplus, perdita secca,...) indici di potere di mercato (HHI, Lerner index ). Indici di scenario: indice di adeguatezza del parco nazionale di generazione (rapporto tra la capacità installata e la domanda massima); indice di competitività ( quota della capacità di produzione nazionale con costi di produzione inferiori ad una certa soglia); indici di diversificazione produttiva (percentuali di impianti con emissioni sotto una certa soglia o con una certa tecnologia produttiva); indici di importazione (energia totale importata in rapporto alla produzione nazionale). Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 7

33 SIMULATORE DI BREVE PERIODO La curva di durata equivalente della domanda per ogni periodo viene ottenuta considerando: le importazioni; gli impianti CIP6; l allocazione ottimale dal punto di vista economico dell energia prodotta degli impianti idroelettrici a serbatoio/bacino; l allocazione ottimale dal punto di vista economico dell energia consumata dagli impianti idroelettrici di pompaggio. Lo unit commitment dei gruppi termici viene effettuato definendo un numero arbitrario di flessibilità degli impianti (numero di accensioni e spegnimenti possibili in un tempo assegnato) sulla base di una lista di merito economica. Contratti bilaterali e price caps. Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 8

34 CURVA DI DURATA EQUIVALENTE DELLA DOMANDA L P Smax E Smax Vincoli di potenza attivi Vincoli di potenza non attivi Vincoli di potenza non attivi P max T E T L(h*) Vincoli di potenza attivi P pmax E pmax h(t) Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 9

35 UNIT COMMITMENT MINIMA E MASSIMA POTENZA L Periodo 2.Curva di carico dopo l elaborazione festivo 1. Curva di carico originale sabato L wmin L vmin T Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 10

36 UNIT COMMITMENT LISTA DI MERITO 1 P 1 min C 1 Sempre accesi durante il periodo P 2 min P 3 min P 4 min C 2 C 3 C 4 5 P 5 min C 5 P W.E. spenti durante i giorni festivi P W.D. sempre spenti durante il periodo 6 i i+1 : : : : P 6 min P i min : : P i+1 min : : C 6 C i C i+1 : : : : Ordine ascendente con il costo di merito C i j P j+1 min C j j+1 P j+2 min C j+2 j+2 P j+3 min C j+3 : : : : : : Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 11

37 ALGORITMO PER IL GIOCO NEL BREVE PERIODO Definizione della curva di domanda residua per ogni leader (Residual Demand Curve - RDC). Esplorazione, per ogni giocatore identificato come leader, della RDC e definizione del miglior prezzo d offerta per ognuno dei suoi generatori con riferimento alla sua curva aggregata di costo marginale. Instaurazione di un processo iterativo in cui tutti i leader muovono a turno sino a quando un equilibrio di Nash, se esiste, non è raggiunto. Clearing del mercato, sulla base delle offerte di prezzo determinate strategicamente per i leader e assunte pari al prezzo minimo d offerta per le unità delle altre società di produzione, e calcolo dei parametri di merito economici. Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 12

38 CONTRATTI BILATERALI Sono pre-assegnati e non entrano a far parte del gioco per la realizzazione del clearing del mercato. Sono definiti con riferimento a ciascun intervallo. La produzione e la domanda soddisfatta con transazioni bilaterali sono escluse dall offerta strategica delle unità e pertanto non vengono considerate al fine del gioco per la definizione dell equilibrio. Ai contratti bilaterali sono allocati i gruppi di produzione meno costosi essendo questa la scelta ottima (almeno in competizione perfetta). Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 13

39 PRICE CAP(S) Massimo valore ammesso per il prezzo offerto dalle società di produzione durante la formulazione strategica delle offerte. Un price-cap può essere definito dall Autorità come strumento normativo che limita il potere di mercato delle società (unico per tutto il mercato). Un price-cap può essere definito implicitamente dalla domanda come prezzo massimo associato con l offerta a prezzo più elevato (unico per tutto il mercato). Un price-cap può essere autonomamente scelto da ogni società di produzione per assicurasi quote di mercato o per evitare interventi correttivi del regolatore (diverso per società di produzione). Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 14

40 PREZZO MINIMO DI OFFERTA DEL PRODUTTORE Nel procedimento iterativo che simula l interazione strategica, ogni singolo giocatore alza il prezzo offerto per la quantità corrispondente alla differenza tra la potenza massima e minima a partire da un prezzo minimo di offerta. Ci sono diverse opzioni per definire il minimo prezzo offerto che tengono conto sia dei costi evitabili che dei costi non evitabili: costi evitabili (nel breve periodo) C V ; costi fissi C F ; correzione di fascia b z ; I costi evitabili possono essere espressi in termini di costo marginale o di costo unitario alla potenza massima. Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 15

41 CORRELAZIONE PREZZO FASCIA ORARIA. I prezzi hanno evidenziato nel 2004 una spiccata correlazione con le fasce Il rapporto tra i prezzi medi per fascia ricavati dalla borsa e quello delle tariffe AT non è molto dissimile Nel simulatore si è assunto come fattore correttivo dell offerta per fascia, quello delle tariffe: b 1 b 2 b 3 b Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 16

42 SIMULAZIONE DEL MERCATO ITALIANO Periodo considerato: Aprile 2004 Dicembre Comparazione dei prezzi medi e dei prezzi medi pesati. Impatto di diverse inizializzazioni del gioco in termini di offerta minima. Impatto del gioco sul prezzo di mercato. Opzioni di inizializzazione del prezzo minimo considerate: Costo marginale C m Costo unitario alla potenza massima C u pmax Costo Unitario alla potenza massima + quota costi fissi C F + C u pmax Costo marginale corretto per fascia b z C m Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 17

43 PREZZO MINIMO: COSTO MARGINALE - C m Prezzi medi pesati ( /MWh) April May June July Aug. Sept. Oct. Nov. Dec. Borsa Prezzo con gioco Prezzo senza gioco Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 18

44 PREZZO MINIMO: COSTO UNITARIO A P max - C u Pmax Prezzi medi pesati ( /MWh) April May June July Aug. Sept. Oct. Nov. Dec. Borsa Prezzo con gioco Prezzo senza gioco Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 19

45 PREZZO MINIMO: COSTO UNITARIO P max + COSTI FISSI Prezzi medi pesati ( /MWh) April May June July Aug. Sept. Oct. Nov. Dec. Borsa Prezzo con gioco Prezzo senza gioco Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 20

46 PREZZO MINIMO: COSTO MARGINALE PER FASCIA Prezzi medi pesati ( /MWh) April May June July Aug. Sept. Oct. Nov. Dec. Borsa Prezzo con gioco Prezzo senza gioco Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 21

47 PREZZI CON DIVERSE OPZIONI PER IL PREZZO MINIMO PREZZO MINIMO DI OFFERTA C m ( /MWh) C u Pmax ( /MWh) C u Pmax +C F ( /MWh) b z C m ( /MWh) Prezzo medio min λ M -λ S max λ M -λ S Deviazione standard Prezzo medio pesato min λ Mw -λ Sw max λ Mw -λ Sw Deviazione standard Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 22

48 PREZZI MEDI PESATI Prezzi medi pesati ( /MWh) April May June July Aug. Sept. Oct. Nov. Dec. Borsa C m C u pmax C F +C u pmax b z C m Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 23

49 ANDAMENTO DEI PREZZI - DICEMBRE Prezzi orari di borsa ( /MWh) Borsa C m C u pmax C F +C u pmax b z C m Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 24

50 ANDAMENTO DEI PREZZI DICEMBRE Settimana dal 6 al 12 Dicembre 2004 Prezzi orari di borsa ( /MWh) Borsa C m C u pmax C F +C u pmax b z C m Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 25

51 CONCLUSIONI La teoria dei giochi è uno strumento utile per simulare l interazione strategica tra i giocatori nel mercato elettrico. Il simulatore basato sulla teoria dei giochi può fornire un riferimento per la valutazione dei risultati (sopratutto in termini di prezzo) del mercato elettrico. I risultati del simulatore non sono in buon accordo con la realtà se si considerano nella formulazione del prezzo minimo di offerta i costi marginali. I risultati del simulatore sono in buon accordo con la realtà se si considerano nella formulazione del prezzo minimo di offerta i costi fissi o la correzione per fascia. L andamento temporale dei prezzi può essere riprodotto con buona approssimazione solo considerando la correzione dell offerta minima con il meccanismo della fascia. Milano, 22 Marzo 2005 Ettore Bompard 26

52 SPEME Simulatore per la Previsione dell Evoluzione del Mercato Elettrico Alberto Gelmini Gli strumenti di simulazione del mercato elettrico liberalizzato Milano, 22 Marzo 2005 Milano, 22 Marzo 2005 Alberto Gelmini 1

53 Indice 1. Simulatore SPEME SCENARI SIMULATI Senza Capacity Payment Con Capacity Payment 2. Scenari simulati Minimi costi S_Base CP_Base Bid-Up S_BU CP_BU Politecnico SPEME Confronto Tecnologie Generazione al Risultati e confronti 30 Potenza disponibile (GW) Import CIP6 Rinnov. Altri Carb./Or. Carb. Inn. C.C. Repow. Olio T.G. Idroel. Pomp. Milano, 22 Marzo 2005 Alberto Gelmini 2

54 Simulatore SPEME 1 System Dynamics Il mercato elettrico simulato come sistema dinamico le relazioni causali / temporali tra le variabili che caratterizzano il sistema (ritardi, retroazioni, proiezioni in avanti) costituiscono lo schema del modello + Costi Combustibile Dismissioni - Prezzi + Capacità in servizio + Capacità in costruzione Bid-up Capacità attesa Margine di riserva - Dismissioni attese + Richieste di autorizzazione - + Domanda Domanda attesa Costi Comb Decisioni di investimento Prezzi attesi + Margini attesi + Nuove genco Milano, 22 Marzo 2005 Alberto Gelmini 3

55 Simulatore SPEME 2 Società di produzione: Condizioni iniziali Increm ento ( /M W h) Livello 1 Livello 2 Livello 3 Strategia d offerta Propensione verso nuovi investimenti Possibilità di costruzione nuovi impianti Margine termico (%) Milano, 22 Marzo 2005 Alberto Gelmini 4

56 Simulatore SPEME 3 Pianificazione degli investimenti: L obiettivo è il ritorno economico dell investimento (TIR) Limiti sui possibili investimenti (tecnologia, combustibile, società) Parco di generazione Parco termico dettagliato per singola unità di produzione o centrale Potenza massima e minima, curva di consumo, combustibile utilizzato, flessibilità, disponibilità, Milano, 22 Marzo 2005 Alberto Gelmini 5

57 Simulatore SPEME 4 Dispacciamento delle unità di produzione: Prezzi d offerta = costi variabili + bid up Bid up funzione del margine di potenza e della GenCo Modello Peak Shaving per l idroelettrico Curva di durata /MWh CS(P) Ore Turbogas CS(Pmax)+Bid Up CS(Pmax) P Min P Max MWh Ore Idro Serb. Ore Residue 3 4 Ore Pomp Milano, 22 Marzo 2005 Alberto Gelmini 6

58 Simulatore SPEME 5 Modellazione della domanda Incrementi percentuali annui previsti Elasticità della domanda ai prezzi nel medio termine Modello Capacity Payment Asta anticipata di tre anni Remunerazione di: costi d investimento e O&M minimi (TG) costi O&M massimi Milano, 22 Marzo 2005 Alberto Gelmini 7

59 Scenari simulati 1 Condizioni iniziali ANNO 2002: Fabbisogno TWh picco in Dicembre di GW Capacità installata 66.5 GW Parco termoelettrico iniziale 33.5 GW (esclusi CIP6) Produzione idroelettrica valore intermedio ultimi anni Idro fluente 13.4 TWh Idro serbatoio 31.3 TWh consumo pompaggio (-) 8.3 TWh generazione impianti pompaggio 5.9 TWh Carico contendibile = Fabbisogno CIP6 Import Milano, 22 Marzo 2005 Alberto Gelmini 8

60 Scenari simulati 2 Crescita domanda: Alta +2.9% primi dieci anni +2.1% anni successivi Bassa +2.5% primi dieci anni +1.8 % anni successivi Combustibili Prezzi 2002 utilizzati da AEEG per Ct Combustibile Metano Gasolio Nafta Carbone Orimulsion Prezzo /GJ Milano, 22 Marzo 2005 Alberto Gelmini 9

61 Scenari simulati 3 Tipologie dei nuovi impianti Tecnologia Taglia [MW] Rendimento Costo Invest. [ /kw] Costo O&M [ /kw/ mese] Tempo di costruzione Ciclo combinato % anni Ciclo combinato avanzato % anni Turbogas % anni Tradizionale a carbone % anni Supercritico a carbone % anni Milano, 22 Marzo 2005 Alberto Gelmini 10