Il mercato dei servizi di dispacciamento in Italia: analisi e approcci di simulazione Virginia Canazza

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1 Il mercato dei servizi di dispacciamento in Italia: analisi e approcci di simulazione Virginia Canazza Padova, 13 Ottobre 2016

2 Agenda Il mercato dei servizi di dispacciamento in Italia Principali evidenze dall analisi storica Metodologia di simulazione di MSD Case studies

3 IL MERCATO DEI SERVIZI DI DISPACCIAMENTO IN ITALIA

4 Il dispacciamento: obiettivi e risorse dispacciamento Operato da Riserva secondaria Riserva terziaria Risoluzione delle congestioni infrazonali Bilanciamento Per garantire la sicurezza operativa del sistema elettrico e la qualità del servizio di dispacciamento per evitare deviazioni troppo grandi dal livello di frequenza nominale: 50 Hz per evitare deviazioni troppo grandi dal livello nominale di tensione per assicurare il bilanciamento continuo tra produzione e consumo Acquistando dai produttori diversi tipi di servizi ancillari: obbligatori o opzionali remunerati o non remunerati Acquistando dai consumatori il servizio di interrompibilità con notifica automatico, senza notifica 4

5 Nuovo timing a seguito del market coupling: uno dei mercati in Europa più distanti dal tempo reale MSD: fase di programmazione ex ante MB: fase di bilanciamento ex post MSD1 MB1 MSD2 MB2 MSD3 MB3 MSD4 MB4 MB5 Apertura D-1 * * D-1 * D-1 * D D-1 Chiusura D-1 * * 7.00 D * D * D D Esiti D-1 # D-1 # D # D # # Ore negoziabili 1-24 D 1-8 D 8-24 D 9-12 D D D D D D Gate closure: MI si chiude da 5 ore e mezzo a 9 ore e mezzo prima del tempo reale a seconda delle sessioni Il Target Model prevede GC ad un ora prima 5

6 L approvvigionamento delle riserve: i requisiti secondo i criteri del codice di rete Regolazione Partecipazione Approvvigion amento Primaria di frequenza Secondaria di frequenza Terziaria di potenza Obbligatoria per tutte le unità rilevanti e non intermittenti Volontaria (con obbligo di offerta per le abilitate) Volontaria (con obbligo di offerta per le abilitate) Macrozonale (Continente, Sicilia, Sardegna) Macrozonale (Continente, Sicilia, Sardegna) Requisito Contributo ai 3000 MW definiti sul sistema RGCE in base al peso energetico italiano (nel 2009, 10.9%: 321 MW, aumentabili perché l Italia è una zona periferica) RS = 10 L MAX Zonale RSS = P UP,Z MAX σ L,Z 2 + σ W,Z 2 + σ PV,Z 2 Fornitura 1.5% della potenza efficiente netta (10% in Sardegna e in Sicilia quando esercita in isola) 15% della potenza per gli idroelettrici, MAX (6%P, 10 MW) per i termoelettrici Obbligo di offerta di tutta la banda di regolazione disponibile 6

7 PRINCIPALI EVIDENZE DALL ANALISI STORICA

8 I costi del dispacciamento sono la componente principale dell uplift gen-09 giu-09 nov-09 apr-10 set-10 feb-11 lug-11 dic-11 mag-12 ott-12 mar-13 ago-13 gen-14 giu-14 nov-14 apr-15 set-15 feb-16 lug-16 A valle di MGP e MI Produzion e da unità termiche programm abili diminuisce Produzion e da fonti rinnovabili intermitte nti aumenta Il margine di riserva disponibil e dopo MGP/MI si riduce I requisiti di riserva aumentano: Riserva primaria/secondaria: per compensare le RES intermittenti Riserva terziaria: per compensare errori di previsione delle RES Andamento della componente uplift previsionale e consuntiva ( /MWh) Uplift previsionale Fonte: elaborazioni REF-E su dati Terna Negli ultimi anni i volumi di MSD sono in crescita per bassa domanda e crescita rinnovabili Uplift consuntiva Andamento delle componenti dell'uplift consuntiva nel 2016 ( /MWh) Sbilanciamenti CCC/CCT Interconnessioni virtuali Nel corso di quest anno i costi di MSD e sbilanciamenti sono notevolmente aumentati Dispacciamento Interconnessioni Uplift consuntiva gen-16 feb-16 mar-16 apr-16 mag-16 giu-16 (Indagine in corso da parte dell Autorità avviata con la Delibera 342/16) 8

9 Dopo la riforma del 2010/2011, i volumi di MSD/MB hanno ripreso a crescere Volumes traded on MSD (TWh) Volumes traded on MB (TWh) Data on 2016 refer to the first 8 months Source: 15.0 GME data Data on 2016 refer to the first 7 months Source: GME data BID - RT BID - AS BID - OFF - RT OFF - AS OFF - BID - RT BID - RS BID - AS BID - OFF - RT OFF - RS OFF - AS OFF - SU MSD: accensione e regolazione a scendere sono i principali prodotti scambiati poichè dopo MGP/MI non ci sono sufficienti bande di regolazione primaria e terziaria SU MB: Terna approvvigiona soprattutto regolazione secondaria oltre che le regolazioni a salire e scendere per il bilanciamento 9

10 I servizi ancillari sono approvvigionati soprattutto nelle zone con alte rinnovabili Volumes traded on MSD (TWh) Volumes traded on MB (TWh) BID - RT BID - AS OFF - RT OFF - AS BID - RT BID - RS BID - AS OFF - RT OFF - RS OFF - AS Data on 2016 refer to the first 8 months Source: GME data Data on 2016 refer to the first 7 months Source: GME data I CCGT erogano la maggior parte dei servizi ancillari: accensione (perchè spesso spenti a valle di MGP) e servizi di bilanciamento (grazie alla flessibilità) Volumes traded on MSD (TWh) Volumes traded on MB (TWh) BID - RT BID - AS OFF - RT OFF - AS BID - RT BID - RS BID - AS OFF - RT OFF - RS OFF - AS Data on 2016 refer to the first 8 months Source: GME data Data on 2016 refer to the first 7 months Source: GME data 10

11 I prezzi su MSD garantiscono significativi spread rispetto a MGP Jan-10 Jan-10 May-10 May-10 Sep-10 Sep-10 Jan-11 Jan-11 May-11 May-11 Sep-11 Sep-11 Jan-12 Jan-12 May-12 May-12 Sep-12 Sep-12 Jan-13 Jan-13 May-13 May-13 Sep-13 Sep-13 Jan-14 Jan-14 May-14 May-14 Sep-14 Sep-14 Jan-15 Jan-15 May-15 May-15 Sep-15 Sep-15 Weighted average prices for upw ard services on the MSD programming phase ( /MWh) PUN Startup Tertiary regulation Fonte: REF-E calculations based on GME data Weighted average prices for dow nw ard services on the MSD programming phase ( /MWh) PUN Shutdown Tertiary regulation I prezzi medi ponderati a salire su MSD ex-ante sono garantiscono uno spread positivo rispetto al PUN, mentre tra prezzi medi ponderati a scendere su MSD ex-ante e PUN vi è uno spread negativo I servizi di accensione garantiscono tipicamente un prezzo maggiore della riserva terziaria a salire, mentre quelli di spegnimento un prezzo minore della riserva terziaria a scendere Fonte: REF-E calculations based on GME data 11

12 Anche i prezzi di MB garantiscono significativi spread rispetto ai prezzi di MGP ma con più ampia volatilità Jan-10 Jan-10 May-10 May-10 Sep-10 Sep-10 Jan-11 Jan-11 May-11 May-11 Sep-11 Sep-11 Jan-12 Jan-12 May-12 May-12 Sep-12 Sep-12 Jan-13 Jan-13 May-13 May-13 Sep-13 Sep-13 Jan-14 Jan-14 May-14 May-14 Sep-14 Sep-14 Jan-15 Jan-15 May-15 May-15 Sep-15 Sep-15 Weighted average prices for upward services on the MB real time phase ( /MWh) PUN Startup Secondary regulation Tertiary regulation Fonte: REF-E calculations based on GME data Weighted average prices for downward services on the MB real time phase ( /MWh) PUN Shutdown Secondary regulation Tertiary regulation Anche i prezzi medi ponderati a salire e a scendere su MB garantiscono uno spread rispettivamente positivo e negativo rispetto al PUN Il prezzo della riserva secondaria è spesso compreso tra il prezzo per accensione/spegnimento e il prezzo per la riserva terziaria Fonte: REF-E calculations based on GME data 12

13 0 Le distribuzioni degli spread di prezzo su MSD ex ante si stanno sempre più concentrando attorno alla mediana (50-esimo percentile) per tutti i prodotti scambiati (ma permangono casi con alta deviazione rispetto alla media) Awarded MSD price spreads for sturtup in the South zone ( /MWh) Awarded MSD price spreads for upward tertiary regulation in the South zone ( /MWh) Su MSD i prezzi PAB di offerta mostrano la tendenza a convergere sempre di più: maggiore sostituibilità fra le risorse di flessibilità? January, 1 st September, 30th 2015 period Source: REF-E calculations on GME data Awarded MSD price spreads for shutdown in the South zone ( /MWh) January, 1 st September, 30th 2015 period Source: REF-E calculations on GME data Awarded MSD price spreads for downward tertiary regulation in the South zone ( /MWh) January, 1 st September, 30th 2015 period Source: REF-E calculations on GME data January, 1 st September, 30th 2015 period Source: REF-E calculations on GME data

14 Ricavi MGP (M ) Per i CCGT a mercato l operatività su MSD diventa la principale fonte di marginalità Fonte: elaborazioni REF-E su dati GME Ricavi su mercati successivi a MGP (M ) Risultati storici dei CCGT nell'anno margini sui costi variabili asse verticale: /MW, asse orizzontale: unità Fonte: elaborazioni REF-E su dati GME MB- MB+ MSD- MSD+ MI- MI MB MSD MI MGP Fonte: elaborazioni REF-E su dati GME 14

15 METODOLOGIA DI SIMULAZIONE DI MSD

16 Assenza di stabili e chiare correlazioni tra quantità e prezzi di MSD: riconducibile ad alcune caratteristiche peculiari di questo mercato Le quantità e i prezzi di MSD possono essere previsti separatamente perché i risultati storici di questo mercato non evidenziano stabili e chiare correlazioni tra queste due grandezze Criterio di ottimizzazione Terna è globale: l accettazione delle offerte da parte di Terna è effettuata secondo il Codice di Rete considerando non soltanto l ordine di merito economico, ma valutando anche l eventuale costo atteso di utilizzo delle risorse per il dispacciamento e l efficacia delle varie risorse disponibili ai fini della minimizzazione dei costi del dispacciamento La selezione delle offerte su MSD è strettamente dipendente dalle contingency di breve termine del sistema o dai vincoli presenti in specifici nodi della rete di trasmissione La valorizzazione delle offerte accettate avviene secondo il sistema del pay-as-bid pricing 16

17 Approccio ibrido per la simulazione di MSD sul medio termine: deterministico per i volumi e statisticoprobabilistico per i prezzi Strategie di mark-up dei produttori Simulazione di ELFO++ (step 1: senza requisiti di riserva) Prezzi zonali MGP Dispacciamento degli impianti su MGP/MI Risultati economici su MGP Scenario di mercato Volumi su MSD (per prodotto) Requisiti di riserva Simulazione di ELFO++ (step 2: con requisiti di riserva) Dispacciamento degli impianti a valle di MSD Risultati economici su MSD Analisi storica dei prezzi accettati su MSD Distribuzione dei differenziali di prezzo fra servizi su MSD e MGP Prezzi zonali su MSD (per prodotto) 17

18 Simulazione volumi: approccio è basato sull impiego di un modello strutturale Modello di dispacciamento ottimo di sistema (approccio deterministico) su orizzonte di medio termine INPUT: Parametri e vincoli dello scenario di mercato Caratteristiche tecniche e di costo degli impianti termoelettrici Parametri e vincoli del parco idrico Modello delle generazioni passanti Modello di rete zonale e limiti di scambio sulle linee Domanda zonale Import-export con paesi confinanti Costi di combustibile, ETS altri costi variabili Requisiti di riserva per il sistema Modello delle strategie di offerta OUTPUT: SMP e dispacciamento PUN e prezzi zonali Dispacciamento ottimo delle risorse di sistema Consumi e costi variabili delle Up termoelettriche (combustibile e oneri ambientali) Ricavi Margine di contribuzione sui costi variabili

19 Le quantità approvvigionate da Terna su MSD dipendono dalle risorse dispacciate a valle di MGP/MI Le quantità approvvigionate da Terna nella fase di programmazione di MSD dipendono principalmente da: i fabbisogni di riserva primaria, secondaria e terziaria di Terna ai fini della regolazione di frequenza, che possono risultare in tutto o in parte già soddisfatti a valle del MGP e MI il re-dispacciamento delle unità di generazione su MSD, necessario a soddisfare i fabbisogni di riserva di Terna laddove questi vincoli non siano già rispettati a valle di MGP e MI gli altri servizi ancillari che Terna deve approvvigionare ai fini della regolazione di tensione, della risoluzione delle congestioni intrazonali e del bilanciamento in tempo reale del sistema Non i considerati esplicitamente ai fini della previsione delle quantità di MSD sul Medio Termine perché: è quindi possibile assumere nel medio termine (un anno) non vi sia sbilanciamento tra programmi di immissione/prelievo e immissioni/prelievi effettivi Il fabbisogno degli altri servizi ancillari dipende strettamente dalle configurazioni in tempo reale del sistema e dalle relative contingency di breve termine

20 Previsione prezzi: assenza di correlazione fra i prezzi di MSD e principali driver di mercato Per la previsione dei prezzi di MSD, è stata analizzata la presenza di possibili correlazioni tra tali prezzi e alcune variabili di mercato: generazione da fonti rinnovabili intermittenti carico quantità movimentate su MSD differenziate a livello orario per zona per tipologia di servizio/prodotto Come nel caso della relazione tra prezzi e quantità di MSD, anche i coefficienti di correlazione tra i prezzi di MSD e queste variabili di mercato evidenziano la presenza di relazioni molto deboli e di segno variabile a seconda dei cluster considerati) 20

21 Statistiche descrittive dei prezzi di MSD: persistenza delle offerte presentate dagli operatori a partire da strategie calibrate progressivamente nel tempo e soggette a una discreta regolarità Di conseguenza, la metodologia di previsione dei prezzi di MSD è stata basata sull analisi delle distribuzioni di frequenza dei prezzi accettati su questo mercato in tre fasi: Prima fase Seconda fase Terza fase Vengono calcolate le distribuzioni di frequenza, pesate per le corrispondenti quantità, degli spread tra i prezzi a salire e a scendere accettati su MSD e i prezzi zonali medi annui su MGP, per ciascuno dei cluster identificati per zona, ora e prodotto scambiato da queste distribuzioni vengono estratti il 25 e il 75 percentile, che per costruzione delimitano l intervallo al cui interno Terna, in un dato cluster zonale, orario e di prodotto scambiato, ha approvvigionato il 50% delle quantità su MSD i valori di questi percentili vengono sommati alla previsione di prezzo zonale medio annuo sul MGP per ottenere un intervallo di previsione dei prezzi accettati su MSD

22 Interpretazione probabilistica dell intervallo di previsione dei prezzi di MSD I pesi per la ponderazione della frequenza di accettazione dei prezzi sono I volumi dei servizi approvvigionati da Terna Distribuzione di frequenza del differenziale fra prezzo dell accensione su MSD ed il prezzo medio annuo MGP per l ora 17esima in zona Nord il 50% dei futuri volumi approvvigionati da Terna saranno caratterizzati da prezzi all interno dell intervallo di previsione Si assume implicitamente che le offerte accettate da Terna al di fuori dell intervallo di previsione siano riconducibili a specifiche contingency o vincoli del sistema difficilmente anticipabili in fase predittiva

23 Esempio di risultato: confronto fra l intervallo di prezzo previsto ed il prezzo medio storico per la riserva terziaria a salire in zona SUD 23

24 Esempio di risultato: confronto fra l intervallo di prezzo previsto ed il prezzo medio storico per la riserva terziaria a scendere in zona SUD 24

25 CASE STUDIES

26 Stabile il requisito di riserva primaria, in lieve crescita il requisito di riserva terziaria Fabbisogno di riserva primaria per macrozona MW * ipotizzando la Sicilia interconnessa al Continente * considerando la Sardegna separata dal Continente Fonte: stime REF-E 296 Fabbisogno medio orario di riserva terziaria per zona MW Continente Sicilia* Sardegna* SARDEGNA PRIOLO SICILIA ROSSANO FOGGIA BRINDISI SUD CENTRO SUD CENTRO NORD NORD Il requisito di primaria fissato a livello ENTSO-E è supporto costante nel medio termine : Circa 320 MW nel continente (di cui 25 MW approvvigionati in Sicilia) Circa 200 MW in Sardegna, con una banda obbligatoria del 10% Il fabbisogno di riserva terziaria a salire tende a incrementarsi nel medio termine in conseguenza del peso crescente delle rinnovabili nel mix Fonte: stime REF-E

27 I volumi di MSD crescono nel 2016, tendono a stabilizzarsi nel medio periodo Previsione dei volumi MSD - Scenario II 2016 (2030PACKAGE) (TWh) Accensione Terziaria a salire Spegnimento Terziaria a scendere Fonte: Previsioni REF-E con ELFO++ e dati GME Scenario elaborato a inizio giugno 2016 Riduzione dei volumi MSD osservata nel 2015 dovuta a favorevoli condizioni del termoelettrico su MGP Nel 2016 ci si aspetta una forte crescita delle quantità (in particolare accensione) legata alle condizioni di minima domanda residuale per il termoelettrico su mercati dell energia Nel medio termine i volumi tendono a contrarsi rispetto al 2016 ma rimangono sostenuti rispetto al recente passato 27

28 Esigenza di riserve rotanti e di flessibilità Previsione dei volumi zonali MSD, Scenario II 2016 (2030PACKAGE) (TWh) Accensione Terziaria a salire Spegnimento Terziaria a scendere Nord CentroNord CentroSud Sud Sicilia Sardegna Fonte: elaborazioni REF-E con ELFO++ Nel continente i servizi ancillari approvvigionati sono: Al Sud l accensione, per l assenza di capacità programmabile rotante a valle di MGP per effetto dell alta penetrazione rinnovabili Al Nord, dove è concentrata la maggior parte della capacità programmabile più flessibile (CCGT e idro), servizi di flessibilità per il sistema In Sicilia, è rilevante l approvvigionamento di servizi di accensione, per i vincoli di frequenza e tensione sulla rete locale In Sardegna i volumi di MSD si riferiscono prevalentemente a impianti essenziali o contrattualizzati 28

29 Le tecnologie più flessibili hanno il ruolo più importante su MSD Previsione del mix tecnologico su MSD, Scenario II 2016 (2030PACKAGE) (TWh) Accensione Terziaria a salire Spegnimento Terziaria a scendere Carbone CHP CCGT TV convenzionale Fonte: Previsioni REF-E con ELFO++ Idro / pompaggio OCGT I CCGT forniscono la parte principale dei servizi di accensione : molte up sono spente a valle di MGP e possono fornire tale servizio a prezzi competitivi I CCGT più efficienti accesi su MGP forniscono riserva terziaria (prevalentemente a scendere) Gli impianti idroelettrici e i pompaggi (specialmente al Nord) sono utilizzati ai fini del bilanciamento (sono riserva pronta) Altre tecnologie hanno una quota residuale per vincoli tecnici (come up a carbone, cogenerativi) o elevati costi variabili (impianti convenzionali ) OCGT sono utilizzati come riserva pronta in tempo reale 29

30 I prezzi futuri di MSD sono attesi in crescita per tutti i servizi di regolazione Start-up /MWh Upward tertiary reserve /MWh NORD CENTRO NORD CENTRO SUD SUD SICILIA SARDEGNA Source: stime REF-E NORD CENTRO NORD CENTRO SUD SUD SICILIA SARDEGNA Source: stime REF-E Shut-down /MWh Source: stime REF-E NORD CENTRO NORD CENTRO SUD SUD SICILIA SARDEGNA Downward tertiary reserve /MWh Source: stime REF-E NORD CENTRO NORD CENTRO SUD SUD SICILIA SARDEGNA

31 Le trasformazioni strutturali di MSD possono essere simulate esplicitamente Monitoraggio mercato Anticipazione dinamiche Riforma della regolazione Valutazione ex post delle dinamiche di mercato, dell efficacia delle strategie applicate degli operatori, delle eventuali distorsioni legate al livello di concorrenzialità del mercato La simulazione dello scenario futuro BAU di MSD consente di anticipare possibili future criticità sull approvvigionamento dei servizi Impatto della riforma del dispacciamento elettrico in termini di disegno e regole del mercato, evoluzione della struttura competitiva, partecipazione di nuove risorse abilitate Impatto regolazione degli impianti essenziali Disponibilità delle infrastrutture Evoluzione fondamentali Piani strategici aziende Benefici dei rinforzi della rete di trasmissione La disponibilità delle risorse di flessibilità (es. mothballing di parte della capacità CCGT) Trend del prezzo del gas e degli altri driver dello scenario Affermazione potenziale delle tecnologie di storage Risultati tecnico-economici delle tecnologie flessibili

32 Titolo Progetto Contratto n. Beneficiario finale: Partner (Nomi): Versione: Rapporto intermedio o Rapporto finale Versione aggiornata al././ Responsabile del progetto: Nome: Approvato: Firma: Grazie per l attenzione! Data di consegna: Project Title Contract n. Final beneficiaries: Name of partners in the Action: Key action: Interim Report or Final Report virginia.canazza@ref-e.com Update version to././ ) Project manager: Name: Approved: Signature: Delivery date: Disclaimer Le opinioni espresse sono esclusivamente quelle di REF-E che svolge in modo autonomo ed indipendente la propria attività di ricerca. Le stime e la documentazione prodotte da REF-E sono destinate esclusivamente all uso interno e non possono essere distribuite o usate in alcun altro modo senza previa autorizzazione scritta da parte di REF-E. Le informazioni riportate nel presente lavoro sono ritenute dagli autori e da REF-E le migliori possibili. Tuttavia, né gli autori né REF-E garantiscono la accuratezza e la completezza delle informazioni né si assumono alcuna responsabilità sulle eventuali conseguenze derivanti dall utilizzo delle informazioni riportate. Disclaimer The opinion expressed in this report are solely of REF-E, which is independent in developing its work. Data and documentation produced by REF-E are for the exclusive internal use and cannot be distributed or used without previous written authorization by REF-E. The information reported are the best possible according to REF-E and to the authors. Anyway, both REF-E and the authors do not guarantee the accuracy and the completeness of the information reported, and do not assume any responsibility for the consequences deriving form the use of such information.