Il mercato dell energia elettrica

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1 Seminari Energia Ecologia Economia Conferenza I meccanismi del mercato dell energia Il mercato dell energia elettrica Romano GIGLIOLI Prof. Ord. Sistemi Elettrici per l Energia UNIVERSITA DI PISA DESTEC Romano Giglioli 1

2 Il mercato In economia, con il termine mercato si intende non solo il luogo, ma anche il momento in cui vengono realizzati gli scambi economico-commerciali di beni e servizi del particolare sottosistema economico di riferimento (è quindi una realtà funzionale operante in termini spazio-temporali). Secondo un'altra definizione, più finalistica, il mercato è l'insieme della domanda e dell'offerta, cioè degli acquirenti e dei venditori. In termini economici il mercato è definito come il punto di incontro della domanda e dell'offerta. Nel tempo sono state sviluppate specifiche branche del mercato, costituenti i mercati specifici per i quali valgano peculiarità funzionali, di andamento e di organizzazione tali da renderli analizzabili individualmente, come da esempio i mercati dell energia elettrica.

3 Rappresentazione grafica (analitica) del mercato

4 Metodo L approccio è quello dell equilibrio economico parziale (microeconomia), sviluppato dall economista Alfred Marshall e detto della scuola di Cambridge. Il presupposto di questo metodo è la costanza di tutti i parametri al di fuori di quelli del mercato studiato. In particolare, la teoria del prezzo di mercato determina il prezzo (P) e la quantità (Q) di equilibrio di un mercato, a parità di tutte le altre condizioni, cioè tenendo ferme tutte quelle grandezze economiche che non siano il prezzo e la quantità scambiata di quel mercato (quindi P e Q di altri mercati, ma anche i salari dello stesso mercato, il tasso di interesse, di disoccupazione, ecc ).

5 Rappresentazione dell equilibrio Secondo la teoria della domanda e dell offerta, un mercato è in equilibrio quando si determinano un P ed una Q scambiata che sono stabili, cioè destinati a perdurare nel tempo. Ogni altro valore, non di equilibrio, di queste 2 variabili (P e Q) comporta un instabilità del sistema, perché le forze di mercato spingeranno sempre P e Q verso i valori di equilibrio. offerta equilibrio domanda

6 Mercato dell energia elettrica

7 Potenza [kw] Peculiarità del bene «energia elettrica» Produzione e consumo just-in-time, non economicamente accumulabile in forma diretta nei campi elettromagnetici Diagramma di carico domestico - Venerdì 04/10/ Tempo [h] La domanda varia consistentemente nel tempo.

8 Peculiarità del bene «energia elettrica» I sistemi di produzione sono molto differenti per tecnologia, per dimensione, per caratteristiche di funzionamento e per performance energetiche. Presentano costi fissi e variabili molto differenti. La domanda è poco flessibile. All utenza non arriva il segnale di prezzo del mercato. I sistemi di produzione e quelli di utilizzo effettuano le scambio fisico del bene tramite una unica rete di collegamenti fisici continui.

9 Prodotto standard In relazione alle «peculiarità» del bene, i possibili prodotti nel tempo e nello spazio sarebbero in numero enorme, praticamente non gestibili. Occorre quindi definire un prodotto standard in termini di : energia in un dato intervallo di tempo. (in molti mercati è definita la quantità di energia oggetto di scambio nell intervallo di tempo di un ora)

10 Potenza media [kw] Istogramma dei valori medi Diagramma di carico tipo di un'utenza civile 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, Tempo [h] Il diagramma cronologico è anche rappresentato attraverso un istogramma della potenza media in un definito intervallo temporale : usualmente il quarto d ora e l ora. (questo si correla alla definizione del «prodotto standard»)

11 Implicazioni del prodotto standard Facilita la commercializzazione perché riduce il numero di prodotti che gli operatori di mercato possono scambiarsi. Rende più «liquidi» i mercati. Riduce i costi delle transazioni. Aumenta i costi operativi di sistema per mantenere l equilibrio tra produzione e utilizzazione.

12 L Operatore di Sistema (SO) L elevato grado di complessità e coordinamento necessari a garantire il funzionamento del sistema, come visto in precedenza, impongono l individuazione di un coordinatore centrale dotato di un potere di controllo su tutti gli impianti di produzione facenti parte del sistema. Tale soggetto è l operatore di sistema (SO), noto come dispacciatore, ha il compito di assicurarne il funzionamento nelle condizioni di massima sicurezza per garantire la continuità e la qualità del servizio. Garantisce istante per istante l equilibrio e, inoltre, contribuisce al mantenimento della qualità del vettore facendo si che la frequenza e la tensione non si discostino dai valori ottimali, nel rispetto dei limiti di transito sulle reti e dei vincoli dinamici sugli impianti di generazione.

13 Il mercato Il Mercato Elettrico è un marketplace ( oggi necessariamente telematico in ragione dei tempi e del numero di transazioni) per la negoziazione dell energia elettrica all ingrosso. Il prezzo e le la quantità scambiata si determinano fondamentalmente con due modalità : - per contrattazione diretta (bilaterale) tra il venditore (produttore)e il compratore (utilizzatore), - per scambio in borsa regolata.

14 Gestore del mercato elettrico Le diverse modalità di scambio, la necessità di trasparenza ed imparzialità, il coordinamento delle attività con il SO, richiedono la presenza di un nuovo soggetto : il Gestore del Mercato. Ad esempio in Italia la funzione è assegnata dalla legge ad una società a capitale pubblico : Gestore dei Mercati Energetici S.p.A. (GME) Il GME organizza la gestione, secondo criteri di neutralità, trasparenza, obiettività e concorrenza, del Mercato Elettrico, del Mercato del Gas naturale e dei Mercati per l Ambiente.

15 Transazioni nel mercato elettrico Ciascun partecipante al mercato sia in funzione di produttore(venditore) che di utilizzatore (compratore) effettua una transazione di vendita o di acquisto che lo obbliga ad una certa quantità e a un dato prezzo con consegna/ritiro ad un tempo definito. G P1 G P2 L 1 n Pi = m L k Così formulato il mercato presuppone un prodotto molto standardizzato sia in termini tempo che di spazio. In termini spaziali si configura come se sottendesse un sistema fisico modello «sbarra». G Pn i=1 L m k=1

16 I tempi Tutte le transazioni sono effettuate in anticipo (forward) rispetto al tempo fissato per l effettivo scambio fisico. Il tempo ultimo di chiusura delle transazioni prima dell effettivo scambio fisico è quello che definisce l operazione di «Gate Closure». In tutti i tempi precedenti possono avvenire tipi diversi di transazioni in relazione alla distanza temporale rispetto al «Gate Closure».

17 Notifica all SO Ciascun partecipante al mercato deve notificare al SO, subito dopo il «Gate Closure», il volume immesso (il venditore) o ritirato (il compratore) in un data sezione (porta) della rete elettrica al tempo definito per l effettiva erogazione. La notifica crea un obbligazione tra soggetto e SO.

18 Operazioni di sistema Il SO svolge pertanto l attività di Bilanciamento del sistema in tempo reale (c.d. balancing). Il necessario equilibrio tra immissioni e prelievi in ogni istante ed in ogni nodo della rete, è garantito dai sistemi di regolazione e controllo automatici delle unità di produzione (c.d. riserva primaria e secondaria), che aumentano o riducono l immissione in rete in modo da compensare ogni squilibrio sulla rete stessa. Il SO interviene attivamente - inviando alle unità di riserva terziaria ordini di accensione, aumento o riduzione della potenza erogata - solo quando i margini operativi dei sistemi di regolazione automatici sono inferiori agli standard di sicurezza al fine di reintegrarli. Il SO verifica che il sistema di trasmissione sia in grado di trasferire l energia dai sistemi produttori a quelli utilizzatori. Se la verifica non è positiva allora deve operare un nuovo dispacciamento ( re-dispatching )

19 Tempi delle transazioni vs operatori Mercato del prodotto standard Gate closure Tempo reale In anticipo (forward) Acquisizione della riserva, gestioni delle congestioni, bilanciamento Mantenimento dell equilibrio (a posteriori) tempo Operatore di sistema (SO)

20 Mercato del prodotto standard Alcuni giorni prima Un giorno prima Gate closure Tempo reale Long term (forward) Day-ahead Intraday market tempo

21 Il mercato del giorno prima (MGP) Ha come oggetto le contrattazioni di energia, tramite offerte di vendita e di acquisto, per la definizione dei programmi previsionali di produzione e consumo. Si svolge in un unica sessione, relativa alle 24 ore del giorno successivo alla chiusura delle contrattazioni. La sessione si apre alcuni giorni prima dello scambio effettivo (ad esempio nel mercato italiano nove giorni prima). Vi partecipano sia l offerta che la domanda, facoltativamente se non è a borsa obbligatoria. Esempio mercato italiano i produttori nazionali i produttori esteri assegnatari di bande di importazione il GSE per l energia degli impianti in ritiro dedicato (impianti <10MVA e impianti da fonti rinnovabili, che immettono in rete senza la necessità di identificare un utilizzo/cliente) l Acquirente Unico, rivenditori e i clienti di grandi dimensioni i produttori, per i ripompaggi gli acquirenti esteri assegnatari di bande di esportazione

22 /MWh /MWh /MWh /MWh Formazione della domanda e dell offerta per una data ora Offerta semplice di vendita MW MW Offerta semplice di acquisto Offerta multipla di vendita MW MW Offerta multipla di acquisto

23 Per ciascuna ora: Le curve di offerta dei singoli impianti di produzione vengono aggregate (per somma orizzontale) nella curva aggregata di offerta di quell ora Le curve di domanda dei singoli acquirenti vengono aggregate (per somma orizzontale) nella curva aggregata di domanda di quell ora

24 Incrocio unconstrained di domanda e offerta MECCANISMO A PREZZO MARGINALE (con prezzi a volte nulli ed altre volte altissimi, a price cap)

25 k /MWh /MWh B A P a P b P* Produzione (A+B) Carico MW Riportando all indietro il prezzo di borsa su ciascuna offerta di vendita e di acquisto, si definisce l energia che dovrà essere erogata/ assorbita da ciascun generatore/cliente in quell ora del giorno successivo.

26 In realtà, tale tecnica di incontro domanda/offerta non tiene conto della fisicità del sistema (dislocazione geografica di impianti di generazione, luoghi di consumo e linee di trasmissione) e quindi può portare a congestioni di rete. Sulla rete di trasmissione esistono infatti vari colli di bottiglia, che identificano le cosiddette zone geografiche. Limiti di trasmissione stabiliti da TERNA:

27 Esempio di congestione interzonale Produzione oraria 21 GWh Consumo orario 15 GWh Prezzo 42 /MWh Produzione oraria 4 GWh Consumo orario 10 GWh Prezzo 42 /MWh Per eliminare la congestione e portare il transito a 5000 MW, occorre far produrre 1000 MW di meno in A e 1000 MW di più in B. Per convincere alcuni generatori di A a produrre meno, si abbassa il prezzo della zona A (finché serve). Per convincere alcuni generatori di B a produrre di più, si alza il prezzo della zona B (finché serve).

28 Congestione risolta Produzione oraria 20 GWh Consumo orario 15 GWh Prezzo 40 /MWh Produzione oraria 5 GWh Consumo orario 10 GWh Prezzo 50 /MWh I prezzi zonali valgono solo lato offerta. Il prezzo d acquisto è unico a livello nazionale (PUN)*. Rendita da congestione: 44* * *5.000= /h ( flusso*delta_prezzo) Usata dal gestore di rete per costruire nuove linee e aumentare la capacità di transito. * Media pesata dei prezzi zonali, avendo come pesi i carichi zonali. 40*15/ *10/25 = 44 /MWh (PUN)

29 Quadro logico riassuntivo del sistema a prezzi zonali, con prezzo unico lato consumatori (Fonte GME)

30 Mercato del giorno prima - 12giu PUN NORD CNOR CSUD SARD SICI SUD

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32 Ma.. In fondo in fondo. GRAZIE DELL ATTENZIONE