ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
Sistemas de energía eléctrica:liberalización y mercados mayoristas de
INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN TECNOLÓGICA
liberalización y mercados mayoristas de electricidad
Pablo Rodilla
Maestría en Gestión de la EnergíaMadrid, 7 de Marzo de 2011
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMÍndice• ¿Por qué liberalizar?• Condiciones ideales previas• El nuevo contexto gira alrededor de los precios de mercado– Comparación del contexto tradicional y el de libre competencia– Importancia de los precios de mercado
• Los mercados mayoristas de electricidadTemas avanzados
2Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Temas avanzados– Costes hundidos y windfall profits– Diseño de subastas
• Las subastas de electricidad– El problema de la seguridad de suministro
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MM¿Por qué liberalizar?• Razones teóricas (i)– Una regulación centralizada no es capaz de proveer incentivos de forma tan eficiente como un mercado competitivo
• Un mercado competitivo es capaz de dar los siguientes incentivos – mantener los precios ajustados a los costes totales – y minimizar estos costes totales a través de la innovación
• La regulación centralizada puede lograr uno u otro pero no ambos – Conocido como el dilema del regulador
3Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
– Conocido como el dilema del regulador• Partiendo de la hipótesis de que el regulador nunca tendrá información perfecta
• El regulador debe de elegir sobre qué incentivo incidir (Coste de servico frente a regulación por price cap, como es el caso del IPC - X)
• Se puede logra un buen compromiso entre ambos incentivos, pero nunca se llegará a las cotas del mercado competitivo
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MM¿Por qué liberalizar?• Razones teóricas (ii)– El riesgo asociado a los mercados eléctricos es elevado, sobre todo a nivel de inversión
• En un sistema regulado– Los errores de planificación los terminan pagando bien los consumidores eléctricos bien toda la sociedad en su conjunto
– En la década de los 90, se comenzó a poner en tela de juicio los verdaderos incentivos del propio regulador
4Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
verdaderos incentivos del propio regulador• Moratoria nuclear (España)• Centrales hidráulicas de gran escala (Latino América)
• En un mercado en competencia– Cada agente decide sus inversiones, y la rentabilidad no está en principio asegurada
• Coste de inversión se convierte en un coste hundido– (Idealmente) En un mercado el riesgo se asigna de forma eficiente entre los agentes
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MM¿Por qué liberalizar?• ¿Qué actividades se pueden abrir a la competencia?– Generación
• Transporte y centrales de menor tamaño aumentan el mercado relevante y por lo tanto la competencia
– Transporte• Monopolio natural
– Distribución• Monopolio natural
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• Monopolio natural– Comercialización
• es factible que los consumidores contraten su suministro de electricidad a un precio libremente negociado con las comercializadoras– la comercialización se puede realizar en competencia.
• En adelante nos centraremos en la liberalización de la actividad de generación
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MM¿Por qué liberalizar?• En resumen: en lo que respecta a la generación, la liberalización debería de lograr un incremento en la eficiencia a todos los niveles
Operación
Expansiónestratégica ExpansiónGeneración Planificación Tiempo
Real
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Corto plazoMedio plazoLargo plazoMuy largo plazoHorizontetemporal
Riesgo
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMÍndice• ¿Por qué liberalizar?• Condiciones ideales previas• El nuevo contexto gira alrededor de los precios de mercado– Comparación del contexto tradicional y el de libre competencia– Importancia de los precios de mercado
• Los mercados mayoristas de electricidadTemas avanzados
7Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Temas avanzados– Costes hundidos y windfall profits– Diseño de subastas
• Las subastas de electricidad– El problema de la seguridad de suministro
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMCondiciones previas a la liberalización de la actividad (i)•El proceso de liberalización debería de incluir los siguientes hitos (para más detalles véase Joskow (2006)):– 1: Privatizar• Para mejorar la eficiencia y evitar que el estado esté detrás de la toma de decisiones (y que por lo tanto dé a estas un inevitable tinte político)– Generación y comercialización
– 2: Desintegración vertical• Separación de las actividades con carácter de monopolio natural de
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• Separación de las actividades con carácter de monopolio natural de aquellas que se desee abrir a la competencia
• La separación de actividades intenta evitar este conflicto de intereses eliminando bien la capacidad, bien el incentivo a discriminar– Cierto consenso en separar generación de transporte y distribución– También hay acuerdo sobre separar distribución y comercialización– No tan claro la separación de generación y comercialización
– 3: Reestructuración horizontal– Dificultad de luchar contra el poder de mercado
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMCondiciones previas a la liberalización de la actividad (ii)•El proceso de liberalización debería de incluir los siguientes hitos (para más detalles véase Joskow (2006)):– 4: Designación de un operador del sistema• Responsable de mantener la estabilidad de la red, así como de asegurar la libre entrada al mercado y el acceso a la red
– 5: Establecer un mercado mayorista de electricidad (no necesariamente obligatorio), donde los generadores puedan competir por suministrar energía (horario, diario, mensual, anual, etc).
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por suministrar energía (horario, diario, mensual, anual, etc). • Este diseño mayorista debe de integrar, en la medida de lo posible, mecanismos de mercado para la adquisición de las reservas operacionales que hemos visto antes.
– 6: Desaparición progresiva de las tarifas reguladas, para permitir el desarrollo de la actividad de comercialización.
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMCondiciones previas a la liberalización de la actividad(iii)•Los pasos previos son condiciones necesarias para el buen funcionamiento del mercado– Pero no siempre son suficientes– Como veremos, hay ciertos factores que dificultan la asignación eficiente de recursos de los mercados• Bajo dichos factores, normalmente reconocidos como “fallos del mercado”, la intervención regulatoria es necesaria para logra la maximización del beneficio socialEjemplo más claro: la garantía de suministro de largo plazo
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– Ejemplo más claro: la garantía de suministro de largo plazo• Desde Chile (1982), a Ofgem y CEER• Mecanismos adicionales en: UK, Francia, Irlanda, PJM, Colombia, Brazil, Panama, Peru, Chile, etc.
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMÍndice• ¿Por qué liberalizar?• Condiciones ideales previas• El nuevo contexto gira alrededor de los precios de mercado– Comparación del contexto tradicional y el de libre competencia– Importancia de los precios de mercado
• Los mercados mayoristas de electricidadTemas avanzados
11Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Temas avanzados– Costes hundidos y windfall profits– Diseño de subastas
• Las subastas de electricidad– El problema de la seguridad de suministro
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMComparación de ambos contextos•Operación centralizada
•Mercado
( ) ( )d i i iqi i i
Max U q C q−∑ ∑
( ) ( )d i i
i
ii
dU Q dC q
dQ dq
Q q
=
=∑
' '
( ) ( )
Generators problemDemand s problem
Max q C qMax U Q Q ππ ⋅ −− ⋅ ∑ ∑
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( ) ( ) h i i idh h h hqQ i i i
Max q C qMax U Q Q ππ ⋅ −− ⋅ ∑ ∑
( ) ( ), ,d i i
hi
dU Q dC qi
dQ d qπ π= = ∀
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMComparación de ambos contextos•Operación centralizada: maximización beneficio social
Mercado: maximización del beneficio de cada agente
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•Mercado: maximización del beneficio de cada agente
Dπ GπD G
D Gq q
π π=
=
Dq Gq
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMComparación de ambos contextos• Introducir el problema de la inversión (no lo veremos en detalle aquí) nos lleva también a la conclusión de que el mercado replica el resultado de– Operador centralizado– Con información perfecta (situación ideal que no se da en la práctica)
•Veremos un ejemplo muy sencillo a continuación donde consideraremos que las centrales de generación se definen:
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consideraremos que las centrales de generación se definen:– 1: un coste de inversión– 2: un coste variable de operación
• IMPORTANTE– En este caso tan simple• ¿a qué precio debe de ofertar cada agente su energía?• ¿cuál debe de ser el precio de la energía en cada hora?
MW
3IC
2IC
T
3
time
2T1T
NSE
3g
0T
1IC
€0
21
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMComparación de ambos contextos
15Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
3IC2
IC
€/MWh
time
time
1g
2g
3
1IC
MERCADOS MAYORISTAS DE ELECTRICIDAD
• Hemos visto…– Motivos de la liberalización– Pasos previos necesarios– Un mercado en competencia idealmente replica lasdecisiones de un operador centralizado
– La importancia de los precios de mercado • Objetivo– ¿Cómo se organizan y diseñan los mercados mayoristas deelectricidad?
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMMercados mayoristas de electricidad•Quizás, el elemento que más confusión crea en la regulación del sector eléctrico es el hecho de que no existan dos modelos exactamente iguales en todo el mundo.
•Por suerte, cuando se estudian en detalle, gran parte de las diferencias entre modelos son superficiales y en realidad basta considerar dos dimensiones para caracterizar un modelo de regulación:– ¿Qué actividades se realizan separadamente de las demás?
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– ¿Qué actividades se realizan separadamente de las demás?– ¿Qué actividades se realizan en competencia?
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMMercados mayoristas de electricidad•¿Qué actividades se realizan separadamente de las demás?•¿Qué actividades se realizan en competencia?
Monopolio Competencia
Generación
Transmisión
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•Pool y Power Exchange
Operación del sistema
Distribución
Comercialización
Intermediarios (mercados organizados y OTC)
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMMercados mayoristas de electricidad
Largo plazo
Día antes(day-ahead)
Intra-diario
Gate closure
Tiempo real
Mercados organizados de energía (Operador del Mercado)
Mercados bilaterales (Agentes individuales)
EN
ERG
ÍAProducto
19Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
Mercados organizados de energía (Operador del Mercado)
SS
A Mercados de ajuste (Operador del Sistema)
Futuros DIARIO Intra-diarios
EN
ERG
ÍA
Contratación SSA a plazo
Corto plazoMecanismo de
ajuste de desvíos
El mercado diario organizado puede ser un pool o un power exchange
•La referencia: el mercado spot de corto plazo– En este mercado, se llevan a cabo subastas para la compra y venta de energía eléctrica.
– Basándose en las ofertas realizadas por los agentes del mercado, un algoritmo de casación decide qué generadores y qué demandas deben ser despachados y calcula el precio del sistema
• Distintos algoritmos de casación– Ejemplo MIBEL
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMMercados mayoristas de electricidad
20Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
– Ejemplo MIBEL
Daily market
Buyers
SellersMWh
C/MWh
P*
Q*
Selling bids
Offers
TEMAS AVANZADOS
• La transición al contexto de mercado• Diseño de subastas• Diseño de subastas• Seguridad de suministro
•Principales retos en la transición– Costes hundidos• ¿Garantiza el nuevo contexto de mercado la recuperación de las inversiones?– ¿Qué pasa si hay alguna central que está desadaptada?
• ¿Qué alternativas hay?– ¿Y qué peligros genera?
– Windfall profits (beneficios sobrevenidos)
Sistemas de energía eléctrica: liberalización y MMLa transición
22Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
– Windfall profits (beneficios sobrevenidos)
TEMAS AVANZADOS
• La transición al contexto de mercado• Diseño de subastas• Diseño de subastas• Seguridad de suministro
SubastasIntroducción• Las subastas son un concepto muy amplio
24Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• En la teoría económica, una subasta se refiere a cualquier mecanismo o conjunto de reglas orientadas al intercambio comercial– Útil cuando no existe un mercado•De hecho, en un proceso de subasta, el subastador busca crear un mercado
SubastasTerminología básica (i)• Dependiendo del numero de agentes en cada lado del mercado nos encontramos– Subastas tipo single sided y subastas tipo double sided• Subasta tipo single-sided (subastas de compra o de venta)
– En uno de los lados del mercado hay un único agente (un comprador o un vendedor)
– Subastas de venta (un vendedor)• Obra de arte, privatización de empresas estatales
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• Obra de arte, privatización de empresas estatales– Subastas de compra (un comprador)• Licitación para la provisión de un servicio (empresa pública o privada)
• Subasta tipo double-sided (son subastas de compra-venta)– Múltiples vendedores (mercado) y múltiples compradores (mercado)
• Subastas de electricidad en un contexto totalmente liberalizado
SubastasTerminología básica (ii)•Dos formas de valorar el elemento de la subasta
– Valor privado• Cada agente sabe el valor que el elemento tiene para él• Nada de los que el resto de los agentes opine cambiará la opinión del agente sobre el valor del elemento– E.g. Un cuadro que un coleccionista necesita para terminar una colección
– Valor común• El valor debería de ser el mismo para todos los agentes
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• El valor debería de ser el mismo para todos los agentes• Si hay incertidumbre sobre el valor de lo subastado, entonces lo que el resto de agentes piense puede cambiar nuestra opinión sobre el valor del objeto– E.g. Reserva de petróleo
•El comportamiento de un agente depende del tipo de valoración – Identificar en qué caso nos encontramos en fundamental
•En las subastas de valor común � winner course (maldición del ganador)
SubastasTerminología básica (iii)•Sobre cerrado (o sealed bid) (una ronda)
– Los agentes depositan su oferta en un “sobre cerrado” y envían simultáneamente dicho sobre al subastador• Los agentes no tienen información sobre lo que hace el resto
– El subastador abre los sobres y casa el mercado
• Iterativa (múltiples rondas)– En cada ronda, hay un precio provisional (se actualiza con el paso del reloj)
27Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
En cada ronda, hay un precio provisional (se actualiza con el paso del reloj)• Si el suministro excede la demanda, el precio decrece• En caso contrario, el precio crece
– Subastas progresivas: el precio sólo crece o decrece
•¿Cuáles son las ventajas de una y otra si valor privado?•¿Cuáles son las ventajas de una y otra si valor común?
SubastasObjetivos del subastador•UNO FUNDAMENTAL:
– Crear competencia• Fundamental para evitar poder de mercado y colusión
•Otro objetivo muy importante:– Garantizar la eficiencia del resultado
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SubastasUna primera clasificación• En función del número de elementos y de productos (comp/vent)
Un producto
Una unidad de cada prod. Múltiples unidadesA
A
B C
AA
29Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Tradicionalmente: single unit o multi unit
Múltiples productos
con complement.
A B CBBBBB
CCC
AA
Subastas de una unidadClasificación•Subastas más estudiadas desde el punto de vista teórico•En función del diseño distiguimos dos grandes grupos
– Sobre cerrado• The oferta consiste en un único precio• Mecanismo de casación
– Primer precio – Segundo precio � Subasta de Vickrey
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– Iterativas• En cada ronda hay un precio provisional• Progresivas
– Ascendentes � Subasta inglesas – Descendentes � Subasta holandesa
•Otras alternativas: híbridas, “todos pagan”, proxy bidding (ebay) etc.
Subastas de una unidadEstrategias de oferta•La oferta del agente consiste en decidir un único precio
– En función de su valoración del producto– En función de las valoraciones de la competencia– En función del diseño de la subasta
31Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
Subastas de una unidadEstrategias de oferta•Un ejemplo: información privada e información perfecta
– ¿Estrategia del agente 1? ¿Resultado de la subasta?• Subasta iterativa ascendente• Subasta iterativa descendente• Sobre cerrado – primer precio• Sobre cerrado – segundo precio
Agente 1 Agente 2 Bidder 3
32Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Teorema de equivalencia de ingresos (“revenue equivalence” theorem)
Agente 1 Agente 2 Bidder 3
Valor �10 Valor �6 Valor�2
Precio oferta �¿? Precio �¿? Precio �¿?
Subastas de una unidadEstrategias de oferta•Un ejemplo: información privada e información imperfecta
– El agente 1 sólo sabe que es muy probable que sea el que más valora el cuadro
– ¿Estrategia del agente 1? ¿Resultado de la subasta?• Subasta iterativa ascendente y descendente• Sobre cerrado – primer precio y segundo precio
Agente 1 Agente 2 Bidder 3
33Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
Agente 1 Agente 2 Bidder 3
Valor �10 Valor �¿? Valor�¿?
Precio oferta �¿? Precio �¿? Precio �¿?
Subastas de una unidadEstrategias de oferta•La estrategia del agente es la misma en:
– Sobre cerrado – primer precio– Iterativa descendente
•La estrategia del agente también es la misma– Sobre cerrado – segundo precio (Vickrey)– Iterativa ascendente
•Las dos primeras se suelen conocer como subastas de primer
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•Las dos primeras se suelen conocer como subastas de primer precio
•Las dos siguientes se conocen como subastas de segundo precio– La ventaja de este tipo de subasta es que incentiva a los agentes a que revelen el verdadero valor que han asignado al producto (truth-telling)
Subastas de una unidadResumen•Clasificación
– Compra o venta• Cuatro tipos: sobre cerrado de primer precio, sobre cerrado de segundo precio, subasta iterativa ascendente, iterativa descendente
• Suelen clasificare en dos grupos: – Primer precio – Segundo precio
•El papel del diseño de la subasta
35Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
•El papel del diseño de la subasta– Bajo ciertas hipótesis: teorema de equivalencia de ingresos– En la vida real, depende de• que la valoración sea privada o común• la información y la aversión al riesgo de los agentes
SubastasUna primera clasificación• En función del número de elementos y de productos (comp/vent)
Un producto
Una unidad de cada prod. Múltiples unidadesA
A
B C
AA
36Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Tradicionalmente: single unit o multi unit
Múltiples productos
con complement.
A B CBBBBB
CCC
AA
Subastas de un producto y múltiples unidadesCaracterísticas• La preferencias del agente se pueden ser expresadas mediante una curva cantidad-precio– Ya no basta con un único precio
• Cuánto está dispuesto el agente a pagar por una unidad adicional
• Las subastas se pueden clasificar– Sobre cerrado
• Cada agente envía una curva de oferta al subastador
37Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
Cada agente envía una curva de oferta al subastador– Iterativas
• La información de la curva de cada agente se va revelando en cada ronda– Estas curvas pueden actualizarse en este caso
• Complejidades que surgen en este tipo de subastas– Poder de mercado– Distintas alternativas precio de casación (único o discriminatorio)
• Discriminatorios: pay as bid, Vickrey–Clarke–Groves
Subastas de un producto y múltiples unidadesCaracterísticas•Vickrey–Clarke–Groves
– Generalización de subasta de Vickrey (truthtelling)– El precio que recibe cada agente se calcula a partir de su demanda residual• El precio que recibe cada unidad de un agente es el precio que resultaría en el mercado si todas las ofertas del agente con el mismo o mayor precio de oferta se retirasen del mercado.
• e. g. Un comprador quiere 3 unidades, 2 potenciales vendedores
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• e. g. Un comprador quiere 3 unidades, 2 potenciales vendedores– Vendedor A:
• 1 unidad 1€• 1 unidad 2€• 1 unidad 3€
– Vendedor B:• 1 unidad 10 €• 1 unidad 15 €• 1 unidad 25 €
Subastas de un producto y múltiples unidadesCaracterísticas•Vickrey–Clarke–Groves
– Generalización de subasta de Vickrey (truthtelling)– El precio que recibe cada agente se calcula a partir de su demanda residual• El precio que recibe cada unidad de un agente es el precio que resultaría en el mercado si todas las ofertas del agente con el mismo o mayor precio de oferta se retirasen del mercado.
• e. g. Un comprador quiere 3 unidades, 2 potenciales vendedores
39Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• e. g. Un comprador quiere 3 unidades, 2 potenciales vendedores– Vendedor A:
• 1 unidad 1€• 1 unidad 2€• 1 unidad 3€
– Vendedor B:• 1 unidad 10 €• 1 unidad 15 €• 1 unidad 25 €
25 €15 €10 €
SubastasUna primera clasificación• En función del número de elementos y de productos (comp/vent)
Un producto
Una unidad de cada prod. Múltiples unidadesA
A
B C
AA
40Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Tradicionalmente: single unit o multi unit
Múltiples productos
con complement.
A B CBBBBB
CCC
AA
Subastas de múltiples productosCaracterísticas• Existencia de complementariedades
– Por la existencia de complementariedades, ofertar un precio por producto no es capaz de expresar las preferencias de cada agente
Producto A Producto B Producto C
41Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
Agente 1Agente 1A + B + C � 50A + B � 10A, B o C � 1
AgenteAgente 22A + B � 45A, B o C � 5
AgenteAgente 33A + C � 40A, B o C � 15
Subastas de múltiples productosClasificación•Subastas de sobre cerrado (ahora dos alternativas)
– Subasta simple• Ignora el efecto de las complementariedades• Cada agente oferta un precio por cada producto
– Subasta compleja• El agente puede enviar ofertas complejas
• Iterativas (ahora dos alternativas)
42Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Iterativas (ahora dos alternativas)– Iterativas sucesivas– Iterativas simultáneas
Subastas de múltiples productosClasificación• Sobre cerrado: subasta simple vs. subasta compleja
Product A Product B Product C
Agente 1Agente 1A + B + C � 50A + B � 10A, B or C � 1
Ofertas Agente 1Ofertas Agente 1
43Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
p(A + B + C) � 50p(A + B) � 10P(A), p(B) or p(C) � 1
p(A) p(B) p(C)Subasta simple
Subasta compleja
Subastas de múltiples productosClasificación• Iterativas sucesiva: incertidumbre sobre el resultado de las siguientes.
Product A Product B Product C
44Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
1CPRound 1:
2CPRound 2:
3CPRound 3:
NCPRound N:
1BPRound 1:
2BPRound 2:
3BPRound 3:
NBPRound N:
Round 1:
2APRound 2:
3APRound 3:
NAPRound N:
1AP 5 bidders
3
2
1
Subastas de múltiples productosClasificación• Iterativas simultánea
Product A Product B Product C
Número de agentes
45Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
1 1 1, ,A B CP P P
2 2 2, ,A B CP P P
3 3 3, ,A B CP P P
, ,N N NA B CP P P
...
6Round 1:
Round 1:
Round 1:
Round 1:
4
2
1
5
3
3
1
4
3
2
1
Subastas de múltiples productosClasificación• Subasta simple de sobre cerrado e iterativa sucesiva
• Ventajas: son simples y transparentes• Desventajas: no dejan a los agentes expresar apropiadametne sus preferencias• Los agentes corren riesgo
• Subasta compleja de sobre cerrado e iterativa simultánea• Ventajas: permite que los agentes se expresen óptimamente
46Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Ventajas: permite que los agentes se expresen óptimamente• Se reduce el riesgo
• Desventajas: poco transparente• The complex sealed bid is less transparent• El diseño de la subasta iterativa simultánea es complejo
• Hay que garantizar la convergencia
SubastasUna primera clasificación• En función del número de productos
AA
AA BB
Un Un productoproducto
Una unidad de cada prod.Una unidad de cada prod. Múltiples unidadesMúltiples unidades
AAAA
AAPrecio único o payPrecio único o pay--asas--bidbid
Poder de mercadoPoder de mercado
Sobre cerradoSobre cerradoPrimer o segundo precioPrimer o segundo precioIterativaIterativaAscendente o descendenteAscendente o descendente
47Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
AA BB CCAAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCC
VariosVariosproductosproductos
Sobre cerrado:Sobre cerrado:Simple o complejaSimple o complejaIterativa:Iterativa:Sucesiva o simultaneaSucesiva o simultanea
SubastasMúltiples unidades y productos• Presenta todas las características vistas hasta ahora
– Un producto y múltiples unidades• Precio único vs pay as bid• La amenaza del poder de mercado
– Múltiples productos unitarios• Sobre cerrado puede ser simple o compleja• Iterativa puede ser sucesiva o simultánea
48Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Además, surge una nueva alternativa– Paquetes de productos (definición vertical vs. horizontal)
BB
AAAA
BBBBBBBBBB
CCCCCC
X X ��22
Y Y �� 11
Z Z �� 22
Subastas de energía eléctricaIntroducción• La electricidad
– No se puede almacenar– Las unidades están sujetas a restricciones intertemporales
• La electricidad en la hora 1 es un producto diferente a la electricidad en la hora 2
• Por lo tanto tenemos múltiples productos con múltiples unidades
49Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
1 MW
1 MW
1 MW
1 MW
1 MW
1 MW
1 MW 1 MW
1 MW
H1H1 H2H2 H3H3
Subastas de energía eléctricaIntroducción• La electricidad
– No se puede almacenar– Las unidades están sujetas a restricciones intertemporales
• La electricidad en la hora 1 es un producto diferente a la electricidad en la hora 2
• Por lo tanto tenemos múltiples productos con múltiples unidades
50Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
1 MW
1 MW
1 MW
1 MW
1 MW
1 MW
1 MW 1 MW
1 MW
BLBL
MLML
PLPL
Productdefinition
Number of rounds Complexity Discriminatory prices
Hourly energy(or semi-hourly,
quarter-hourly, etc.)
Sealed bid (*)
Simple bidsSingle price
Discriminatory price
Complex bidsSingle price
Discriminatory price
Iterative
SuccessiveSingle price
Discriminatory price
Single price
Subastas de electricidadAlternativas de diseño
51Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
SimultaneousSingle price
Discriminatory price
Energy profiles(Base load,
peak load, a % of demand,
etc.)
Sealed bid (*)
Simple bidsSingle price
Discriminatory price
Complex bidsSingle price
Discriminatory price
Iterative
SuccessiveSingle price
Discriminatory price
SimultaneousSingle price
Discriminatory price
(*) Sealed bid can also be succesive or simultaneous (spot and reserve markets)(*) Sealed bid can also be succesive or simultaneous (spot and reserve markets)
Subastas de electricidadAlternativas de diseño• Dependiendo del horizonte temporal se han preferido algunos tipos de diseño sobre otros– En mercados de corto plazo
Productdefinition
Number of rounds
Complexity Discriminatory prices
Simple bidsSingle price NordPool
52Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
Hourly energy Sealed bid (*)
Simple bidsSingle price
Discriminatory price
Complex bidsSingle price
Discriminatory price
NordPool
PJM, Ireland
Iran spot
El MIBEl presenta un tipo de casación semi-compleja
Subastas de electricidadOfertando en un
– Simple bids in electricity auctions: an example
H=1 H=2 H=3
Scenario 1 120 5 120
Scenario 2 65 0 65
Scenario 3 62 0 62
Scenario 4 55 0 55
Scenario 5 50 0 50
Scenario 6 20 0 20
53Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
Los grupos están arrancados en H = 1,No producir en una determinada hora H, implica apagar el grupo
Scenario 6 20 0 20
Group 1 Group 2 Group 3 Group 4
Capacity [MW] 1 1 1 1
Variable cost(fuel) [$/MWh] 49 50 50 50
Start-up cost [$] 0 0 1 150
Subastas de electricidadAlternativas de diseño• Dependiendo del horizonte temporal se han preferido algunos tipos de diseño sobre otros– En mercados de largo plazo
Productdefinition
Number of rounds
Complexity Discriminatory prices
Energy
Simple bidsSingle price
Discriminatory price Bilateral
54Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
Energy profiles
(Base load, peak load, a
% of demand, etc.)
Sealed bid (*)Discriminatory price
Complex bids
Single price
Discriminatory price
Iterative
SuccessiveSingle price
Discriminatory price
SimultaneousSingle price
Discriminatory price
Default service auctions,Energy releases, etc.
(*) Sealed bid can also be succesive or simultaneous (spot and reserve markets)
Bilateral
Peru
TEMAS AVANZADOS
• La transición al contexto de mercado• Diseño de subastas• Diseño de subastas• Seguridad de suministro
• The four dimensions of the security of supply
Introducción The four dimensions of the SoS problem
Operación
Expansiónestratégica Expansión
Corto plazoMedio plazoLargo plazoMuy largo plazo
Generación
Horizontetemporal
Planificación
Gate closure
56Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Las dimensiones anteriores se ven afectadas por otra dimensión de orden superiro– La optimización de la economía de todo un país (o conjunto de países)
FirmezaSuficienciaSeguridad
Políticaenergética
Dimensiónde la seguridadde suministro
• La pregunta:
• ¿Cuál es la mejor alternativa en cada dimensión del problema?– ¿Qué se está haciendo en la práctica?
IntroducciónLa pregunta
Intervenciónregulatoria
Nointervenir
57Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
– ¿Qué se está haciendo en la práctica?
FirmezaSuficienciaSeguridad
Políticaenergética
Security-of-supply
dimension
¿? ¿? ¿?¿?
El diagnóstico del problemaFirmeza y suficiencia• Teóricamente hemos visto que el mercado es capaz de proporcionar resultados óptimos (teoría marginalista)
• Pero estos resultados se apoyan en una serie de hipótesis– Competencia perfecta– En el lado de la demanda
• La demanda puede sestablecer el precio del mercado en caso de escasezPrice cap, offer cap, OS interviene modificando el voltaje, etc.
58Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
– Price cap, offer cap, OS interviene modificando el voltaje, etc.– En el lado de la generación
• Inversiones son continuas– En ambos lados
• El riesgo se asigna eficientemente
El diagnóstico del problemaLas inversiones no son contínuas
Demand distribution
200
250
300
350
200
250
300
350
59Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
CCGT0
50
100
150
200
0 1000 2000 3000 4000 5000
MW
US$/MWh
Pricesdistribution
0
50
100
150
200
0 1000 2000 3000 4000 5000
MW
US$/MWh
• Price caps
El diagnóstico del problemaPrice caps
MW
3IC
2IC
T
3
time
2T1T
NSE
3g
0T
1IC
€0
21
60Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
€/MWh
time
time
1g
2g3
Price capMissing money
El diagnóstico del problemaLa importancia del riesgo• La volatilidad del precio puede resultar insoportable para los inversores
61Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
L.A. Barroso. Power Sector Deregulation In Brazil. Ensuring Supply Adequacy Through Energy Auctions. Master on the Electric Power
Industry. U.P. Comillas
Source: http://www.creg.gov.co
• Contratación a plazo
El diagnóstico del problema La solución: los mercados a plazo
Generador con aversión al riesgo(1) Miedo a precios bajos(2) Tiende a instalar menos capacidad
Risk-averse consumer(1) Miedo a precios altos(2) Quiere más capacidad instalada
62Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
• Debería aparecer un mercado a plazo– Aunque quizás esto requeriría un “doloroso” proceso de aprendizaje – Con cortes de suministro
El diagnóstico del problemaConclusión: HAY UN FALLO DEL MERCADO
Regulación deficiente OtrosAversión al riesgo generadores
+La demanda no participa en el mercado
Fallo del mercado
63Maestría en gestión de la energía- Pablo RodillaESAN. Madrid, 7 de Marzo 2011
•Hay un problema conocido como el “fallo del mercado”– Algún tipo de intervención es necesaria– Muchas alternativas y diversos grados de intervención
RegulatoryIntervention
NoIntervention
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