Regulatory design of capacity remuneration mechanisms in regional and low-carbon electric power markets

Abstract

Los mecanismos de capacidad (CRMs en su acrónimo inglés) ocupan el centro de la discusión regulatoria en todos los sectores eléctricos liberalizados, especialmente en la Unión Europea. Dichos mecanismos se introducen para mejorar la fiabilidad del sistema y para minimizar la escasez de energía de manera económicamente eficiente. Los CRMs tendrán un papel central en los sistemas eléctricos del futuro. Esta tesis doctoral ofrece una revisión detallada de los elementos de diseño de los mecanismos de capacidad y presenta recomendaciones para mejorar su eficiencia y su eficacia, sobre todo en vista de los nuevos desafíos que estos mecanismos tendrán que enfrentar en el actual contexto de descarbonización del sector energético. Los temas que se tratan en esta tesis son la interacción con la integración regional de los mercados eléctricos, la necesidad de incentivos para el cumplimiento de los contratos de capacidad y la interacción con las tecnologías de aprovechamiento de las energías renovables. La investigación se basa en evidencias empíricas recogidas de las experiencias internacionales más destacadas con los mecanismos de capacidad, complementadas, cuando sea posible, a través de análisis basados en modelos computacionales. Se resumen abajo las principales aportaciones de esta investigación. La participación de los recursos transfronterizos en los mecanismos de capacidad nacionales ha de garantizarse para aprovechar plenamente los beneficios de la integración regional. Esta participación requiere un firme compromiso hacia el mercado regional. Además, cuando los mercados de corto plazo están acoplados, es necesario introducir una nominación condicional de la capacidad de interconexión. Los CRMs deben contar con fuertes incentivos para el cumplimiento de los contratos de capacidad. Unas penalizaciones elevadas en caso de incumplimiento pueden aumentar el coste del mercado de capacidad, pero el coste total del suministro eléctrico puede disminuir. Las tecnologías basadas en energías renovables deberían participar en los mecanismos de capacidad y estar expuestas a las correspondientes señales de mercado. Si las tecnologías renovables y convencionales tienen que competir para la asignación de contratos de capacidad, las reglas tienen que ser las mismas y la remuneración relativa al mercado de capacidad debería ser descontada de los incentivos a la renovable.Capacity remuneration mechanisms (CRMs) are “climbing” regulatory agendas in all liberalised power sectors, especially in the European Union. CRMs are introduced to improve system reliability and to minimise power shortages to an economically efficient extent. These schemes will have a central role in future power systems. This PhD thesis provides an in-depth review of CRM design elements and recommendations to increase their efficiency and effectiveness, particularly in view of the challenges that these mechanisms have to confront in the current power sector environment, characterised by the pursuit of decarbonisation. The attention is focused here on the interaction with regional market integration, the need for properly-designed performance incentives, and the interaction with renewable technologies. The research is based on empirical evidence collected from international experiences, which is complemented, where applicable, by a model-based analysis to examine specific design elements. The outcomes of this PhD thesis can be summarised as follows. The participation of cross-border resources in national CRMs must be guaranteed in order to fully seize the benefits of regional market integration. However, this participation requires a strong commitment from power systems (and governments) in the regional market and the implementation of network codes and market rules that deter system operators from blocking exports when the latter are the outcome of an efficient market clearing. Where short-term markets are coordinated through market coupling, the algorithm must include a conditional nomination rule that ensures that, during regional scarcity conditions, available resources are assigned to those consumers that paid for them in the CRM market. CRMs must rely on robust performance incentives that foster the actual delivery of the committed capacity. High penalty rates may increase the cost of the capacity market, but the overall cost of electricity supply may decrease. Renewable technologies should be allowed to participate in CRMs and should be exposed to the market signals provided by these mechanisms. If renewable and conventional technologies must compete in the same markets, they should do it subject to the same rules. Obviously this participation must be coordinated with renewable support schemes, discounting CRM revenues.