Market equilibrium analysis of self-consumption and decentralised generation in the Iberian Electricity Market under the NECPS 2030

Abstract

Este Trabajo Fin de Grado analiza el equilibrio de mercado del autoconsumo y la generación descentralizada (GDe) en el mercado eléctrico ibérico (MIBEL) bajo los objetivos de los PNIEC 2030 de España y Portugal. El trabajo aplica el marco de equilibrio de Nash con variaciones conjeturales (VCs) propuesto por Doménech Martínez, Campos, Villar y Rivier en su artículo "An equilibrium approach for modeling centralised and behind-the-meter distributed generation expansion" (Electric Power Systems Research, 2020), que formula un Problema de Equilibrio de Nash Generalizado (GNEP) resuelto mediante la herramienta CEVESA (IIT-Comillas e INESC TEC), extendiendo su aplicación original, limitada a España, al sistema conjunto España-Portugal y desagregando la demanda en doce segmentos de consumo. Se diseñan tres escenarios para 2030 que permiten aislar de forma independiente el efecto del poder de mercado de los generadores centralizados y el de los prosumidores: un escenario de referencia con conjeturas activas para los generadores (CGCONJ), y dos escenarios con exportaciones de prosumidores fijadas a cero, con conjeturas nulas (NOCONJ) o no nulas (CUSCONJ) para los segmentos industriales y comerciales. Los resultados muestran que las conjeturas de los generadores elevan el precio medio de mercado entre 23 y 24 €/MWh de forma uniforme en toda la distribución horaria, mientras que las conjeturas de los prosumidores tienen un efecto muy limitado sobre el precio agregado, ya que, con la capacidad de baterías fija y la demanda inelástica, solo pueden redistribuir sus compras horarias en lugar de reducirlas. No obstante, esta redistribución sí reduce de forma sistemática el precio de captura de cada segmento, especialmente en la industria. Finalmente, el mix de generación obtenido resulta coherente con los objetivos renovables de ambos PNIEC, validando el diseño de los escenarios.

This Bachelor's Thesis analyses the market equilibrium of self-consumption and decentralised generation (DeG) in the Iberian electricity market (MIBEL) under the 2030 NECP targets of Spain and Portugal. The work applies the Nash equilibrium framework with conjectural variations (CVs) proposed by Doménech Martínez, Campos, Villar and Rivier in their article "An equilibrium approach for modeling centralised and behind-the-meter distributed generation expansion" (Electric Power Systems Research, 2020), which formulates a Generalised Nash Equilibrium Problem (GNEP) solved using the CEVESA tool (IIT-Comillas and INESC TEC), extending its original application—limited to Spain—to the joint Spain-Portugal system and disaggregating demand into twelve consumer segments. Three scenarios are designed for 2030 to independently isolate the effect of market power exercised by centralised generators and by prosumers: a reference scenario with active generator conjectures and free grid exports (CGCONJ), and two scenarios with prosumer exports fixed to zero, featuring either null conjectures (NOCONJ) or non-null conjectures (CUSCONJ) for industrial and commercial segments. The results show that generator conjectures raise the mean market price by 23–24 €/MWh uniformly across the entire hourly distribution, while prosumer conjectures have a very limited effect on the aggregate price, since, with battery capacity fixed and demand assumed inelastic, prosumers can only redistribute their hourly grid purchases rather than reduce them. Nevertheless, this redistribution does systematically reduce the capture price of each consumer segment, particularly in industry. Finally, the resulting generation mix is consistent with the renewable targets of both NECPs, validating the scenario design.