Un modelo sostenible para un mercado eléctrico basado en renovables. Aplicación para el caso español.

Abstract

El objetivo de la reforma regulatoria en la industria eléctrica alrededor del mundo es alcanzar mayor eficiencia en la provisión de servicios de generación a través de la competencia de mercado, debido a que en el pasado se tuvieron inversiones ineficientes aprobadas bajo la regulación de una franquicia monopólica, donde los incentivos en el tiempo real eran secundarios, y el sistema eléctrico estaba diseñado y enfocado para cubrir sus costes antes que dar incentivos. Sin embargo, el diseño original de los mercados de electricidad, fue pensado para grandes centrales térmicas centralizadas, lo que hoy en día no provee señales efectivas de operación e inversión para los diversos participantes en el mercado. Se estudió bibliografía especializada: en fundamentos teóricos de la economía de los mercados eléctricos; estado del arte de los mercados eléctricos, haciendo énfasis en los desafíos actuales a solventar para construir un diseño de mercado eléctrico eficiente y analizando las propuestas de diseño para un mercado eléctrico eficiente; y normativa del mercado eléctrico de España. Se analizó la evolución de los precios horarios del mercado diario, de la energía total desglosada del mercado diario, de los precios del gas como producto diario, de los precios de los derechos de emisión de CO2, de la liquidación de las partidas de costes de las actividades reguladas del sector eléctrico de España, y de las curvas agregadas de oferta y demanda del mercado diario del MIBEL. Se realizó una propuesta de solución con la implementación de un doble mercado, en el mercado diario del MIBEL, donde los productores que cuenten con generadores no gestionables operen en el “primer mercado”, y puedan despachar sus unidades conforme a su disponibilidad de recurso y su pago se realice al precio de su coste nivelado de la energía; y los productores que cuenten con generadores gestionables operen en el “segundo mercado”, y puedan despachar sus unidades conforme al requerimiento y su pago se realice en las mismas condiciones actuales de mercado. Esta propuesta está en línea con los fundamentos de un mercado eléctrico eficiente, donde los precios reflejan toda la información disponible, y los inversores no deben preocuparse por la valoración de sus bienes y servicios, porque estos están perfectamente valorados por el propio mercado. Los resultados de la propuesta del doble mercado, muestran que el precio de la energía eléctrica del mercado diario se mantiene prácticamente igual a lo ocurrido en los años de estudio (2021 y 2022); se expande el mercado al aumentar ligeramente la cantidad de energía eléctrica generada; la intensidad de emisiones reduce al despachar toda la energía de las renovables intermitentes en el primer mercado; se obtiene un excedente para el regulador del sistema de 6.249,08 M€ en el año 2021 y 10.632,81 M€ en el año 2022, que sería utilizado para reducir las partidas de costes de las actividades reguladas del sistema eléctrico, significando un ahorro de 40,39% para el año 2021 y 75,31% para el año 2022 en el caso de España. En conclusión, la implementación del doble mercado para el mercado diario del MIBEL, muestra la obtención de beneficios medioambientales al asegurar la sostenibilidad económica de la producción de electricidad a través de fuentes de energías renovables intermitentes con un contrato de largo plazo que remunere su coste nivelado de la energía, y da señales para la inversión a largo plazo en el despliegue de almacenamiento que pueda competir a los precios del segundo mercado, que a su vez, permitará mejorar la controlabilidad del balance de energía y también mejorar la operación física de la red, con lo cual se estarían rediseñando los sistemas de potencia eficientemente.

Regulatory reform objective in the electricity industry around the world is to achieve greater efficiency in the provision of generation services through market competition, since in the past there were inefficient investments approved under the regulation of a monopolistic franchise, where real time incentives were secondary, and the electrical system was designed and focused to cover its costs rather than provide incentives. However, the original design of the electricity markets was intended for large centralized thermal power plants, which today does not provide effective signals of operation and investment for the various market participants. Specialized li terature was studied: the economics of electricity markets; state of the art of electricity markets, emphasizing the current challenges to be solved to build an efficient electricity market design and analyzing design proposals for an efficient electricity market; and regulations of the electricity market in Spain T he evolution of hourly prices in day ahead market, total energy exchange in day ahead market, gas prices as a daily product, emission rights of CO 2 prices, cost of the regulated activities in the electricity sector in Spain, and the aggregate supply and demand curves of the MIBEL day ahead market were analyzed. A solution proposal was made with the implementation of a two market approach , for the day ahead electricity market of the MIBEL , where producers that have non manageable ( generators operate in the "first market” and can dispatch their units according to their resource availability and its payment is made at the price of its levelized cost of energy; and the producers that have manageable (flexible) generators that operate in the “second market” and can dispatch their units according to the requirement and their payment is made under the same current market conditions. This proposal is in line with the efficient electricity market foundations , where prices reflect all available information, so that investors do not have to worry about the valuation of their goods and services, since these will be perfectly valued by the market itself. The results of the two market approach show that the e lectricit y price in the day ahead market remains practically the same as what happened in the year s of study (2021 and 2022 ); the market expands by slightly increasing of generated e lectricity ; the emissions intensity is reduced by dispatching all the energy from intermittent renewables in the first market; a surplus of 6.249,08 M in 2021 and 10.632,81 M€ in 2022 is obtained for the system regulator, which w ould be used to reduce the cost of the regulated activities in the electricity sector , meaning a saving of 40,39 % by 2021 and 75,31 % by 2022 in the case of Spain In conclusion, the implementation of the two market approach for the day ahead electricity market of the MIBEL shows environmental benefits by ensuring the economic sustainability of electricity production through intermittent renewable energy sources with long term contract s that remunerates its levelized cost of energy, and gives signals for long term investment in the deployment of storage that can compete at the prices of the second market, which, in turn, will allow to improve the controllability of the energy balance and also improve the physical operation of the grid , th us the power systems would be redesigned efficiently.