Regulatory framework design and market response interactions under growing solar and wind generation deployment in the Portuguese electrical energy system

January 15, 2018

Esta dissertação analisa as principais ligações esperadas entre o modelo regulatório português e a resposta dos mercados energéticos associados a um crescimento do uso de tecnologias de produção baseadas em energia eólica e solar. Dois casos são analisados. No primeiro avaliou-se o impacto de pequenas variações de produção eólica no preço da energia elétrica no mercado ibérico e nos custos de electricidade das diversas categorias de utilizadores finais. O modelo desenvolvido para a realização dessa análise é um modelo linear avaliando a resposta a variações discretas ocorrendo em Portugal, Espanha ou nos dois países em simultâneo. Os resultados da análise permitem avaliar o impacto de decisões de política energética incentivando a produção a partir de fontes renováveis de custo marginal negligenciável num mercado energético integrado e avaliar como esse impacto é percepcionado por diferentes categorias de utilizadores finais – um tópico sujeito a intenso debate de políticas públicas. O impacto de transformações substanciais no sector elétrico, resultante da adopção de unidades de auto-consumo solar fotovoltaica, foi também analisado na dissertação. O modelo desenvolvido para essa análise permite estimar o número de unidades de autoconsumo e a respectiva capacidade, para preços decrescentes dessa tecnologia, bem como os preços regulados que garantem a manutenção dos proveitos permitidos gerados pela tarifa de acesso às redes. São avaliados três cenários de resposta do regulador e seus resultados para o sistema e utilizadores finais, (i) manutenção do atual modelo regulatório, (ii) manutenção do atual modelo, associando uma tarifa de acesso às redes à energia excedentária entregue à rede e (iii) aumento gradual das tarifas fixas de acesso à rede, reduzindo-se a componente volumétrica dessas tarifas. Os resultados da análise permitiram concluir que uma transição gradual para tarifas de acesso à rede privilegiando custos fixos não desencoraja a adopção de unidades de auto-consumo. Os resultados também mostram que não é expectável que um substancial aumento do auto-consumo conduza a uma “espiral da morte” dos operadores de redes, uma preocupação que também tem sido sujeita a intenso debate político. Esta dissertação contribui para a compreensão de como as mudanças resultantes de evoluções tecnológicas podem influenciar o sistema eléctrico português e como as diferentes iniciativas de políticas energéticas podem conduzir a diferentes equilíbrios no que diz respeito à resposta do mercado a essas mudanças. This dissertation investigates the main expected interactions between the design of the Portuguese regulatory framework and the response of the energy markets under growing wind and solar generation technologies deployment. Two cases are analysed. The impact of small changes in wind energy production in the Iberian electricity market price and corresponding tariff changes for different ratepayer categories are firstly analysed. The model developed for the analysis is a linear model of the system stepresponse to small wind energy production variations occurring in Portugal, in Spain and in both countries simultaneously. The results of the analysis allowed to evaluate the impacts of energy policy decisions fostering renewable energy production with negligible marginal cost into integrated energy markets, and to evaluate how such impacts are experienced amongst different ratepayer categories – a topic that is subject to substantial policy debating. The impacts of substantial changes in energy production driven by self-supply through PV module adoption are also analysed in this dissertation. The model developed for the analysis enables to estimate the evolution of the number and installed capacity of selfsupply deployed units under decreasing PV module prices, and regulated energy prices that guarantee the allowed revenue associated with network access tariffs unchanged. Three different regulatory design options are analysed, (i) starting by the actual tariff component structure and parameters, (ii) introducing new network usage component for ratepayer energy suppliers, and finally (iii) evolving towards higher allowed revenues recovered through fixed tariff components. The results of the analysis allowed concluding that gradual transitions towards network access tariffs that privilege fixed component charges do not dissuade PV deployment. The results also show that a sizable increase in self-supply is not expected to lead to a utility “death-spiral”, a concern that has been also subject to substantial policy debate. This dissertation is a contribution to the understanding of how transformations driven by technological evolution may affect the Portuguese electrical energy system and how different energy policies may lead to different equilibriums regarding market response to such transformations.

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  Ricardo Nuno de Almeida Prata

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  Pedro Manuel Santos de Carvalho

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Doutoramento em Engenharia e Políticas Públicas

other-engineering-and-technologies - Other engineering and technologies

Keywords

• Energy policy
• Iberian electricity market
• Self-supply
• Regulatory framework
• Ratepayer cross-subsidy
• Política Energética
• Mercado de Energia Ibérico
• Autoconsumo
• Enquadramento Regulatório
• Subsidiação cruzada entre utilizadores finais

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Instituto Superior Técnico

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