Pricing variability in power delivery in markets with significant renewable energy generation

Increased penetration of renewable energy sources in existing power systems have induced a number of developments in electricity market mechanisms. Most importantly, renewable energy generation is increasingly made accountable for deviations between scheduled and actual energy generation. However, there is no such mechanism to support accountability for the additional system costs induced by power fluctuations. These are usually socialized and eventually supported by electricity customers. This thesis shows that the power variability of renewable energy sources generates a non-negligible cost of ancillary services that is currently not accounted for. Hence mechanisms are proposed for assessing the contribution of all market participants to power regulation needs, and to consequently fairly redistribute related regulation costs. A simulation study based on the test case of Western Denmark allows to illustrate these concepts on the realistic case study of a country already widely penetrated by wind power generation and to show how these mechanisms may affect revenues of the various market participants.

La percentuale sempre crescente di Fonti di Energia Rinnovabile (FER) all’interno della produzione elettrica ha indotto dei cambiamenti nei meccanismi di funzionamento dei mercati elettrici. In primo luogo si è assistito alla sempre maggiore attribuzione di responsabilità ai produttori rinnovabili relativamente agli sbilanciamenti tra la produzione elettrica prevista ed attuata. Per contro non si è sviluppato un meccanismo che permetta di valutare “le responsabilità” sugli aggiuntivi costi determinati delle loro fluttuazioni di potenza. Attualmente questi maggiori costi vengono solitamente socializzati ed eventualmente addebitati ai consumatori. Con questa tesi si è voluto dimostrare che la variabilità di potenza della energia prodotta da fonti rinnovabili genera un costo, dovuto alla necessità di bilanciamento tramite servizi di dispacciamento, tutt’altro che trascurabile: costo che nel sistema attuale non viene considerato. Vengono così proposti dei meccanismi che permettono di valutare quale sia il contributo di ogni partecipante al mercato al fabbisogno di regolazione di potenza, in modo tale da arrivare a ridistribuire i conseguenti costi in maniera equa. Grazie a simulazioni effettuate utilizzando i dati della regione occidentale della Danimarca si illustrano i concetti sopra esposti; utilizzando come riferimento un caso di studio realistico, con una significativa valenza in quanto riguardante uno stato che ha già una alta percentuale di produzione di energia eolica, si arriva a dimostrare come i meccanismi proposti possano influenzare i ricavi dei diversi attori partecipanti al mercato.