An empirical assessment of the capacity market in United Kingdom

There is an increasing concern about the capability of energy-only markets to ensure the adequacy of power systems in the long term. This is prompting many European countries to introduce a Capacity Remuneration Mechanism (CMR) in their system, with the objective of attracting the investments required to guarantee security of supply. The research project presented in this thesis is focused on the capacity mechanism recently introduced in the United Kingdom. In July 2014 the European Commission authorized the United Kingdom to implement a Capacity Market, the first example of this design in Europe. In December 2014, the first auction was held. The objective of this research is to provide a critical assessment of the UK CRM. Firstly, a broad qualitative analysis of the Capacity Market, based on the design elements that compound it, is carried out, in order to identify the strengths and the weaknesses of this mechanism. Secondly, an agent-based modeling approach is followed in order to assess whether the introduction of the Capacity Market helps the United Kingdom to meet its targets in terms of greenhouse gases emission reduction and renewable penetration, and to enhance the adequacy of its power system. This second part is carried out through EMLab Generation, a software developed at the Energy & Industry section of TPM faculty at TU Delft in order to study the electricity market transition towards a low-carbon regime The results obtained in this research permit to state that the UK Capacity Market, despite some minor flaws underlined in this thesis, has a strong design, enhances the adequacy of the system and, in combination with renewable energy support schemes, promotes the transition towards low-carbon generation technologies.

Si riscontra una crescente sfiducia sull’abilità degli energy-only market di garantire l’adeguatezza del sistema elettrico sul lungo periodo. Pertanto, molti paesi europei stanno introducendo Capacity Remuneration Mechanisms (CMRs) o Meccanismi di Remunerazione della Capacità, con l’obiettivo di attirare gli investimenti necessari per garantire la sicurezza del sistema elettrico. Il progetto di ricerca presentato in questa tesi si concentra sul meccanismo di capacità introdotto di recente nel Regno Unito. Nel luglio del 2014 la Commissione Europea ha autorizzato il Regno Unito ad implementare un Capacity Market o Mercato della Capacità, primo nel suo genere in Europa. Nel dicembre dello stesso anno si è tenuta la prima asta. L’obiettivo di questa tesi è fornire una valutazione critica del CRM del Regno Unito. Anzitutto si è seguito un approccio di tipo qualitativo conducendo un’ampia analisi delle regole del Mercato della Capacità britannico, basata sugli elementi strutturali che lo compongono, per individuare i punti di forza e le criticità del meccanismo. In secondo luogo si è seguito un approccio di tipo quantitativo per valutare se l’introduzione del mercato delle capacità consenta al Regno Unito di raggiungere i propri obiettivi in termini di riduzione delle emissioni di gas a effetto serra, sfruttamento delle rinnovabili e adeguatezza del sistema elettrico. La seconda parte è stata realizzata mediante l’utilizzo del programma EMLab Generation, software sviluppato dalla sezione Energia e Industria del dipartimento Technology, Policy and Management dell’Università Tecnica di Delft nei Paesi Bassi. Tale software ha come principale obiettivo lo studio dell’evoluzione dei mercati energetici in fase di transizione verso un regime a basse emissioni di carbonio. I risultati ottenuti in questa ricerca consentono di affermare che il Mercato delle Capacità del Regno Unito, nonostante alcune trascurabili carenze evidenziate nella tesi, ha una struttura solida, migliora l’adeguatezza del sistema e, in combinazione con schemi di supporto alle fonti rinnovabili, promuove la transizione verso tecnologie di generazione di energia a basse emissioni di carbonio.