Models for integration of auctions and continuous trading in European intraday market coupling

Realise an integrated European electricity market is one of the fundamental objec- tives that European Union has fixed to reach the ambitious goals of the directive 2009/29/CE, also known as 20-20-20 directive. While for the day ahead market this objective has been reached with the first run of Euphemia algorithm in 2014, for the intraday segment the situation is more complex. In particular, one the main obstacles to intraday market coupling has been the presence of two different trading structures: part of the PXs adopted in fact a continuous trading mech- anism while the other operates according to a series of implicit auctions, where transmission rights are allocated simultaneously to the market results. This work aims hence to define a model to simulate the European intraday market under dif- ferent possible integration solutions. In the first part the main concept needed to threat the topic of market coupling are analysed. In addition, a detailed overview of the present situation in Europe is given, describing the process of market cou- pling already achieved for day ahead market and focus then the attention on the intraday markets running today in EU. Then, the model proposed in this thesis is discussed carefully: it is an iterative algorithm based on XBID project, in which the distinction among auctions and continuous trading mechanism has been realised through a sequence of market "sessions". Lastly this model is used to compare different possible integration solutions for these two structures in the market coupling process. In particular, the proposals of OMIE and GME (re- spectively the Iberian and Italian power exchange) are discussed with respect to the present situation and with respect to a future scenario which presupposes an higher level of integration. This comparative analysis is split in two consecutive steps. The first is to consider the market coupling of a simple bi-zone system, with a strict set of available orders type, while in the second the simulation of the entire length of a intraday electricity market is carried on.

Il mercato unico dell’energia elettrica è uno degli obiettivi fondamentali che l’Unione Europea si è prefissata per raggiungere gli ambiziosi propositi della famosa direttiva 2009/29/CE (nota come "Pacchetto 20-20-20"). Mentre per il mercato del giorno prima questo obiettivo è stato raggiunto, per il segmento infragiornaliero la situazione è più complessa. In particolare, uno dei grandi osta- coli all’integrazione dei mercati infragiornalieri dei vari PXs è la presenza di due differenti strutture: una parte dei mercati lavora infatti secondo un meccanismo continuo di contrattazione mentre l’altra secondo una serie di aste implicite in cui i diritti di trasmissione vengono definiti congiuntamente a piani di produzione per ogni unità. Questo lavoro si prefigge quindi l’obiettivo di definire un modello per la simulazione di un mercato infragiornaliero Europeo sotto l’ipotesi di varie possibili strutture di integrazione. Nella prima parte si andranno quindi a de- scrivere e anlizzare i principali concetti necessari per una trattazione esaustiva del processo di market coupling. Sará fornita anche una descrizione dettagliata del panorama Europeo odierno, descrivendo il processo di market coupling realiz- zato per il mercato del giorno prima e focalizzando poi l’attenzione sul segmento infragiornaliero nelle sue diverse forme nei diversi power exchanges dell’Unione. Successivamente si passerà alla descrizione del modello sviluppato in questa tesi: si tratta di un algoritmo iterativo basato sul progetto XBID, nel quale la distin- zione tra meccanismo continuo e aste viene realizzato tramite una successione di "sessioni" di mercato. Infine, questo modello verrà utilizzato per confrontare diverse possibili tipologie di integrazione di queste due strutture nel processo di market coupling. In particolare, si andranno a confrontare le proposte di OMIE e GME con la situazione attuale (in cui ogni power exchange lavora indipenden- temente dagli altri) e con uno scenario che presuppone un maggiore livello di integrazione. Questa analisi comparativa sarà condotta in due passaggi succes- sivi. Il primo consisterà nel considerare un processo di market coupluing per un semplice sistema formato da due zone, con un insieme di tipologie di offerta estre- mamente semplificato, mentre nel secondo si passerà alla simulazione dell’intera durata di un mercato infragiornaliero Europeo integrato.