Dynamic analysis of capacity payment mechanism for investment planning in Iraninan electricity market

In the last decade, many countries have experienced restructuring in their electric utilities. This restructuring has presented the power industries with new challenges, the most important of which is long-term investment planning under uncertain conditions. Rising feed-in from renewable energy sources decreases margins, load factors, and thereby profitability of conventional generation in several electricity markets around the world, while, conventional generation is still needed to ensure security of electricity supply. The Iran’s restructured electricity market, conjugated with rapidly growing demand and RES penetration in generation mix, concern firms considering investments in generation capacity and make regulatory authorities interested in assuring the long-term supply adequacy and the stability of power markets. Since it is aimed that the incurred capital and operating costs of generation technologies be recovered in Iranian electricity pool, the regulator of Iranian power system has introduced a noncompetitive capacity payment mechanism in order to encourage new investments in electric power generation. In the current mechanism, the capacity payments are designated to the generating units in the whole country electricity market. There is an annual base value of capacity payment which is based on recovering the capital cost of a benchmark generation technology and the regulator alters this value according to the operational reserve in the day-ahead electricity market. In this research, after an extensive discussion about the rationale and functionality of Capacity Remuneration Mechanisms (CRM), it was shown that a technology neutral capacity payment which is equal to the amount of the missing money (incurred by the price cap), will correct the investment incentives. Furthermore, this thesis develops a system dynamics model to analyze the impacts of different decisions regarding the capacity payment as investment incentive mechanisms in Iranian electricity market. Indeed, this supporting policy is simulated and analyzed in the proposed dynamic framework in order to track the trend of new investments in the Iranian electricity market. The simulations suggest that there might be serious problems to adjust early enough the generation capacity necessary to maintain stable reserve margins. An alternative design option, based on various base value for capacity payment according to generation technology, is introduced to guarantee at least a minimum capacity reserve margin. Moreover, aiming at improving the security of supply of the system and maintaining a healthy margin of generation over demand, the major drawbacks of the existing Iranian CRM are addressed by tendering a new regulatory scheme. Such a decision model enables both the generation companies and the regulators gaining perfect insights into the possible consequences of different decisions they make under different policies and market conditions.

Nell’ultimo decennio, il settore elettrico ha subito importanti cambiamenti in molti paesi. Questi cambiamenti hanno introdotto nuove sfide per le compagnie che si occupano di generazione elettrica, tra le quali la più importante consiste nel programmare investimenti a lungo termine sottostando a condizioni al contorno variabili. Inoltre, l'aumento del contributo delle fonti energetiche rinnovabili alla produzione riduce i margini di profitto, diminuisce i fattori di carico, e quindi la redditività della generazione convenzionale in molti mercati elettrici nel mondo, mentre gli stessi impianti convenzionali sono ancora necessari per garantire la sicurezza dell'approvvigionamento elettrico. La riforma del mercato elettrico Iraniano, insieme con la rapida crescita della domanda e della penetrazione delle RES nel mix di generazione, preoccupa le compagnie che pianificano investimenti in nuova capacità e veicola l’attenzione delle autorità di regolazione verso misure volte a garantire l'adeguatezza dell'offerta a lungo termine e la stabilità dei mercati elettrici. Per permettere il recupero dei costi di capitale sostenuti e le spese operative degli impianti di generazione all’interno del mercato elettrico iraniano stesso, il regolatore ha introdotto un meccanismo di pagamento della capacità non competitivo al fine di incoraggiare nuovi investimenti in impianti di generazione di energia elettrica. Nell'attuale meccanismo, i pagamenti di capacità sono assegnati alle unità di generazione del mercato elettrico in tutto il paese; un valore base annuo di pagamento della capacità, che si basa sul recupero del costo di capitale riferito ad un benchmark, viene proposto e modificato in base alla riserva operativa nel mercato del giorno prima. In questa tesi, dopo un'ampia discussione riguardo la logica ed il funzionamento dei meccanismi di remunerazione delle capacità (MRC), viene dimostrato che un pagamento della capacità technology-neutral pari ai flussi monetari mancanti (derivanti da un price cap), può correggere gli incentivi agli investimenti. Inoltre, la tesi sviluppa un modello dinamico per analizzare l’impatto di diverse politiche regolatorie relativamente al pagamento della capacità in quanto meccanismo di incentivazione degli investimenti nel mercato elettrico Iraniano. Infatti, tale sistema di incentivazione è simulato e analizzato all’interno del modello dinamico proposto al fine di studiare l'andamento dei nuovi investimenti nel mercato elettrico iraniano. Le simulazioni suggeriscono che ci potrebbero essere seri problemi nell’adeguare in tempo utile la capacità di generazione necessaria per mantenere margini di riserva stabili. Viene introdotta un'opzione alternativa basata su un valore base per il pagamento della capacità diverso per ogni tecnologia di generazione, finalizzato a garantire almeno un margine di riserva minimo. Inoltre, nell’ottica di migliorare la sicurezza dell'approvvigionamento del sistema e mantenere un buon margine di generazione rispetto alla domanda, i principali inconvenienti dell'attuale CRM iraniano sono affrontati mediante la formulazione di un nuovo regime normativo. Tale modello decisionale consente, sia alle compagnie di generazione che alle autorità di regolazione, di comprendere perfettamente le possibili conseguenze delle diverse decisioni adottate nel contesto di diverse condizioni regolatorie e di mercato.