Luis Maqueda Hernando Subdirector de Transporte, Distribución y Calidad de Servicio - CNE (España)

1. Curso ARIAE de Regulación Energética (3ª edición)Gestión de congestiones en las interconexiones eléctricas Luis Maqueda Hernando Subdirector de Transporte, Distribución y Calidad de Servicio - CNE (España) Cartagena de Indias, noviembre de 2005

2. Índice • Introducción a la gestión de congestiones • Principales metodologías de resolución de congestiones • Cobertura de riesgos derivados de las congestiones • Conclusiones

3. Índice • Introducción a la gestión de congestiones • Relevancia • Algunas experiencias • Línea temporal del proceso • Principales metodologías de resolución de congestiones • Cobertura de riesgos derivados de las congestiones • Conclusiones

4. Introducción a la gestión de congestionesRelevancia • El transporte (o transmisión), tradicional factor crítico en la gestión del sistema. • Seguridad y estabilidad • Relación generación-demanda (distancia, dispersión) • La liberalización del sector convierte al transporte en una de las claves del mercado. • Carácter estratégico, actividad regulada • Enlace físico entre agentes • La gestión de congestiones, aspecto capital de la interacción transporte-mercado. • Gestión de congestiones  Economía del transporte (=administración eficiente de un bien escaso) G

5. Introducción a la gestión de congestionesAlgunas experiencias • Escandinavia • Gestión interna a un país (Noruega N-S, Dinamarca E-O) • A escala regional: Nordel + NordPool • Estados Unidos • California (California ISO) • Costa Este (PJM, New York ISO, New England ISO) • Unión Europea • Reglamento (CE) Nº 1228/2003: Directrices de gestión de congestiones y de compensación inter-TSOs (en preparación) • Mercado Ibérico • [retraso s/ previsto] Preocupación de ERSE y CNE por solución de congestiones España-Portugal

6. Introducción a la gestión de congestionesAlgunas experiencias • “Los problemas de congestión … se abordarán mediante soluciones no discriminatorias y conformes a … mercado que sirvan de indicadores económicos (…)“ • “Sólo se utilizarán procedimientos de restricción de las transacciones en situaciones de emergencia …” • “Los gestores de las redes … Teniendo plenamente en cuenta la seguridad de la red, nunca (se) denegarán transacciones que alivien la congestión.”

7. Introducción a la gestión de congestionesAlgunas experiencias • “… la forma de resolución de las restricciones internas y en particular las que afecten a las líneas de interconexión entre Portugal y España, ha de definirse cuanto antes por el impacto que la decisión que se adopte tendrá sobre toda la organización del mercado.” • “… el Modelo de Organización del MIBEL … recogía la resolución de las congestiones … a través de un mecanismo de “market splitting.” • “En tanto la capacidad de interconexión resulte insuficiente para la integración completa de ambos sistemas, será especialmente necesaria la adopción de medidas que reduzcan eficazmente el riesgo de ejercicio de poder de mercado en cada zona de precios …”

8. Introducción a la gestión de congestionesLínea temporal del proceso Entorno regulatorioy de mercado Programación Operación Estructura tarifaria Metodologías no de mercado Redespacho / “Counter trading” “Market splitting” “Flow-based Market Coupling” “Locational Marginal Price” “Flow-based Cong.Mgment.” Gestión técnica(tiempo real) Instrumentos de cobertura físicos y financieros tiempo

9. Índice • Introducción a la gestión de congestiones • Principales metodologías de resolución de congestiones • Estructura tarifaria • Metodologías no de mercado • Redespacho / “Counter trading” • “Market splitting” • “Flow-based Market Coupling” • “Locational Marginal Price” • “Flow-based Congestion Management” • Cobertura de riesgos derivados de las congestiones • Conclusiones

10. Principales metodologías de resolución de congestionesEstructura tarifaria • Postal (estampilla): independiente de la ubicación de la generación o consumo. • “Café para todos” • España • Según distancia: basado en la separación existente entre los puntos de inyección y demanda. • Incentiva acercamiento de oferta y demanda • Alemania (gas natural) • Zonal o nodal: la tarifa es función de la localización geográfica, ya sea por zonas o nodo a nodo. • Proporciona señales claras • Escandinavia

11. Principales metodologías de resolución de congestiones Estructura tarifaria: tarifa zonal o nodal - Suecia • En Suecia existe una correlación directa entre el importe de las tarifas de entrada y salida y la latitud del punto en que se efectúa la conexión: • Inyectar en el norte, en práctica ausencia de demanda, está significativamente penalizado. Drenar potencia del sistema en el sur sale igualmente caro. • Por el contrario, generar en el sur es, en comparación, prácticamente gratis a efectos de esta tarifa, como también lo es, de forma simétrica, consumir en el norte.

12. Principales metodologías de resolución de congestiones Estructura tarifaria: tarifa zonal o nodal - Reino Unido • En el Reino Unido, National Grid publica para cada temporada los cargos zonales para generación y demanda: • Se distinguen 21 zonas de generación y 14 de demanda • La tarifa de generación es un cargo por potencia; la de demanda es binomial (potencia y energía) • El importe de la tarifa (que en el caso de la generación puede llegar a ser negativa) refleja claramente el definido vector energético NS en la isla [El mapa representa la zonificación de los cargos aplicados a la demanda.]

13. Principales metodologías de resolución de congestiones Estructura tarifaria: tarifa zonal o nodal - Reino Unido • En el Reino Unido, National Grid publica para cada temporada los cargos zonales para generación y demanda: • Se distinguen 21 zonas de generación y 14 de demanda • La tarifa de generación es un cargo por potencia; la de demanda es binomial (potencia y energía) • El importe de la tarifa (que en el caso de la generación puede llegar a ser negativa) refleja claramente el definido vector energético NS en la isla [El mapa representa la zonificación de los cargos aplicados a la generación.]

14. Principales metodologías de resolución de congestiones Metodologías no de mercado • Red considerada como bien estrictamente público. • No existe priorización económica • La asignación de capacidad no se basa en criterios de mercado. • Propio de sistemas pre-liberalización • Posibles soluciones alejadas del teórico “óptimo social” • Ejemplos de estas metodologías (desde el punto de vista de la demanda): • “Pro rata”: cada cliente reduce su consumo en la misma proporción • “Fist come, first served”: demandas atendidas en orden cronológico • Por tipo de contrato: típicamente, priorización de contratos a largo plazo • A favor: numerosos “beneficios sociales” no pueden medirse en dinero. 16:00 16:15

15. Principales metodologías de resolución de congestiones Redespacho • Llevado a cabo por el OS • Tras detectar infactibilidad, el OS rectifica programación original • Acepta nuevas ofertas de compra o de venta hasta reajustar perfil corregido • Aplicable fundamentalmente a congestiones internas a un sistema • Ej.: Mecanismo de Balance diseñado en su día para Inglaterra y Gales por el NETA (New Electricity Trading Arrangement) REE: previsión vs. real

16. Principales metodologías de resolución de congestiones “Counter trading”: concepto • El OS interviene en el mercado para contrarrestar la congestión, persuadiendo económicamente a los agentes que obtienen un menor beneficio de la misma: • Lado excedentario: generador recibe compensación a cambio de reducir producción (consumidor a cambio de incrementar demanda) • Lado deficitario: consumidor recibe compensación a cambio de reducir demanda (generador a cambio de incrementar producción) • Puede verse como una “adaptación a las reglas de mercado en tiempo real” de una tradicional estrategia de gestión del OS vía operación y estructura tarifaria: • Lado excedentario: generador casado cobra aunque no pueda producir por restricciones (consumidor bonificado por consumir en valle) • Lado deficitario: consumidor interrumpible bonificado por flexibilidad (generador “caro” que entra por restricciones) • El “counter trading” basado en criterios de mercado da señales económicas claras para la resolución de congestiones. 16:00 16:15

17. Principales metodologías de resolución de congestiones “Counter trading”: ejemplo básico 16:00 16:15

18. Principales metodologías de resolución de congestiones “Counter trading”: referencias y consideraciones • Aplicado habitualmente en Escandinavia por los OSs: • Recompran energía en el norte excedentario (retira generación del mdo.) • Adquieren energía en el sur deficitario (para revenderla a los agentes) • El sobrecoste de estas operaciones es asumido en primera instancia por el OS, pudiendo luego ser cubierto: • Vía tarifa de transporte; posibles incentivos para una gestión eficiente de congestiones y señales para el desarrollo de red que las evite (Suecia) • Mediante la subasta de corredores de transporte (Holanda) 16:00 16:15

19. 200 Principales metodologías de resolución de congestiones “Counter trading”: referencias y consideraciones • En circunstancias normales, existe un flujo neto hacia el Sur de 1.400 MW, frente a una capacidad total de transporte de 1.700 MW. • CONGESTIÓN- 500 MW quedan fuera de servicio por la caída de una línea: • El OS compra 200 MW a subir en el Sur y los revende hacia el Norte • El corredor se estabiliza en los 1.200 MW de su actual capacidad y se resuelve la congestión

20. Principales metodologías de resolución de congestiones “Market splitting”: concepto • Divide el mercado original en varios mercados cuya interconexión es limitada. • Áreas a cada lado de la congestión son mercados independientes • Las transacciones entre distintas áreas se realizan a través de un pool. • Cada oferta remitida al pool incorpora el área en que se materializará • El pool maximiza los ingresos del mercado multi-área resultante. • Casación de ofertas sujetas a la capacidad máxima de las interconexiones • Resultado del “market splitting”: • Se calcula un precio independiente para cada área • Se incorporan las interconexiones: Capacidad suficiente  los precios se igualan Congestión  precios más bajos en área excedentaria en energía 16:00 16:15

21. Principales metodologías de resolución de congestiones “Market splitting”: ejemplo básico 16:00 16:15

22. Principales metodologías de resolución de congestiones “Market splitting”: referencias y consideraciones • Aplicado en la resolución de congestiones … • internas, en Noruega • entre países integrantes de Nordel (NO, SE, DK, FI) • Diferencial de precios origina un“capacity fee”: • = diferencial del precio resultanteen un área respecto al que sehubiera obtenido en el conjunto delmercado en ausencia de congestión • El “capacity fee” excedentario puede ser asignado: • A reforzar la red de transporte e interconexiones (vía OS’s, Nordel) • A los compradores de derechos financieros (cobertura de riesgos, USA) 16:00 16:15

23. Área de precio alto (déficit) Mercado único en ausencia de congestiones Área de precio bajo (superávit) ATC: Available Trading Capacity Principales metodologías de resolución de congestiones “Market splitting”: referencias y consideraciones 16:00 16:15

24. Principales metodologías de resolución de congestiones “Market splitting”: referencias y consideraciones • El área Nordel está formada por 6 zonas (en ocasiones, 7): • Suecia • Finlandia • Dinamarca occidental • Dinamarca oriental • Noruega meridional • resto de Noruega (1-2 zonas) • La subasta de corredores es realizada por NordPool. 16:00 16:15

25. Principales metodologías de resolución de congestiones “Market splitting”: pros y contras A favor del “market splitting”: • Basado en criterios de mercado • Optimiza interconexión • Sencillo y barato • Señales claras a largo plazo En contra del “market splitting”: • Exige una buena definición de zonas • Tantos precios como zonas • Identificación de congestiones claras, estructurales y estables • Puede entorpecer bilaterales Tanto a favor como en contra: • Exige transparencia; si no se logra, hay riesgo de arbitraje no siempre lícito 16:00 16:15

26. Principales metodologías de resolución de congestiones “Flow-based Market Coupling”: concepto • El “Flow-based Market Coupling” (FMC) es una iniciativa conjunta de ETSO y EuroPEX para la gestión de congestiones transfronterizas en el marco de la integración de los mercados eléctricos europeos. 16:00 16:15

27. Principales metodologías de resolución de congestiones “Flow-based Market Coupling”: concepto • El FMC es el resultado de conciliar las propuestas originales de sus “padres”: • El “Flow-based modelling” propuesto por ETSO • El “Market coupling” defendido por EuroPEX • El fundamento de estas metodologías es, respectivamente: • La modelización de los flujos eléctricos en todos los “caminos” eléctricamente posibles, no sólo en los corredores contractuales • (ver más adelante el “Flow-based Congestion Management” en Estados Unidos) • La optimización de los intercambios energéticos favoreciendo la eficiencia del comercio entre los mercados regionales • El FMC pretende tomar lo mejor de estas dos perspectivas (física y económica, pura electrotecnia y mercado) • Sin embargo, existen aún importantes barreras para una implantación práctica, difíciles de superar, derivadas de la falta de armonización 16:00 16:15

28. Principales metodologías de resolución de congestiones “Flow-based Market Coupling”: concepto Visión O.M. Visión O.S.

29. Principales metodologías de resolución de congestiones “Locational Marginal Price” (LMP): concepto • = Coste de atender un incremento de demanda en un nodo teniendo en cuenta, además del coste de generación, el de la congestión y, en su caso, las pérdidas. • Si se desprecian las pérdidas (simplificación habitual) y la congestión no llega a producirse, tenemos nuestro viejo coste marginal de siempre • Asume la asignación de un “precio sombra” al corredor congestionado • Más que una metodología en sí mismo, es una referencia: los principales instrumentos de cobertura se liquidan calculando diferenciales de LMPs. LMP Coste Marginal de la Generación Coste de la Congestión Coste de las Pérdidas = + + 16:00 16:15

30. Principales metodologías de resolución de congestiones “Locational Marginal Price” (LMP): concepto Coeficientes de participación Información en tiempo real · Demanda energía · Unids. Generación · Topología sistema Estimadorde estado cada 5 min.! LMPi Preproceso LMP Cálculo LMP Restricciones transporte Proceso de contingencias Ofertas de generadores Despacho OS 16:00 16:15

31. Principales metodologías de resolución de congestiones “Locational Marginal Price” (LMP): referencias y consideraciones • El LMP ha tenido un amplio desarrollo entre los ISOs (Independent System Operators) de la costa este de Estados Unidos (PJM, NYISO, New England ISO) y de California. 16:15

32. Principales metodologías de resolución de congestiones “Locational Marginal Price” (LMP): referencias y consideraciones 16:00 16:15

33. Principales metodologías de resolución de congestiones “Locational Marginal Price” (LMP): pros y contras A favor del LMP: • Basado en mecanismos de mercado • Reduce el coste de generación y el de resolución de congestiones • Ofrece señales de precio explícitas a: • Localización de oferta y demanda • Construcción de nueva capacidad • Operación del Sistema En contra del LMP: • Metodología compleja y costosa • Puede penalizar en exceso ciertos nodos con elevado LMP (y con ello a los agentes tomadores de precio vinculados “históricamente” a ellos) Tanto a favor como en contra: • El LMP potencia el uso de derechos de transporte, pero si éstos no existieran, se dificultaría la realización de transacciones bilaterales 16:00 16:15

34. Principales metodologías de resolución de congestiones “Flow-based Congestion Management”: concepto • Es la metodología recomendada por la NERC a los transportistas. Consiste en: • Identificar los principales “cuellos de botella” del sistema • Estimar los flujos totales a través de los corredores identificados • Asignar la capacidad disponible proporcionalmente a las transacciones que han originado dichos flujos • El coste de la congestión asociada a una transacción vendría dado por: Coste de congestión por transacción Precio sombra del corredor entre nodos i y j Proporción del corredor entre nodos i y jutilizado por la transacción = x

35. Principales metodologías de resolución de congestiones “Flow-based Congestion Management”: pros y contras A favor del Flow-based CM: • Basado en criterios tanto técnicos como económicos • Se centra en los corredores clave • Como el LMP, da señales claras a: • Localización de oferta y demanda • Construcción de nueva capacidad • Operación del Sistema En contra del Flow-based CM : • Metodología compleja y costosa • Es particularmente difícil estimar la proporción del corredor utilizada por la transacción en cuestión 16:00 16:15

36. Índice • Introducción a la gestión de congestiones • Principales metodologías de resolución de congestiones • Cobertura de riesgos derivados de las congestiones • Derechos físicos vs. Derechos financieros • Principales productos de cobertura • Conclusiones

37. FÍSICO FINANCIERO TRANSPORTAR UN VOLUMEN DE ENERGÍA A TRAVÉS DE UNA CONEXIÓN PERCIBIR EL PRECIO DE TRANSPORTAR A TRAVÉS DE UNA CONEXIÓN O EL DIFERENCIAL NODAL DE PRECIOS ¿QUÉ? INFLUYE S/ DESPACHO DEL OS CANCELA EL RIESGO DE BASE REQUIERE CONTROL S/ CAPACIDAD NO EFECTIVAMENTE USADA PARA EVITAR PODER DE MERCADO SIN IMPACTO S/ DESPACHO OS CANCELA EL RIESGO DE PRECIO NO CUBRE POR SÍ SOLO EL RIESGO DE BASE (=LA PROPIA RESTRICCIÓN FÍSICA); PUEDE REQUERIR AJUSTES COMPLEMENTARIOS ¿CÓMO? Cobertura de riesgos derivados de las congestionesDerechos físicos vs. Derechos financieros

38. Cobertura de riesgos derivados de las congestionesDerechos físicos vs. Derechos financieros Carácter físico Carácter financiero Subastas de capacidad en corredores de interconexión FirmTRsFirm Transmission Rights FTRs, CRRs Financial Transmission Rights Congestion Revenue Rights ARRs Auction Revenue Rights

39. Cobertura de riesgos derivados de las congestionesPrincipales productos: derechos físicos en Europa 16:00 16:15

40. Cobertura de riesgos derivados de las congestionesPrincipales productos: “Firm Transmission Rights” en California • Un “Firm Transmission Right” es una fracción de 1 MW de capacidad de un corredor de transporte; el FirmTR queda definido por: • Su nodo origen o fuente • Su nodo destino o sumidero El FirmTR tiene por lo tanto un solo sentido. • El titular de un FirmTR adquiere el derecho a participar en los cargos por uso del corredor en la dirección contratada. • El FirmTR no genera derechos por tránsito en un posible redespacho • Los FirmTRs son negociados por bloques horarios para su reventa o asignación en el mercado secundario • Los FirmTRs otorgan derechos de transporte, ya sean físicos o financieros, en el “Day-Ahead Market” • Los FirmTRs no otorgan derechos en el mercado de tiempo real

41. Cobertura de riesgos derivados de las congestionesPrincipales productos: “Firm Transmission Rights” en California 2004 FTR AUCTION INFORMATION

42. Cobertura de riesgos derivados de las congestionesPrincipales productos: Financial Transmission Rights (FTRs) • Un “Financial Transmission Right” es un instrumento financiero … • otorgado mediante subasta, • por el que su titular participa en los ingresos (o cargos)… • derivados de las diferencias nodales de precios horarios observadas en el “Day-Ahead Market” Los FTRs no conllevan por lo tanto derecho a una entrega física, sino que permiten cubrir el riesgo económico derivado de la congestión. • Los FTRs pueden contratarse: • como Obligaciones o como Opciones (estas últimas, a cambio de una prima) • en subastas anuales, mensuales o en el mercado secundario = x ( - ) Cash Flow (si congestión) [ MW asociados al FTR] LMP Destino LMP origen

43. Cobertura de riesgos derivados de las congestionesPrincipales productos: Financial Transmission Rights (FTRs) LMP A = 10 $/MW LMP B = 20 $/MW • Contrato 1 vincula G1 y L1; FTR Obligación en el sentido de la congestión • Recibe del OS: 200 MW * (20$ - 10$) = 2.000 $ • Contrato 2 vincula G2 y L2; FTR Opción en sentido contrario a la congestión • Aporta al OS: 100 MW * (10$ - 20$) = -1.000 $; se acoge a opción  0 $ FTRob.=200 MW dir.AB Generación 1 = 200 MW Demanda 1 = 200 MW Congestión 100 MW máx. G L G L FTRop.=100 MW dir.BA Demanda 2 = 100 MW Generación 2 = 100 MW

44. Cobertura de riesgos derivados de las congestionesPrincipales productos: Auction Revenue Rights (ARRs) • Un “Auction Revenue Right” es un instrumento financiero que otorga a su titular el derecho a percibir una parte de los ingresos obtenidos por el OS en la subasta anual de FTRs. • Los ARRs se contratan anualmente, si bien existe una reasignación diaria de los ARRs asociados a un nodo en función de posibles variaciones de carga. [ MW asociados al ARR] = x ( - ) Cash Flow LMP Destino LMP origen [ Nº rondas subasta (4)]

45. Cobertura de riesgos derivados de las congestionesPrincipales productos: Auction Revenue Rights (ARRs) • El ejemplo representa una de las rondas de asignación en forma de ARRs de los ingresos obtenidos en una hipotética subasta anual de FTRs.

46. Índice • Introducción a la gestión de congestiones • Principales metodologías de resolución de congestiones • Cobertura de riesgos derivados de las congestiones • Conclusiones • Gestión de congestiones: de la experiencia al futuro • Algunas referencias

47. Conclusiones Gestión de congestiones: de la experiencia al futuro • Hemos visto cómo la liberalización otorga una nueva dimensión al transporte: • OS pasa de “optimizador social” a ser árbitro de un mercado • La red crece siguiendo señales económicas bien definidas • Los agentes demandan mayor transparencia y participación • Los “cuellos de botella” amenazan la evolución de un sistema competitivo: • Generan incertidumbre y retraimiento en los intercambios • Acrecientan el poder de mercado de los agentes dominantes • Las congestiones pueden ser un incentivo para el desarrollo del mercado o la mayor de las barreras a una liberalización efectiva • Convertir la resolución de congestiones en un efectivo acicate de la competencia es una de las primeras responsabilidades de reguladores y operadores

48. Conclusiones Gestión de congestiones: de la experiencia al futuro • La estructura tarifaria puede ser una herramienta muy eficaz: • Especialmente en sistemas con vector geográfico claramente orientado • Es un mecanismo sencillo y transparente para situaciones estructurales • Favorece el ordenamiento del territorio y la definición de incentivos • Resolver restricciones conduce a un redespacho económicamente eficiente: • Los criterios de mercado no sólo son compatibles con la fiabilidad técnica, sino que pueden constituir su mejor garantía • Los instrumentos básicos (tarifa, redespacho) no son por ello menos eficientes, y pueden ser una solución por sí mismos • Aun los sistemas más evolucionados conservan estas herramientas y las compaginan con otras más sofisticadas

49. Conclusiones Gestión de congestiones: de la experiencia al futuro • “Market splitting” y “Counter trading” son hoy herramientas clave en Europa: • Sencillas, robustas y largamente probadas • El “counter trading” es común en la resolución de restricciones intra-sistema, en tanto el “market coupling” lo es en conexiones inter-TSOs • Las metodologías basadas en precios nodales (LMP) predominan en EE.UU. : • Aunque complejas, permiten una optimización global de todo el sistema y son el fundamento para diseñar coberturas financieras • Toda metodología tiene pros y contras, pero se ha desarrollado ya un espectro suficientemente variado y probado para muy distintas necesidades y objetivos: cada sistema debe combinarlas y adaptarlas a su perfil

50. Conclusiones Gestión de congestiones: de la experiencia al futuro • Europa y Norteamérica apuestan hoy por metodologías basadas en flujos: • “Flow-based Congestion Management” y “Flow-based Market Coupling” • En Europa, la nueva Unión a 25 (pronto ya a 27) reconoce en la gestión de congestiones la clave que cierra el arco del mercado interior de la electricidad • La armonización, regional al menos (“mini-fora”), es imprescindible • Sin un verdadero mercado interior en un sector estratégico como el energético, no puede haber un auténtico espacio económico único • La gestión de congestiones avanza en una doble dirección: • Soluciones integrales a gran escala (coordinación flujos -mercados) en supra-sistemas ya maduros • Eliminación de barreras por sub-sistemas regionales en mercados incipientes