Domande risolte e Riassunti, Economia del mercato elettrico - Coppo

Economia del mercato elettrico: domande del primo compitino

Electricity Market Economics

1. Show in a graph price/quantity the optimal regulation of prices in the case of natural monopolies

2. When do we have a natural monopoly in an industry? What is the optimal regulated price?

3. What do we mean with "market failure" in economics? What are the factors that lead to it?

4. Who are the economic operators aiming at gaining the rent existing in the electricity market as a consequence of the imperfect market? How do they gain it? Which are the leverages available for the regulator to control the electricity industry and allocate the rent due to the market failure?

5. Which are the theories that motivate the presence of a regulator in the markets with market failure?

6. What does the theory of Capture say about regulation?

7. What does the Theory of Capture enunciated by the School of Chicago say about regulation?

8. What does the Theory of Principal Agent say about regulation?

9. Standard costs vs price cap: how do the incentives to invest change?

10. In an oligopoly of Cournot what is the price of equilibrium, if n companies have each a share of the market, the total demand is Q and the elasticity of demand is e?

The organization of the electricity industry

11. Describe

Merit order and spot prices

12. Which are the factors of the spot price of electricity ρ?

13. How do losses affect the marginal value of a given generating plant?

Italian energy market

14. What is the definition of electrical energy intensity?

15. How does a Power Exchange work?

16. How does a pool market model work?

17. What kinds of contracts are signed in the electricity market?

Market in IPEX

18. MPE

• MGP
• MI
• What is the role of the Intradaily market?
• MSD
  • What is the role of a balancing market?
  • What is the role of ancillary services?
  • Remunerating reserve as an opportunity cost

19. MTE

20. CDE

21. PCE

22. What is the difference between MCP and PaB?

Italian IPEX zones

23. When is the Italian zonal market split and how?

24. In the Italian market, what is the amount of CCT in a zone with zonal price lower than PUN? Who pays the CCT?

Market power

25. How can market power be exerted in the electricity market?

26. What are the factors leading to Market Power? How can we measure it?

Optimization

27. Long term

28. Short term

Reliability of the grid

29. N-1 security criterion

30. Load shedding VS New capacity supply

• Why does a price free to raise up to VOLL can cover the fixed investment costs of peak power plants in an optimal generating fleet? What is the optimal duration of load shedding?

31. Which are the advantages associated to Demand Response actions?

32. How to achieve Responsive Demand?

Capacity market

33. Requirements for a capacity market

34. Mechanisms to remunerate capacity

Please describe the capacity market with Call Option

• Please describe the Capacity market with capacity subscription and explain its peculiarities

Regulation of prices in natural monopolies

1. Show in a graph price/quantity the optimal regulation of prices in the case of natural monopolies

First-best (perfetta concorrenza)

Se il prezzo regolamentato fosse P l’impresa sarebbe in perdita (profitto negativo) giacché il R’ sarebbe minore del C’. I ricavi sono uguali ai costi variabili mentre i costi fissi non sono coperti da alcuna entrata. La regolamentazione dello Stato dovrà quindi tenere conto anche del monopolista e non potrà mai fargli applicare un prezzo tale da avere solo perdite, poiché altrimenti egli uscirebbe subito dal mercato e la produzione si annullerebbe.

Monopolist-best (perfetto monopolio)

Senza regolamentazione il monopolista si posizionerebbe in corrispondenza del punto per cui R’=C’ producendo Q e fissando il prezzo a P. Tuttavia, se l’impresa di monopolio raggiungesse profitti, altre imprese potrebbero entrare nel mercato, abbassando i prezzi e inducendo il monopolista ad abbassarli ulteriormente, portando l’offerta al sull’equilibrio finanziario dell’impresa (second-best).

Second-best

Fissando il prezzo a P si ottiene l’output Q più elevato possibile che garantisca al monopolista di coprire i costi fissi attraverso un minimo profitto. Scegliendo questa strada si ha inevitabilmente una perdita di benessere sociale. I profitti sono pari a zero.

Natural monopoly

2. When do we have a natural monopoly in an industry? What is the optimal regulated price?

Il monopolio naturale è una forma di mercato di monopolio in cui un'unica impresa riesce a gestire l’intera offerta sul mercato a un costo inferiore rispetto alle altre. L'impresa monopolista, generalmente di grandi dimensioni, beneficia di costi medi molto bassi per effetto dell'economia di scala e dei rendimenti di scala crescenti.

Un monopolio naturale ha una struttura di costo molto diversa dagli altri casi in quanto ha:

• Elevati costi fissi;
• Costi marginali bassi e approssimativamente costanti.

Conseguentemente, maggiore saranno il market share e l’output di una società e minore impatto avranno i costi fissi sul costo medio totale. Quanto maggiore la produzione del bene, tanto minore il costo medio di produzione e, quindi, il prezzo di offerta del bene da parte della singola impresa monopolista. Sotto queste ipotesi, la presenza di un unico operatore è più efficiente dell'insieme di molteplici imprese. Ad esempio, la rete di trasporto e di distribuzione sono monopoli naturali.

Il prezzo ottimale definibile da un siffatto sistema soggetto a regolazione si trova ad una via di mezzo tra:

• Prezzo di un monopolista C’=R’ (elevati profitti, elevato prezzo, basso output, sistema inefficiente);
• Prezzo di perfetta concorrenza C’=RM (profitti negativi, basso prezzo, elevato output, sistema efficiente).

Le imprese competitor non riescono a entrare nel mercato in quanto, essendo di piccole dimensioni o newcomer, dovrebbero affrontare dei costi medi di produzione molto più alti.

Market failure

3. What do we mean with "market failure" in economics? What are the factors that lead to it?

Ci sono settori dell’economia dove domanda e offerta da soli non sono in grado di giungere ad un buon punto di equilibrio in termini di surplus sociale (consumatore + produttore). Conseguentemente il mercato libero determina un’allocazione inefficiente dei beni.

Le ragioni che portano a tale situazione sono numerose:

• Esternalità;
• Market power;
• Economie di scala;
• Attività eccessivamente rischiose;
• Eccessivo tempo di recupero di investimenti;
• Espletamento di servizi pubblici;
• Esistenza di un bene pubblico.

Tutte queste sono quindi condizioni che vengono identificate in economia come market failures.

Economic operators and regulation

4. Who are the economic operators aiming at gaining the rent existing in the electricity market as a consequence of the imperfect market? How do they gain it? Which are the leverages available for the regulator to control the electricity industry and allocate the rent due to the market failure?

Ogniqualvolta vi sia un fallimento del mercato si è in presenza di una rendita, di cui qualcuno si può avvantaggiare. Nel caso del settore elettrico i soggetti che possono aspirare ad acquisire la rendita che si crea sono:

• Lavoratori dell’industria elettrica,
• Dirigenti delle imprese elettriche,
• Fornitori dell’industria,
• Proprietari delle imprese,
• Le imprese medesime,
• Gli istituti di credito finanziatori,
• I consumatori,
• Il regolatore.

È necessario allora che lo Stato intervenga per riportare ad una condizione di maggior benessere complessivo il punto di equilibrio del mercato. Tale intervento rientra nell’attività di regolamentazione, propria dello Stato. Il regolatore ha 3 leve su cui operare per controllare l’allocazione della rendita:

• Proprietà: pubblico vs privato.
• Regole.
• Struttura.

Combinando le scelte su questi 3 livelli si ottiene l’organizzazione del mercato elettrico.

Theories on regulation

5. Which are the theories that motivate the presence of a regulator in the markets with market failure?

La teoria economica ha sviluppato diversi modelli per descrivere le relazioni tra i soggetti di un mercato regolato a causa di una condizione di fallimento di mercato. Si possono sinteticamente richiamare qui i seguenti approcci proposti dalla letteratura per spiegare l’organizzazione dei settori regolati:

• Teoria dell’interesse pubblico,
• Teoria della cattura,
• Teoria economica della regolamentazione (scuola di Chicago),
• Teoria della “public choice”,
• Teoria contrattuale della regolamentazione (principale-agente).

Teoria dell’interesse pubblico

Si basa sull’idea che l’autorità pubblica debba intervenire al fine di massimizzare il benessere sociale in termini di efficienza ed equità. Conseguentemente questa teoria risulta molto complicata in quanto si fonda sulla valutazione della priorità di obiettivi non economici. Identificare un interesse pubblico non è infatti cosa facile.

Theory of Capture

6. What does the theory of Capture say about regulation?

La teoria della regulatory capture descrive il processo secondo cui le agenzie di regolamentazione diventano dominate dalle stesse industrie che sono chiamate a regolare. La regulatory capture avviene quando un’agenzia di regolamentazione, chiamata ad agire per tutelare l’interesse pubblico, si comporta in modo da beneficiare l’industria che dovrebbero regolare. La regulatory capture è una forma di fallimento dello stato, in quanto può agire come incentivo per le grandi imprese alla produzione di esternalità negative. La conseguenza è la perdita di neutralità, terzietà, e oggettività, delle attività regolatorie.

Chicago School theory on regulation

7. What does the Theory enunciated by the School of Chicago say about regulation?

La teoria di regolazione della scuola di Chicago, sostenuta da George Stigler, ritiene sia impossibile definire un interesse pubblico dal momento che tutti i soggetti partecipanti al mercato sono mossi esclusivamente da fini personali che li pongono l’uno contro l’altro. La regolazione deve quindi limitarsi ad assumere un ruolo amministrativo tra le parti riducendo il rischio e l’insicurezza.

Teoria della public choice

Come la teoria della regolamentazione proposta dalla scuola di Chicago, anche questa teoria si definisce critica nei confronti della regolazione. Qualsiasi struttura di regolamentazione implementata è infatti gestita da un personale che, essendo umano, è inevitabilmente interessato ad affermare sé stesso e trarre il maggior profitto da ogni situazione. A causa di questa intrinseca peculiarità le risorse dello stato non potranno mai essere allocate in maniera ottimale.

Theory of Principal Agent

8. What does the Theory of Principal Agent say about regulation?

Il modello principale-agente è uno strumento analitico per analizzare dal punto di vista economico le relazioni contrattuali in presenza di asimmetria informativa. Un individuo (l’agente) deve scegliere una azione fra diverse alternative. Questa azione influenza sia il proprio livello di benessere che quello della controparte (il principale). Il principale ha la possibilità di fissare le regole di ripartizione del risultato che deriva dall’azione scelta dall’agente. Nel caso dell’industria elettrica, il cittadino delega il potere decisionale al potere politico il quale a sua volta, direttamente o tramite un regolatore ad hoc, delega l’industria ad operare il settore elettrico, a cui il cittadino si rivolge come consumatore. L’industria risponde al regolatore.

Standard costs vs price cap

9. Standard costs vs price cap: how do the incentives to invest change?

Rate of return

L’impresa ha diritto a ricavi (pq) pari ai propri costi incrementati di un “equo” ritorno s sul capitale investito: pq=C+sB C = costi sostenuti; B = Parte del costo che può essere rimborsato. La società deve comunicare i costi sostenuti al regolatore, il quale recupera tali costi tramite la tariffa dell’energia (bolletta) applicata ai consumatori per poi l’impresa fornitrice. Questa è una dinamica molto pericolosa e rischiosa poiché:

• Più si spende più si guadagna, generando così un’asimmetria informativa tra società e regolatore sui reali costi sostenuti. Le società potrebbero infatti sovrastimare intenzionalmente i propri costi in modo da maggiorare il proprio utile;
• X-Inefficiency: questo approccio ha un implicito incentivo ad aumentare i costi, senza stimolare investimenti per migliorare l’efficienza produttiva degli operatori.

Costi standard

Il regolatore non conosce i reali costi dell’impresa regolata e nemmeno necessita di conoscerli. Basandosi sulle informazioni disponibili riguardo alle imprese di altri paesi e su una stima dei costi standard per il servizio, riconosce all’impresa un certo costo (= costo standard) da attribuire per il servizio reso. Se l’operatore ha costi più elevati di quelli definiti dal regolatore allora subisce inevitabilmente una perdita. Al contrario, se ha costi più bassi, ottiene un profitto.

Vantaggio: tale sistema incentiva gli operatori a produrre al più basso dei costi.

Problema: non è facile definire un costo standard. Di conseguenza, si verifica nuovamente un’informazione asimmetrica in quanto l’azienda ha una conoscenza più approfondita del regolatore nel settore considerato.

Price cap

È un approccio conosciuto nella letteratura come regolamentazione incentivante, in quanto è finalizzato a stimolare la riduzione dei costi, mirando alla regolazione dei prezzi e non dei costi (come invece nell’approccio “Standard Costs”).

Procedura:

Il regolatore verifica il prezzo attuale (P ) nel mercato e realizza una proiezione dei prezzi per gli anni successivi considerando l’indice di inflazione dei prezzi (IPC) e ipotizzando un certo incremento dell’efficienza di produzione dell’operatore (ΔE). Il regolatore successivamente definisce i prezzi che l’azienda può richiedere sul mercato per il numero di anni definito (numero di anni sufficiente a coprire gli investimenti fatti dall’operatore in vista dell’aumento di efficienza prevista ΔE). P = P (1 + IPC - ΔE).

La conoscenza dei prezzi futuri (ovvero dei futuri redditi) stimola ad aumentare ulteriormente l’efficienza di produzione determinando, conseguentemente, una riduzione degli effettivi costi. La differenza tra il prezzo definito e il costo effettivamente sostenuto è infatti da ritenersi interamente un profitto.

Vantaggio: questo approccio stimola l’aumento di efficienza e contemporaneamente la riduzione dei costi.

Problemi:

• Informazione asimmetrica presente anche in questo approccio (la stima dei prezzi compiuta dal regolatore è soggetta inevitabilmente a errore);
• Vi è un forte ed implicito incentivo a ridurre la qualità dei servizi (i.e. peggior manutenzione, minor qualità tecnica del servizio...);

Bisogna conseguentemente bilanciare l’incentivo ad essere efficienti dal punto di vista economico e l’incentivo ad essere eccellenti dal punto di vista tecnico.

Oligopoly of Cournot

10. In an oligopoly of Cournot what is the price of equilibrium, if n companies have each a share of the market, the total demand is Q and the elasticity of demand is e?

Considering n producers: max[ P(Q) × q - C(q) ] 0 < s < 1.

Il punto di equilibrio del mercato per un oligopolio è dato dalla seguente equazione:

• In concorrenza perfetta il prezzo è indipendente dalla quantità.
• Nella situazione di duopolio, che è un caso particolare di oligopolio, si nota invece come il prezzo vari in funzione della quantità.
• In concorrenza perfetta l’elasticità della curva della domanda tende ad infinito.

Describe the organization of the electricity industry

Impresa verticalmente integrata

Una sola impresa ha il monopolio legale su tutte le attività dell’industria: generazione, trasmissione, distribuzione, vendita. È stato lo strumento che ha consentito la totale elettrificazione del paese garantendo l’accesso alla fornitura elettrica per tutti i cittadini. I prezzi venivano regolati secondo il cost plus, disincentivando gli investimenti in efficienza produttiva.

Concorrenza nella generazione (ITA 1999)

L’impossibilità di cedere a terzi la propria produzione in eccesso ha incominciato ad andare stretta alle imprese quando era chiaro che poteva esserci beneficio sia per chi cedeva che per chi acquistava in uno scambio diretto. Si è quindi proceduto a liberalizzare la produzione, mantenendo un forte coordinamento della rete a livello di dispacciamento (unico dispacciatore).

Mercato all’ingrosso

I grandi consumatori sono autorizzati ad acquistare direttamente l’energia elettrica dai produttori, con la creazione di un vero e proprio mercato all’ingrosso, a cui possono essere ammessi anche consorzi di consumatori. La soglia per poter accedere a tale mercato è identificata sulla base della potenza richiesta, dell’energia consumata, o anche il livello di tensione di prelievo.

Liberalizzazione totale (ITA 2007)

L’equilibrio che si può raggiungere con un mercato all’ingrosso, accessibile solo superata la soglia d’accesso, è intrinsecamente instabile. Vi sarà sempre un consumatore appena al di sotto della soglia di accesso che lamenterà una distorsione della concorrenza rispetto ai propri concorrenti di poco più grandi che hanno accesso al mercato. Questa dinamica porta rapidamente all’eliminazione della soglia di accesso al mercato e all’apertura completa.

Factors of the spot price of electricity

12. Which are the factors of the spot price of electricity ρ?

È possibile dare una formulazione analitica dei prezzi dell’energia elettrica prelevata o immessa in ciascun nodo della rete. Tuttavia, questi sono influenzati da:

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