Il mercato elettrico è un sistema che consente lo scambio di energia elettrica, attraverso una rete elettrica. Storicamente, l'elettricità veniva venduta principalmente da aziende produttrici di energia elettrica e acquistata dai consumatori o dai rivenditori di energia elettrica.
L'industria elettrica ha avuto origine alla fine del XIX secolo negli Stati Uniti e nel Regno Unito. Nel corso del XX secolo e fino ai giorni nostri si sono verificati profondi cambiamenti nella gestione economica dell'energia elettrica. I cambiamenti si sono verificati in diverse regioni e paesi per molte ragioni, che vanno dai progressi tecnologici (sul lato della domanda e dell'offerta) alla politica e all'ideologia.
A cavallo del XXI secolo, diversi paesi hanno ristrutturato il loro settore elettrico, sostituendo il mercato elettrico tradizionale, verticalmente integrato e strettamente regolamentato, con meccanismi di mercato per la generazione, la trasmissione, la distribuzione e la vendita al dettaglio dell’elettricità. Gli approcci di mercato tradizionali e competitivi corrispondono vagamente a due visioni dell’industria: la deregolamentazione stava trasformando l’elettricità da un servizio pubblico (come le fognature) in un bene commerciabile (come il petrolio greggio).
Negli ultimi anni, i governi hanno riformato i mercati elettrici per migliorare la gestione delle energie rinnovabili intermittenti e ridurre le emissioni di gas serra.
Servizi La struttura del mercato elettrico è piuttosto complessa. Spesso i mercati includono meccanismi per gestire una serie di servizi rilevanti oltre all'energia. I servizi possono includere:
dal lato dell’offerta, un mercato elettrico all’ingrosso (tutti questi utilizzano limiti di offerta o price cap in qualche forma) dal lato della domanda, un mercato elettrico al dettaglio
Un semplice mercato all'ingrosso dell'elettricità che trattasse solo di energia elettrica non considererebbe altri servizi che potrebbero supportare il sistema, e una volta implementato da solo avrebbe problemi. Per tenere conto ciò, la struttura del mercato elettrico in genere comprende:
Servizi ausiliari non direttamente correlati alla produzione di elettricità. Questi non genererebbero reddito nel modello solamente energetico, ma sono essenziali per il funzionamento complessivo del sistema (mercato del controllo della frequenza, controllo della tensione e gestione della potenza reattiva, risposta inerziale e altri). Mercato della capacità o altri meccanismi che forniscano un flusso di reddito necessario per costruire e mantenere unità di generazione aggiuntive (riserve) per lo scenario peggiore. In una giornata tipica, queste unità non vengono mai utilizzate (non vengono dispacciate) e quindi non produrrebbero ricavi in un mercato solo energetico. Mercato basato sui costi con costi verificati che sostituiscono le offerte dei produttori nei luoghi in cui il potere di mercato locale è un problema.
I mercati al dettaglio dell’elettricità concorrenziali sono stati in grado di mantenere la loro struttura semplice.
Inoltre, esistono mercati per i diritti di trasmissione e derivati dell'elettricità come futures e opzioni sull'elettricità, che sono negoziati attivamente.
L’esternalità di mercato delle emissioni di gas serra viene talvolta gestita attraverso il prezzo del carbonio (carbon pricing).
Teoria economica Il mercato dell’elettricità è caratterizzato da caratteristiche uniche che sono atipiche nei mercati delle materie prime o dei beni di consumo.
Generazione
L'energia elettrica è solitamente disponibile su richiesta. Affinché ciò sia possibile, l'offerta deve corrispondere in maniera molto fedele alla domanda in ogni momento, nonostante le continue variazioni di entrambe (bilanciamento della rete elettrica). Spesso gli unici margini di sicurezza sono quelli forniti dall'energia cinetica delle macchine elettriche in rotazione (generatori sincroni e turbine). In caso di discrepanza tra domanda e offerta, i generatori assorbono energia accelerando o ne rilasciano rallentando, provocando un aumento o una diminuzione della frequenza di rete (50 o 60 hertz, a seconda degli standard elettrici). Tuttavia, la frequenza non può discostarsi troppo dal valore imposto: molti elementi del sistema elettrico possono essere danneggiati da valori di frequenza al di fuori di un determinato intervallo stabilito in fase di progettazione e quindi si disconnetteranno automaticamente dalla rete per proteggersi, innescando potenzialmente un black out.
Esistono molti altri vincoli fisici ed economici che influenzano la rete elettrica e il mercato:
Un consumatore tipico non è a conoscenza della frequenza attuale del sistema e paga un prezzo fisso per un'unità di energia che non dipende dall'equilibrio tra domanda e offerta, e quindi può aumentare o diminuire improvvisamente i propri consumi; Le fonti energetiche rinnovabili intermittenti sono variabili a causa della dipendenza dalle condizioni meteorologiche e possono aumentare o diminuire da un minuto all'altro; Gli impianti a combustibili fossili e nucleari hanno delle restrizioni sul tasso di incremento di potenza: si va da 5-30 minuti negli impianti a gas, ore in quelli a carbone, e anche di più per quelli nucleari; Molti impianti a combustibili fossili non possono essere eserciti al di sotto del 20-60% della potenza nominale; A causa degli elevati costi di avviamento, il costo di produzione dell'elettricità potrebbe differire dal costo marginale in alcuni intervalli di tempo, costringendo così i fornitori a presentare offerte superiori al costo marginale.
Reti Le reti elettriche sono monopoli naturali, perché non è fattibile costruire più reti che competano tra loro. Per porre rimedio a questa situazione, molte reti elettriche sono regolamentate per fronteggiare il rischio di speculazione sui prezzi. I due principali tipi di regolamentazione dei prezzi di rete sono:
Regolamentazione del costo del servizio: i prezzi si basano sul costo effettivo di gestione della rete Regolamentazione degli incentivi: i prezzi sono limitati in base a una stima preventiva dei costi. La differenza tra i costi effettivi e quelli stimati determina un guadagno o una perdita per l'operatore di rete.
La configurazione della rete di trasmissione limita la quantità di elettricità che può essere trasmessa da un'area strettamente interconnessa (nodo) a un'altra, quindi un generatore in un nodo potrebbe non essere in grado di soddisfare un carico in un altro nodo (a causa della congestione della linea elettrica), creando potenzialmente frammenti del mercato che devono essere serviti con la generazione locale (sacche di carico).
Mercato all'ingrosso Il mercato all'ingrosso dell'energia elettrica, detto anche borsa elettrica, è un sistema che consente acquisti, tramite domande di acquisto (bid) e vendite, tramite offerte di vendita (offer). Il prezzo viene determinato tramite i principi di domanda e offerta. I contratti a lungo termine sono simili ai power purchase agreement e sono generalmente considerati transazioni bilaterali private tra controparti.
Un mercato all'ingrosso dell'elettricità esiste quando i produttori concorrenti offrono la loro produzione di elettricità ai rivenditori al dettaglio. I rivenditori quindi rideterminano il prezzo dell'elettricità e la immettono sul mercato al dettaglio. Mentre un tempo i prezzi all'ingrosso erano di esclusiva competenza dei grandi fornitori al dettaglio, i mercati stanno iniziando ad aprirsi sempre di più agli utenti finali. L'acquisto di energia elettrica direttamente dai generatori da parte dei consumatori è un fenomeno relativamente recente.
L'acquisto di energia elettrica all'ingrosso non è privo di svantaggi (incertezza del mercato, costi di partecipazione, spese di attivazione, investimenti collaterali e costi organizzativi, poiché l'elettricità dovrebbe essere acquistata quotidianamente); tuttavia, maggiore è il carico elettrico dell'utente finale, maggiori sono i vantaggi e gli incentivi a effettuare il passaggio al mercato all'ingrosso.
I mercati delle materie prime legate all'energia, richiesti e gestiti (e pagati) dagli operatori di mercato per garantirne l'affidabilità, sono considerati servizi ausiliari.
Le borse elettriche operanti in Europa sono le seguenti:
: ALPEX : Nord Pool, EPEX SPOT, EXAA : Nord Pool, EPEX SPOT : Nessuna : IBEX : CROPEX : OTE : Nord Pool, EPEX SPOT : Nord Pool : Nord Pool, EPEX SPOT : Nord Pool, EPEX SPOT : Nord Pool, EPEX SPOT : EnEx : Elma : SEMOpx : IPEX : ALPEX : Nord Pool : Nord Pool : Nord Pool, EPEX SPOT : MEMO : MEPX : Nord Pool, EPEX SPOT : Nord Pool, EPEX SPOT : Nord Pool, EPEX SPOT, TGE : OMIP : Nord Pool, EPEX SPOT : OPCOM, BRM : ATS : SEEPEX : OKTE : BSP : OMIE : Nord Pool, EPEX SPOT : EPEX SPOT : EPİAŞ : UEEX : HUPX
Equilibrio di mercato Le transazioni all'ingrosso (bid e offer) di energia elettrica vengono solitamente compensate e regolate dal gestore del mercato o da un'entità indipendente appositamente incaricata esclusivamente di tale funzione. Gli operatori di mercato possono o meno compensare le negoziazioni, ma spesso hanno bisogno di conoscere la negoziazione per mantenere l'equilibrio di generazione e carico.
I mercati dell'elettricità scambiano la produzione netta di energia elettrica per una serie di intervalli, solitamente in incrementi di 5, 15 o 60 minuti.
Nel mercato del giorno prima i clienti possono vendere o acquistare energia per le successive 24 ore in un'asta chiusa. Gli ordini vengono abbinati per massimizzare il benessere sociale, tenendo in considerazione i vincoli di rete imposti dagli operatori del sistema di trasmissione. Il mercato infragiornaliero (in cui la compravendita di energia avviene in relazione al giorno stesso) invece interagisce con il mercato del giorno prima per contribuire a garantire l'equilibrio tra domanda e offerta, poiché è possibile negoziare gli scambi in prossimità dell'ora in cui deve avvenire la consegna fisica dell'energia.
Per determinare quali produttori vengono dispacciati si possono utilizzare due tipi di asta:
Asta doppia: l'operatore di mercato aggrega sia le offerte per ciascun intervallo a seconda del loro ordine di merito (formando una curva di offerta) sia le domande (curva di domanda). Il prezzo di equilibrio è definito dall'intersezione delle curve di domanda e offerta per ogni intervallo di tempo. Asta inversa singola: l'operatore aggrega solo le offerte di fornitura e dispaccia la combinazione di opzioni più economica.
Per la determinazione del prezzo, il mercato può utilizzare uno dei due seguenti metodi:
Pay-as-bid (pagamento in base all'offerta), in cui a ciascun aggiudicatario viene pagato il prezzo indicato nella propria offerta. Pay-as-clear: noto anche come sistema di prezzi uniformi o sistema di prezzi marginali. A tutti i partecipanti viene pagato il prezzo dell'offerta vincente più alta (prezzo di aggiudicazione). Questo sistema è comunemente utilizzato dai mercati dell'elettricità.
Nel sistema pay-as-bid, la strategia di mercato può indurre i produttori a presentare offerte molto più alte del loro costo reale, perché questi verranno dispacciati fintanto che la loro offerta sarà inferiore al prezzo di aggiudicazione.