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IL MERCATO ELETTRICO

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Caratteristiche del prodotto energia elettrica

In generale, la produzione di qualunque bene deve essere tale da adeguare l'offerta alla domanda. Come si può programmare la produzione di energia elettrica per rispondere alla domanda?

Esiste un “magazzino materie prime”? - nelle centrali termoelettriche esistono i serbatoi /parchi di combustibile, oppure la rete gas garantisce le variazioni nella fornitura - nelle centrali idroelettriche a serbatoio l'acqua viene immagazzinata nei bacini - nelle centrali idroelettriche ad acqua fluente l'energia elettrica producibile è istante per istante proporzionale all'acqua disponibile, quindi non è immagazzinabile; l'energia producibile da questi impianti varia quindi secondo il clima /stagioni

Esiste il “magazzino prodotti finiti”? -  l'energia elettrica non è immagazzinabile (salvo eccezioni minori), quindi ad ogni incremento/diminuzione della domanda deve corrispondere istantaneamente una corrispondente variazione nella produzione Se ciò non avviene, si ha una variazione della frequenza di rete, con possibilità di disservizi (interruzioni, black-out).

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•  L’energia elettrica è difficilmente immagazzinabile (condensatori, induttori, batterie, volani)

•  Deve essere utilizzata nel momento in cui è prodotta

•  Piccoli squilibri sono ammessi solo per pochi istanti per evitare variazioni sulla frequenza di rete

•  La distribuzione dell’energia elettrica avviene lungo la rete di trasmissione. Esistono dei limiti sulle quantità trasportabili

Specificità dall’energia elettrica

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Es. di diagramma di carico

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Copertura del diagramma di carico

 Occorre disporre di gruppi in marcia in numero tale da garantire la copertura della punta di carico

 Occorre disporre di gruppi con flessibilità tale da rimanere in marcia ai bassi carichi (notte) senza diminuzioni di rendimento eccessive

 Alcune unità vengono mantenute a carico prefissato, altre marciano a carico ridotto (unità di riserva “calda”) pronte a coprire le variazioni della domanda

 L’obiettivo è garantire la copertura del diagramma di domanda minimizzando i costi variabili di produzione, rispettando i vincoli di rete e contrattuali

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•  Da fermo a parallelo: 30 minuti •  Da parallelo a massimo carico: 20 minuti

Termoelettrici tradizionali a vapore (320 MW) •  Da freddo:

–  Da accensione caldaia a parallelo: 6.5÷8 ore –  Da parallelo a massimo carico: 3÷4 ore

•  Da caldo: –  Da accensione caldaia a parallelo: 3÷4 ore –  Da parallelo a massimo carico: 1.5÷2 ore

Turbogas (250 MW)

Cicli combinati (400-800 MW)

  Da parallelo TG a massimo carico TG+TV :   Da freddo: 6 ore   Da caldo : 3 ore

Gradienti di presa di carico

•  Gruppi termoelettrici: –  TG e TV a olio o gas: 8% Pefficiente/minuto –  Carbone: 2% Pefficiente/minuto

•  Gruppi idroelettrici: –  1% Pefficiente/secondo

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Struttura della rete elettrica

Central power station Step-up transformer

Receiving Station

Distribution Substation

Distribution Substation

Commercial

Industrial

Commercial

Residential

6-25 kV

AT: 130-380 kV

Distribution Substation

Linee di distribuzione (AT 130-150 kV,

MT 10-20 kV, BT 380/220 V)

Linee trifase, 1-3 conduttori/fase, Plim.th (Ta 40°C) 60 MW-1280 MW (130 kV-1 / 380 kV-3)

Rete utenza industriale 380 V

trifase

Stazioni di trasformazione

Allacciamento AT (P>5-10 MW),

MT (P>100-300 kW), BT (P minori)

Cabina di ricezione

Linee di trasporto primario o elettrodotti Italia ≈40.000 km; connessioni internazionali (≈16Ita)

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Vincoli “fisici” sulla distribuzione di EE

La rete funziona come un sistema di vasi comunicanti, nel quale tutta l’energia viene immessa e dal quale tutta l’energia viene prelevata, senza che sia possibile stabilire da quale impianto provenga l’energia consumata.

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Il Mercato Elettrico, meglio noto con Borsa Elettrica, nasce in Italia a seguito dell’approvazione del D. Lgs. n. 79/99 (“Decreto Bersani”) di attuazione della direttiva europea 96/92/CE che ha avviato la riforma strutturale del settore elettrico in Italia.

Il Mercato Elettrico è un marketplace telematico per la negoziazione dell’energia elettrica all’ingrosso, nel quale il prezzo dell’energia corrisponde al prezzo di equilibrio ottenuto dall’incontro tra le quantità di energia elettrica domandate e quelle offerte dagli operatori che vi partecipano.

E’ un vero e proprio mercato fisico dove si definiscono i programmi di immissione e di prelievo dell’energia elettrica nella (e dalla) rete secondo il criterio di merito economico.

La borsa elettrica non è un mercato obbligatorio: gli operatori, infatti, possono concludere contratti di compravendita anche al di fuori della piattaforma di borsa, i cosiddetti contratti bilaterali (ma l’entità degli scambi vanno comunicati a Terna).

La borsa elettrica

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Modalità contrattuali

Con la liberalizzazione del mercato elettrico la definizione del programma giornaliero di dispaccio degli impianti non è più pianificata centralmente ma affidata a meccanismi di mercato.

Le transazioni commerciali per lo scambio di partite di elettricità possono avvenire tramite:

- Mercato elettrico a pronti (MPE)

- Contratti bilaterali detti anche Over the counter (OTC)

-  Mercato elettrico a termine (MTE)

-  Mercato dei contratti finanziari derivati (CDE)

In Italia la parte maggioritaria delle transazioni avviene nel MPE, un sistema ad asta centralizzata (detto Borsa elettrica che in Italia ha assunto la denominazione IPEX Italian Power Exchange) dove domanda e offerta si incontrano per determinare il prezzo dell’elettricità. ll MPE verrà descritto in dettaglio nelle slide successive.

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Che cos’è la Borsa elettrica:

un sistema organizzato di offerte, di vendita e di acquisto di energia elettrica, basato su:

•  Mercato dell’energia Mercato del giorno prima (MGP) Mercato infragiornaliero (MI)

•  Mercato dei servizi di dispacciamento (MSD)

•  La negoziazione dell’energia, finalizzata alla programmazione delle unità di produzione e di consumo, è affidata al GME che, a tal fine, organizza e gestisce i Mercati dell’Energia, composti dal Mercato del Giorno Prima e dal Mercato Infragiornaliero

•  La disponibilità di un’idonea quantità di riserva è garantita da Terna attraverso la selezione di offerte di variazione dei programmi presentate dagli operatori sul mercato del servizio di dispacciamento

La borsa elettrica

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Trading su IPEX - gli orari dei mercati di Borsa (D-1)

MGP

9.00 (D-1) 10.30

MI

14.00 14.30

MSD

16.00 21.00

offerte Esi

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p

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ram

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pre

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offerte

Esi

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8.30 (D-1)

Bilaterali

8.00 (D-9)

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•  MGP ospita la maggior parte delle transazioni di compravendita di energia elettrica

•  Gli operatori che partecipano MGP presentando offerte di acquisto o vendita costituite da coppie di quantità e di prezzo unitario di energia (MWh; €/MWh). Le offerte sono riferite ai “punti di offerta” (ossia alle unità fisiche di produzione e di consumo) ed a singole ore.

•  Le offerte selezionate e il prezzo di equilibrio per ogni ora sono individuati al punto di clearing (incrocio tra curva di offerta - offerte di vendita ordinate per prezzo crescente - e curva di domanda - offerte di acquisto ordinate per prezzo decrescente)

•  Il clearing price così determinato è differenziato per zone in presenza di congestioni

•  Il clearing price così determinato remunera tutte le offerte di vendita selezionate

•  Nel MGP è tuttavia prevista l’applicazione di un prezzo unico nazionale per le offerte di acquisto selezionate, anche nel caso di separazione del mercato in zone, pari alla media dei prezzi zonali ponderata per i consumi zonali

MGP: la formazione dei prezzi

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Formazione del prezzo

Curva di domanda

Curva di offerta

Clearing price P*

Clearing volume

“Clearing” del mercato per ogni sessione oraria:

Offerte selezionate di vendita e di acquisto

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MGP: limiti di transito Se i flussi sulla rete derivanti dai programmi non violano nessun limite di transito, il prezzo di equilibrio è unico in tutte le zone e pari a P*. Le offerte accettate sono quelle con prezzo di vendita non superiore a P* e con prezzo di acquisto non inferiore a P*.

Se almeno un limite risulta violato, l’algoritmo “separa” il mercato in due zone di mercato - una in esportazione che include tutte le zone a monte del vincolo, e una in importazione che include tutte le zone a valle del vincolo – e ripete in ciascuna il processo di incrocio sopra descritto, costruendo, per ciascuna zona di mercato, una curva di offerta (che include tutte le offerte di vendita presentate nella zona stessa nonché la quantità massima importata) ed una curva di domanda (che include tutte le offerte di acquisto presentate nella zona stessa, nonché una quantità pari alla quantità massima esportata).

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MGP: limiti di transito

L’esito è un prezzo di equilibrio zonale (Pz) diverso nelle due zone di mercato. In particolare, il Pz è maggiore nella zona di mercato importatrice (che deve avvalersi di impianti presenti nella propria zona caratterizzati da un costo del kWh più elevato) ed è minore in quella esportatrice

Se a seguito di questa soluzione ulteriori vincoli, all’interno di ciascuna zona di mercato, sono stati violati, il processo di “market splitting” si ripete all’interno di tale zona fino ad ottenere un esito compatibile con i vincoli di rete.

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Le zone di mercato sono aggregati di zone geografiche caratterizzate da uno stesso prezzo zonale dell’energia. Il sistema elettrico è, infatti, articolato in porzioni di reti di trasmissioni (zone) per le quali esistono, ai fini della sicurezza del sistema elettrico, limiti fisici di transito dell’energia con le corrispondenti zone confinanti.

Zone di mercato

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MGP: la formazione dei prezzi

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Esempio: senza congestione

50 €/MWh 120 MWh

43 €/MWh 80 MWh

45 €/MWh 120 MWh

44 €/MWh 150 MWh

39 €/MWh 150 MWh

Zona unica

Domanda oraria totale: 500 MWh

Domanda oraria zonale: 330 MWh Domanda oraria zonale:

170 MWh

Transito 60 MWh Limite 100 MWh

PREZZO UNICO (produzione e consumo): 45 €/MWh

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Esempio: con congestione 50 €/MWh 120 MWh

43 €/MWh 180 MWh

45 €/MWh 120 MWh

44 €/MWh 150 MWh

39 €/MWh 150 MWh

Zona A

Zona B

Domanda oraria totale: 600 MWh

Domanda oraria zonale: 430 MWh Domanda oraria zonale: 170 MWh

Transito 160 MWh Limite 100 MWh

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Esempio: con congestione

50 €/MWh 60 MWh

43 €/MWh 120 MWh

45 €/MWh 120 MWh

44 €/MWh 150 MWh

39 €/MWh 150 MWh

Zona A

Zona B

Domanda oraria totale: 600 MWh

Domanda oraria zonale: 430 MWh Domanda oraria zonale: 170 MWh

Transito 100 MWh Limite 100 MWh

PREZZO UNICO (solo consumo): 48 €/MWh

Prezzo vendita zona A: 50 €/MWh Prezzo vendita zona B: 43 €/MWh

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Esempio M G P

Fonte: GME

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Il Mercato Infragiornaliero (MI) nasce per consentire agli operatori di aggiornare le offerte di vendita e di acquisto rispetto alle variazioni delle informazioni circa lo stato degli impianti produttivi e le necessità di consumo.

Si svolge il giorno di calendario precedente a quello a cui le offerte si riferiscono e nel periodo compreso tra la chiusura di MGP ed il termine di presentazione delle offerte in apertura di MSD.

Tuttavia, a differenza del MGP, non viene calcolato il PUN e tutti gli acquisti e le vendite sono valorizzate al prezzo zonale.

Alla chiusura di ciascuna sessione di MI, il GME, così come fatto per la conclusione di MGP, comunica a Terna i risultati rilevanti ai fini del dispacciamento: transiti e programmi aggiornati di immissione e prelievo.

Il mercato infragiornaliero (MI)

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Esiti MGP

Necessità di

operare su MI

Modifiche impreviste

delle disponibilità

Programmi non conformi

alle disponibilità

Offerte per adeguare i programmi

Riduzione degli

oneri di sbilanciamento

Esigenza / convenienza economica al ri-

dispacciamento (offerte bilanciate)

Il mercato infragiornaliero (MI)

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Mercato del servizio di dispacciamento (MSD)

Il Mercato per il Servizio di Dispacciamento (MSD) è lo strumento attraverso il quale Terna S.p.A. si approvvigiona delle risorse necessarie alla gestione e al controllo del sistema (risoluzione delle congestioni intrazonali, creazione della riserva di energia, bilanciamento in tempo reale). Sul MSD Terna agisce come controparte centrale e le offerte possono essere riferite solo ai punti di offerta abilitati e presentate solo dai rispettivi utenti del dispacciamento. Le offerte accettate vengono remunerate al prezzo presentato (pay-as-bid). Per offerta si intende una disponibilità a produrre oppure a non produrre

Il MSD si articola in una fase di programmazione (MSD ex-ante) e in Mercato del Bilanciamento (MB).

Sul MSD ex-ante Terna accetta offerte di acquisto e vendita di energia al fine di approvvigionare riserva, risolvere le congestioni e mantenere il bilancio tra immissioni e prelievi di energia sulla rete. Gli esiti del MSD ex-ante vengono resi noti entro le ore 21.00 del giorno precedente il giorno di consegna.

Il Mercato di Bilanciamento (MB) è la sede in cui vengono selezionate offerte di acquisto e di vendita relative ai periodi del giorno stesso. Sul MB Terna accetta offerte di acquisto e vendita di energia al fine mantenere il bilanciamento, nel tempo reale, tra immissione e prelievi di energia sulla rete.

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Schema organizzativo della Borsa elettrica

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L’energia scambiata in virtù di negoziazioni bilaterali partecipa al processo sopra descritto, sia perché concorre ad impegnare una quota della capacità di trasporto disponibile sui transiti, sia perché contribuisce a determinare le quantità di ponderazione del Prezzo Unico Nazionale. I programmi OTC vengono inviati sul MGP nella forma di offerte e concorrono alla determinazione degli esiti del MGP stesso.

Contratti over the Counter -OTC