Verseny és piaci erő a magyar villamosenergia-piac szabályozó energia piacán
Title in English
Competition and market power in the regulating power market in Hungary
Keywords in Hungarian
villamosenergia-piac, tartalék piac, szabályozó energia piac, piaci erő, többjószágos aukció
Keywords in English
power market, reserve market, balancing energy market, market power, multi-unit auction
Discipline
Economics (Council of Humanities and Social Sciences)
100 %
Ortelius classification: Energy market analysis
Panel
Economics
Department or equivalent
Institute of Economics, (Centre for Economic and Regional Studies)
Starting date
2015-09-01
Closing date
2017-05-31
Funding (in million HUF)
1.140
FTE (full time equivalent)
0.88
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A kutatás a piaci hatalom kérdéskörével foglalkozik a magyar villamosenergia-piac tartalékteljesítmény és szabályozó energia piacain. A szabályozó energia piac a villamosenergia-szektor speciális részpiaca, amelyen a rendszerirányító rövid – akár perces – határidőre képes energiát vásárolni és eladni. A szabályozó energiát a rendszerirányító arra használja, hogy a napon belüli nagykereskedelmi ügyletek lezárulása után az energiatermelés és a fogyasztás között jelentkező eltéréseket kiegyenlítse. A tartalékteljesítmény és a szabályozó energia piacok működését elsősorban e piacok szerkezeti és intézményi jellemzői teszik közgazdasági szempontból is érdekessé. Egyrészt, a tartalékteljesítményt és a szabályozó energiát a rendszerirányító aukciókon szerzi be. Másrészt, e szolgáltatások piaca a külföldi szolgáltatók részvételének korlátozása miatt gyakran erősen koncentrált.
A hazai tartalékteljesítmény és szabályozó energia piacokra irányuló kutatásunkat elsősorban a piaci erő értékelése és a piac versenymodelljének leírása motiválja. Hipotéziseinket részben a létező statikus árampiaci modellek szabályozó energia piacra történő alkalmazásával, részben pedig egy új, általunk épített dinamikus oligopólium modell alapján állítjuk fel. A hipotéziseket az árverések eredményeiből összeállított adatbázison ökonometriai módszerekkel teszteljük.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. Kutatásunk fő kérdése az, hogy az alkalmazott piacszervezési forma és a piac szerkezete együttesen hogyan befolyásolják a piac teljesítményét a hazai tartalékkapacitás és szabályozó energia piacokon. Kutatásunkat több a szabályozó energia piacra vonatkozó megfigyelés is motiválja. Egyrészt, a hazai szabályozó energia árveréseket erős piaci koncentráció jellemzi. Másrészt, az órás szabályozó energia vételi és eladási árai között hatalmas spread van. Végül, a napi szabályozó energia piacok szerkezetét a tartalékteljesítmény árverések eredményei határozzák meg. Vagyis, az erőművek szemszögéből a piacszervezés jelenlegi módja egy olyan kétlépcsős döntési folyamatnak felel meg, ahol elsőként a piaci részesedésért, majd azt követően az igénybevételért kell versenyezniük.
A kutatás első részében külön-külön vizsgáljuk a tartalékkapacitások és a szabályozó energia piacok teljesítményét, amihez a létező statikus árampiaci modelleket hívjuk segítségül. Az elméleti modellek következtetései és a magyar adatokon végzett regressziós elemzések alapján arra keressük a választ, hogy a kínálat szűkössége, az ajánlatadók száma és a piaci részesedések hogyan befolyásolják az erőművek árazását és az árverések eredményeit. A kutatás második részében a célunk egy olyan elemzési keret kidolgozása, ami reflektál a szabályozóteljesítmény és energia piacokon folyó verseny dinamikus jellegére. A kutatás részeként megépítendő dinamikus oligopólium modellel arra a kérdésre kívánunk választ kapni, hogy hogyan befolyásolja a szabályozóteljesítmény lekötésért folyó versenyt az a tény, hogy az árverés végeredménye egyúttal a szabályozó energia nyújtásáért folyó verseny szerkezetét is meghatározza.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Az árampiacok elméleti elemzésének módszerei jelentős fejlődést mutattak az elmúlt két évtizedben. Ugyanakkor az elméleti modellek empirikus tesztelése területén – részben jó minőségű adatok hiányában – viszonylag kevés eredmény született. Jelen kutatás egyik kitűzött célja éppen az, hogy olyan adatbázist hozzon létre magyar árampiaci adatokból, ami lehetőséget teremt a létező árampiaci eleméletek módszertanilag megalapozott tesztelésére. A hazai tartalékteljesítmény és szabályozó energia árverések kitűnő lehetőséget teremtenek egy ilyen adatbázis létrehozására, tekintettel arra, hogy annak eredményeiről az árveréseket szervező rendszerirányító részletes, vállalati szintű információkat közöl. A létező elméletek ellenőrzése mellett a kutatás hozzá kíván járulni a tartalékteljesítmény és szabályozó energia piacokon megfigyelhető árazási viselkedés motivációinak jobb megértéséhez is. Ehhez egy olyan játékelméleti modellt építünk, ami figyelembe veszi, hogy a jelenlegi piaci környezetben a szabályozó erőművek valójában két lépcsőben versenyeznek. A dinamikus elemzési keretet az indokolja, hogy a szolgáltatást nyújtók összetételét és piaci részesedéseit a szabályozó energia piacon a tartalékkapacitás-árverések eredményei határozzák meg. Bár a piacszervezés e formája számos más európai ország tartalékteljesítmény és szabályozó energia piacaira is jellemző, nem tudunk olyan tudományos munkáról, ami kísérletet tett volna az e piacokon folyó verseny dinamikus elemzési keretben történő vizsgálatára.
A kutatás során kidolgozásra kerülő elméleti és empirikus módszerek és a kutatás részeként létrehozandó adatbázis közvetlen társadalmi hasznát abban látjuk, hogy lehetőséget teremtenek a hazai tartalékkapacitás és szabályozó energia piacok teljesítményének tudományosan megalapozott értékelésére. A kutatás eredményei a jelenlegi piacszervezési mód átalakításához, illetve fejlesztéséhez is hasznos támpontokat nyújthatnak.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A kutatás a piaci mechanizmus hatékonyságát vizsgálja a villamosenergia-szektor egy speciális részpiacán, a szabályozó energia piacon. A szabályozó energia piacon a villamosenergia-hálózat biztonságos működésért felelős rendszerirányító rövid – akár perces – határidőre képes energiát vásárolni és eladni. Erre azért van szükség, mert a fogyasztás és a termelés egyensúlyát a villamosenergia-hálózaton minden pillanatban fenn kell tartani. A szabályozó energia beszerzése árveréseken keresztül történik, ahol az erőművek energiadíj-ajánlataikkal versenyeznek a szabályozó energia nyújtásáért.
Az árverésről mint beszerzési módszerről általánosságban elmondható, hogy kiválasztja a szolgáltatást legalacsonyabb költségen előállító szereplőket és egyúttal hozzájárul az árverező költségeinek minimalizálásához. Ennek azonban fontos előfeltétele, hogy nagyszámú licitáló versenyezzen a szolgáltatás nyújtásáért, s ezáltal a szereplőkre helyeződő versenynyomás elég nagy legyen ahhoz, hogy költségalapú árazásra késztesse őket. Ez a feltétel azonban az áramtőzsdéken és különösképpen a szabályozó energia árveréseken – ahol főszabály szerint csak belföldi erőművek vehetnek részt – gyakran nem teljesül. Jelen kutatás annak vizsgálatára irányul, hogy a hazai szabályozó energia piacon résztvevő erőművek képesek-e a valós költségeiket meghaladó árakat fenntartani. A kutatás egyben arra is keresi a választ, hogy milyen piacszervezési változtatásokon keresztül lehetne elősegíteni a piac hatékonyabb működését.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. The research deals with the issues of market power in the regulating power market of Hungary. The regulating power market is a special submarket of the electricity supply industry, where the Transmission System Operator can buy or sell electrical energy (the so-called balancing energy) at very short notice. The balancing energy is used to cover the differences between electricity generation and consumption after the closing of the intraday electricity market. There are two important features of the regulating power markets that make it an interesting area of research. First, reserve capacity (i.e. capacity withhold from the wholesale market to provide balancing energy) and balancing energy are typically procured through auctions. Second, these markets are often characterized by high level of concentration.
The primary aim of this research is to analyze competition and market power in the Hungarian reserve capacity and balancing energy markets. I will examine hypotheses derived both from the existing electricity market models and from the dynamic oligopoly model to be developed as part of the research. The resulting hypotheses will be tested using bidding data from the Hungarian regulating power auctions by econometric methods.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. The aim of the research is to investigate the relationship between market structure and performance in the Hungarian reserve capacity and balancing energy markets. This question is motivated by a number of observations. First, the regulating power market in Hungary is characterized by a high market concentration on the supply side. Second, there is usually a large difference between the buying price and the selling price of balancing energy. Finally, the successful bidders in the reserve capacity auction obtain the right to participate in the energy balancing auction. Under such arrangement, power plants compete in two stages: for market shares in the first-stage and for energy supply in the second-stage.
In the first part of the research, the reserve capacity market and the balancing energy market will be studied separately. Drawing on the auction model of electricity markets, I will investigate the impact of market structure (market tightness, number of bidders and distribution of market shares) on market performance by regression analysis. In the second part of the research, my aim is to develop an analytical framework that reflects the dynamic nature of competition between regulating power plants. I will construct a dynamic oligopoly model of the regulation power market under the assumption that the supply structure of the balancing energy market is determined by the outcome of the reserve capacity auction. This model will be used to derive the optimal bidding strategies of power plants in the two markets. The hypotheses from this model will be tested using Hungarian data from 2012.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. While the theoretical literature on electricity markets has grown rapidly over the last 20 years, the empirical literature has lagged behind. One of the main aims of this research is to create a database which permits empirical testing of the predictions generated by theoretical models. The research will take the advantage of a very large dataset available on the website of the Hungarian Transmission System Operator to create a database containing detailed bidding data. The second aim of the research is to seek a better understanding of the incentives faced by generators in the reserve capacity and balancing energy markets. For this purpose I will build a dynamic oligopoly model that takes into account that participants of the balancing energy auctions are selected in the reserve capacity auctions. Although such a market design is used in many other European countries for the balancing energy market, to my best knowledge, no research has attempted to analyze competition between regulating power plants using a dynamic model.
It is anticipated that the main outcomes of the research will be of interest both to the academic community and to policy makers. In particular, the research is expected to provide input to support the assessment of different options to improve the performance of the reserve and balancing market in Hungary.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. The proposed research examines the competition in a special segment of the electricity supply sector, the balancing energy market. In the balancing energy market, the Transmission System Operator – the entity responsible for the secure operation of the power system – can buy and sell electricity at very short notice. This is required because in the electricity network a constant balance between production and consumption has to be sustained. The balancing energy market is organized as an auction market, in which power producers compete for providing balancing services to the Transmission System Operator.
In general, multi-unit procurement auctions are very effective in creating competition between suppliers and in lowering prices. However such good performance is only achieved if there are a large number of bidders to drive down prices. Unfortunately, this condition is often not met in the electricity markets, and particularly in the balancing energy market where participation of foreign suppliers is restricted. This research aims to examine whether power plants are able to raise prices above their costs in the Hungarian balancing energy market and to explore the measures that can prevent such anti-competitive behavior.
