Σύγκλιση, μεταβλητότητα και αποθήκευση: μελέτη της συμπεριφοράς τιμών στις απελευθερωμένες αγορές ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

This Ph.D. thesis is composed of three interrelated essays, investigating in principle the behaviour of wholesale electricity prices across the EU during the last decade, with a particular focus on the various strategies the respective market players chose to implement. Following a short introduction to the new environment for electricity markets and the particular issues stemming from the deregulation of such markets, as opposed to the traditional financial markets, the first essay assesses the market evolution and integration of the electricity spot markets, against the background of the electricity market liberalisation in the EU and the ultimate goal for the creation of a single regional market within the EU. The application of panel data analysis, based on beta and sigma convergence methodologies, provides strong evidence of market integration in the spot markets. The study subsequently introduces four fundamental conclusions: Firstly, the electricity market integration exhibits seasonal pattern, secondly, market interconnections play a crucial role in promoting market integration, thirdly, the interconnections are more utilized under peak load periods, leading thus to further integration, and finally, the price of crude oil has a negative impact on market integration under certain circumstances, which are analysed and discussed. The second essay examines the impact of the introduction of electricity futures markets in the electricity spot-price volatility of the French market, during the period 2002-2009. The analysis takes into account the volatility clustering, as one of the special features of the temporal evolution of electricity prices. To test the working hypothesis, a bivariate error correction model is employed for the French and German market prices, where the conditional variance - covariance matrix follows a GARCH process. The results reveal that the introduction of electricity futures in France helped to reduce price volatility in the respective underlying spot market. Empirical evidence also suggests that as a result of demand evolution, both the mean and the volatility of the log price changes in the French and German market exhibit a seasonal pattern during the week and holidays. Furthermore, by testing the long-run relationship between French and Germany, ample evidence is found suggesting that the latter market is leading the price evolution. The third essay extends the theory of storage in the electricity market, regardless of the non-storability of electricity, through an empirical analysis, revealing that electricity producers’ strategies include the convenience yield under special circumstances. The analysis is based on panel data, concerning the major electricity markets and producers in the EU. The results demonstrate, inter alia, that the market share remains a critical factor determining the companies’ performance, as along with the utilization of assets and the elasticity of demand that the electricity producers are facing within their respective markets.

Η παρούσα διατριβή αποτελείται από τρία, χωριστά, καίτοι αλληλένδετα δοκίμια, τα οποία έχουν ως αντικείμενο ανάλυσης τη συμπεριφορά των τιμών ηλεκτρικής ενέργειας στις Οργανωμένες αγορές ηλεκτρικές ενέργειας ή αλλιώς χρηματιστήρια ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και τις στρατηγικές των συμμετεχόντων σ’ αυτές. Ειδικότερα, μετά την εισαγωγή στην έννοια και τα χαρακτηριστικά των χρηματιστηρίων ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και την εν γένει συμβολή τους στην απελευθέρωση των αγορών ηλεκτρικής, στο πρώτο δοκίμιο βάσει εμπειρικής ανάλυσης χρονολογικών σειρών και διαστρωματικών δεδομένων (panel data), εξετάζεται στο πλαίσιο εντοπισμού μιας ενιαίας αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας στην Ευρώπη, η σύγκλιση των τιμών των κυριότερων οργανωμένων αγορών ηλεκτρικής ενέργειας σύμφωνα με τις μεθόδους beta-convergence και sigma-convergence. Και οι δύο μέθοδοι καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η λειτουργία των χρηματιστηρίων ηλεκτρικής ενέργειας συμβάλλει αποφασιστικά στη δημιουργία μιας ενιαίας εσωτερικής αγοράς στην Ε.Ε. Η σχετική ανάλυση οδηγεί σε τέσσερις κρίσιμες διαπιστώσεις: Πρώτον, ότι η σύγκλιση ακολουθεί εποχιακή συμπεριφορά, δεύτερον ότι το επίπεδο διασύνδεσης και η γεωγραφική απόσταση των χώρων διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των τιμών τους, τρίτον ότι η ένταση της χρήσης των διασυνδέσεων σε περιόδους αιχμής ενισχύει το βαθμό σύγκλισης και τέταρτον, ότι η τιμή του αργού πετρελαίου επιδρά αρνητικά στη σύγκλιση των τιμών, ιδιαίτερα μάλιστα υπό τη συνδρομή ορισμένων ειδικών συνθηκών που εντοπίζονται και αναλύονται.Από τα ευρήματα του πρώτου δοκιμίου, στο δεύτερο δοκίμιο αξιοποιείται εκείνο της ύπαρξης σχέσης ισορροπίας μεταξύ των αγορών της Γαλλίας και της Γερμανίας, προκειμένου να αναλυθούν τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της ηλεκτρικής ενέργειας. Συγκεκριμένα, επιχειρείται να αντιμετωπισθεί ιδίως η υψηλή μεταβλητότητα, καθώς και οι ιδιαιτερότητες της διακίνησης του αγαθού αυτού σε ανταγωνιστικό οικονομικό περιβάλλον. Η εξέταση της βασικής υπόθεσης στηρίζεται σε ένα υπόδειγμα VECM-GARCH. Το βασικό συμπέρασμα εδώ, είναι ότι η επίδραση της εισαγωγής συμβολαίων μελλοντικής εκπλήρωσης (ΣΜΕ) στη Γαλλία συνέβαλε στη μείωση της μεταβλητότητας των τιμών στην αγορά άμεσης παράδοσης της χώρας αυτής. Μεταξύ άλλων δε, διαπιστώνεται ότι η αγορά της Γερμανίας ασκεί επιρροή στις τιμές της Γαλλίας, ενώ δεν συμβαίνει το αντίστροφο. Η εποχικότητα της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ των ψυχρών και θερμών εποχών, καθώς και κατά τη διάρκεια των ημερών της εβδομάδας τόσο στις μεταβολές των τιμών, όσο και στην μεταβλητότητα αυτών είναι ορισμένα επιμέρους συμπεράσματα.Στο τρίτο δοκίμιο, προκειμένου να επεκταθεί η εφαρμογή της θεωρίας της αποθήκευσης στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας, αποδεικνύεται δια της εμπειρικής ανάλυσης, βάσει και του υποδείγματος Cournot ότι οι αποδόσεις των παραγωγών ηλεκτρικής ενέργειας εμπεριέχουν και την απόδοση ευκολίας. Το εμπειρικό μέρος στηρίζεται σε panel data, τα οποία αφορούν τις κυριότερες εταιρείες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στην Ε.Ε. Μεταξύ άλλων, διαπιστώνεται ότι το μερίδιο της αγοράς εξακολουθεί να αποτελεί τον πλέον κρίσιμο προσδιοριστικό παράγοντα των αποδόσεων, ενώ σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των αποδόσεων διαδραματίζουν τόσο η ελαστικότητα ζήτησης που αντιμετωπίζουν οι εταιρείες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, όσο και η βελτίωση της αποτελεσματικότητας του ενεργητικού των εταιρειών.