Essays on the hellenic energy exchange: market design, target model implementation and competition

Abstract

Driven by the liberalization of the energy market that began in the 1990s, the European Union aims to unify its internal market and achieve price convergence among all European economies. The majority of European countries have successfully established Power Exchanges, aiming to conduct cross-border transactions in a transparent and reliable manner. Initially, this dissertation provides a comprehensive overview of prior literature on the market design of the European Power Exchanges. Next, the recent developments in the electricity market of Greece are highlighted accompanied by the market design of the Hellenic Energy Exchange and the newly introduced markets. The introduced Power Exchange is expected to facilitate the integration of Greece with the rest of South-East European electricity markets and increase social welfare. In this context, the Target Model aims to integrate the European energy market by removing barriers to trade and align markets. Target Model aims to provide consistent prices, enhance liquidity, support cross boarder trading, facilitate interconnections, and coordinate the use of transmission system capacity. Subsequently, the third chapter examines the application of the Target Model in the wholesale electricity market of Greece and its impact on electricity prices. This part explores the time period before the implementation of the Target Model, which took place in November 2020, and focus on the first nine months of its execution. Based on the feedback received by the rest of the European countries, this crucial period of time is considered transitional, when many distortions and unethical behaviors take place. Empirical findings indicate a relatively successful implementation of the Target Model in Greece, with price disorders mostly met in the Balancing Market. Finally, the last part of this dissertation presents an extensive comparison between public and private natural gas-fired units in Greece. Both sides seek to maximize their profits by managing the Unit Commitment problem in the context of the Greek electricity market. By implementing a unique hourly dataset from 2015-2019, the introduced approach utilizes risk-weighted performance metrics – Cash Flows at Risk and Risk Weighted Return – to evaluate performance across the public and private units. Empirical findings indicate that publicly owned natural gas-fired units outperform privately owned units in terms of operational efficiency, however, the efficiency of privately owned natural gas-fired units is growing at a faster pace and is expected to surpass the efficiency of public units within 2 or 3 years.

Με γνώμονα την απελευθέρωση της αγοράς ενέργειας που ξεκίνησε τη δεκαετία του 1990, η Ευρωπαϊκή Ένωση στοχεύει στην ενοποίηση της εσωτερικής της αγοράς και στην επίτευξη σύγκλισης των τιμών ανάμεσα στις Ευρωπαϊκές Οικονομίες. Η πλειονότητα των Ευρωπαϊκών χωρών έχει εγκαθιδρύσει με επιτυχία Χρηματιστήρια Ενέργειας, με στόχο τη διενέργεια διασυνοριακών συναλλαγών με διαφανή και αξιόπιστο τρόπο. Αρχικά, η παρούσα διατριβή παρέχει μια ολοκληρωμένη επισκόπηση της υπάρχουσας βιβλιογραφίας αναφορικά με τον σχεδιασμό της αγοράς των Ευρωπαϊκών Χρηματιστηρίων Ηλεκτρικής Ενέργειας. Στη συνέχεια, επισημαίνονται οι πρόσφατες εξελίξεις στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας της Ελλάδας, συνοδευόμενες από τον σχεδιασμό της αγοράς του Ελληνικού Χρηματιστηρίου Ενέργειας και τις νεοεισαχθείσες αγορές. Το Χρηματιστήριο Ενέργειας αναμένεται να διευκολύνει την ενοποίηση της Ελλάδας με τις υπόλοιπες αγορές ηλεκτρικής ενέργειας της Νοτιοανατολικής Ευρώπης και να αυξήσει την κοινωνική ευημερία. Στο πλαίσιο αυτό, το Μοντέλο-Στόχος (Target Model) στοχεύει στην ολοκλήρωση της Ευρωπαϊκής αγοράς ενέργειας με την άρση των εμποδίων στο εμπόριο και την ευθυγράμμιση των αγορών. Το Target Model αποσκοπεί στην παροχή σταθερών τιμών, στην ενίσχυση της ρευστότητας, στην υποστήριξη των διασυνοριακών συναλλαγών, στη διευκόλυνση των διασυνδέσεων και στο συντονισμό της χρήσης της ισχύος του συστήματος μεταφοράς. Στη συνέχεια, το τρίτο κεφάλαιο εξετάζει την εφαρμογή του Target Model στη χονδρεμπορική αγορά ηλεκτρικής ενέργειας της Ελλάδας και τον αντίκτυπό του στις τιμές της ηλεκτρικής ενέργειας. Το μέρος αυτό διερευνά τη χρονική περίοδο πριν από την εφαρμογή του Target Model, η οποία πραγματοποιήθηκε τον Νοέμβριο του 2020, και επικεντρώνεται στους πρώτους εννέα μήνες της εφαρμογής του. Με βάση την υπάρχουσα εμπειρία από οι υπόλοιπες Ευρωπαϊκές χώρες, η μεταβατική αυτή χρονική περίοδος θεωρείται κρίσιμη, κατά την οποία λαμβάνουν χώρα πολλές στρεβλώσεις και ανήθικες συμπεριφορές. Τα εμπειρικά ευρήματα αποτυπώνουν μια σχετικά επιτυχημένη εφαρμογή του Target Model στην Ελλάδα, με τις διαταραχές των τιμών να παρατηρούνται κυρίως στην Αγορά Εξισορρόπησης. Τέλος, στο τελευταίο μέρος της παρούσας διατριβής παρουσιάζεται μια εκτενής σύγκριση μεταξύ δημόσιων και ιδιωτικών μονάδων φυσικού αερίου στην Ελλάδα. Και οι δύο πλευρές επιδιώκουν να μεγιστοποιήσουν τα κέρδη τους διαχειριζόμενες το “Πρόβλημα Ένταξης των Μονάδων, Unit Commitment Problem” στο πλαίσιο της ελληνικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Με τη χρησιμοποίηση μίας μοναδικής βάσης ωριαίων δεδομένων από το 2015-2019, η εμπειρική προσέγγιση χρησιμοποιεί σταθμισμένες ως προς τον κίνδυνο μετρήσεις επιδόσεων - ταμειακές ροές σε κίνδυνο και σταθμισμένη ως προς τον κίνδυνο απόδοση - για την αξιολόγηση των επιδόσεων μεταξύ των δημόσιων και ιδιωτικών μονάδων. Τα εμπειρικά ευρήματα αποδεικνύουν ότι οι δημόσιες μονάδες φυσικού αερίου υπερτερούν των ιδιωτικών μονάδων όσον αφορά τη λειτουργική απόδοση, ωστόσο η απόδοση των ιδιωτικών μονάδων φυσικού αερίου αυξάνεται με ταχύτερο ρυθμό και αναμένεται να ξεπεράσει την απόδοση των δημόσιων μονάδων εντός 2-3 ετών.