Curso ARIAE de Regulaci

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Curso ARIAE de Regulación Energética (3ª
edición)Gestión de congestiones en las
interconexiones eléctricas
Luis Maqueda Hernando Subdirector de Transporte,
Distribución y Calidad de Servicio - CNE (España)
Cartagena de Indias, noviembre de 2005
2
Índice

1. Introducción a la gestión de congestiones
2. Principales metodologías de resolución de
   congestiones
3. Cobertura de riesgos derivados de las
   congestiones
4. Conclusiones

3
Índice

• Introducción a la gestión de congestiones
• Relevancia
• Algunas experiencias
• Línea temporal del proceso
• Principales metodologías de resolución de
  congestiones
• Cobertura de riesgos derivados de las
  congestiones
• Conclusiones

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Introducción a la gestión de congestionesRelevanc
ia

• El transporte (o transmisión), tradicional factor
  crítico en la gestión del sistema.
• Seguridad y estabilidad
• Relación generación-demanda (distancia,
  dispersión)
• La liberalización del sector convierte al
  transporte en una de las claves del mercado.
• Carácter estratégico, actividad regulada
• Enlace físico entre agentes
• La gestión de congestiones, aspecto capital de
  la interacción transporte-mercado.
• Gestión de congestiones ? Economía del transporte
  (administración eficiente de un bien escaso)

G
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Introducción a la gestión de congestionesAlgunas
experiencias

• Escandinavia
• Gestión interna a un país (Noruega N-S, Dinamarca
  E-O)
• A escala regional Nordel NordPool
• Estados Unidos
• California (California ISO)
• Costa Este (PJM, New York ISO, New England ISO)
• Unión Europea
• Reglamento (CE) Nº 1228/2003 Directrices de
  gestión de congestiones y de compensación
  inter-TSOs (en preparación)
• Mercado Ibérico
• retraso s/ previsto Preocupación de ERSE y CNE
  por solución de congestiones España-Portugal

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Introducción a la gestión de congestionesAlgunas
experiencias

• Los problemas de congestión se abordarán
  mediante soluciones no discriminatorias y
  conformes a mercado que sirvan de indicadores
  económicos ()
• Sólo se utilizarán procedimientos de restricción
  de las transacciones en situaciones de emergencia
  
• Los gestores de las redes Teniendo plenamente
  en cuenta la seguridad de la red, nunca (se)
  denegarán transacciones que alivien la
  congestión.

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Introducción a la gestión de congestionesAlgunas
experiencias

• la forma de resolución de las restricciones
  internas y en particular las que afecten a las
  líneas de interconexión entre Portugal y España,
  ha de definirse cuanto antes por el impacto que
  la decisión que se adopte tendrá sobre toda la
  organización del mercado.
• el Modelo de Organización del MIBEL recogía
  la resolución de las congestiones a través de
  un mecanismo de market splitting.
• En tanto la capacidad de interconexión resulte
  insuficiente para la integración completa de
  ambos sistemas, será especialmente necesaria la
  adopción de medidas que reduzcan eficazmente el
  riesgo de ejercicio de poder de mercado en cada
  zona de precios

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Introducción a la gestión de congestionesLínea
temporal del proceso
Operación
Programación
Entorno regulatorioy de mercado
Gestión técnica(tiempo real)
Metodologías no de mercado Redespacho / Counter
trading Market splitting Flow-based Market
Coupling Locational Marginal Price Flow-based
Cong.Mgment.
Estructura tarifaria
Instrumentos de cobertura físicos y financieros
tiempo
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Índice

• Introducción a la gestión de congestiones
• Principales metodologías de resolución de
  congestiones
• Estructura tarifaria
• Metodologías no de mercado
• Redespacho / Counter trading
• Market splitting
• Flow-based Market Coupling
• Locational Marginal Price
• Flow-based Congestion Management
• Cobertura de riesgos derivados de las
  congestiones
• Conclusiones

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Principales metodologías de resolución de
congestionesEstructura tarifaria

• Postal (estampilla) independiente de la
  ubicación de la generación o consumo.
• Café para todos
• España
• Según distancia basado en la separación
  existente entre los puntos de inyección y
  demanda.
• Incentiva acercamiento de oferta y demanda
• Alemania (gas natural)
• Zonal o nodal la tarifa es función de la
  localización geográfica, ya sea por zonas o nodo
  a nodo.
• Proporciona señales claras
• Escandinavia

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Estructura tarifaria tarifa zonal
o nodal - Suecia

• En Suecia existe una correlación directa entre el
  importe de las tarifas de entrada y salida y la
  latitud del punto en que se efectúa la conexión
• Inyectar en el norte, en práctica ausencia de
  demanda, está significativamente penalizado.
  Drenar potencia del sistema en el sur sale
  igualmente caro.
• Por el contrario, generar en el sur es, en
  comparación, prácticamente gratis a efectos de
  esta tarifa, como también lo es, de forma
  simétrica, consumir en el norte.

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Estructura tarifaria tarifa zonal
o nodal - Reino Unido

• En el Reino Unido, National Grid publica para
  cada temporada los cargos zonales para generación
  y demanda
• Se distinguen 21 zonas de generación y 14 de
  demanda
• La tarifa de generación es un cargo por potencia
  la de demanda es binomial (potencia y energía)
• El importe de la tarifa (que en el caso de la
  generación puede llegar a ser negativa) refleja
  claramente el definido vector energético N?S en
  la isla
• El mapa representa la zonificación de los
  cargos aplicados a la demanda.

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Estructura tarifaria tarifa zonal
o nodal - Reino Unido

• En el Reino Unido, National Grid publica para
  cada temporada los cargos zonales para generación
  y demanda
• Se distinguen 21 zonas de generación y 14 de
  demanda
• La tarifa de generación es un cargo por potencia
  la de demanda es binomial (potencia y energía)
• El importe de la tarifa (que en el caso de la
  generación puede llegar a ser negativa) refleja
  claramente el definido vector energético N?S en
  la isla
• El mapa representa la zonificación de los
  cargos aplicados a la generación.

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Metodologías no de mercado

• Red considerada como bien estrictamente público.
• No existe priorización económica
• La asignación de capacidad no se basa en
  criterios de mercado.
• Propio de sistemas pre-liberalización
• Posibles soluciones alejadas del teórico óptimo
  social
• Ejemplos de estas metodologías (desde el punto de
  vista de la demanda)
• Pro rata cada cliente reduce su consumo en la
  misma proporción
• Fist come, first served demandas atendidas en
  orden cronológico
• Por tipo de contrato típicamente, priorización
  de contratos a largo plazo
• A favor numerosos beneficios sociales no
  pueden medirse en dinero.

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Redespacho

• Llevado a cabo por el OS
• Tras detectar infactibilidad, el OS rectifica
  programación original
• Acepta nuevas ofertas de compra o de venta hasta
  reajustar perfil corregido
• Aplicable fundamentalmente a congestiones
  internas a un sistema
• Ej. Mecanismo de Balance diseñado en su día para
  Inglaterra y Gales por el NETA (New Electricity
  Trading Arrangement)

REE previsión vs. real
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Principales metodologías de resolución de
congestiones Counter trading concepto

• El OS interviene en el mercado para contrarrestar
  la congestión, persuadiendo económicamente a los
  agentes que obtienen un menor beneficio de la
  misma
• Lado excedentario generador recibe compensación
  a cambio de reducir producción (consumidor a
  cambio de incrementar demanda)
• Lado deficitario consumidor recibe compensación
  a cambio de reducir demanda (generador a cambio
  de incrementar producción)
• Puede verse como una adaptación a las reglas de
  mercado en tiempo real de una tradicional
  estrategia de gestión del OS vía operación y
  estructura tarifaria
• Lado excedentario generador casado cobra aunque
  no pueda producir por restricciones (consumidor
  bonificado por consumir en valle)
• Lado deficitario consumidor interrumpible
  bonificado por flexibilidad (generador caro que
  entra por restricciones)
• El counter trading basado en criterios de
  mercado da señales económicas claras para la
  resolución de congestiones.

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Counter trading ejemplo básico
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Principales metodologías de resolución de
congestiones Counter trading referencias y
consideraciones

• Aplicado habitualmente en Escandinavia por los
  OSs
• Recompran energía en el norte excedentario
  (retira generación del mdo.)
• Adquieren energía en el sur deficitario (para
  revenderla a los agentes)
• El sobrecoste de estas operaciones es asumido en
  primera instancia por el OS, pudiendo luego ser
  cubierto
• Vía tarifa de transporte posibles incentivos
  para una gestión eficiente de congestiones y
  señales para el desarrollo de red que las evite
  (Suecia)
• Mediante la subasta de corredores de transporte
  (Holanda)

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Counter trading referencias y
consideraciones

• En circunstancias normales, existe un flujo neto
  hacia el Sur de 1.400 MW, frente a una capacidad
  total de transporte de 1.700 MW.
• CONGESTIÓN- 500 MW quedan fuera de servicio por
  la caída de una línea
• El OS compra 200 MW a subir en el Sur y los
  revende hacia el Norte
• El corredor se estabiliza en los 1.200 MW de su
  actual capacidad y se resuelve la congestión

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Market splitting concepto

• Divide el mercado original en varios mercados
  cuya interconexión es limitada.
• Áreas a cada lado de la congestión son mercados
  independientes
• Las transacciones entre distintas áreas se
  realizan a través de un pool.
• Cada oferta remitida al pool incorpora el área en
  que se materializará
• El pool maximiza los ingresos del mercado
  multi-área resultante.
• Casación de ofertas sujetas a la capacidad máxima
  de las interconexiones
• Resultado del market splitting
• Se calcula un precio independiente para cada área
• Se incorporan las interconexiones
• Capacidad suficiente ? los precios se igualan
• Congestión ? precios más bajos en área
  excedentaria en energía

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Market splitting ejemplo básico
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Principales metodologías de resolución de
congestiones Market splitting referencias y
consideraciones

• Aplicado en la resolución de congestiones
• internas, en Noruega
• entre países integrantes de Nordel (NO, SE, DK,
  FI)
• Diferencial de precios origina uncapacity fee
• diferencial del precio resultanteen un área
  respecto al que sehubiera obtenido en el
  conjunto delmercado en ausencia de congestión
• El capacity fee excedentario puede ser
  asignado
• A reforzar la red de transporte e interconexiones
  (vía OSs, Nordel)
• A los compradores de derechos financieros
  (cobertura de riesgos, USA)

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Market splitting referencias y
consideraciones
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Principales metodologías de resolución de
congestiones Market splitting referencias y
consideraciones

• El área Nordel está formada por 6 zonas (en
  ocasiones, 7)
• Suecia
• Finlandia
• Dinamarca occidental
• Dinamarca oriental
• Noruega meridional
• resto de Noruega (1-2 zonas)
• La subasta de corredores es realizada por
  NordPool.

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Market splitting pros y contras

• A favor del market splitting
• Basado en criterios de mercado
• Optimiza interconexión
• Sencillo y barato
• Señales claras a largo plazo

• En contra del market splitting
• Exige una buena definición de zonas
• Tantos precios como zonas
• Identificación de congestiones claras,
  estructurales y estables
• Puede entorpecer bilaterales

• Tanto a favor como en contra
• Exige transparencia si no se logra, hay riesgo
  de arbitraje no siempre lícito

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Flow-based Market Coupling
concepto

• El Flow-based Market Coupling (FMC) es una
  iniciativa conjunta de ETSO y EuroPEX para la
  gestión de congestiones transfronterizas en el
  marco de la integración de los mercados
  eléctricos europeos.

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Flow-based Market Coupling
concepto

• El FMC es el resultado de conciliar las
  propuestas originales de sus padres
• El Flow-based modelling propuesto por ETSO
• El Market coupling defendido por EuroPEX
• El fundamento de estas metodologías es,
  respectivamente
• La modelización de los flujos eléctricos en todos
  los caminos eléctricamente posibles, no sólo en
  los corredores contractuales
• (ver más adelante el Flow-based Congestion
  Management en Estados Unidos)
• La optimización de los intercambios energéticos
  favoreciendo la eficiencia del comercio entre los
  mercados regionales
• El FMC pretende tomar lo mejor de estas dos
  perspectivas (física y económica, pura
  electrotecnia y mercado)
• Sin embargo, existen aún importantes barreras
  para una implantación práctica, difíciles de
  superar, derivadas de la falta de armonización

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Flow-based Market Coupling
concepto
Visión O.M.
Visión O.S.
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Principales metodologías de resolución de
congestiones Locational Marginal Price (LMP)
concepto

• Coste de atender un incremento de demanda en un
  nodo teniendo en cuenta, además del coste de
  generación, el de la congestión y, en su caso,
  las pérdidas.
• Si se desprecian las pérdidas (simplificación
  habitual) y la congestión no llega a producirse,
  tenemos nuestro viejo coste marginal de siempre
• Asume la asignación de un precio sombra al
  corredor congestionado
• Más que una metodología en sí mismo, es una
  referencia los principales instrumentos de
  cobertura se liquidan calculando diferenciales de
  LMPs.

LMP
Coste Marginal de la Generación
Coste de la Congestión
Coste de las Pérdidas



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Principales metodologías de resolución de
congestiones Locational Marginal Price (LMP)
concepto
Coeficientes de participación
Información en tiempo real
Demanda energía Unids. Generación Topología
sistema
Estimadorde estado
cada 5 min.!
LMPi
Preproceso LMP
Cálculo LMP
Restricciones transporte
Proceso de contingencias
Ofertas de generadores
Despacho OS
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Principales metodologías de resolución de
congestiones Locational Marginal Price (LMP)
referencias y consideraciones

• El LMP ha tenido un amplio desarrollo entre los
  ISOs (Independent System Operators) de la costa
  este de Estados Unidos (PJM, NYISO, New England
  ISO) y de California.

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Locational Marginal Price (LMP)
referencias y consideraciones
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Principales metodologías de resolución de
congestiones Locational Marginal Price (LMP)
pros y contras

• En contra del LMP
• Metodología compleja y costosa
• Puede penalizar en exceso ciertos nodos con
  elevado LMP (y con ello a los agentes tomadores
  de precio vinculados históricamente a ellos)

• A favor del LMP
• Basado en mecanismos de mercado
• Reduce el coste de generación y el de resolución
  de congestiones
• Ofrece señales de precio explícitas a
• Localización de oferta y demanda
• Construcción de nueva capacidad
• Operación del Sistema

• Tanto a favor como en contra
• El LMP potencia el uso de derechos de transporte,
  pero si éstos no existieran, se dificultaría la
  realización de transacciones bilaterales

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Principales metodologías de resolución de
congestiones Flow-based Congestion Management
concepto

• Es la metodología recomendada por la NERC a los
  transportistas. Consiste en
• Identificar los principales cuellos de botella
  del sistema
• Estimar los flujos totales a través de los
  corredores identificados
• Asignar la capacidad disponible proporcionalmente
  a las transacciones que han originado dichos
  flujos
• El coste de la congestión asociada a una
  transacción vendría dado por

Coste de congestión por transacción
Proporción del corredor entre nodos i y j
utilizado por la transacción
Precio sombra del corredor entre nodos i y j

x
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Principales metodologías de resolución de
congestiones Flow-based Congestion
Management pros y contras

• En contra del Flow-based CM
• Metodología compleja y costosa
• Es particularmente difícil estimar la proporción
  del corredor utilizada por la transacción en
  cuestión

• A favor del Flow-based CM
• Basado en criterios tanto técnicos como
  económicos
• Se centra en los corredores clave
• Como el LMP, da señales claras a
• Localización de oferta y demanda
• Construcción de nueva capacidad
• Operación del Sistema

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Índice

• Introducción a la gestión de congestiones
• Principales metodologías de resolución de
  congestiones
• Cobertura de riesgos derivados de las
  congestiones
• Derechos físicos vs. Derechos financieros
• Principales productos de cobertura
• Conclusiones

37
Cobertura de riesgos derivados de las
congestionesDerechos físicos vs. Derechos
financieros
38
Cobertura de riesgos derivados de las
congestionesDerechos físicos vs. Derechos
financieros
Carácter físico
Carácter financiero
Subastas de capacidad en corredores de
interconexión
FirmTRsFirm Transmission Rights
FTRs, CRRs Financial Transmission Rights
Congestion Revenue Rights
ARRs Auction Revenue Rights
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Cobertura de riesgos derivados de las
congestionesPrincipales productos derechos
físicos en Europa
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Cobertura de riesgos derivados de las
congestionesPrincipales productos Firm
Transmission Rights en California

• Un Firm Transmission Right es una fracción de 1
  MW de capacidad de un corredor de transporte el
  FirmTR queda definido por
• Su nodo origen o fuente
• Su nodo destino o sumidero
• El FirmTR tiene por lo tanto un solo sentido.
• El titular de un FirmTR adquiere el derecho a
  participar en los cargos por uso del corredor en
  la dirección contratada.
• El FirmTR no genera derechos por tránsito en un
  posible redespacho
• Los FirmTRs son negociados por bloques horarios
  para su reventa o asignación en el mercado
  secundario
• Los FirmTRs otorgan derechos de transporte, ya
  sean físicos o financieros, en el Day-Ahead
  Market
• Los FirmTRs no otorgan derechos en el mercado de
  tiempo real

41
Cobertura de riesgos derivados de las
congestionesPrincipales productos Firm
Transmission Rights en California
2004 FTR AUCTION INFORMATION
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Cobertura de riesgos derivados de las
congestionesPrincipales productos Financial
Transmission Rights (FTRs)

• Un Financial Transmission Right es un
  instrumento financiero
• otorgado mediante subasta,
• por el que su titular participa en los ingresos
  (o cargos)
• derivados de las diferencias nodales de precios
  horarios observadas en el Day-Ahead Market
• Los FTRs no conllevan por lo tanto derecho a una
  entrega física, sino que permiten cubrir el
  riesgo económico derivado de la congestión.
• Los FTRs pueden contratarse
• como Obligaciones o como Opciones (estas últimas,
  a cambio de una prima)
• en subastas anuales, mensuales o en el mercado
  secundario

x (
-
)
Cash Flow (si congestión)
MW asociados al FTR
LMP Destino
LMP origen
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Cobertura de riesgos derivados de las
congestionesPrincipales productos Financial
Transmission Rights (FTRs)
LMP B 20 /MW
LMP A 10 /MW
FTRob.200 MW dir.A?B
Generación 1 200 MW
Demanda 1 200 MW
Congestión 100 MW máx.
G
L
G
L
FTRop.100 MW dir.B?A
Demanda 2 100 MW
Generación 2 100 MW

• Contrato 1 vincula G1 y L1 FTR Obligación en el
  sentido de la congestión
• Recibe del OS 200 MW (20 - 10) 2.000
• Contrato 2 vincula G2 y L2 FTR Opción en sentido
  contrario a la congestión
• Aporta al OS 100 MW (10 - 20) -1.000
  se acoge a opción ? 0

44
Cobertura de riesgos derivados de las
congestionesPrincipales productos Auction
Revenue Rights (ARRs)

• Un Auction Revenue Right es un instrumento
  financiero que otorga a su titular el derecho a
  percibir una parte de los ingresos obtenidos por
  el OS en la subasta anual de FTRs.
• Los ARRs se contratan anualmente, si bien existe
  una reasignación diaria de los ARRs asociados a
  un nodo en función de posibles variaciones de
  carga.

MW asociados al ARR

x (
-
)
Cash Flow
LMP Destino
LMP origen
Nº rondas subasta (4)
45
Cobertura de riesgos derivados de las
congestionesPrincipales productos Auction
Revenue Rights (ARRs)

• El ejemplo representa una de las rondas de
  asignación en forma de ARRs de los ingresos
  obtenidos en una hipotética subasta anual de FTRs.

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Índice

• Introducción a la gestión de congestiones
• Principales metodologías de resolución de
  congestiones
• Cobertura de riesgos derivados de las
  congestiones
• Conclusiones
• Gestión de congestiones de la experiencia al
  futuro
• Algunas referencias

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Conclusiones Gestión de congestiones de la
experiencia al futuro

• Hemos visto cómo la liberalización otorga una
  nueva dimensión al transporte
• OS pasa de optimizador social a ser árbitro de
  un mercado
• La red crece siguiendo señales económicas bien
  definidas
• Los agentes demandan mayor transparencia y
  participación
• Los cuellos de botella amenazan la evolución de
  un sistema competitivo
• Generan incertidumbre y retraimiento en los
  intercambios
• Acrecientan el poder de mercado de los agentes
  dominantes

• Las congestiones pueden ser un incentivo para el
  desarrollo del mercado o la mayor de las barreras
  a una liberalización efectiva
• Convertir la resolución de congestiones en un
  efectivo acicate de la competencia es una de las
  primeras responsabilidades de reguladores y
  operadores

48
Conclusiones Gestión de congestiones de la
experiencia al futuro

• La estructura tarifaria puede ser una herramienta
  muy eficaz
• Especialmente en sistemas con vector geográfico
  claramente orientado
• Es un mecanismo sencillo y transparente para
  situaciones estructurales
• Favorece el ordenamiento del territorio y la
  definición de incentivos
• Resolver restricciones conduce a un redespacho
  económicamente eficiente
• Los criterios de mercado no sólo son compatibles
  con la fiabilidad técnica, sino que pueden
  constituir su mejor garantía

• Los instrumentos básicos (tarifa, redespacho) no
  son por ello menos eficientes, y pueden ser una
  solución por sí mismos
• Aun los sistemas más evolucionados conservan
  estas herramientas y las compaginan con otras más
  sofisticadas

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Conclusiones Gestión de congestiones de la
experiencia al futuro

• Market splitting y Counter trading son hoy
  herramientas clave en Europa
• Sencillas, robustas y largamente probadas
• El counter trading es común en la resolución de
  restricciones intra-sistema, en tanto el market
  coupling lo es en conexiones inter-TSOs
• Las metodologías basadas en precios nodales (LMP)
  predominan en EE.UU.
• Aunque complejas, permiten una optimización
  global de todo el sistema y son el fundamento
  para diseñar coberturas financieras

• Toda metodología tiene pros y contras, pero se ha
  desarrollado ya un espectro suficientemente
  variado y probado para muy distintas necesidades
  y objetivos cada sistema debe combinarlas y
  adaptarlas a su perfil

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Conclusiones Gestión de congestiones de la
experiencia al futuro

• Europa y Norteamérica apuestan hoy por
  metodologías basadas en flujos
• Flow-based Congestion Management y Flow-based
  Market Coupling
• En Europa, la nueva Unión a 25 (pronto ya a 27)
  reconoce en la gestión de congestiones la clave
  que cierra el arco del mercado interior de la
  electricidad
• La armonización, regional al menos (mini-fora),
  es imprescindible
• Sin un verdadero mercado interior en un sector
  estratégico como el energético, no puede haber un
  auténtico espacio económico único

• La gestión de congestiones avanza en una doble
  dirección
• Soluciones integrales a gran escala (coordinación
  flujos -mercados) en supra-sistemas ya maduros
• Eliminación de barreras por sub-sistemas
  regionales en mercados incipientes

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Conclusiones Algunas referencias

• Operadores de sistemas
• www.etso-net.org
• www.nordel.org
• www.nationalgrid.com/uk
• www.tso-auction.org
• www.svk.se
• www.caiso.com
• www.isone.org
• www.nyiso.com
• www.pjm.com
• www.ree.es

• Operadores de mercados
• www.europex.org
• www.nordpool.com
• www.apx.nl
• www.borzen.si
• www.omel.es
• Organismos reguladores
• www.ergeg.org
• www.ofgem.gov.uk
• www.nerc.com
• www.cne.es

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Gracias por su atención
Luis Maqueda Hernando Subdirector de Transporte,
Distribución y Calidad de Servicio - CNE (España)
lmh_at_cne.es www.cne.es