Working Paper No. 945

Supply Function Equilibria in Networks with Transport Constraints

Hur påverkas konkurrensen av flaskhalsar i elnätet?

Publicerad: 18 december 2012, reviderad augusti 2015Antal sidor: 72Nyckelord: Spatial competition; Multi-unit auction; Supply-function equilibrium; Transmission network; Wholesale electricity marketsJEL-koder: D43; D44; C72; L91

Supply Function Equilibria in Networks with Transport Constraints Pär Holmberg och Andrew Philpott


Lagringsmöjligheterna är vanligtvis mycket begränsade i ett elkraftssystem, utbud och efterfrågan måste vara nästan identiska i varje ögonblick. Konsekvensen blir att även tillfälliga flaskhalsar i elnätet kan få stor inverkan på elpriset. Vidare försvagas konkurrensen när flaskhalsar i nätet splittrar upp elmarknaden i mindre delmarknader med färre producenter per marknad. I denna uppsats utvecklas en metod som kan användas för att kvantifiera i vilken utsträckning flaskhalsar påverkar konkurrensen.

Normalt kan konkurrensmyndigheter och andra marknadsobservatörer grovt uppskatta den konkurrens som råder på en avgränsad marknad utifrån företagens marknadsandelar eller produktionskapaciteter. Denna grova metod är dock inte lämplig för elmarknaden, där lagringsmöjligheterna är begränsade. Anledningen är att företagens möjligheter att utöva marknadsmakt varierar från timme till timme med den momentana efterfrågenivån, momentan produktion i vindkraftverk samt de flaskhalsar i elnätet som råder för stunden. På en sådan marknad behövs en mer detaljerad modell av producenternas strategiska interaktion på marknaden. En sådan modell kan hjälpa konkurrensmyndigheter och andra aktörer att förutsäga hur konkurrensen på elmarknaden påverkas av t.ex. en sammanslagning av två företag eller ökad överföringskapacitet i elnätet.

I denna uppsats analyserar vi konkurrensen på en oligopolmarknad med transportbegränsningar. I ett elnät begränsas överföringen bl.a. av att ledningen blir för varm och smälter om överföringskapaciteten överskrids. Producenterna bjuder ut sin produktion på en elbörs innan efterfrågan är känd. I en strategisk jämvikt väljer varje företag det utbud som maximerar dess förväntade vinst. Noder i elnätet som inte separeras av flaskhalsar har samma elpris; vi säger att dessa noder är integrerade. Varje nod är integrerad med sig själv.

Graden av konkurrens bestäms av marknadsintegrationen
Vi studerar symmetriska nätverk med likformigt fördelad efterfrågan, så att varje efterfrågenivå i ett intervall är lika sannolik. Vi definierar en integrationsfaktor som anger hur många noder en nod förväntas vara integrerad med när marknaden befinner sig i en strategisk jämvikt. Vi visar hur integrationsfaktorn kan beräknas utifrån strukturen på elnätet, överföringskapaciteter i nätet och den totala produktionskapaciteten på marknaden. Faktorn är oberoende av produktionskostnader, marknadspriset och antalet företag.

Den beräknade integrationsfaktorn kan i stor utsträckning förklara budgivningen. Vi visar att en producents utbudskurva i ett nätverk är densamma som i en isolerad nod där antalet företag i noden har skalats upp med integrationsfaktorn. Utifrån denna slutsats blir resultat i den tidigare litteraturen som behandlar konkurrensen i isolerade noder även tillämpliga när konkurrensen i ett elnät med flaskhalsar ska utvärderas.

Strategiska jämvikter existerar i elnät beroende på hur efterfrågan ser ut
Ett problem i andra modeller är att strategiska jämvikter sällan existerar i elnät med transportbegränsningar, särskilt inte när efterfrågan är helt förutsägbar. När så är fallet för en modell kan den inte användas till att förutsäga konkurrensen på marknaden. Vi visar att strategiska jämvikter existerar i vår modell när efterfrågan är tillräckligt jämnt fördelad. Men vi visar också att strategiska jämvikter saknas om efterfrågan i noderna är helt korrelerad.


IFN Working Paper nr 945, "Supply Function Equilibria in Networks with Transport Constraints", är författat av Pär Holmberg (IFN) och Andrew Philpott (University of Auckland). Kontakta Pär, Par.Holmberg@ifn.se, om du vill veta mer.

Pär Holmberg

Kontakt

Tel: 08 665 4559
Mobil: 072 511 6866
Par.Holmberg@ifn.se

Senaste boken

Flyget och företagen

 

Flyget-och-företagen.jpg

 

Shon Ferguson, IFN, och Rikard Forslid, Stockholms universitet, har forskar om flygets betydelse för näringslivet.

Forskarna visar att inrikes direktlinjer till Stockholm är viktiga för tillverkningsindustrin i kommunerna utanför de tre storstadsregionerna och att internationella direktlinjer är särskilt betydelsefulla för tjänstesektorn.

Institutet för Näringslivsforskning, Grevgatan 34 - 2 tr, Box 55665, SE-102 15 Stockholm, Sweden | Tel: +46-(0)8-665 45 00 | info@ifn.se