Interacting markets in electricity wholesale : forward and spot, and the impact of emissions trading

par Nikolas Wölfing

Thèse de doctorat en Sciences economiques

Sous la direction de Katheline Schubert et de Pierre Fleckinger.

Soutenue le 22-10-2013

à Paris 1 , dans le cadre de École doctorale d'Économie (Paris) , en partenariat avec Centre d'économie de la Sorbonne (Paris) (laboratoire) .

Le président du jury était François Lévêque.

Le jury était composé de Katheline Schubert, Pierre Fleckinger.

Les rapporteurs étaient Anna Creti-Bettoni, Bertrand Villeneuve.

  • Titre traduit

    Interactions des marchés de l'électricité de gros : marchés à terme et spot, et l'impact d'échange des permis d'émission négociable


  • Résumé

    Cette thèse s'intéresse à plusieurs aspects des marchés de gros de l'électricité. L'achat et vente d'électricité se négocient sur les marchés à terme et sur le marché day-ahead. Sur ce dernier se pratique un type d'enchère très spécifique, où les enchères des acteurs prennent la forme de fonctions d'offre et de demande. Chapitre 2 prend comme point de départ un résultat de Zachmann et von Hirschhausen (2008) qui constatent une réponse asymétrique du prix de gros de l'électricité en Allemagne au changement du prix des permis d'émission négociable ( EUA ). Cependant, en contradiction avec les résultats existants, il est démontré que l'asymétrie a disparu suite à la publication d'un rapport d'enquête par l'autorité de la concurrence. Chapitre 3 porte sur l'interaction des marchés à terme et day-ahead dans un jeu d'oligopole répété. L'effet du marché à terme sur la stabilité des collusions est étudié dans le cas où les stratégies sur le marché spot prennent la forme des fonctions d'offre. Il est démontré que la simple existence d'un marché à terme peut élargir l'intervalle des valeurs du facteur d'actualisation pour lesquelles la collusion est soutenable. Chapitre 4 examine si une réaction asymétrique au changement du prix du C02 est également présente dans les fonctions d'offre du marché d'électricité day-ahead. À cette fin, les outils de l'analyse des données fonctionnelles sont adoptés et appliquées à des données des enchères. Chapitre 5 développe un test pour l'auto-corrélation dans un panel d'observations fonctionnelles. Une simulation Monte-Carlo montre une bonne puissance du test dans des échantillons de taille habituellement utilisé dans la recherche appliquée.


  • Résumé

    This thesis addresses aspects of interacting markets in electricity wholesale. Electricity is traded in forward markets and in day-ahead auctions, which implement a very specifie market design. The bids of market participants take the fonn of supply and demand functions. Chapter 2 builds upon a finding of Zachmann and von Hirschhausen (2008) who report an asymmetric response of electricity wholesale prices for Gennany to changes in the price of EV Emission Allowances (EVA). ln contrast to the fonner contribution, it is shown that the asymmetry disappeared in response to a report on investigations by the competition authority. Chapter 3 addresses the interaction offorward markets and day-ahead auctions in a repeated oligopoly game. The effect offorward trading on the sustainability of collusion is studied for the case that spot market strategies take the fonn of supply functions. It is shown that the existence of forward markets enlarges the range of discount factors for which collusion can be sustained. Chapter 4 examines if an asymmetric reaction to EVA prices can also be found in the supply functions from the day-ahead market. To this end, tools from the field of functionaJ data analysis are adopted and applied to observed bids from the day-ahead auction. Chapter 5 develops a test for autocorrelation in functional panel data. Asymptotic nonnality of the statistic is proved, and Monte-Carlo simulation sho\l good power of the test in sample sizes which frequently prevail in applied research.

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