Forecasting the mean and the variance of electricity prices in deregulated markets

• Autores: Mainak Mazumdar, Claudio Ruibal Faral
• Localización: Revista de Ciencias Empresariales y Economía, ISSN 1510-7159, Vol. 7, 2008, págs. 17-32
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    Se presenta un modelo estocástico basado en los procesos técnicos de despacho de energía eléctrica y en las estrategias de oferta de precios en subastas, para predecir los precios de electricidad: precios honorarios y precio promedio en un periodo determinado. El modelo captura los aspectos económicos y físicos del proceso de fijación de precios, considerando dos fuentes de incertidumbre: la disponiblidad de las unidades generadoras y la demanda. Este trabajo está basado en tres modelos de oligopolios: modelo de Bertrand, modelo de Cournot y modelo del Equilibrio de Funciones de Abastecimiento (SFE por su sigla en inglés) de Rudkevich, Duckworth y Rosen. Se obtienen expresiones analíticas tanto del valor esperado como de la varianza, de los precios horarios y del precio promedio de electricidad. Se realiza un análisis de sensibilidad sobre el número de firmas competidoras, el pico de demanda anticipada para un periodo y la elasticidad de la demanda respecto al precio. Los resultados muestran que a menos firmas compitiendo, los valores esperados de los precios aumentan considerablemente.

    El modelo de Bertrand se toma como referencia. En el modelo de Cournot también aumentan las varianzas; pero en el modelo de Rudkevich las varianzas disminuyen, llegando a tomar valores menores a los del modelo de Bertrand. Por lo tanto, si el modelo de Rudkevich fuera una representación fiel del mercado de electricidad, los resultados muestran que una mayor competencia puede disminuir el valor esperado de los precios pero aumentar su varianza. Finalmente, utilizando un ajuste del modelo, se demuestra que un pronóstico preciso de la temperatura ambiente pude reducir significativamente el error de predicción de los precios de energía eléctrica.

  • English

    A fundamental bid-based stochastic model is presented to predict electricity hourly prices and average price in a given period. The model captures both the economic and physical aspects of the pricing process, considering two sources of uncertainty: availability of the units and demand. This work is based on three oligopoly models -Bertrand, Cournot and Supply Function Equilibrium (SFE) due to Rudkevich, Duckworth, and Rosen- and obtains closed form expressions for expected value and variance of electricity hourly prices and average price. Sensitivity analysis is performed on the number of firms, anticipated peak demand and price elasticity of demand. The results show that as the number of firms in the market decreases, the expected values of prices increase by a significant amount. Variances for the Cournot model also increase. But the variances for the SFE model decrease, taking even smaller values than Bertrand's. Thus if the Rudkevich model is an accurate representation of the electricity market, the results show that an introduction of competition may decrease the expected value of prices but the variances may actually increase. Finally, using a refinement of the model it has been demonstrated that an accurate temperature forecast can reduce significantly the prediction error of the electricity prices.