Universität zu Köln

Bertsch, Joachim (2016). Essays on market design and regulation in electricity systems. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

This thesis discusses market design and regulation in electricity systems, focusing on the information exchange of the regulated grid firm and the generation firms as well as the regulation of the grid firm. In the first chapter, an economic framework is developed to consistently analyze different market designs and the information exchange between the grid firm and the generation firms. Perfect competition between the generation firms and perfect regulation of the grid firm is assumed. A numerical algorithm is developed and its feasibility demonstrated on a large-scale problem. The effects of different market designs for the Central Western European (CWE) region until 2030 are analyzed. In the second chapter, the consequences of restricted grid expansion within the current market design in the CWE region until 2030 are analyzed. In the third chapter the assumption of efficient markets is modified. The focus of the analysis is then, whether and how inefficiencies in information availability and processing affect different market designs. For different parameter settings, nodal and zonal pricing are compared regarding their welfare in the spot and forward market. In the fourth chapter, information asymmetries between the regulator and the regulated firm are analyzed. The optimal regulatory strategy for a firm, providing one output with two substitutable inputs, is defined. Thereby, one input and the absolute quantity of inputs is not observable for the regulator. The result is then compared to current regulatory approaches.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Diese Dissertation beschäftigt sich mit Marktdesign und Regulierung in Elektrizitätssystemen, darin insbesondere mit dem Informationsaustausch zwischen regulierter Netzfirma und Erzeugungsfirmen, und der Regulierung der Netzfirma. Im ersten Kapitel wird ein ökonomischer Formulierungsrahmen entwickelt, um verschiedene Marktdesigns in Elektrizitätssystemen als Formen des Informationsaustauschs zwischen Netzfirma und Erzeugungsfirmen konsistent abzubilden. Dabei wird von effizienten Märkten ausgegangen, d.h., einem perfekten Wettbewerb zwischen den Erzeugungsfirmen und einer perfekt anreizregulierten Netzfirma. Es wird ein numerischer Lösungsalgorithmus entwickelt und die Lösbarkeit anhand eines groß-skaligen Problems, nämlich der Central Western European (CWE) Region und deren Entwicklung bis 2030 unter verschiedenen Marktdesigns, demonstriert. Im zweiten Kapitel wird untersucht, welche Folgen ein eingeschränkter Netzausbau im Rahmen des momentan existierenden Marktdesigns in der CWE-Region bis 2030 hat. Im dritten Kapitel wird die Annahme effizienter Märkte modifiziert und der Frage nachgegangen, ob und wie spezifische Ineffizienzen bei Informationsbereitstellung bzw. -verarbeitung verschiedene Marktdesigns begünstigen. Nodal und Zonal Pricing werden dazu in verschiedenen Parameterkonstellationen hinsichtlich ihrer Wohlfahrt auf Spot- und Terminmärkten untersucht. Im vierten Kapitel stehen Informationsasymmetrien zwischen Regulier und der regulierten Firma im Fokus. Die optimale Regulierungsstrategie für eine Firma, die einen Ouput mit zwei substituierbaren Inputs produziert, wobei ein Input und die Gesamtmenge an Inputs nicht beobachtbar sind, wird identifiziert und das Ergebnis mit aktuellen Regulierungsansätzen verglichen. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Bertsch, Joachim joachim.bertsch@ewi.research-scenarios.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-68015
Date:	1 June 2016
Language:	English
Faculty:	Faculty of Management, Economy and Social Sciences
Divisions:	Externe Einrichtungen > An-Institute > Associated Institutes of the Faculty of Management, Economics and Social Sciences > Institute for Energy Economics
Subjects:	Economics
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Electricity markets, electricity systems, market design, regulation, information, information asymmetry English Strommarkt, Elektrizitätssystem, Marktdesign, Regulierung, Information, Informationsasymmetrie German
Date of oral exam:	1 June 2016
Referee:	Name Academic Title Höffler, Felix Prof. Dr. Rehtanz, Christian Prof. Dr.-Ing.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/6801