On the impact of energy policy on electricity markets

Abstract

Decarbonising the power sector has a crucial role in the fight against global warming. In this respect, governments employ a range of policies and regulations. As such, energy policy is usually driven by the energy policy objective triangle of affordability, security of supply and sustainability, whereby the latter has become ever more pressing in the last decades.This thesis researches the impact of actual and potential energy policies on the market in five studies. The first study analyses the drivers of wholesale power prices finding inter alia that power prices are driven by a combination of policies and markets. A drop in German wholesale power prices between 2008 and 2014 can be attributed to policies furthering the deployment of low marginal cost renewable energies and economic market factors such as lower prices for fossil fuels used for power generation. For their part, carbon prices are a combination of a political and a market driver, and proved to be an influential driving force of power prices, and with it, of power markets.The second study dives deeper into the price setting on European wholesale markets, researching how different national policies influence the market and establishing which power generation technologies set prices. It finds a high level of interconnection between European power markets and that price setting in smaller countries is often dominated by larger neighbouring countries. The energy policy of one state can thus significantly influence power markets in other countries, a matter that is further explored in the third study. Conventional wisdom holds that gas- and coal-fired generation capacities are the major price-setting technologies on most European markets. The study result confirms this, yet also finds a more nuanced picture of price-setting technologies than the conventional wisdom suggests.Whilst studying the influence of national policies on power markets, the German regulator announced a discontinuation of the common German-Austrian bidding zone. This provided a real-world example to study the influence of energy policy on the market. Following the announcement of the German regulator, market participants faced some uncertainty regarding outcomes and effects of this coming price zone split. As a consequence, it was decided to research this price zone split in a third study – to add new insights to the public debate surrounding it. Using the energy policy objective triangle as an evaluation tool, the study finds that German energy policy objectives of affordability and sustainability can be expected to be influenced positively by a breakup of the common bidding zone, whilst the same objectives are impacted negatively for Austria. Altogether, the results indicate that the price zone split leads to overall cost savings and lower CO2 emissions.With climate change becoming an ever more pressing issue, the energy policy objective of sustainability gains an increased focus. With this come more frequent calls for carbon price floors on a national level. The fourth study therefore explores the practical issues of pricing carbon unilaterally. In a nutshell, pricing power generation-related carbon emissions unilaterally in addition to the European Union Emission Trading Scheme (EU ETS) comes either with competitive disadvantages for national producers (as imports cannot be charged) or with issues regarding the non-discriminatory principles of the World Trade Organisation (WTO).iiThe fourth study therefore suggests a market design model using guarantees of origin (GoO) as a workaround to price carbon emissions unilaterally. This is done by offering exemptions from a CO2 levy for GoO from carbon neutral generation.The fifth and final study researches the changing competitiveness of renewable energies, namely wind and photovoltaics (PV). Wind and PV generation are increasingly looking to compete with conventional power generation sources outside of traditional support schemes. A reoccurring theme in this context is the so-called ‘cannibalisation’ of wind and PV, which describes declining value factors of wind and PV generation at higher penetration rates. Here, the impact of market and policy-based drivers on wind and PV value factors and capture prices is explored. Inter alia it is found that natural gas and carbon price changes have a significant impact on wind and PV value factors and capture prices. The study finds no significant cross-cannibalisation between the two technologies in terms of relative value factors.

Die Dekarbonisierung der Energiewirtschaft nimmt in den Anstrengungen gegen den Klimawandel eine zentrale Rolle ein. Um diesem Ziel nachzukommen, verwenden Regierungen eine Reihe von politischen Maßnahmen und Regulierungen. In diesem Zusammenhang wird Energiepolitik von dem energiepolitischen Zieldreieck aus Wirtschaftlichkeit, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit getrieben, wobei letzteres in den vergangen Jahrzehnten zunehmend dringlicher wurde.Diese Dissertation untersucht den Einfluss von unterschiedlichen energiepolitischen Maßnahmen auf den Markt mit dem Ziel das Verständnis des Zusammenspiels von tatsächlichen und potenziellen Maßnahmen und dem Markt zu erhöhen. Die erste von fünf Studien, die im weiteren Verlauf unterschiedliche Kapitel bilden, analysiert die Treiber der Strom-Großhandelspreise und kommt unter anderem zu der Erkenntnis, dass Strompreise durch eine Kombination von energiepolitischen Maßnahmen und Markteffekten getrieben werden. Ein Verfall der deutschen Großhandelspreise kann auf Fördermaßnahmen für erneuerbaren Energien mit niedrigen Grenzkosten und ökonomischen Markteffekten wie niedrigere Primärenergiepreise für die Stromerzeugung zurückgeführt werden. Auch CO2 Preise, die sowohl als politischer Treiber als auch als marktbasierter Treiber oder als Kombination beider angesehen werden können, erweisen sich als einflussreicher Faktor von Strompreisen und dem Strommarkt. Die zweite Studie setzt sich genauer mit der Preissetzung auf europäischen Großhandelsmärkten auseinander und untersucht, wie unterschiedliche nationale Politiken die Märkte beeinflussen und welche Erzeugungstechnologien die Preise bestimmen. Sie stellt fest, dass die europäischen Strommärkte in hohem Maße miteinander verbunden sind und dass die Preissetzung in kleineren Ländern häufig von größeren Nachbarländern dominiert wird. Die Energiepolitik eines Staates kann daher die Strommärkte in anderen Ländern erheblich beeinflussen, eine Frage, die in der dritten Studie weiter untersucht wird. Nach herkömmlicher Auffassung sind gas- und kohlebefeuerte Erzeugungskapazitäten auf den meisten europäischen Märkten die wichtigsten preissetzenden Technologien. Das Ergebnis der Studie bestätigt dies, zeigt aber auch ein differenzierteres Bild der preissetzenden Technologien als häufig vermutet. Während der Untersuchungen des Einflusses von politischen Maßnahmen auf den Strommarkt, kündigte der deutsche Regulator die Auflösung der gemeinsamen deutsch-österreichischen Strompreiszone an. Diese Situation bot ein reelles Beispiel zur Untersuchung des Einflusses von Energiepolitik auf den Markt. Nach der Ankündigung der Bundesnetzagentur waren Marktteilnehmer mit Unsicherheiten hinsichtlich der Auswirkungen einer Preiszonentrennung konfrontiert. Es wurde daher beschlossen diese Preiszonentrennung in einer dritten Studie zu untersuchen und so einen Beitrag zur öffentlichen Diskussion zu leisten. Unter Verwendung des energiepolitischen Zieldreiecks zur Evaluation, kommt die Studie zu dem Ergebnis, dass in Deutschland energiepolitische Ziele der Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit durch eine Aufspaltung der gemeinsamen Preiszone voraussichtlich positiv beeinflusst werden, während die gleichen Ziele in Österreich negativ beeinflusst werden. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Preiszonenteilung zu Kosteneinsparungen und geringeren CO2-Emissionen führt. Durch die zunehmende Rolle des Klimawandels in der öffentlichen und politischen Wahrnehmung, rückt auch das energiepolitische Ziel der Nachhaltigkeit stärker in den Mittelpunkt. Dabei werden immer häufiger CO2-Mindestpreise auch auf nationaler Ebene gefordert. Die vierte Studie setzt sich mit praktischen Fragen und Herausforderungen einer solchen Bepreisung auseinander. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine unilaterale Bepreisung der mit der Stromerzeugung verbundenen Kohlenstoffemissionen zusätzlich zu oder neben dem Emissionshandelssystem der Europäischen Union (EU-ETS) entweder mit Wettbewerbsnachteilen für die nationalen Produzenten (da Importe nicht angerechnet werden können) oder mit Problemen bezüglich der Grundsätze der Nichtdiskriminierung der Welthandelsorganisation (WTO) verbunden ist. Zur Lösung wird ein Modell vorgeschlagen, in dem CO2 indirekt über Herkunftsnachweise bepreist wird. Die fünfte und letzte Studie untersucht die sich verändernde Wettbewerbsfähigkeit von Wind- und Photovoltaikanlagen (PV). Am Markt lässt sich eine zunehmende Wettbewerbsfähigkeit der Erzeugung aus Wind und PV außerhalb von traditionellen Förderregimen beobachten. Ein wiederkehrendes Thema in diesem Zusammenhang ist die sogenannte Kannibalisierung von Wind und PV, die abnehmende Wertigkeiten der Wind- und PV-Erzeugung bei höheren Marktanteilen beschreibt. In der Studie werden die Auswirkungen von unterschiedlichen Treibern auf die relativen Wertigkeiten und absoluten Markterlöse von Wind und PV untersucht. Unter anderem wird festgestellt, dass CO2- und Erdgaspreisänderungen einen signifikanten Einfluss auf die Wertigkeit und Markterlöse von Wind- und PV-Anlagen haben. Zudem zeigt die Untersuchung, dass es im Hinblick auf die relativen Wertigkeiten keine Quer-Kannibalisierung zwischen Wind und PV gibt.