A merchant mechanism for electricity transmission expansion

Abstract

We propose a merchant mechanism to expand electricity transmission based on long-term financial transmission rights (FTRs). Due to network loop flows, a change in network capacity might imply negative externalities on transmission property rights. The system operator thus needs a protocol for awarding incremental FTRs that maximize investors’ preferences, and preserves certain currently unallocated FTRs (or proxy awards) so as to maintain revenue adequacy. In this paper we define a proxy award as the best use of the current network along the same direction as the incremental awards. We then develop a bi-level programming model for allocation of long-term FTRs according to this rule, and apply it to different network topologies. We find that simultaneous feasibility for a transmission expansion project crucially depends on the investor-preference and the proxy-preference parameters. Likewise, the larger the current capacity the greater the need to reserve some FTRs for possible negative externalities generated by the expansion.

Proponemos un mecanismo de mercado basado en Derechos Financieros de Transmisión (FTR) de largo plazo con el fin de expandir la transmisión de electricidad. Debido a los flujos circulares de la red eléctrica (o “loop flows”), un cambio en la capacidad de la red puede generar externalidades negativas en los derechos de propiedad de la transmisión. El operador del sistema requiere entonces de un protocolo para adjudicar FTRs incrementales que maximice las preferencias de los inversionistas, y preserve ciertos FTRs (o “proxy awards”) no previamente asignados con el fin de respetar la propiedad de “ingresos suficientes”. En este documento se define un proxy award como el mejor uso de la red actual en la misma dirección que los cambios en FTRs incrementales. Desarrollamos un modelo de programación de dos niveles para la asignación de FTRs, de largo plazo de acuerdo a esta regla, y lo aplicamos a diferentes topologías de red. Encontramos que la factibilidad simultánea de un proyecto de expansión de transmisión, depende crucialmente de las preferencias de los inversionistas y de los parámetros de las preferencias proxy. Asimismo, entre mayor sea la capacidad actual, mayor será la necesidad de reservar algunos FTRs para posibles externalidades negativas generadas por la expansión.