Regulated expansion of electricity transmission networks: the effects of fluctuating demand and wind generation

Abstract

We study the performance of different regulatory approaches for the expansion of electricity transmission networks in the light of realistic demand patterns and fluctuating wind power. In particular, we are interested in the relative performance of a combined merchant-regulatory mechanism compared to a cost-based and a merchant-like approach. In contrast to earlier research, we explicitly include both an hourly time resolution and fluctuating wind power, which allows representing demand in a very realistic way. This substantially increases the real-world applicability of results compared to previous analyses, which were based on simplifying assumptions. We show that a combined merchant-regulatory regulation, which draws on a cap over the two-part tariff of the Transco, leads to welfare outcomes far superior to the modeled alternatives. This result proves to be robust over a range of different cases and sensitivity analyses. We also find that the intertemporal rebalancing of the two-part tariff carried out by the Transco so as to expand the network is such that the fixed tariff part turns out to be relatively large compared to extension costs, a distributive issue that can be addressed through the proper choice of weight of profits in the welfare criterion.

Estudiamos el desempeño de diferentes enfoques regulatorios para la expansión de las redes de transmisión eléctrica a la luz de patrones de demanda realistas y energía eólica fluctuante. En particular, estamos interesados en el desempeño relativo de un mecanismo combinado de mercado y regulatorio comparado con un enfoque basado en costos y otro de mercado puro. En contraste con la investigación reciente, incluimos explícitamente tanto una resolución por hora y energía eólica fluctuante, que permite representar a la demanda en una forma muy realista. Esto incrementa sustancialmente la aplicabilidad de los resultados en comparación a análisis previos, que se hacían con supuestos simplificadores. Mostramos que la regulación combinada de mercado-regulatorio que se sustenta en un tope sobre tarifas en dos partes de la Transco, lleva a resultados de bienestar mucho muy superiores a las alternativas modeladas. Este resultado es robusto sobre un rango de casos diferentes y bajo un análisis de sensibilidad. Asimismo encontramos que el rebalanceo intertemporal de la tarifa en dos partes es tal que el cargo fijo es relativamente grande en comparación con los costos de extensión, un tema distributivo que puede ser abordado mediante la elección apropiada del ponderador de los beneficios en el criterio de bienestar.