Energy Management :: 2007/2008

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1 :: 2007/2008 Class # 3 Energy markets Prof. Miguel Águas miguel.aguas@iberdrola.pt g

2 Class objectives Summary Recent news related with Energy Management Cogera Fair (Madrid) Students news Energy markets Electricity Fuels Class # 3 :: Energy markets Slide 2 of 53

3 Recent news New energy solutions at Cogera Fair (Madrid) Heat pipe solar panel Photovoltaic laminate Class # 3 :: Energy markets Slide 3 of 53

4 Recent news Heat pipe solar panel Class # 3 :: Energy markets Slide 4 of 53

5 Recent news Heat pipe solar panel Class # 3 :: Energy markets Slide 5 of 53

6 Recent news Photovoltaic laminate Class # 3 :: Energy markets Slide 6 of 53

7 ELECTRICITY Class # 3 :: Energy markets Slide 7 of 53

8 National transmission grid Major thermal power stations - Tapada do Outeiro (1,0 GW Natural gas) - Pego (0,6 GW Coal) - Ribatejo (1,2 GW Natural gas) - Setúbal (0,9 GW Fuel-oil) - Sines (1,2 GW Coal) Source: REN ( Class # 3 :: Energy markets Slide 8 of 53

9 Generating equipment TYPE Energy (GWh) Power (MW) Reservoirs RM % Hydric Run-of-river RM % LM 496 1% Special generation (wind, cogeneration, etc) % Coal % Thermal Fuel-oil + Gas-oil % Natural gas % TOTAL PRODUCTION % Import balance TOTAL DEMAND Source: REN ( % % Consolidation: Compare the different use of power between technologies. Class # 3 :: Energy markets Slide 9 of 53

10 Weekly demand and peak demand in 2006 Consolidation: The order of technologies in each week has physical meaning? Class # 3 :: Energy markets Slide 10 of 53

11 CO2 market 12 Total Volume 35 Dec07 Sett Dec08 Sett VOLUME (million tonnes CO2) Price per tonne (EUR) Source: European Climate Exchange ( Consolidation: What kind of influence the CO2 market can have on electricity generation technologies? Class # 3 :: Energy markets Slide 11 of 53

12 Consumption by segment Segment Voltage level Annual consumption (GWh/year) MAT - Very high voltage > 110 kv % AT - High voltage > 45 kv % MT - Medium voltage > 1 kv % BT - Low voltage < 1 kv 0% - BTE (> 41,4 kw) % - BTN (< 41,4 kw) % - Public lighting % TOTAL CONSUMPTION % 2005 Data. Source: ERSE ( Consolidation: What can be the relation between voltage and electricity price? Class # 3 :: Energy markets Slide 12 of 53

13 Liberalization of electricity market Source: ERSE ( Consolidation: Why liberalization started by high level voltage? Class # 3 :: Energy markets Slide 13 of 53

14 Liberalized market 2 days before consumption, the supplier informs REN (grid operator) of the amount of energy that will be supplied to the national grid Supplied = Forecasted consumption + grid losses REN receives real consumption data from EDP (distributor) and charges the supplier for the difference between forecasted and real consumption. EDP charges the supplier for transport and distribution, according to real consumption. The regulator, ERSE, defines fees and makes system supervision. Liberalized market requires very good consumption forecasts. Consolidation: Why liberalization started by high level voltage? Class # 3 :: Energy markets Slide 14 of 53

15 Spot prices Source: OMEL ( Consolidation: What makes the difference between Portuguese and Spanish prices? Class # 3 :: Energy markets Slide 15 of 53

16 Regulated market.vs. Liberalized market Regulated market (RM): Fixed tariffs per segment Liberalized market (LM): Prices depends on the client s consumption profile Requires consumption forecast Consumers move to the LM for a a) Lower price b) Better commercial service Tariffs tend to disappear: - UK: Does not exist - Spain: End at Portugal:? Class # 3 :: Energy markets Slide 16 of 53

17 Tarifas no SEP Baixa tensão BTN (< 41,4 kva) Energia activa (Term variável - TV) Potência contratada (Termo fixo - TF) BTN = E (kwh) * TV ( /kwh) + TF ( /mês) Baixa, média, alta e muito alta tensão BTE (> 41,4 kva), MT, AT and MAT Energia Energia activa (Term variável - TVea) Energia reactiva (Termo variável - TVer) Potência contratada (Termo variável - TVpc) Potência em horas de ponta (Termo variável - TVpp) Termo fixo (TF) BTE, MT, AT, MAT = Ea (kwh) * VTae ( /kwh) + Er (kvarh) * VTre ( /kvarh) + Pc (kw) * TVpc ( /kw.mês) + Pp (kw) * TVpp ( /kw.mês) + TF ( /mês) Class # 3 :: Energy markets Slide 17 of 53

18 Tarifas no SEP - BTN Tarifas sazonais: são aplicadas a consumos sazonais, considerando-se estes como os referentes a actividades económicas que apresentam pelo menos 5 cinco meses consecutivos de ausência de consumo num período anual, excluindo-se, nomeadamente, os consumos referentes a casas de habitação. Tarifas de venda a clientes finais (2008) Class # 3 :: Energy markets Slide 18 of 53

19 Tarifas no SEP - BTN Exemplo: Tarifas de Venda a Clientes Finais (residencial) em BTN ( 20,7 kva e > 2,3 kva) Tarifa bi-horária: Fora de vazio (pontas + cheias) Vazio (vazio) Tarifas de venda a clientes finais (2008) Application: A house with a 6,9 kva contracted power has a monthly consumption of 200 kwh at peak hours and 100 kwh at off-peak hours. What is the best option in the Regulated Market? Class # 3 :: Energy markets Slide 19 of 53

20 Tarifas no SEP BTE, MT, AT, MAT Os termos da tarifa de BTE (> 41,4 kva), MT, AT and MAT Energia reactiva: Os preços da energia reactiva são discriminados em preços de energia reactiva fornecida e preços de energia reactiva recebida. O preço da energia reactiva fornecida (indutiva) aplica-se à energia reactiva fornecida que, nas horas fora de vazio, exceder 40% da energia activa transitada no mesmo período. O preço da energia reactiva recebida (capacitiva) aplica-se a toda a energia reactiva recebida nas horas de vazio. Os preços da energia reactiva são definidos em euros por kvarh. Potência em horas de ponta: A potência em horas de ponta é definida pelo quociente entre a energia activa fornecida em horas de ponta e o número de horas de ponta no intervalo de tempo a que a factura respeita. Potência contratada: A potência contratada é a potência que o distribuidor coloca em termos contratuais à disposição do cliente e corresponde à máxima potência activa média em kw, registada em qualquer intervalo ininterrupto i t de 15 minutos, durante os últimos 12 meses. Class # 3 :: Energy markets Slide 20 of 53

21 Tarifas no SEP BTE, MT, AT, MAT Tarifas de venda a clientes finais (2008) Class # 3 :: Energy markets Slide 21 of 53

22 Tarifas no SEP BTE, MT, AT, MAT Consideram se os seguintes quatro períodos trimestrais de entrega de energia eléctrica: Período I de 1 de Janeiro a 31 de Março; Período II de 1 de Abril a 30 de Junho; Período III de 1 de Julho a 30 de Setembro; Período IV de 1 de Outubro a 31 de Dezembro. Tarifas de venda a clientes finais (2008) Class # 3 :: Energy markets Slide 22 of 53

23 Tarifas no SEP BTE, MT, AT, MAT Um ultimo aspecto da tarifa, que influencia o preço do kw e do kwh é o regime de utilização. Compete ao utilizador escolher entre três regimes de utilização: curta, média ou longa utilização. No regime de curta utilização o preço da potência é menor mas o kwh é mais caro, enquanto que no regime de longa utilização o kw é mais caro e o kwh é mais barato. A longa utilização abrange tipicamente as empresas de funcionamento continuo, a média utilização o funcionamento a 2 turnos e a curta utilização para as empresas que laboram a 1 turno. Estas conclusões tem, no entanto, de ser confirmadas caso a caso. Tarifas de venda a clientes finais (2008) Class # 3 :: Energy markets Slide 23 of 53

24 FUELS Class # 3 :: Energy markets Slide 24 of 53

25 CONSUMPTION EVOLUTION BY TYPE OF FUEL Source: DGEG ( Consolidation: Why fuel-oil consumption declines so much? Class # 3 :: Energy markets Slide 25 of 53

26 FUEL PRICES INDUSTRY TRANSPORTS RESIDENTIAL LHV (MJ/kg) PRICE PRICE /GJ Coal (power st.) 29 0,05 /kg 2 Biomass 10 0,05 /kg 5 Natural gas 39 0,03 /kwh 8 Fuel-oil 40 0,46 /kg 12 Propane 47 1,1 /kg 23 Gas-oil 43 1,084 /l (0,835 kg/l) 30 Petrol 45 1,32 /l (0,75 kg/l) 39 Natural gas 39 0,58 /m3 14 Gas-oil 43 0,733 /l (0,835 kg/l) 20 Butane 47 1,38 /kg 29 Propane 47 1,7 /kg 36 Average prices, based on data from DGEG ( Natural gas prices are strongly dependent on the consumption magnitude as will be presented forward. Biomass prices depend very much of biomass source, size and humidity Consolidation: Is electricity an expensive energy? Class # 3 :: Energy markets Slide 26 of 53

27 Natural gas grid and consumption Source: ERSE ( Consolidation: Justify why Industry consumption is bigger than residential. Class # 3 :: Energy markets Slide 27 of 53

28 Natural gas in industry Source: ERSE ( Consolidation: Identify process justification for the presented distribution. Class # 3 :: Energy markets Slide 28 of 53

29 Natural gas price in industry Total = Variable term (99%)+ Fix term (1%) TV LSFO TCeuro 0 IPC 0,705 0,295 PCS = TV + LSFO0 TCeuro IPC0 : Base price of variable term (3,546 /kwh) ( / kw ) TV 0 LSFO 0 TCeuro : Base price of 0 0 : Base currency of Fuel - Oil (121,285 USD/ton) Euro/USD (1,00241) 0,043 EXAMPLE T Energia T Energia 344,47 1,00241 = 3,546x 0,705x x 121,285 1,46 = 6,258721EUR/GJ = 2, ct /kwh + ( 0,295x1,36305) - 0,043 Consolidation: For a 1 Mm 3 /year consumer, what is its average price? Class # 3 :: Energy markets Slide 29 of 53