Managing Electricity Sourcing in Europe's Energy Intensive Industry - A Methodology to Develop an Electricity Sourcing Strategy

Transcription

1 Managing Electricity Sourcing in Europe's Energy Intensive Industry - A Methodology to Develop an Electricity Sourcing Strategy THÈSE N O 5124 (2011) PRÉSENTÉE le 22 septembre 2011 À LA FACULTÉ MANAGEMENT DE LA TECHNOLOGIE CHAIRE LA POSTE EN MANAGEMENT DES INDUSTRIES DE RÉSEAU PROGRAMME DOCTORAL EN MANAGEMENT DE LA TECHNOLOGIE ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE POUR L'OBTENTION DU GRADE DE DOCTEUR ÈS SCIENCES PAR Luis Treviño Villarreal acceptée sur proposition du jury: Dr P. Rossel, président du jury Prof. M. Finger, directeur de thèse Prof. A. Ibarra, rapporteur Prof. A. Pita, rapporteur Prof. Ph. Wieser, rapporteur Suisse 2011

2 SUMMARY Several regulatory changes in Europe s electricity sector have stimulated competition in the market. National power companies, with monopolistic structures, have evolved into competitive entities, creating increased choices for consumers. Electricity prices have also been very much affected by these new regulations and have been particularly influenced by climate change policy that was introduced in Electricity prices are now affected by both the volatility of the fossil fuel market and the prices of CO 2. We recognize the effort to develop and introduce renewable electricity in Europe 20% renewable energy by In order to achieve this, governments have promoted the creation of a more CO 2 -friendly generation capacity. All of these new conditions have introduced more competition into the market, while offering more choice in terms of sourcing electricity. Consumers have identified and assessed the market changes to better select the way of sourcing their electricity needs; consequently, we have developed a new electricity sourcing methodology. The new sourcing methodology integrates a series of steps that will allow electricity users to better understand the current electricity sourcing options and then look to the future in order to identify market trends. Details about company organization and resources have to be considered in order to make a complete assessment of the feasibility of implementing a possible option. The methodology has been tested in three countries (Croatia, Spain and the UK), each with different market conditions. Case studies focus on each of these markets and provide an overview of electricity consumers, as well as their electricity profile and market conditions, including details about electricity prices, electricity demand and electricity sourcing options in relation to the market structure. A decision making tool has been developed to incorporate all of the steps described in the methodology in order to facilitate the creation of scenarios from both the supply and demand sides. This will help the organization to frequently monitor and assess the changes in the market, as well as identify new business opportunities. Key words: Electricity, sourcing, decision making, Europe, supply, demand, industrial, methodology, strategy. i

3 RÉSUMÉ Plusieurs changements réglementaires dans le secteur électrique de l Europe ont stimulé la concurrence sur le marché. Les entreprises nationales d électricité, aux structures monopolistiques, ont évolué vers un marché plus dynamique, créant pour les consommateurs davantage de choix en la matière. Les prix de l électricité ont eux aussi été très fortement affectés par ces nouvelles réglementations et ont été particulièrement influencés par la politique sur le changement climatique introduite en Maintenant, les prix de l électricité sont affectés à la fois par la volatilité du marché des combustibles fossiles et par les prix du CO 2. Nous reconnaissons les efforts visant à développer et l introduction de l électricité produite à partir de sources renouvelables en Europe 20% d énergie renouvelable d ici à Pour y parvenir, les gouvernements doivent promouvoir la création de capacités de production d électricité émettant moins de CO 2, en ouvrant la possibilité, pour toute entreprise, de produire de l électricité et d intensifier son intégration dans le secteur électrique. Toutes ces nouvelles conditions ont introduit plus de concurrence dans le marché tout en offrant plus de choix en terme d approvisionnement en électricité. Les consommateurs ont identifié et évalué les changements du marché afin de mieux choisir la manière de sous-traiter leurs besoins en électricité. Ce processus complexe peut s organiser autour d une nouvelle méthodologie d approvisionnement en électricité. Cette nouvelle méthodologie d approvisionnement comprend une série d étapes permettant aux utilisateurs d électricité d abord de mieux comprendre les options actuelles d approvisionnement en électricité, puis de se tourner vers l avenir afin d identifier les tendances du marché. Les détails de l organisation et des ressources de l entreprise doivent être pris en compte pour établir une complète évaluation de la faisabilité de la mise en œuvre d une option envisagée. Cette méthode a été testée dans trois pays (Croatie, Espagne et Royaume-Uni), chacun présentant différentes conditions de marché. Elle comprend des études de cas focalisés sur chacun de ces marchés, qui fournissent un aperçu des consommateurs d électricité, de leur profil de consommation d électricité et des conditions du marché, y compris des détails sur les prix de l électricité, la demande en électricité et les options d approvisionnement en électricité en lien avec la structure du marché. ii

4 Dans le but de faciliter la création de scénarios à la fois de l offre et de la demande, un outil d aide à la décision a été développé pour couvrir toutes les étapes décrites par la méthodologie. Cet outil aidera l organisation à surveiller et évaluer fréquemment les changements du marché, mais aussi a identifier de nouvelles opportunités. Mots-clés: Electricité, approvisionnement / sous-traitance, prise de décision, Europe, offre, demande, industriel, méthodologie, stratégie. iii

5 TABLE OF CONTENTS LIST OF TABLES...ix LIST OF FIGURES...x Chapter 1. General Introduction The context: The electricity market Problem statement The objective of the study Limitation and study framework...5 Chapter 2. The Electricity Market in Europe Introduction Electricity market overview Liberalization of the electricity sector The liberalization process Electricity prices Support mechanisms Climate change policy Emission trading scheme Drivers of CO2 prices CO2 influence on electricity prices Industrial vertical integration Evolution of vertical integration Motivations for power generation Technologies related to power generation Conclusion...33 Chapter 3. Theory Related to Electricity Sourcing Strategy Sourcing strategy Electricity planning Electricity supply...46 Chapter 4. Development of the Methodology Empirical study in the electricity market Questionnaires for deep interviews Results overview Building the methodology Analyze the situation Identify trends...65 vi

6 4.2.3 Discover new options Evaluation and selection Methodology tool...83 Chapter 5. Applying the Methodology: Case Studies Introduction Europe s electricity sector Croatia case study Economic overview Power system Regulation Industrial sector ELECTRON s electricity profile Electricity sourcing methodology Spain case study Economic overview Power system Regulation Industrial sector NEUTRON s electricity profile Electricity sourcing methodology The UK case study Economic overview Power system Regulation Industrial sector PROTON s electricity profile Electricity sourcing methodology Conclusion Chapter 6. Improvements to the Electricity Sourcing Methodology Introduction What has been learned Analysis of the existing methodology and extensions Additional steps to improve the methodology External environment intelligence Risk management Load aggregation Improvements to the methodology for internalizing the company strategy vii

7 6.4.1 Credit line availability for market-based products Load aggregation and management of volatile sites External environment intelligence Scoring the company business criteria Monitoring Conclusions Chapter 7. General Conclusion and Future Research Introduction General conclusion Summary of the dissertation project Main contributions Future research Final thought REFERENCES.192 ANNEX ANNEX ANNEX ACRONYMS.219 CURRICULUM VITAÆ.222 viii