Economic regulation of offer and demand of flexibility in gas network

par Michelle Carvalho Metanias Hallack

Thèse de doctorat en Sciences économiques

Sous la direction de Jean-Michel Glachant.

Le président du jury était Alain Rallet.

Le jury était composé de Julian Barquin, Carole Le Henaff, Helder Queiroz Pinto.

  • Titre traduit

    L'économie de la reglementation de la flexibilité de l'offre et de la demande du transport gazier


  • Résumé

    La thèse discute des conséquences des changements majeurs du modèle de la demande de gaz décrits précédemment. L´exigence de flexibilité à court terme a été l´une des principales caractéristiques de la demande de gaz pour la production d´électricité. Ainsi, la capacité de l´industrie du gaz à fournir des services flexibles à court terme a été valorisée par le biais du marché de l´électricité. Cela signifie une augmentation de la valeur économique des services permettant d´adopter une position attentiste vis-à-vis de la consommation avant toute prise de décision. Différents secteurs de l´industrie du gaz ont été affectés par les variations de la demande, c´est le cas de la production des champs de gaz, du stockage et des mécanismes d´importation du gaz qui ont été incités à la flexibilité. L´introduction des outils de flexibilité, qu’impliquent les variations de la demande, dépend directement des services de réseau. Par conséquent la concrétisation de la valeur économique de la flexibilité de l´industrie gazière dépend des services de réseau.Le réseau de transports de gaz est un élément-clé de l´industrie gazière portant sur deux types de flexibilités physiques: la mobilité et l´aptitude au stockage. Les propriétés physiques du gaz naturel permettent la flexibilité par la gestion des différentiels de pression. Les différentiels de pression contrôlent les mouvements de gaz. Le réseau est de loin le principal mécanisme de transport de gaz et donc un élément majeur de la filière du gaz permettant le commerce de cette matière première. Cependant, le réseau peut aussi être l´une des parties les plus couteuses de l´industrie gazière et, une fois les investissements réalisés ils ne sont ni remboursables, ni récupérables par un autre moyen car ils n'ont pas d’autres utilisations, ce sont les coûts irrécupérables. Malgré cela, la spécificité de le utilisation des actifs des réseaux évolue au cours du développement du réseau.L´intervention des réseaux de transport dans la prestation de services de flexibilité du gaz est une condition obligatoire de la flexibilité du système gazier. Premièrement parce que les services de réseau sont complémentaires de tout autre instrument de flexibilité tels que le stockage souterrain, les infrastructures GNL et le commerce de gaz. Deuxièmement, parce que les services du réseau de transport gazier, tel le que stock en conduite, peuvent également être compétitifs vis à vis d´autres instruments de flexibilité dégroupé.Par conséquent, la régulation du réseau doit prendre en compte l´impact à court et à long terme des règles d´incitation. Compte tenu du fait que le développement du réseau dépend des exigences de flux prévisibles, des variations importantes de la demande de gaz et les changements de flux qui en découlent auront un impact sur l´activité d´exploitation des réseaux gaziers. D´un côté le développement du réseau dépend de la prévision des besoins de flux, et de l´autre, la flexibilité des infrastructures du réseau conditionne nécessairement celle de l´utilisation. Par conséquent, les variations de la demande, responsable de l´accroissement des exigences de flexibilité ainsi que des variations des flux de gaz qui en découlent doivent avoir un impact sur l´exploitation du réseau de gaz et sur l´incitation aux investissements d’infrastructure.


  • Résumé

    This thesis discusses the consequences of the major changes in gas demand patterns. The requirement of short term flexibility has been one of the main features of electricity generation gas demand. As consequence, the capacity of gas industry to provide short term flexibility services has been valorized through electricity market. It means an increasing economic value to services allowing waiting and seeing before consumption decision. Different parts of the gas industry was impacted by the changes on demand, for instance gas fields productions, storage and gas importation mechanisms were incited to offer flexible provisions. The introduction of tools to provide flexibility required by demand depends on network services. It means the realization of the flexibility value of gas industry depends on gas network services. The gas transport network is the key part of gas industry, and it may provide two kinds of gas physical flexibility: mobility and storability. The physical properties of natural gas allow flexibility by means of pressure differential management. The change on pressures may compress natural gas and the pressures differences drive gas motions. The network has been, by far, the main mechanism to carry gas, thus an essential part of the gas industry chain to allow commodity trade. Network, however, may be one of the most expensive parts of gas industry, and, after the investment done, it becomes sunk costs. But the specificity of networks assets changes in the course of network development. The use of transport network in the provision of gas flexibility services is a necessary condition to provide flexibility in the gas system. First, because network services are complementary of any other flexibility tool, as underground storage, LNG infrastructures and gas trade. Second, because gas transport network services, as line-pack storage, may also be competitive to the others unbundled flexibility tools. Therefore, network regulation needs to take into account the short and the long term impact of the rules incentives. Given that network development depends on expected flow requirements, strong change on gas demand and the consequent changes on gas flows must impact gas network operation. On the one hand, network development depends on expected flow requirements, and on the other, provisions of flexibility depend necessarily on the flexible use of network infrastructures. Hence, changes on gas demand increasing flexibility requirements and the consequent changes on gas flow must impact gas network operation and must impact the incentive on infrastructures investment.


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