A model-based approach for the analysis of the european internal natural gas market

Resumen

Durante la última década, diversos acontecimientos han hecho evolucionar los mercados mundiales de gas natural alterando los fundamentales de la oferta y la demanda. En el lado de la oferta, un amplio suministro debido a la explotación de fuentes de gas no convencionales ha atraído a nuevos productores al mercado junto con un aumento de la capacidad de licuefacción a nivel global. Además, un incremento del mercado de gas natural licuado (GNL) ha favorecido la globalización del mercado del gas natural. Por el lado de la demanda, esta ha seguido creciendo debido a shock de demanda como el accidente en Fukushima en 2011 y las políticas de aire limpio de China en 2017, y la continua expansión del mercado de GNL, que abre nuevos mercados emergentes. Estos cambios han puesto de relieve la necesidad de un mercado de gas natural más flexible, que se ha traducido en un incremento de las transacciones spot junto con una tendencia hacia contratos a largo plazo más flexibles y con nuevos mecanismos de fijación de precios indexados a mercados de gas (gas-on-gas). Esta tendencia se ha visto apuntalada por el contexto macroeconómico y por el contexto político/regulatorio. En Europa, los fundamentales del mercado del gas también han experimentado un cambio significativo, desencadenado por las dinámicas globales antes mencionadas y respaldado por el proceso de liberalización y creación del mercado único de gas natural y los ambiciosos objetivos de Europa de una economía neta con cero emisiones de carbono para 2050. En este contexto, la Unión Europea (UE) está construyendo su mercado único de gas natural bajo un esquema de entrada y salida, que comprende zonas de balance con hubs virtuales, donde la integración del mercado se basa en unos niveles adecuados de infraestructuras. Esta tesis desarrolla diferentes modelos de optimización para llevar a cabo estudios relevantes para la evaluación del mercado interno del gas en la UE, al tiempo que contribuye al campo de investigación de la modelización del mercado global del gas. Los modelos de optimización propuestos mejoran las herramientas actuales de medio plazo para la operación del mercado de gas natural mediante 1) una mejor consideración de los contratos de suministro a largo plazo de gas natural; 2) incluyendo una variedad de opciones de suministro (es decir, contratos de suministro a largo plazo, mercado spot y mercado secundario); y 3) modelar la coexistencia de un mecanismo indexado a precios de petróleo y otro indexado a los precios de los principales hubs de gas. Se desarrollan dos herramientas para este fin. Primero, desarrollamos cuatro modelos académicos de equilibrio para representar la implementación y evolución de los hubs virtuales de gas en Europa. En segundo lugar, avanzamos en el modelado de gas natural, al proponer un modelo global de gas (GasValem GoG) que captura en detalle todas las nuevas tendencias comerciales (es decir, el mercado spot frente a los contratos a largo plazo) considerando diferentes opciones de precios. Por último, esta tesis también aborda el problema de la inversión de capacidad, con el desarrollo del modelo GASMOPEC, mejorando las actuales herramientas de planificación de la inversión en infraestructuras gasistas, introduciendo en el problema de decisión la secuencialidad entre las decisiones de inversión y las decisiones de operación. Adicionalmente el modelo es un multi- objetivo, para así poder considerar los múltiples criterios que deben evaluarse simultáneamente en la toma de este tipo de decisiones.