33
Journal of Regulatory Economics; 25:1 5±37, 2004 # 2004 Kluwer Academic Publishers. Manufactured in The Netherlands. Two-settlement Systems for Electricity Markets under Network Uncertainty and Market Power* RAJNISH KAMAT Financial Engineering Associates, Inc. 2201 Dwight Way, Berkeley, CA 94704±2114, USA E-mail: [email protected] SHMUEL S. OREN Department of Industrial Engineering and Operations Research 4135 Etcheverry Hall, University of California at Berkeley, Berkeley, CA 94720, USA E-mail: [email protected] Abstract We analyze welfare and distributional properties of a two-settlement system consisting of a spot market over a two-node network and a single energy forward contract. We formulate and analyze several models which simulate joint dispatch of energy and transmission resources coordinated by a system operator. The spot market is subject to network uncertainty, which we model as a random capacity derating of an important transmission line. Using a duopoly model, we show that even for small probabilities of congestion (derating), forward trading may be substantially reduced, and the market power mitigating effect of forward markets (as shown in Allaz and Vila 1993) may be nulli®ed to a great extent. There is a spot transmission charge re¯ecting transportation costs from location of generation to a designated hub whose price is the underlying for the forward contract. This alleviates some of the incentive problems associated with the forward market in which spot-market trading is residual. We ®nd that the reduction in forward trading is due to the segregation of the markets in the constrained state, and the absence of natural incentives for generators to commit to more aggressive behavior in the spot market (the ``strategic substitutes'' effect). In our analysis, we ®nd that the standard assumption of ``no- arbitrage'' across forward and spot markets leads to very little contract coverage, even for the case with no congestion. We present an alternative view of the market where limited intertemporal arbitrage enables temporal price discrimination by competing duopolists. In this framework, we assume that all of the demand shows up in the forward market (or that the market is cleared against an accurate forecast of the demand), and the forward price is determined using a ``market clearing'' condition. Key words: electric power industry, restructuring, market power, forward markets, spot markets, electric power transmission, network congestion JEL Classi®cation: L13, L94 * This work was partially supported by the Consortium for Electricity Reliability Technology Solutions on behalf of the Department of Energy, the University of California Energy Institute, and NSF grant EPNES- 0224779. An earlier version of this paper was presented at the Center for Research in Regulated Industries' 22nd Annual Eastern Conference, Skytop, Pennsylvania, May 21±23, 2003.

Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Energy Markets

Citation preview

Page 1: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

������� �� ������� ���������� ���� ����� ����

� ���� ����� ��!��� "�#���$��% &���������! �� '$ (�$����!�%

'��)������� * ���� ��� ��������� &��+�� ��!�(����+ ,�������� ��! &��+� "���-

�(.*/ � & '0�������� ��������� ��������� .��%

���� ����� �� �������� �� ���������� ���������� �� !�"�#$���%&��#'(�

*/&,�1 *% 2�(34������ �� .�!������� ��������� ��! 24������� ����$

��)* �'��+���� ,��� �!�+��"�� (- ����-(�!�� � �������� �������� �� ����� ���������� (��!%��(�#.�������#�/0

���������� ������� ����� ��� �� ���������� ������� � � ���� ��������� � ��� ��� � ���� � � ��� �������� � �������� ������ ��� � ����� ����� ���� �������� �� ������� ��� ������� �����

����� ����� ������� ����� �� ����� � ����� ��� ��� �� ��� � ���� ���������� �� � � ���

������� ��� ��� ����� � ������ �� ������ ����������� ����� �� ����� � � ����� ��������

������� � �� �������� ��� �� ��� ����� � ��� � ������� ������ �� ��� ���� ���� � ��������������� � ����� ���� �������� � ���� ������ ��� �� �� ��������� ������� ��� ��� �����

���� ���������� ���� � ���� ����� �� ���� �� !���� ��� "��� #$$% ��� �� �����&�� �� � ����

�'����� ���� � � ��� ��� �� ��� ����� �(������ ��� �������� �� � �� �������� � ��������� ��� �� ������� ��� ��� � ���� � ��� ��������� � ��� ���� �������� ��� ��������� ��� � ���

��������� ������ � ������� ���� ��� ���� ����� �� ����� ��������� ������ � � ������ �� &��

���� ��� �������� �� ���� ������ � ��� �� ��� ��������� � ��� ����� �� ��� ��� ������ ����� ���

��� �� ���� � ������ ��������� � ������� �� ������ �� ��� ���� ��� ������� �� ��� �������� ���� )) ������� �� ������ ** ���� � +� �� ����� � � �� &�� ���� ��� ������ � ������� � ))���

�������** ��� ���� ��� ��� ����� ���� �� ��� ������ ������� �������� ���� � ��� �� � ����

�� ����� ����� �� �� ��� �� ���������� ���� � ��� ����� ���� ������� ����������� �������

������ ������� ���� �� ���������� �� ��������� ������� � � +� ��� ������� �� � ��� ���� ��� ���� ������ ��� �� �� ��� ���� ����� �� ���� ��� ����� � ������ ����� � �� ������� ���� � �

��� ������ � ��� ��� ���� ���� � ��������� � ��� � ))����� �������** ����������

��� ����� ������ 4��� ��!���� � ������������� ���+� 4���� ������! ���+��� �4�� ���+��� ������ 4���������������� �����+ ���������

�� ������������ 1��� 15�

- '$�� ���+ ��� 4������� ��44���! # �$ 6��������� ��� ��������� ���#���� '�$����� *�������� ��

#$��� �� �$ 34������ �� ���� � �$ ,��7���� �� 6��������� ���� .�������� ��! (*0 ����� �"(�*)

������5% � ����� 7����� �� �$�� 4�4� ��� 4����! �� �$ 6��� ��� ����$ �� �����!

.�!������8 ���! ����� ������ 6������� *+ ��4� "��� �7����� &� ������ ����%

Page 2: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

�� ������������

.� �$ 4��� �� ���� �$����� �������� ���+�� $�7 ��� �$����$ ���!������

�$���� �� �$ ,���! *���� ��! �����! �$ ����!%� ��������� ��!���� ������������

#��� �� 1���� ������ �������� �� �$ ��� �5>��� ��! ��� ������� � �� �$ ,���!

����!�� �� �55�% .� �$ ��� �55��� �7��� ,%*% ����� �� ������� ���� ���$ �� 6����������

"��� �7�����(� ��� �&�� ���! ?"�&@ .����$���� (� A��+� ��! (� ������!

���#���$! ���+�� ��� �������� � ��! ��� ����� � 0�6 2�!� ���� $�� 4���4�!

�7��� 4��4����� ��� �$ ���#���$��� �� ������� ������������ ������B������ ?'2�@%

'�� + ������ ��4��� �� �$ ���������� �����! ���4����7 �������� ���+�� �� �$

,���! *���� ��! �����! �$ ����! �� � ���4����7 �������� ����� ��! �4� ����� ��

�$ ������������ � ���% /��7�� �$� �� �����!��#� !�7���� ����� �$

��4��������� 4��$� �$��� # !������ ����� ��! ��������% '$ !������� ��

�C��! �� 7������ ��4��� �� ���+� !���� ��! ������B������ ���$ �� ����4���� ��

���������� �����$�4 ��������� ��! �$ !�� �� !�������B����� �� ���+��% '$

D4���� ����! ���� �$ E��� ��7 �� ������������ �� 4���� ���$ �� �$ ,���!

����!��� *���!���7��� 6���������� ��! "�&� $�7 �! �� �7��� ��������� ��! �7�����

4��4����� �� 7������ ���+� !���� ��4��� �� �$� F����!�������%

'�� ��F�� �$�� �� ���+� !���� $�7 ���! �� �$ ������������ 4������ ��! $�7

#� ��4����! �� ������� 4��4��! ��� �$ 7������ ���+�� �� �$ ,���! *���� ?�

G����� �555 ��� �� �7�7�� �� !������ ���+� ���$�������@% '$ E��� ��� ���� ��

�������B! !��4���$ �� ��� ������� �� �$ ���+�� 7��������� �� �$��$ �� ��4����! ��

�$ "�& .����$���� (� A��+� ��! (� ������! ?� <��#� � ��% �55�� H�!$��F� ��!

G���� �55�@% .� �$�� !����� �� ��!4�!�� � ��� �4����� ���� � ���)��� ���+� ���$

�������B! !��4���$% H������� ���!� �� �����! �� �$�� � ��� �$���$ �$ �� 4���

E������� �� ����� ��! !� ��� �� ��$!����� 4������ % H������� ���!� �� �$���!

���������� 4��� !������� �� �$ ���)��� ���+�� ��! �$� ��� # $!�! # ��� � 4

�� ������������ ��������� ���������� �$��$ �� ����� E������� ���������� �$�� �������

�$ $��!� �$ 4��� !��������� #��� ��������� �4��E! �� �$ �������� ?� /����

�55� ��! /��7 � ��% �55�@%�

'$ ����! !���� ���� �� � ��� !�������B! �44����$� �� ���� �� �$ !� )�$�!

��� ���+�% '$ 7����� �$�� ��� ��������� ��4����! �� 6��������� $�! ���

�4���� ������� � 4��� D�$��� ?"I@� �$��$ ��� �� �� ��� �$���)��� ������!

���+��� ��! �� ��!4�!�� � ��� �4����� ?.*2@� �$��$ �����! ���)��� �4�������

?� H������� ��! H��$��� �55�� G����� �55�@%� '$ 7����� ��4����! �� 'D��

���� �� #������� ���!��� ��! 4��7�� D�$���� ��� !� )�$�! ��� ���!���� ��! ��� ��

�$ ������ '2� ���� �� �� 7������ ����� �� !�������B! !� )�$�! ���+��% '$

+ ����� �� �$�� ��$� �� �$�� !� )�$�! ��� ���!��� ��! �������� �� #��! �� �

� * ���$��� ?�55�@� <��#�� ��! ��$� ?�55J@� ��! 6$�� ��! /��������� ?�55>@ ��� ���7 � �� �$

��#F��%

� 6����� ��4���������� �� "�&� (� A��+ ��! (� ������! ����� 4$ ����� #������� ���������� �$��$

�� ����4��! �� B�� ����� �� �$ ��F����� ��! ��! ��E��� #�!� �� �$ ���! ��!%

� '$ "I ��� !�����7! �� ������ � ����%

J �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 3: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

���4��E! KK��������� ��!�88 �� �$ ������������ �����+ �$� ��!� �� ����4!

���� �� B���� ��! ��� �� ����B���� ������������ ����������� ?!�! ����������

�����E����L6*6@ �� �����! ?�%%� 4���!@ �� !� )�$�! ��$!��� ��#����! �� �$

� ��� �4�����% 6�������� �� 6*6� ��� # $!�! �$����$ E������� �� 4$ ����� ���$��

�� �$� ���������! ��������% *��$ B���� ���������� ���������� ��M��!�� �� �$ !� )

�$�! ���+� #�� �� ������ ��$!����� �� ������������ �$�� �� 4$ ������ ��4����#� ��

��4���� !� �� ����#���� �����������% ������� ����!����! ���)��� 4$ ����� ���+�

�� �$��$ �4�������� !������� �� #��! �� �� ������� KK�4�������� ��!�88 �� �$

������������ ���! ������� �$� ������#������% '$ D��� �� �$��$ E������� �������� ��

�$ ���)��� ���+� �C�� �4�������� ������� �� � $��$� !#��! ���� �$�� �� ��� �

����7! �� ��� �� �$ ������ '2�% '$ !#�� ������� �$ D��� �� �$��$ �$ �����

�� ��������� ������#� ��$!��� �$���! # !����� ������! �� �$�� �$�� ���� ���$

������#������� �� �44��! �� �������B��� �$� ����� �$����$ ������� �� ���!)�$�� #��!

�4���� �$����%

'$������� ���� ��� ��! �4������ 7�!�� ������� �$�� ������! ���!��� �!��� �$

������7� �� ����� �� ����4���� �4�� ���+� 4���� # �!����� �$ ������7�� �� �����8

4��E�� �� �4�� 4��� C����������% '$��� ������! ���!��� �� 7��! �� �� �����7 �� ��

���������� ���+� 4��� �� ��� ���% .� �� ���� ����! �$�� ������ 4���� �� ���������

��� 4��7�!� ������7� ��� ������� ���������� ��! 4��7�!� D)��� 4��� !����7� �$��

���������� ���!���� $�4� �4������� ��! ��4��7� � ��� ����#���� �� �!��! ����% '$�

��� $��7�� ��� �����! �$������� ���� ��� �� ��44��� �$� ���������% 0���$����� �� ��

��� ���� �� �$�� D��� ��44���� ���$ ���+� 4��� $�7 �� ������7 �� ���� ��

������! ������������% '$ �����! ������ �� ����������� �� 6��������� ?7� ���� �$ #��

# �$ 6��������� "�#��� ,����� 6��������� ��� ���7!@ ��! �$ �����4� �� �$

6��������� "I �� ������ �$�� ��� ���� �� �������� ����7����� ?�$��� �� !����

��7����� 4���$���@ ���$� # �M���! �� ����� �$�� �$ 4�#��� �� 4�����! # ��

�!M��� ������ �� ������! ���������%

'$ ���� ���� �� �$�� 4�4� �� �� D���� �$ D��� �� �$��$ � ���)������� � ���

���������� ������! ���!���% .� ��$� ���!�� � M������ $�� ����� ���� ������� �$��

4��!������ #��� ������! ��! �4�� ���� �$� �$�� !������ �� �!������% G ����

D���� �$ ����� ��! !�����#������� ��4��������� �� ���$ � � ��� �� �$ 4���� ��

�����+ ��������� ��! ������� ���+� 4���% G ��!� �$ �������B! !��4���$)� 4

���+�� !����#! �#�7 ?� ����� ��! 2�� ���� ��� ��!�� ��! ���� ��� �� � ����

���$ �4����! �������� ��! ������������ ���+��@% � � #��$���+ ��� ���4������ �

�� � �����)������� ��!�� ��!�%� '$ ������ �� �$� M������� !4�!� �� �$

D��� �� �$��$ �4������7 ���!� ��� ��#����� �$ !������ #��� ������! 4���� ��!

�$ D4��! �4�� 4����% .� �$ �#��� �� ���$ ��#������ �������� �� ��4��� �$��

���+� 4��� �$����$ �������� ������4���� 4��� !�������������% .� ��!� �� D���� �$

����� �� ���$ !�������������� � ���� ���D �$ 4�7������ KK�� ��#�����88 �����4���� ��

�$ ���� ��� �� ������������ ���+�� ��! �����!�� �� ��������7 �M������ ���+�

������� $ 4��$���% G 4����� ��� ���� ��� ��!� �$ �����4���� �$�� �������� ��

6������ ���F������ 7��������� �$� ��+��� !�������% G$�� �$�� �� � ������

� G ����� ������������ ��������� �� �$�� ���! � ��! ����� �� � ���+� ���$ � ����� B��%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* �

Page 4: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

�����4���� �� ����� 4���! ��!��� �$� �� �� ������� !#�� �� ��� ��7��� �� ���)

������� � ����% G ������B �$�� ��� ������ �� �$��� #��! �� �$ ���F������

7�������� �����!% 0��� � ���4��������� 4���� �� 7��� �$ 6������ �����4���� ��+� �$

4��#�� �����7� ������#� �$�� �������� �$ ���� ��4������ ������ ���$ �� �����+

�4��������� ?� G� � ��% ����� G� ��! ����!����� ��!��!� ��! G� � ��% ��!��!

��� ���� B� #���!��� �� !������ �����4�����@%�

'$ �����!� �� �$ 4�4� �� �� �������% '$ �D� ������ 4��7�!� � �7�� �� �$

��7��� �������� �� �4�� ���+� ��!����� ��!���� ����������� #��� �4�� ��!

�������� ���+��� ��! �44����$� �� ������������ 4������% *����� � 4����� ������������

�� �$ 7������ ���+� !����� ���� B! �� �$�� ���! % .� ������ �� � ���� B �$ ��4��� ��

�����+ ��������� �� � ���4� ���)��! D��4�% *����� � 4��7�!� ��� ������!���

����+� ��! �!!���� ����� ���+%

�� ���������� ������

G �7�� �������� �� �������� ���+� ��!����� #��$ ���$ ��! ���$��� ������������

������������ ��! ��!�� ���$ ���������% G$�� ��� �������� ���+� ��!�� $�7

����4�! �� �����! ������������ ������������ ��!�� ���$ ���)������� � ���� ?��

������! ��� ���������@ ������ ���� �$ �������� ���+� �� �� �� �� !��7��#� �� �

����� ��������% G ���� �7�� �$ ���+� !����� �� ����� !���� �4��E���� ���$

��4�� �� ������������ 4������%

���� ����������� ������ ������*�$�44 � ��% ?�5>>@ ��������! �$ �$�� �� ���4����7 �������� ���������� �4��

4����% <�7� ����� �� ��� �������� �� �$ �����+� !���!� ��! �����+ ��4���� �

���������� 4���� ��� # ��������! ����� �� �4����� 4��� C�� ��!�� �$��$ �+� ��

������B �$ ����� ���� �� ��������% .� � !�������B! �7�������� ���� ���4����7

�7�������� �$� 4���� ��� ����� �$ �4����� M�������� ���� ���4����7 �����%

3������� �� ���������� 4���� �C�� !������� �� M����#���� �������� ����� �� 7������

���������� ��! ��� # ��! �� �� ������������ �$���� ��� #������� ��������� ?*�$�44 �

��% �5>J� /���� �55�@% 1��� ���!��� $��7�� $�7 �����!�! �$ ���� �� �������

���+� 4��� �� �������� ���+��% �M����#��� ���$ ��� ���F������ 7���������� ��44�

�������� M����#��� ?� ���4�� ��! & � �5>5@� ��! 6�������(��$ M����#��� $�7

#� D����!%

�#�#�# 1(/��" ���(0 2��!"��""�(! �(!"���!"<�� ��! (�#� ?�55�@� �� ��44� �������� M����#��� �� !����# �$ ��������

�4�� ���+� �� ������! ��! G��� ���� ���� !��������� �� �55�%J .� � ��44� ��������

� ���� ���! ��� �$ 6��������� * ��� 24����� �$� ��!�� �����+ �4��������� ��! !������

���F������ 7��������� �� �����! ���! �7� ���7���� 4��#���%

J 2� �� �$ �������� �� ��7�� �� !��������� �� �$ �������� ����� ��� �$�� �������� ����!

���4� �� H�����! �����4������ ��! �$�� ����! ����� �� ���4����7 4����% ���� �� ��� ����! �$�� �$

> �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 5: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

M����#���� ?*0�@� ��$ E�� ��#���� � ���)!������� ��44� �������� �4��� ��� �$

M������ �� �� ������� �� 4��7�! �� � ��7� 4���% '$� ��������� ��� # !��7! ��

��������� �� � �� �� ���4�! !��������� M�������% <�� ��! (�#� E�! �$�� �� �$

�$���)��� ?����� �� ��� �$�� ��� 4��4��! ��� �� �4@� �$ �����#��� $�! �����E����

���+� 4���� ��! ���� !�!���$� ����� ����! ����� �� �$ ���4� �� � *0�% '$

���� ���� �$�� �$ ������ �� 4����! ��� �� ��� �$�� �� ������� !����#�� ��! ����!

���� ��#�������� !�!���$� ����� �� �$ ����� !� �� �$ �������� D4�� ��

��7�����% H��� ?�55�@ ���� �����!�� �7��� ��!�� �� *0� �� �$��$ �������� ����

�� � ED! 4���� �� �7��� �4�� 4����� ��! !����� �� �4�� 4����% / ������ ��� #��+���!

#�!��� ��44� ���������� ��! E�!� � ��������� �� M����#��� �� ��� ����% / ������!�

�$�� �������� # !����� D4��! �� �4�� 4���� �� �$�� �� �$ ��� ��!� �� �$��$

��������� �$ ���#� �� E��� ������ �� ��� ���4����7 #$�7���% H��� ?����@ D��!�

�$ ����� ���� ��� �� �����! !���! ��! #�!!���% .� � !����! ���� ���� $ !��7�

4��� ���� ��������� ��� ��44� �������� M����#��� �� ��44� ��! !���! ���������� ��!

���� B� ����������� �� �� 4������� �� �$ �������� �� ��!� �� �� ��������� ���������

���$ 4�����7 4���� ��! M��������� �4���! ���4��� ��44� ��������� ��! !������!

���4��� !���! ���������� ��! 4�����7 D��� ��44� �� �� ���������� !���!% H���

E�!� �$�� �$� ����������� �� ��4� �$�� 4���� �� �� ����� # #���!! ��� ����

�������� ���� ��! ���4��� ���� #���!� ��� ��� ����%

�!����� ��! H����� ?�55�@ �������� H�����! ��! 6�������(��$ M����#��� ��!�

7������ �����4����� �� �� D)��� ���� ��� �� �$ *�!��$ �������� ���+�% '$ E�!

�$�� !��������� �� ��� � ���E���� ���!����� ��� ���� M����#���� 4���� ��7� �$

�������� �� �$ ���+� �� �$�� ��� ?��� E��� �������! ��N �� �$ ���+�@% '$ E�! �$��

��������� �$ ���#� �� E��� �� �$ ���+� �� �#��� E7 M��� ��B E��� ����! #����

!����4��� �� 4����� �� ����! $��$� !���! �������� ��! ����4��� 4���%

(�#� ?�55�@ D����� M����#��� ���$ ��4���� ������������ ��! ����� �����!��

����� �� ��� ���� �$ ������! ��! G��� ���+�� �$�� <�� ?�55J@ D����� $��

��� E��� ����! # �M���! ��� � ��� ���4����7 ���+�% �!+7��$ � ��% ?�55>@ ��!

H�$� � ��% ?�555@ �44� �$� ��$��M�� �� ,%*% ���+��% �!+7��$ � ��% ?�55>@ 4��4��

�� ������7 ��$� ��� ����� �������� ������ �$��$ ���7��� �� �$ ���M� ����� *0� ���

�$�� ���% H��!��+ � ��% ?����@ ������B �$�� �� �$ ��� �� �� ������ 4����� ���$ ��E�

�������� ������ �$� ��44� ��������� ��� # ����� �� 4����� �����% '$ ����

4��4�� �� �!)$�� �44����$ �� !�� ���$ ��4���� ����������� �� �$�� ���%

7�� !� 0$� ��! /��#��! ?�55�@ �����!� �$ �������� ���+� �� ������! ��! G���

�� � ��������� ������� ��! D���� M����#��� ��!� ��4���� �����������% '$ E�! �$��

�$� E��� $�7 �� #�! !������������ ��4 ��������� �����! �� ���������� ��44�

��������� �$� �� �� 4�� ������ M����#��� ���4���#� �� *0� M����#���% '$ E�!

�$��� �� ��� # ����� ��! �E���� ���#��! � �� ��� 4���! ��4���� ����! #���� �$ ������

!����4��� �� �$ ���+�% .� �$ ���!��� ��� ���� !���������� $��7�� � !��4�� D���!� ���$ ���

E���L(������� "��� ��! "�����L����������� >�N �� �$ �������� ��4���� ��! ���$ ��#��������

4��� ������ 4���% .� �$ !��� ���+� ��� # �$ ���! �4������ (������� <��! 6��4�� � �$� E���

��#����! � ��44� ��$!�� ��� ��$ ������� ��!� �$�� �������% '$ ���! �4����� �������! �$�

��$!���� ��! ����� �4����B����� ������� ��������! � � ��� �������� 4���� �$��$ ��� 4��! �� ���

��������% 2�$� 4� ���� ��� �����)�4 ����� ��! ��4���� �7����#���� �� ���� ��!%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* 5

Page 6: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

��D! ������ M����#��� �����!� �$���$ 4������ �#�7 �������� ����� �� �� �� ���

M����#��� �$ !��7% &��OP� ,��# ��! <�����)3��B ?����@ D��! 7�� !� 0$� ��!

/��#��!8� ��!� �� ����� ��� �� ��$����� ��D ��! ������ !���! �� �� �44�������� ��

�$ *4����$ ���+�%

.� ����$� �44�������� �� �$ *4����$ �������� ���+�� ���� � ��% ?�55>@ ���#�� �

���!������� 4��!������ ���� ��!� ���$ M����#���� ����������� ��� ��!���� 4��E�

��D���B��� # ��!�7�!��� E���� ��! �44��D���� � !�������B! M����#���� �� ��

KK�4����B����� ���$ M����#���� �����������88 �������+% '$ �������� � !����!

�4��������� �� �$ ������ � ��� �4������ # �����!���� ���4)����� ������� �4

��! !��� ����� ��! �4�������� ������ �� $ !�� 4�����% /��7�� �$ ���4�� �����

4����� �%%� �$� �� � ������� 4��� 4��! �� ��� �������� �� � 4���!� ��! ��� ����� ������

4��! �� �������� ������ 4���!� �� ����� �� 4��� ��� �� 4���!% .� �� ��� ���� �$�$� ��

� !�������B! ��������� ���$ ����� M����#��� D��� !� �� �$ ���)���7D���� �� �$ ����)

��������%�

�#�#�# 1(/��" ��� 2��!"��""�(! �(!"���!"&��� �� �$ ��!�� ���$ ������������ ����������� ����� �$ 6������ ���F������

7��������%> � ��4������ ��!���� �$��� �� �$� ��!�� �� �$ �����4���� �� �$�$�

����� ���� ��� ������������ ���+��% '$�� �� $�7 �� ��4��� �� �$ ������ ��

��������� ��� 4��! �� ������������ ���$�� $��!��% ������� �$�� ����� ���� ��� �$

���+�� $��7�� ��!� �� ���)���7D 4��#��� ���$ 4����#� �����4� M����#��� ?�

2�� �55��� 6��!�� � ��% �55� ����� ��$��@%5 2� �$ ��$� $��!� �� �$ ���� 4��4�� ��

�$ ��!� �� �� ��!� ������� #$�7��� �� �$ ��� ���+�� �������� �$�� ����� ��� ��

4��� ��+�� �� �$ ������������ ���+� ������ �$ ��!�� �� # ���7! �� ���4��������

4��#��� �� 7���������� ��M������� ?� /�##� ����� *��� ��! G� �55�#@%

6��!�� � ��% ?�55�@ �����!� � ��!� ���$ 6������ �������� �$� �� ��� 4����� ��

�����4� ��������� �� � �����+� ��! � ���4����7 ����� �$�� ��+� �$ ��������

��������8 M�������� �� ��7�� ��! ��� �� 4��� ��+�� �� �$ �4�� ���+�% ���4��������

����� �� �$�� ��!� �� �$�� ���$ �$ �����!������ �� � ���4����7 ������ � ��7� ������

4��E� �� �$ �������� �� ��� ��! �� � ���M� ������ �� �$ �4�� ���+�% ���$�

����� �� �$�� �$ ������ ���� ��! ��� F��� �$ �#F���7 �������� 7����� �� �$ ��������

!4�! �� �$ ������� �$��� # ��$� ��������% '$�� � 4 �� ��� �� ����! �

KK������B! (��$ ���88 ?� /��+� �55�@ ��! ��� $�7 �����4� M����#���% 6��!�� �

��% ?�55�@ �� �� ������7 4���!��� ���7��� � ���D! ���� �� ��$ 6������ �������8�

���)���7D �4����B����� 4��#�� �� �M���� ��! �4��� �$�� � �������� ���7� ���� �

����! ��������� �$�� �����E! � 6������ M����#���� ���% �����E���� ����� ������ ��� ��

�$�� ���+ �� �$�� �������� ������ �����4� ����� �� � �����+ �� ��� ��������

�!�� ���4�� �� ��� �� �$�% .� ����� ��������� ���4�� �� ��� �������� �� ��7 �� �

� * ��$���� � ��% �55�%

> * *��� ?�55�@ ��� � !��������� �� ���4���#� M����#���� ��!�� �� ���������! �������� ���+��%

7�������� �� �$ 6������ �����4����� �� �� ��!� ��44� �������� M����#��� ����� � ������ �� ���)

4������ ������ 7���� ?� H�� � ��% �555� /�##� � ��% ����� 3� � ��% ����@%

5 * 1�� � ��% ?�55J@ ��� � ���4�$���7 ���� ��� �� ���$ 4��#���%

�� �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 7: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

�������� �!7����� # ������� ��� ��� ���4������ �� ����$� 4��� �� �$ �����+� ��!

!� �� ������������ ������������ ����� �� �� ��� ��� 4��E�� �� ��� �������� ��4���� ?����

� /���� �55�@% /�##� � ��% ?����@ ���7 � ������� 4��#��� �$� �������� $�7 �

������ �����4� ���+)�4 ������ � ����� �� ������� 4���� �������$�% '$�� ��!� !�� ���

�����!� � ���4����7 �����%�� H�� � ��% ?�555@ �����!� �$ ���� �� �����+ ��������

��! ��4���� ������ �� ���4����7 #$�7��� �� ����� ��44� ���������% '$ ����� �$

�����4���� �$�� �������� ��� �$ ������������ �����+% ,���� ��� ��! ���� ��!

�����+ D��4��� �$ �$�� �$�� �����7 ������������ ��������� ��� ��� # �!��!

�$����$ �������� #�!!��� �� ��44� ���������% 2�$� ����� ���$ �� !����! �E����

���� !������� ������������ �� ���� �#��7! �� � ���� ��! �����+%

H������� � ��% ?�555@ �$�� �$�� ����������� ����� 6������ �������� �� �$

4���� �� � ������������ ���������� ��� # M��� ���4�D% '$ �$�� �$�� �� � �4������

�4����! ���+� ���$ � � ������ !��4�� � ��! ���$ � ����� ����$ ������������ ���� ��

4�� ������ 6������ M����#��� D����% '$�� �� !� �� �$ ���� �$�� �$� �� !�������������

�� �$ ��4��� ��������� �� �$ ��������% ���� �$ ��4��� ��������� �� �������

4��!��� � �������� ������� ��������� �$ ������������ ��� �� �$ !������� �� �$ ��$�

���+� ����� �$ ��$� �������8� 4��!������ ���$� � �$��$��! �7�� �� �$��$ 4���� ��

������� ��� ���4�� 4��4��������� % � ����$� �$��$��! �7�� �$ E��� ������� �#��!���

�$�� ������ ��! �7��� �� � !����7 ������ ���$ ������ 4��!������ �$�� �� �$ E���

��� ������! �#�7% '$ ���$��� ���� ���� B ���� �$� 4����7)�������7 ��

�����4� M����#��� ��� D���%

'$ �#�7 �44����$ �� ���7��� ��������8 �4����B����� 4��#�� �M������� ��4���

�$�� �������� ���� ��+ ���� ������� $�� �$�� ������� ����� ������������ 4����% *��

��$� ��!�� !� ��� ���$ �$�� ���4�������� # �������� �$�� �������� !� ��� ��� �$

������������ � ���% '$�� ���7� �$ ���)���7D�� ���� ��$ �������8� �4����B�����

4��#��% 0����)��!� ���!������ ��� ��� �$ �������� ��� ��� # �������! ����� ���$

�$�� �� ������������ ������ ��! �$ M����#���� ��� # ���7! �� � ���4��������

4��#��% G� ��! *��� ?�55�@ �����!� � 6������ ��!� ���$ ������! ������������

4���� ?*��� ��! G� �55�# �����!� � ��!� ���$ � ������������ ���+�@% '$ ���7

7���������� ��M������� �� !����� ���M� ����)��� M����#��� �� �$�� ��!��% *���

��! G� ?�55��@ �����!� � �4����! ��� ��! ������������ ���+�� �$� �$ � ���

�4����� ���!���� � ������������ ��4���� �������� ��! 4��� ���+��� 4���$��

������������ ��������� �� ��44��� #������� ������������% '$ E�! �$�� ���$ � ���+�

���7��� �� �$ �4����� !��4���$ ��� � ���� ���#� �� ���+���% H������� ��!

H��$��� ?�555@ �� � ���! ����$ �������$� �� ���7�� ������7� �� � 6������ ��!�

���$ !��� �� �$ 6��������� ���+�% /�##� ?����@ ��� ������ !������� !���! ��!

�������� �������� ���� ���������� �$��$ ����� �� ����� ��D! ���4�������� 4��#����

�� ���7 ��� ���$ 6������ M����#���% .� � #������� ���+�� /�##� ���� B� ��� � 4� ��

���+��� ���$ ��! ���$��� ��#��������% .� �$ ���+� ���$��� ��#��������� ���)���� #��!

�� /�7��� � ���4����7 ����� ����! ��4� �$�� ������������ 4���� �C�� �$ �44������� ���� �� ��������

��� ���!�% 6������ �������� ����! �$���� $�7 ��� ������� �7� ������������ �7��� �$�� �$

� ��� �4����� �������% ������� �� �����4� ���+)�4 ������ ��7� �$ ��44��� �� �$�� 4�4� ��

�!!������� !�� �� ��!�� �� ����4���� ��������� �7���%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��

Page 8: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

!������� ��� ���� #���� �$ #������� ����� �� �$ ������������ ��7� �������� ���

!��� �� ��!�� �� !���������� #��� �������� !���! �� 7������ ��!�% '$�� ��

M��7���� �� � �4����! ���+� �� �� *��� ��! G� ?�55��@% .� �$ ���+� ���$

��#��������� �� ���)���� !������� �� ��#F�� �� ��#����� # ���!�� �$� #� ��! ���

�������� �� ��!�� 4����% '$�� M����#���� �� �$��� �� # M��7���� �� � 6�������(��$

M����#���� �� � "22162)� 4 ���+�%

�#�#)# ��3���'�� (�� (! 1���� 4(�����4������ 7�!�� �� ��44��� �$ $ 4��$��� �$�� �������� ���+�� �� ����4��#� ��

���+� 4��� ��� # ����! �� H������� � ��% ?�555@� G������ ?�55> ��! �555@� &�����

?����@� ��! "���� ?����@% '$� ���!�� ����� �� �$ ,%�%� 6��������� ��! "�& ���+��%

H������� � ��% ?�555@ �������� 4��� ���� ������� �� 6��������� # ��������� D4��!

������� �������� ���� ���7� ��� �$���� ��������% '$ �� � ���)��! !���! ��

�$ ���+� ������� M������ � ��! �$ �����������! "I 4��� �� �$ ���+�)������� 4���%

.� ����������� �$ �������� ���� ���7� �$ ������� ��� ����)��+ ���������

$ !�������� ���!� ��4����� ��%� ��! ��� �$���� ��4���� � �$ 4����� &��� 6����

���������� �� �������� D4��! �������� ���� �� �$ �� ���+� ������� M������ ���

�$���� ��4���� %�� '$ E�! �$�� �7���� 4���� �7���! �#��� ��N �#�7 �$

���4����7 �7� ��� �$ ����� �� �55>% G������ ?�555@ ��! &����� ?����@ �� �������

��$�!���� ��� �$ ,%�% ��! "�& ���+��� ��4���7� % "���� ?����@ ��� E��)�7�

!��� �� ���� B 4������ #$�7��� �� �$ E��� ��� ��� �� �$ 6��������� ���+�% "���� ����

#��$ ������ ��! ! ������ ��!�� �� �����4�� � ��! E�!� 7�!�� �$�� �������� E���

��! ������ ���+� 4��� �� �$�� 4���!%

���� ����������� ������ ������ ���� � �� ��� ������� �������G��+ �� �$�� ��� $�� �����! �� �$ ����� �$������ 4��4���� �� ������! ���+��

��! �$ ��������� 7��� �� ������! ���������% '$������� ���!�� $�7 �$��� �$�� ���

������ ���F������ 7���������� ������! ���+�� ������ ������� �E���� �$����$ �

4�������8 !����� � 4 �� ���� ?� ���B �55�� ���B ��! Q��� �55�@%�� 2�$�

�$������� �������� $�� ���� B! �$ ��������� 7��� �� ��������� �� #������ �� ���

?� �$��� ��! H����� �5>�@% 44��������� �� �������� ���+�� �� �� ����� ����� ��

�$� ��� �����%

�#�#�# 2��(��'$ #���� ��!� �� ���B ?�55�@ �� �$�� 4��!���� �� �� � ��� 4���! ���+� �$�

�$� �� ��� ��������� �� !���! �� �$ ����! 4���!% .� �$ E��� 4���!� 4��!���� #�

�� ��� ��������� ��! � ����4 �� �4�������� ��+ �44���� 4��������% .� �$ ����! 4���!� �

���)���4����7 ���+� ���$ 6������ ���F����� �� ��!�!% ��)��#����� �������

#��� ������! ��! D4��! �4�� 4���� !��!� �$ ������! 4���% .� ��� �4�������� ��

�� /��7�� �$ !� ��� �����! ����)��4���� ����� ������� ���� ����)��������� �����������%

�� '$�� ���� �� ��� ��� ��� D��4�� ���$ �$ H�����! ���F������ 7��������%

�� �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 9: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

���+ �7��� �$ ������! 4��� �������� � ���+ 4������ ��$���� �� �� �� ��� ���+

������ �4�������� �� 4����� �$ ������! 4��� �� �� ��#���! �������� �� �$ �4�� 4���%

���B �$��� �$�� �������� $�7 � �������� ������7 �� �������� ������! �� ��$�

4��!���� !� ���% '$�� ����� ��� # ��!�����! ����� �$ �������� ��#������� ��!

���4����� ��������� �� H���� � ��% ?�5>�@% ��������� � �$ 6������ ���F������

7�������� ��4��� �$�� 4��!������ M�������� �� �������� ��#�������% '$�� �� #���� ��

������ �� �� 4��!���8� M������ $�� � �����7 ���� �� �$ ��$�8� ��������

4��E��#���� � ��! �$�� ��� #�� ��4��� �� ���� �$�� ��� 4�7����� �4�����% '$

�7����#���� �� �$ ������! ���+� ��+� � 4��������� 4��!��� ��� �������7 �� �$ �4��

���+�% 3� �� �$ �������� ��#������� ����� �$�� 4��!��� � �����7 ���� �� ���

���4�����8� 4��!������� ��! �$ �������� 4��� !���� �� ��� �� �7� �� �� ����! $�7

#� �� ��� ���4����� $�! ��� ����!% '$ 4��!��� ���$ ����� �� �$ ������! ���+� ���

�$���� �� ��� ������! ��������� �� ��4��7 ��� 4��E��#���� �� �$ !������ �� ���

���4�����%�� ���B �$���� $��7�� �$�� �� ��� 4��!���� $�7 ����� �� �$ ������!

���+�� �� ��!� �� � 4�������8 !����� � 4 �� ����� �!����� 4��E�� �� ��� 4��!����%

*����� ����� �����! �� �$ ��� �� ������� ��! 4��!��� ���4���� �� $��$� �$�� �� �

�����)������� ��� ���$ 4��!���� #$�7��� �R �� 6������% ���B 4����� ��� �$�� �$

������ �� 7� ������7 �� �$ +��! �� ���F������ 7�������� �����!� ��! �$��� �$��

6������ ��! ���+�)�$����� ���F������ 7��������� �� �$ ������! ���+� ��! �� 7�

!������ ������% ���B ��! Q��� ?�55�@ D��! �$�� ����� �� �$ ��� �$� �$� �� ���

�$�� �� ��� 4���! �$� ������! ���!��� ��+� 4���% 0�� � ��� ���$ �� ��������� �

�$ ���#���$ �$�� �� �$ ���#� �� 4���!� �$� ������! ���!��� ��+� 4��� ��!� ��

��E��� � 4��!���� ��� �$�� �#���� �� ���� ���+� 4���� �#�7 �������� ���� ��! �$

������ ��!� �� �$ ���4����7 ��������% /��+� ��! "���� ?�55�@ D��! �$� ������

�� ����� ���F������ 7��������� �� �$ �4�� ���+�%

� ��4������ �����!������ �� �������� ���+�� �� �$�� �������� �� �� �$�

���+�� ������ �� � !��� #����% '$� �� � ���$ �������� �� �4��! ����� �$��$

�������B� ���+)�$��� � 4 ������� �� �$��$ 4��!���� ���� ��� 4�� �������7 ���+���

������� �� �4��! ������ �$��$ ���� �$� �#�7)6������ 4��E��% '$� ������ ��

������7 �� �����4����� ���$ �� �#��7�#���� �� 4��� ������� ��! �$ !������� ������% .�

����! # �� ������ �� � �$�� � 4 �� !������� ������� �� �!! �� �7�� �$

KK������! ���+�� �� ����� �$������88 ������ �� �$�� ��������% "��!���� �� �$ ���B

?�55�@ ��!� !� ��� $�7 � ��������� !7�� �� ��� ��� �� �$ ������! ���+�� �$��$

�������� �!��� �$�� 4��E��#���� �� �$ �7���� ���% �4��! ��� ������ ��

4��7�! � �� ��� 4��!���� �� ������ �� +4��� �$�� ������! 4�������� �� � ��������

�$�� �7����� ��� �� �$� ������%��

�� H���� � ��% ?�5>�@ ����� $��7�� �$�� �����4����� �� ������� �� �$ !���! ���� 4��!��� ��������

��#�������� #�� �$�� �$�� �� �� ����� # ��� �� !���! �� �������� �������� �� ��������%

�� '$� �� � ���� �������� �� �$ ��������� 7��� �� ���������� � %�%� �$��� ��! H����� ?�5>�@ ��!

3�����4��� ?�5>>@ ��� ��� ������#������% &��� �� �$�� �������� �������B� �$ �� �� "����)!������!

M����#��� �� ���� ����� �� � �����)���� ��� �� ��!� �� ���� "����)��4���� M����#��� �� �$ �7����

���% .� ����� ��� �������� ���� � "����)!������! M����#��� �� ��� ��$� M����#���� �$� �$

������� �� �$ "����)��4���� M����#���� �� �� M������% .� �� ������! �$�� ����! M����#��� #

�����������)4����%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��

Page 10: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

�#�#�# �33��'��(!"7�� !� 0$� ��! /��#��! ?�55�@ ��! "���� ?�55�@ �� ��� ���!�� �$�� �����!

���������� ��! D���� �$�� ��4��� �� �� ��4����� ���4����7 �������� �4�� ���+��

�$ ,%�% 4���% 7�� !� 0$� ��! /��#��! ?�55�@ ����� �� 4��� ���4������ �� �$ �4��

���+� ���$ ��4���� ����������� ��! �����4� !���! ��������% '$ E�! �$�� ���������

��! �� 4�� !������! 4����� �� �4�� 4����% ��$���$� �$�� 4��7�!� !��������7 ��

�������� �� ���� ���$ ���������� �$� �� � ������7������ ���� �� �$�� ������ � ����

���#� �� ��������� ������� � E�� �� # ��� �������7 �� �$ �4�� ���+�� ��! �����

�$�� �� �� !��4���$! �� �� ��� ���� ��4���� �� ��� !���! ��������% '$ E�! �� ������

M����#��� ��� 7����#� !���! �������� �$� ���$ ��������� �� �����% "���� ?�55�@

D4������ ��!�� ������������ # ������� �������� ���4���� ?��%@ ���� �$

���������� �� �$ ������� 4�������� �� ��������� �� �4 ���� !���������% / �!!� ���+

�7����� �� �$ 4��� �� ��% �� �$ ����� ��!��% <������� ��� �� 4��� ����� �� �$

�������� ���+�� #�� ���4� �� � 6������ M����#���� �� �$ �4�� ���+�% '$ ��% ��

M�������� �� �$ �������� ���+�% / �$��� �$�� �$ !�� �� ����!������� $�� �� ��4���

�� �$ $!� ��7� !���!! # �$ ��%� ��! 4����� �� � KK�� ��!�88 4��#�� �$��$

��!� �� � ���� $!� ��7� �$��� # �$ ��% H������ ?��!��!@ �����!�� �$

��4��������� �� �������� #$�7��� �� �$ 4��� �� ���+)������ �������� ���! ���$ ����

��������� �$� �������� ���$ ���+)�7�� �������� ��D���B��� ���)7������ ������ %

/ �$��� �$�� �� M����#���� �������� $�7 �� ������7 �� ������ �$ 7������ �� �$

�4�� ���+� 4��� �� D����� � ����� ������! 4������ ��! ������ 4��E�� # ������ ���

���������%

(�#� ?�55>@ ���� B� �$ ��� �� ��������� �� � #����� �� ��� �� �$ ������! ��!

G��� �������� ���+�% (�#� D��!� ����� ���+ # ��!���� M����#��� �� ��44�

��������� �� �$ �4�� ���+�% 0�� ������#���� $ ������ �������� �������� ������ �$��$

����� $�� �� !��7 ���� ����� ��������� �� �$ �4�� ��44� ���������% / ��!�� ���+)

������ �������� ���$ � ������� ���+� �������� �� �� "����% (�#� �$��� �$�� ��

������� ��� ���� #�� ���! ��������� ��! �����#��� $�7 ����$ ��4���� � �$

�����#��� ��� ��� ����$ ��������� �� !��7 !��� �$ �4�� 4��� #��� �$ ���

!������ �7�% (�#� �$��� �$�� �$�� ����! ����� �� ��� 7������ �4�� 4���� ��

4��!���� ����!���� �� �$ $��$�� 4��E� *0�% 6�4���� ������ $��7� �� ��4� �$��

�����#��� ������ 4�� � ��� ����$ *0� �� �$ �4�� ���+� ��! $�� ������ !�� ��� %

<�� ?�555@ D��!� (�#� 8� ��!� �����!��� ����� �������� �����% � ���������

����� �� �$�� �$� �������� ���4� �� *0�� �� �$ �4�� ���+�� �� �����4���� ��

6������ ���F������ 7��������� �� �$ ������! ���+� ��4��� �$�� �� ����������� ���� ��+

4��� ����� #� �� �� ���+ �7�� ��! ������� �� 4��7�! � $!� 4����� �� �$ ������!

���+�%�� '$ ���$�� 4����� ��� �$ �$�� �� � �������� �� ����� *0�� !��7! �� �$�� ���! �

��! ��� � ����� ����� ��� *0��% 1�� ?����@ D��!� �$� ������ # D4������ ��!����

��� ���� �$� ���+��% / �$��� �$�� ������! ���� ��� !�� D��� ��� � ��! ������

�� '$�� ����� ��� ���� # ��!�����! �� ���� �� H���� � ��% ?�5>�@ ������% .� <��8� ��!�� � 4���������

E��8� �������� 4������� $�� �� ���� �� ��� ���4�����8� �4�� ���+� ������ � �$��$ ���� �$�� �$� ��

�� �������� ��#������� ����%

�� �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 11: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

������� �E���� ��! ����)��� 4��E�� �� � ���� �����#�� E�� ���! ���$ 4�������

�������%

�#�#)# 2��!"��""�(! 4��'�!� �!/ ��"��! (- 2��!"��""�(! ��3�'�� ����"'$���$ � !� ��� �����!� ������������ ��������� �� �$�� 4�4�� �$ ���������� #���

������! ������������ ���+�� ?����� �� �$ ���� �� ������������ ��4���� ���$��@ ��! �$

�4�� ��� ���+�� ��! �� 4���������� �$ ��C��� �� ������� ���+� 4��� �� �$ 7���

�� ���$ ���$�� $�� #� ���!�! �� �$ ��������% '$ ��� �� �$ � ��� �4����� ��

4��7�!��� �4�)����� �� �$ ������������ �����+ ��! 4������ ����� ������������

������� ?�� 4� 0�62�!� >>>� ��! ��� ����� 0�62�!� ����@� ��! �� ��� D���

�� ��7��7��� �� ��� ��! ��$� ��#��!�! ��� 4��!��� ���+�� $�� ���� #� �

$��� !#��! ���� �7� �$ 4��� !��! ?� ������ �� ����� ��! 2�� ����@% .� �

���4����7 ���+� ���$ �������B! !��4���$� ���������� 4���� �� ��������! �� 7�

��! �� �$ �����+ ?*�$�44 � ��% �5>>@% 6�������� ��� �� �$� F��� �$ !������ ��

���������� 4���� #��� �� ��� ���������% /���� ?�55�@ �$��� �$�� �� ������������

���$�� �� E������� ���$�� �� �$� ���������� 4��� !������� �$� �$�� ��D���B� �$

7��� �� �$ �����+% ,�!� �$�� 4���!���� $ 4��7� �7�� ���E���� �� �$ � ���

�4����� �$� 4��7�!� ������ �%%� �$ ���$��!�B��� ���4��� �������� ���� ������ ��!

#� ��� 4��� �� ��!�� 4���� ���� ��7� �$ 4� ���� �� ������������ ���$�� $��!��% '$

������� � 4 �� ������������ ���$�� �$�� �� ���$ �$�� ��$� �� 4����)��)4���� ���$�� ?�

/��7 � ��% �55�@% '$� ���$�� ����� �$ $��!� �� �$ !������ �� ���������� 4����

#��� ��� 4����� �4��E! �� �$ ���$�% 0�� ��� �� �$ 4��4��! ���+�� �� �$ ,���!

*���� �$� �� 4��4����� �$�� ���� ��� C��)#��! ������������ ���$�� ?���� ����! C�����

���$�� �� 0<�� � 6$�� ��! "�+ �55J� �55�� 6$�� � ��% �����@% '$ �!� �� �$�� �� ��

�������� �����+ ��� � ����� ���#� �� ������������ ���� �� D4��! �� #

������!� ��! �� ������! ���+�� �� ���#���$! ��� ��� �$� ���������� �����E����

C������ �$ ���� # $��$� ��M��! ��! 4��7�! �!M��� 4��� ������� �� ��������B

�����+ D���������% '$�� � 4 �� ��$� ���� ���������� #������� ������! �����������%

'$ ��C��� �� ������� #$�7��� �� �$ ���+� 7��� �� E������� ������������ ���$��

$�� ���� ���7! ��������% ,���� 6������ �����4������ 2�� ?�55�@ ����� �$��

�������� �� ��44� ��!� ���� $�7 ����$ ���+� 4��� �� ��4��� �$ ���� ���+�

7��� �� KK4����788 �� E������� ������������ ��������� ��������� ����� ��� ��! �$�

��! D��4��% / ����� �$�� ���$ KK����788 �� 4$ ����� ���$��� ��! 4������ ���!��� ��

��� ��! ������������ ���+��� ���$ �#�� �� ���+� 4��� ���� # �����!� *���� ?�555@

����� �� �$ ������� � ��! ������� �$�� E������� ���$�� !� ������� ���+� 4��� ��!�

����$�� !������ �����4�����% ���+�� ��! '���� ?����@ 4��7�! � ���4�$���7

���� ��� �� $�� �$ ���������� �� ������������ ���$�� ������ ���+�� ���$ ������� ��!

������� ���+� 4���% '$ E�! �$�� �$ D��� �� �$ ����� !4�!� �� �$

������������� �� �$ ������������ ���$�� ���+�� ��! �$ !�����#����� �� ���+� 4���%

'$ E�! �$�� 4��� 4$ ����� ���$�� $�7 ���� ����� 4��4���� �$�� E������� ���$���

#�� �����!����� � ��)��)��� ����� ?�$��$ 4�7��� ���$$��!��� �� 4$ ����� ��4���� � #��

����� $����� �$ E������� �������� �� �$ ���$�@ �� $�4 ���7��� ��� �� �$� �!7��

4��4����% 3�D$�� ��! *��� ?����@ �����!� ������������ 4������ ����� �� �$ ����D�

�� �����)#��!� �������� ���!%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��

Page 12: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

!� "��#�������

2�� ������������ �� ��! ��4��� �7��� ��4��� �� ������ �������� ���+� !����� �$��

$�7 #� 4�7����� ��!�! �� ���������% G ����� �� ���)������� � ���� �� �$

4���� �� �����+ ��������� ��! ���+� 4���% G ��!� �����+ ��������� �� �$

���� �� � ���!�� ��4���� !������ �� �� ��4������ ��� �� �$ ������������ �����+%

*��!�� ���$ ���+� 4��� ������ �����!� �����)������� � ����� �$�� �$ ��������

��!���� ����������� #��� �4�� ��! ������! ���+�� !�� ��� �����!� ������������

�����������% � ��� ����� �� �� ��!�����!��� �$ ��$������ �$�� !��7 ��� ������� �

���� B �$ 4��#�� ���$ �$ $�4 �� �7��� ����������7 D��4�� �� ���4� ���) ��!

�$�)��! �����+�% G �������� �$ 4��#�� �� � ��� 4���! ��� �$� ��������

�� � 6������ ���F������ 7�������� �� �$ �4�� ���+� ? 4���! �@%�J G ����� �$��

�������� ��+ ������������ 4���� �� ��7� ��! !� ��� �� �� ��� �$ ������������

� ��� ?/�##� ����� *��� ��! G� �55�� ��+ ���$ �� �����4����@% '$� �� �

4��#�#���� � �$�� �� �� �$ ������������ ���� �� !���! �� � �7� �$�� �� ���� # #��!��� ���$ �4�� ���+�% .� 4���! �� � ��!� � ������! ���+� ���$ � ����� �������� ��� ���

!��7�! �� 4���! �%

.� � ���)������� � ��� �� #���� ������ �� !����# �������� �$ �����!�� �

�� �$ �����!�� 4��� �� ��� �� E������� ���������� ��!�� ��� �$ ������! ��������%

��$� �$�� �$������ �� ��#����� �4����� ��������� � �$��� �$ ��!�� ��� 4��� �� �

KK7������88 $�#)4��� M��� �� �$ !���!)���$�! �7��� �4�� 4���% � �$�� �� �� ���

��������� �������� �� �$���! � �4�� ������������ �$��� ��� ��� !��7�! �� �$��

��������� �$��$ �� M��� �� �$ !������ #��� �$ $�#)4��� ��! �$ ��!�� 4��� �� �$

�������8� ��������% (� ������������ ��������� �� �7����#� �� $!� �$�� �������� ���$

C��% .� �$ 4���� �� �4�������� �$� ���! #��� �$ ���+��� �$ ������! 4��� ����

���7�� �� �$ !���!)���$�! D4��! �4�� 4��� ?�������� ���+)�������� ��! B��

������ ����@� ��! �$�� ���� �� ��! �� !����� ������! 4���� �� �$�� ���% .� ���

D��4�� � E�! �$�� �$�� ��!� 4�!���� �����7� ����� ������� 4�������� �� �$

������! ���+�%�� '$� ��� �� # ��4� �4������ 7�!�� �$�� �������� ��7� �

���� 4������ �� �$�� �4�� ���� ��!� ������! ���������% '$� �� ���� 7�!�� �$��

E������� !��7���7� ���+�� �� �������� �� ������ ����M��!� ��! ���!��� �� �$�

���+��� �� �$ D��� �� D����� $�� #� ���$ ��� �$�� �� ���4�����7 ���+�� ��� ��$�

�����!����%

.� �$ �#��� �� �4�������� �$�� ��� D4���� ��#����� �44��������� #��� �$

������! ��! �4�� ���+� 4����� �������� ��� D���� �$�� ���+� 4��� ���

������4���� 4��� !������������� ��! ������ �$�� 4��E�� # 4������ ������! ���������

�#�7 �$ D4��! �4�� 4���% �#�������� ���$ 4��� !������� ����! �M���

�4�������� �� ��+ �$��� 4�������� �� �$ ������! ���+� ��! ��7� �$�� 4�������� �� �$

�4�� ���+�% *��$ ��#����� �� �����!�! �� 7� ���+ ��7� �$ $��$ 7�������� �� �4��

�������� ���+�� �$��$ �� D4���� �$ ���� �$�� � !� ��� � ���$ �4������7 ���!���

�J G �� ��� ���� �� �� ���! �$�� !��7� � ����� ��44� �������� M����#���� �� 4���� �� �

������������ �����������%

�� '$�� �� �$���� ���$���$ �� � ����� D���� ���$ �$ �����!������ �� ���+)�7����� �� �$ ��!�%

�J �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 13: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

�� �$�� ����% 2� �$ ������� � ���� �4������7 ���!��� �� �$ D��� �$�� �� D��� ��!� ��

��7��7 ���� 4�������� �� �$ ������! ���+� �$��$ ���� ����$� ������ ������! 4����%

6���M���� � ������4���� 4��� !������������� ���$ $��$� ������! 4���� ��� #

�������! �$��$ ����� M������� ����!��� �$ 7���!�� �� �$ ���B�Q��� ?�55�@ ��!�

�$��$ ���� �� � �� ��#����� �����4���� #��� ������! ��! �4�� 4����% '$ ���+ ��

����7�! �$��� 4�������� ��� �$���)��� ������!� $�� #� ����� #����$� �4 ��

���������� �� �$ 0�6 �� ��44��� �� �$ ������� �$�� ���+� 4��� �� �������� D��!�

�� �$���)��� ������!�% '$� $�7 #� �$��� ������! 4�������� �$�� $�7 #� ��7�! #

��7����� �� �� ��������� $��7�� �$�� ��� �44��� �� !��7��� # ��! �> ����$�

�� �� ?0�6 ����@%

� �� ��������7 ��!�� � D4��� � 4$ ����� ���+� �� �$��$ ��� !���! �$��� �4 ��

�$ ������! ���+� ?�� �$�� �$ ���+� �� ����! ������� �� ������� ������� �� �$

D4��! !���!@� ��! �$ ������! 4��� �� !�����! ����� � KK���+� �������88

���!�����% '$�� ��� ��� # �� �� � 4��� 4$ ����� ���+�� #���� �� �$ 4���� ��

�4�������� �$� ����! ��#����� #��� ������! ��! �4�� ���+��� ���$ � � ��� ����!

��� ���+%�> '$�� �������� ���D� �$ ��)��#����� ���!������ ��! 4��7�!� ��������

4�������� ���+� 4��� ���$ �$ �44������� �� ��!��� �� ������4���� 4���

!�������������� ��! D����� � �������� 4����� �� �$ ������! ���+�%

G ���� B �$ ��������� ���� ?� !����! !����4���� �� ��$ ��� �������@�

6�� % 6��� H��! �������� 3��4���$%

6�� H% *����)�������L6������B! &��+�%

6�� 6% '��)������� * ��� ��� ��������� L(� �#�����%

6�� 3% '��)������� * ��� ��� ��������� L&��+� 6������%

��"� �# '$�� �� �$ ����� ��D���B����5 ������ ��! ���� # �$ �������� ���

3� � 1��5�� ��� ��� ��!� ���$ ��������� ��3 � 3 �� � ��� ��� !���! ��!�� �

� ��

5� ��

� �

��

�'���5� �

�'�� � � �- '

� ��� ���������! ��� ��

3 � 3� ��

�����'� ��� ��� ��!� � ��! $�# ��� ��

���

�$�� 3�� �� �$ 4��� �� ��! � ?� ��44��� �$ ��4�����4� ��� �$ ���� �� ��� 4������! M��������@� 5� �� �$ 4��!������ �� ��! � ?�� �� �����! �$�� ��$ E�� $�� � �����

4����@� � �� !���! �� ��! � ��' �� �$ �����4��� ��������! ���$ ���+ ��� �� ���� '�' � ��� �� �� ��!D �� �� ������ ���� �� �$ 4��� ������� !�����#����� ������ �� �$ ������

�> '$�� ���� ������ �$�� !���! #$�7� ���)����������� %

�5 � ����! �#�7� � �� �$ ��� �� ������� ��! 4��!��� ���4���� �� � ����� �����%

�� .� ��� D��4��� � ����� �$�� ��� �$ ��� #��� ��!� � ��! � �� ������!%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��

Page 14: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

�� 4��� �$�� ���� C�� �7� �$�� ��� �$� � ���� �� 4��� �� ��������! ���� ��! � �� ������ ��!� ��! �- '

� �� �$ ��4���� �� �$�� ���+ �� ���� '% 6��7D�� ����������� �� �$!���! ��! ���� ��������� ��! ���M� �������%

��"� �# .� �$�� ���� � ������� � �������B! ���+� ������ �� � �����)�������

� ��� ���$ �������� #$�7��� �R �� 6������ ?� /�##� ����@% .� � �������B! ���+�

��!�� �$ � ��� �4����� ��� �������� ��! !���! �� �� �� ��D���B ����� ���� ���!�

��! ������������ 4���� �� �� M��� �� �$ !������ �� ��!�� 4����% G ����� �$��

�������� ��+ ������������ 4���� �� ��7� �� �$�� �������� !� ��� �����!� �$ ��C���

�� �$�� !������� �� ������������ 4����% � M����#���� �� �$�� �����)������� � ���

��� # 4������! �� �� M����#���� �� �$ ��������� ��� ���� ���% .� �$ ����! ���� ��

�$�� ���� �$ � ��� �4����� ��#������ �� !������� �� ��� 4���� �$�� �� ��� #��!

�� ����� ���$ �$�� �� �$ �������� M����#����� �$� �� �� �4����� !������������� �� ���

4����� �%%� �$ 4��� !������ #��� ��� ��!� �� D���� M��� �� �$ ������������

�$��� ��� ����������� ��� #��� �$ ��� ��!�% .� �$ E��� ����� ��������

������4�� �$�� ��#����� ��! ���4� �� � 6�������(��$ �����% ���$ ������� ���� ���7

�$ ��������� ���������! �4����B����� 4��#�� �� � �������B! ���+��

��D5����� ��� ��!� 3�� ��� � 3!

�� � 3�5� � ���5���3 � 3 �� � ��� ��� ��!� �

�H� 5� �����

5� ��

� �

3 � 3� ��

�'����

'� ��� ��� ��!� � ��! $�# ��� ��

���

/� �'� �� �� # ����4��! �� �$ �����4��� ��������! ���$ �$ � ��� �4�����8� 4��#��

�$��$ �$ �������� ��+ �� ��7�� �%%� �� �� � 4������ �� �$ �#�7 �4����B����� 4��#��%

'$ M����#���� ��� �$ ��� ��� # ���7! # ��������� �$ ��� E��� ��!� ������

���!������ ?02(6�@ ����� ���$ �$ ����������� �� �$ 4��#��� ��! �$ ��������� �� ��

��M������� ��! ���4������ ����+��� ���!������ ���� �$ � ��� �4�����8� 4��#���

��

�'���5� �

�'�� � � �- '

� ��� ��� ��

�H����

�'���5� �

�'�� � � �- '

��'

� � � ��� ��� �����

.� �$ ��� ���$ M��!����� !���! ��! ���� ���������� �$ M����#���� 4��#�� �� � �����

?��D!@ ���4��������� 4��#�� ?16"@ ?��D! !� �� �$ M����� �����������@%

6��7D�� ����������� �� �$ !���! ��! ���� ��������� ��! ���M� M����#���� 4�����%

��"� �# .� �$�� ���� � ����� �$�� �$ � ��� �4����� �4���� � ����� ������!

���+� ��� ��� !���! ���$�� �$ B�� ���$ � !��7� �M������ �� ������!

������������% '$�� ��4��� �$�� ��� ������������ �$�� �� !��4���$! �� �$ �4�� ���+� ��

�> �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 15: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

�$���! �$ �4�� ������������ �$��� ?� 6$�� � ��% ����#@% '$�� 4��7�!� ������7� ���

�������� �� �7��! �$�� �� ����! � 3�6 ��� �� ���+�� �$� ���$ ���������� �� !��

�� �$ ������! ���+�� %�%� �$ ��� !����� 6��������� "I ���+� ?� ����� ��! 2��

���� ��� �� ���� ��� �� ���� ���$ ���!��� �4�� ���+��� �%%� ���+�� �$� �$ �4��

������������ �$��� ��� �44��� �� �$ 4��� �� �$ ������! ����������� ����! �� �$ �4��

���+�@% .� � �������B! ���+�� �� #���� ������ �� !��! �� � $�# �$��$

���#���$� �$ �4�� ������������ �$���% �4��� �� ��� ���$ ��� ����� �����4���� ���

�$ ������� 4��� ��� � ������! ��������� � �� �$ !���!)���$�! �7��� 4��� ��

�$ $�# 4���%�� <������� ���7 �$ ��������� �4����B����� 4��#�� �� �$ �4�� ���+��

��D5����� ��� ��!� 3�� ��� � 3!

�� � 3 - -� � 3��5� � -�� � ���5�� � -�� 3$�# � 3���3 � 3 �� � ��� ��� ��!� �

�6� 5� �����

5� ��

� �

3 � 3� ��

�'����

'� ��� ��� ��!� � ��! $�# ��� ��

3$�# ��

3 � ��

��

���

G$� 3 - �� �$ ������! 4��� ��! -� �$ ������! 4������� �� ������� �% ����� �'� �� �

4������ �� �$ �#�7 4��#��% � �$ $�# 4��� �����!��� ���������� �� �$ M����#����

���!������� �$ �������� �4�� ���+� M����#���� 4��#�� �� � ���)����� 16"% .� ��!� ��

�������� �� M����#���� �� �$ ���)������� � ���� � �4�� �$ ������ �� � ��#���

4���� (��$ M����#���� ?*"(�@ ?� 0�!�#�� ��! '���� �55�@% '$�� �� � �$�� �� 4���!

�� �������� ���� ������� ������4�� �$ �������� �� ��� �$ ����� ��7��� �� 4���! �% '$

�������� ���� �$���� ���7 �� D4��! 4��E� ��D���B����� 4��#�� �� 4���! � ?�

����� �$�� �������� �� ���+)������@� ��#F�� �� M����#���� ����������� �� �$ ������!

���+�� �� �� � ��! ������� ������4����� �$ �4����� 7���� ���� �$ �4�� �4����B�����

4��#��� �%%� �$ ���)����� 16" ���� �44�� �� � ���������� �� �$ �4����B����� 4��#��

���7! # �������� �� 4���! �%�� G ���!��� � ���! ����$ �� !����� �$ �4�����

������! 4�������� # ��������� ������� ������� ��������� �� �$ ������! ���+�%

��"� �# '$�� ��� �� �$ ��������! �� 6�� 6 �#�7 D�4� �$�� �$ ������! 4��� ��

!�����! # � ���+� ������� ���!������ �%%� 3 - � 3� -� � -��� �$� 3� � � �� �$������� !���! ��������� ��! -� ��! -� �� ������! 4�������� �� ��4���7 ��������%

�� G$�� �� �� ��� ������ �$�� ������! �����!�� ��������� �� ����! �� � C������ 4��� ?�� �44��! ��

�$ 4��� �� � ED! !��7� 4����@� �$�� �� ������ 4������ �� �������� ���+��� %�%� �$ ������!

�������� �� �$ "�& G���� $�# �� ����! �� � ���$�! 4��� #��! �� ��� ��!�� 4����%

�� .� �$ ����� ���� �$ �������8� 4��#�� ���� # ���)���7D !� �� �$ ���4������ ����+���

���!������ ��4��! �� �$ �4�� ���+� M����#����% � ������! ������ �� ��������� 4������ �� ����

4�!���! �$� ��� # !��44!%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* �5

Page 16: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

$� %��&'��� �(�# ��

6����!� �$ D��4� �� E��� � ���$ � ����� ������� �� ��$ ��! �� � ���4� ���)��!

�����+% 6��� ��! !���! ��������� �� ����� �� ��!����! �� ��$ ��!% G ����� �$�

�� ��� ����� �� �$ ����!� �� �� �$��$ �$ �����+ !�� ��� $�7 �� ������������

������������ ��! �$ ��$� �$� �$ ��4���� �� �$ ��� F������ ��!� � ��! � �� �&G%G

��!� �$ ��� ����� ����� � ���!�� 7����#� �$��$ ��+� ��� 7���� � ?� ���� 4�����7���#�@ ��! � ���$ 4��#�#���� � ��! �� �� ��4���7� ?� �� �����! �� # ���� ����$�� �$�� �$ ������������ ��� #��� �$ ��� ��!� �� ��� ������! �� �$ ���� �

�����!�@% '$ ������� �� ��! � �� �����! �� # ��� ����� ��! ����! ��� �� ���4�� �7��

�$�� �$ ������������ ��� ����! ��� # �#� �� ������� �� �$ ���� �� �$ ����! �$� �$��

��4���� ����� �� #��!��� ?� ��#� � ��� !���@%

$��� '� ��)������ *+���, ��� -��� �..!/G E��� ���� B �� D��4� ���$ �� ��������� �� �$ �4�� ���+� ?� ���B ��! Q���

�55�@%�� '$�� ���� ��7 �� � 4���� �� !4����� ���� �$ ��������� ��! � #���� ���

���4����� $�� �$ 4���� �� ������������ ����������� ������ #$�7��� �� ���)�������

� ���� ���$ ��4���� ���4������% G ����� � ������ !���!� ��� �$ ��� ��!� ��

�$ � ���%

,���� #� ! ����� �������� �������

����� #� -������ "���� � �������� .'�����

-������ "����

�#� �/ #00�#� �/ /

�#� �/ #0

�# #

�/ 1� %

� 2���

� "������

�� '$�� �� �$ ��� �$� � � "��� � �� � �%

�� �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 17: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

��"� �# .� �$ �4����� !��4���$� �������� ����� ��� #��$ �������� �� M��� �� 4���

�$��$ �� !�����! # ������� �$ ������� ���+� ��� �$ ��� ��!� ?� M������ ��

?�@@% '$�� ��7� �$ ��D���� ���4��� �$�� ��� # �����! �� �$�� ���+�%

��"� �# .� �$ �����)������� ���� �������� ���4� �� � 6�������(��$ ���% �

�$� �� �� ������������ ������������ ��$ ������� ���7� �� ���4� �����������!

�4����B����� 4��#�� ?� 4��#�� ?�@ ���� ��#��������� �$ ���+� ������� ����������

���� �$ �#F���7@% '$ ����!��! E��� ��!� ���!����� �� M������ �������� �7���� ���$

��4�� �� �$ ���!��� !���! ���7 �� # � �������� �� �������� ����� �44���

!����� % '$� ��� # D4���! ���

3�5� � 5 � � 5�3� � � � �

��5�� ��� � �� � � � ��� ���

�$� 3�5� �� �$ ������� ��7�� !���! ��������%'$� M������� ��� # ��! �� !��7 �$ ������� ��������� �� �$ ��� �������� �� �$��

���+�� �%%� �$ �4����� 4��!������ M������ �� � ������� �� � �������� �� �$ ��$�

�������8� 4��!������ M������ % '$ M����#���� M�������� ��� # ��������! �� �$ 4����

�� ���������� �� �$ ��� ������� ���������% 0�� ��� ��� �� !���!� ��! �������� �����

�$��$ �� ����� �� M������ � �$ ������� ��������� �� ���� ������ ��! ���� �$���� �����

�� � ���M� M����#���� ?� E��� �@%��

,���� /� 3������� ������� � �� � 4 ��� ��� �� ��� ��� ����� �

�� 0�� �������� !���! ���������� �$� �� # ���� ?���$ �� ���$ ���7D !���! ���������@ �$�� ��

�� $�7 �����4� M����#��� �� �$ �4�� ���+�%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��

Page 18: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

'$ E��� ��!� ���!������ ?�@ ��� # ������� ���

3� � � � ���5��

3� � � � "�

���� � � �� �� �J�

�$� "� � 5���5� � 5 �� �� E�� �8� �$�� �� ����� 4��!������� ��! � � ����3� � ���3� � ��5��� �$ �������� �� ������� !���! �� �$ ������� 4��!������ M������ � 5% '$ ��� $��!��! �� ����! �$ 1��� ��!D ��� E�� �%

��"� �# '$ ���)������� � ��� ��� �� ���7! �� � ��� 4���! ���% .� �$ ����!

4���!� �������� ���� ��D���B 4��E�� ��7� �$�� ������! ����������% '$ E��� ��!�

���!������ �� �$�� ��� ���� # � ��!�E! 7����� ��� �$�� �� �$ 6������ ��� ?�

4��#�� ?�@@�

3�5� � 5 � � �5� � -��3� � � � ���5�� ��� �� � �� � � � ��� ���

�$� -� �� �$ E��8� ������! 4�������% ���$� �� �� !��7��� E��� ��!� ���!������ �� # �������� ���� ���� �$��$ ���+� �� �$ #�E� ��! ���� �� 4��!����� �� �!!������� ����

������ �$ #�� �7� �� �$ �4����� 4��!������ M������ �

3�5� � 5 � � ���5���������������������������������

&������� H����

��5� � -��3� � ����������������������&������� 6���

� � ��� �� � �� � � � ��� �>�

'$�� �� � �$�� �� �$ ������� �$ #�E� �� 4��!����� �� D��� ����� �$ 4���)���� ������

3� � � � �� � �� �$���! # M���! �� �$ D������� ���� �� 4��!����� �$�� ���� �$��$ �� �$!���� �� �7��� ���� ��� �����)�������� ����� �����!� �5� � -��3� � �% � ���������� D4��! �� ��+ �$��� 4�������� �� �$ ������! ���+�� 4��� ���� ������� �� � ���)

������� � ��� ���� # ������ �$�� �� �$ 6������ ���% '$��� ������! ����������

����� �� ����� 4��!������ �� �$ �4�� ���+�� ��! $�7 �$ 4������� �� ������ �$

����B! ���4��� �� ���4��! �� �$ �����)������� ���% '$�� ��� # �� �� �$ 4��� ��

�$ ������� ��������� �$��$ �� ������! ��� ����� ������! ���������� ?� E��� �@%

.� � ������� ����� �� M������ ?J@� �$ E��� ��!� ���!������ ��� # D4���! ���

3� � � � ���5��

3� � � � "��

��� � � �� �� �5�

�$� "� � �5� � -����5� � 5 �� �� ������� �8� �!F���! �$�� �� ����� 4��!������%

'$����� �$ E�� ���� #$�7 �� �� �� $�� � ������ �$�� �� �$ �4�� ���+� �$�� ��

������� $��� ��! ���� # � ��� �������7 ���4������ #���� �� ��� ��)��! �� ��$�

4������4���� �� �$ ���+� �$� �$�� �$ #��!� �� � 4��� !����%

.� �$ ������! ���+�� �$ �������� ���� ���7 �� �4����B����� 4��#�� ���$ ������!

4�������� �� !������ 7����#��% '$ ���� ��+ ���� ������� $�� �$�� ������! 4�������

������ �$ M����#���� �� �$ �4�� ���+� ?�$�� ��� # !�� # ���4����� �$ ������!

���+� M����#���� ��������� � �$� �$ �4�� ���+� M����#���� �� ���7! �� �

�� �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 19: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

��#4��#��@%�� � �� ���B ��! Q��� ?�55�@� � ����� �$�� �4�������� ��#����� #���

�4�� ��! ������! 4����� �$���� �$ ������! 4��� ���� # M��� �� �$ �4�� 4���% G������

�$ E��� ��!� ���!����� �� �$ #�E�)���� �������+ � ���

�3� � � � ��� � ��5�� � ������������������������������������

&������� H����

� 5�3� � ��5�� � � � 5 � � �����������������������������������������

&������� 6���

� � ��� �� � �� � � � ��� ����

'$�� �� � �$�� �$ �������� #�E� �� $!���� �� D��� ���� �� �$ ������! ���+� �� �$

4���)���� ������ �� �$ �4�� ���+� ��� �$�� �7� �� ������! 4�������� �����4��! # �$

������7�� �� �$ �4�� M������ �� � ���� �$��� �� �$�� �������8� ������! 4�������% '$

D������� ���� �� �$ ���� �� �7�� �� �$ �4�� ���+� ���� � !���� �� �4�� 4���

��!��! # �$ ���� ������ �� �$ ������! 4������� ?�$��$ �� �!��! �$����$ �$ ������

�� �������8� ��� 4��!������ M������ �� ��� �� ��� ���4�����8� #���� M����#����

�4�� 4��!������ M�������� �� � �������� �� #��$ ������! 4��������@% '$ ���� M������

���!! �� �$ �4�� ���+�� 5�� �� �����! !� �� M����� #��� �4�� ��! ������! 4����

��4��! # �$ ��)��#����� ���!����� ?� E��� � ��� � 4��� �� �$ ������� ���������@%

2� ��� ����4 ���� �� ���

�3� � � � ��� � �� � 5�3

� � �� �5�� � � � 5�3� � �5 � � �� � � ��� �� � �� � � � ��� ����

'$ E��� ��� �� #���+�� �� �$ 6������ E���)��!� ���!����� �$��$ ���� 7����� �� B�� ��

,���� %� 3������� ������� �� ��� ��� ����� � �� � 5 ��� ��� �� ��� ��� ����� �

�� '$�� ������ �$�� ������! 4�������� �� �#��7�#�%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��

Page 20: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

� ������! 4������� �� B��% '$ ����! ��� 7������ �� � 4�����7 7��� !� �$ KK��������

��#������� ����88 ?� �$ !��������� �� ������ �%�%�@� �%%� 5 �� �����7% '$�� ���� �$���������� ���� ���� �� ��+ 4�����7 ?�$���@ 4�������� �� ��!� �� ������ �� ��� �������7

#$�7��� �� �$ �4�� ���+�� ��! �$�� #$�7��� �� !��7� ����� # �$ ���� �$�� 4��!������

M�������� �� �������� ��#�������% � #��$ �������� ��+ �$��� 4��������� � 4������8�

!����� � 4 �� ������ ������ ��! #��$ �������� $�7 ���� 4��E�� ��! ������ �����

�������% ����+��� ����� �� �$ ������!���+� M����#���� �� �$�� �$ ������� ������!

4������� �� � ����� �������� �� �$ ����� �4�� 4��!������ M������ ?��� �$�� ��N@%�J

��"� �# <�7� �$�� � ��)��#����� ���!����� �� � ��� 4���! ������ 4��!��� � �����

M������ �� ������! ���!���� �� �$ ������ �� �� ���� � D4��� �$ ��4��������� ��

���D��� �$ ��)��#����� ���!�����% ��������� ���+�� ������ $�7 4$ ����� ���+�� �$��

��� �� 4������ �� E������� ���+��� ��! �$� �� ��� ��� ��� � �� 4���!�% <�7� �$�� �$

���+� �� ���)���4����7� �$ E������� ���+� �� ��+� �� # ����M��! !� �� �$ ���� �$��

�4�� ���+� ������� ��� # ����4����! # �������� 4������4����� �� �$ 4$ �����

���+�% .� �$ 4$ ����� ���+�� � ���+� ������� ��$����� �� ������ ��! �� !�����

4���% G ��!� �$�� # �������� �$�� ��� �� �$ !���! �$��� �4 �� �$ ������! ���+�

��! �� �������! �� !����� �$ ������! 4���%�� '$�� ���� ����� �� � ���� �������� ��

,���� 1� 3������� ������� �� ��� ���� ����� � �� � 5 ��� ��� �� ��� ��� ����� �

�J '$�� �� ����� #���� � ��� �����!� ��� ��� 4���!�% ���B ��! Q��� ?�55�@ �$�� �$�� �� �$

���#� �� ���!��� 4���!� ������ �� ��E��� ��� �� �$ �4�� 4��!������ M������ �� $!�! �� ������!

���������� ��! �$ �������� �4�� ���+� ������� �����4��!� �� �$ ���4����7 ������% ���B ��! Q���

?�55�@� $��7�� !� ��� M������ �$ 4��4������ �� �$ �4�� ���+� M������ $!�! �� �$ ������!

���+� �� �$ ���#� �� 4���!� ������% ��$���$� � �� � �4��E� D��4� �� M������ �$��

4��4������ � $�7 4�����! ������7�� ���� ��� �� �$ ���� �������� ��! !���! 4������� �$��

�$��� �$�� �$ �!!����� �� � ����� ���!��� 4���! 4��!��� � �����7� ����� M������ �� ������! ���!���%

�� '$�� ��� ���� # ����4��! �$�� �$ ������! ���+� �� ����! ����� �� ������� ������� �� �$ !���!%

�� �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 21: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

!���! �� �$ ������! ���+� �$�� �$ 4�7���� ��� �� �$��$ �$ ������! !���! ���7

�� ��E���� ������ !� �� �$ ��4������� �� �$ ��)��#����� ���!�����% '$ ���� ��������

��7� �������� �� D��� !�� �� ��!�� �� D����� ���4��� ���� �������� # �������

������! 4����% ����� 4��� �� !���! ���� ��� # �� # ������! ���������� !� ��

�$ ���+� ������� ��$����� #��� ��! �� �$ ������! ���+�� ��! �$�� ���� ����� ��

��� �������7 #$�7��� �� �$ �4�� ���+� �� �$ 4��� �� ��������% .� ������ �� # ��

$�� �$ ��� �������7 #$�7��� �� �$ �4�� ���+� �� � ����� ������! ������! ���!���

���� ����� ����� ���4��� �����! �� �$�� ���+�%�>

.� �$�� ���� �$ ��� �������� $�7 �$ ��� ������7� �� �$ �4�� ���+� �� ���4��!

�� �$ KK(� ��#�����88 ���% /��7�� �� �$ ������! ���+� �$ �������� ��� !�����

��C��� �$ ������! 4��� # �$������ �$�� 4��������% '$� �� �� �!!������� ��� �� �$

E��� ��!� ���!����� �C����� �$ !������ #��� ������! ��! �4�� 4�����

�3 - � 3� � �� � �3� � � � ��� � ��5�� � ������������������������������������������������������������������

&������� H����

� 5�3� � ��5�� � � � 5 � � �����������������������������������������

&������� 6���

� � ��� �� � �� � � � ���

����

'$ M����#���� ������ �� � ����� 4��4������ �� �$ �4�� 4��!������ M�������� #��� $!�!

�� �$ ������! ���+� ?� E��� �@% � � ������ �4�� 4��!������ M�������� �� $��$� ���

#��$ E��� �� #��$ �������� ��+ ����� �$��� 4�������� �� �$ ������! ���+�%

,���� 6� 3������� ������� �� ��� ���� ����� � �� � 7 ��� ��� �� ��� ��� ����� �

�> 2� ��� ����� �$�� ��7� �� ��E��� ���#� �� ���!��� 4���!� �$� ���$ � ���+�)������� ��$�����

�� ��! �� ���� �$ ������! ���+�� �������� ��� D����� �$ ���� ���4��� �� �$ �������� # �������

� �� �� !������� 4���� ���$ �$�� �$ ��4��� �$ ���� ���4��� �� �������� ���!��� �� �� ��7�

4���!% '$ �������� M������ 4��!��! �� �$ �4�� ���+� ���� # �$ ���4����7 ������ M������ �

$��7�� �� ���!��� !���! ���� # ���!! �� �$ �4�� ���+�%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��

Page 22: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

$��� %����#������ ����������G ��� �����!� �$ ��� �$� �$ 4��#�#���� �$�� �$ ������������ ��� ���� $�7 �

������������ ��4���� �� 4�����7� �%%� �$� ���� # ��� ����� �� ����� �� �$ ����!

4���!� �� �� �$��$ �$ �4�� ���+� �� �����������!� ��! �$ ��$� �$� �$

������������ ��� #��� �$ ��� ��!� ���� $�7 � ��4���� �� $ �����% G ����� ��! ��� �$ $�# ��! ��� !�������� �4�� 4����� �$���� �$ �$��� ������� ���� # ��� ��� � �

��! ��� ��� � � ��� ��!� � ��! �� ��4���7� %�5 G ��������� �$ ��4��� �� ��������� #

���� B��� $�� �$ ������� ��������� ��! M����#��� �$��� �� � �������� �� ���������%

(������� ������ �� �4���! ��� � 4��#�#���� �� ���������� � � ����%��

��"� �%�!'(!"���!�/ ���� ����� �� �$ ��� �� �$ ���B�Q��� ? Q@ D��4�%�(!"���!�/ ���� G$� �$ ������������ ��� #��� ��!� � ��! � $�� � �����

����$ ��4���� � 4���� �� �$ ��� ��!� ���� ��� # M���% � ��! �� �$� �$ �$�4�

������� �� �����!� 4��� �� �� ���$ �$�� �$ D��� ��44� �� �$�� 4��� �� M��� �� �$

��4���� �� �$ ������������ ���% *������� � �� ��! � �$ 4��� �� �� ���$ �$�� �$ D���

!���! �� �$�� 4��� �� M��� �� �$ ��4���� ���� ��! �� �%%� $ �����% '$ !������ ��

4���� �� �$ ������������ ������ �$���! �� D4���� ���� ��! � ?� M������ �� ?�@ ���$�-�� � � $@%

��"� �%�!'(!"���!�/ ���� ����� �� �$ ��� �� �$ Q D��4�%�(!"���!�/ ���� � ������! #���� �� ���7��� ��� �$ �4�� ���+� M����#����� �

����� �$�� �$ �������� !� ��� ��� �$ ������������ � ���� �%%� �$ �� 4��� ��+�� ��

�$ ������������ ���+�� ��! �7�� �$�� ��� ���������� �� 4� ��� ������������ ��7���%

G ���7 ��� �$�� M����#���� �������� �$�� �$ ������������ ���+ ���� # ���������! �� �$

!������� �� � ?�$�4 �� !��@%�� '$�� ��4��� �$�� �$ ���!��� !���! ���7 �#��7! #

�$ �$�4 ?!��@ ������� �� �$ �������� !���! ��$!�� �� �$�� ��! �$���! ���$� ?���@ #

�$ ��4���� �� �$ ������������ ���+� $% '$ ���!��� !���! ��$!��� �$�� �$ ����������� ���� �$���� # ��������7 �� �$ M������ 4��!��! # �$ ��$� ������� ?� E���

J@% '$ �������� �� !���! �� �$ ���!��� ���+� ���� # ������ �� �$�� ��� �� �$ ���+�

�� ��� !���������!% �M����#���� 4���� ���� # ���� �� �$ D4������ ��! ��! $��$� ��

�$ ��4������ ��! �� ���4��! �� �$ �����������! ����%

��"� �# � �� �$ Q D��4�� � ���7 �$ ���)������� ���� �� ��� 4���! ����%

'$� ���� ��� # ��� ����� �� �$ ����! �� �$ �4�� ���+�% .� �$�� ���� � ����� �$��

�$ �����!�� 4��� #��� ���!! �� �$ ������! ���+� �� �$ !���!)���$�! �7���

�4�� 4���% .� �$ 4���� �� ���+)������ �4�������� �$� ��� ��#����� #��� �$ ���

�5 �$��� ������ �4����� �$ �������� �� 4��� �$�� C��� �7� � 4��������� ������������ ��� �� �&G ��

�������� �� ��� ���� �$ ��! �� M������ �� �$ $�# ��!%

�� G ����� �$�� �����)B���� ��������� ���� # 4���� �� ��� �� �#��� ����� 4�+ $����� �$��$ ��7� �$

�7��� ���% '$ 4��#�#���� �� ��������� ��� # ��#��������� $��$� �� �$� �� �� ��4�!��� !������%

�� 0�� ����� �����+�� �$ M����#���� ��� # ��������! �� � ���4�������� 4��#�� ?� /�##�� ����@%

�J �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 23: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

���+��� �$ ������! 4��� ���� ���7�� �� �$ D4��! !���!)���$�! �4�� 4���

?�������� B�� ������ ����@% �3( 1����6�!'(!"���!�/ ���� <������� ���� $�7�$ ��� ������7� �� Q D��4� ?E��� �@%

�3( 1����L�(!"���!�/ ���� G �� �$ E��� ��!� ���!������ �� "��#�� 6 �� 4����$ ������� ��������� ��� �$�� ��� �� � �������� �� ��� ������! 4�������� ?� E��� �@%

'$ $�# 4��� �����!��� ���������� �� �$ ������� ��������� �� �$�� ���% /��7�� ��� �

��7� �4�� 4��!������ M������ �� � ���4������ �$ �4����� �4�� 4��!������ M������ �� �$

�������� �� ��������� �� �$ �������8� ��� ������! 4�������%

&(����/ 1����� � �$ $�# 4��� �����!��� ���������� �� �$ M����#���� ���!�������� ������ ���7 ��� �$ M����#���� �4�� M�������� ��! 4���� �� ���� �� �$ ������!

4�������� ���� ������ % '� !����� �4����� ������! 4��������� � ���!��� � ���! ����$�

��! ��������� ���� �$ ������� ��������� �� �$ ������! ���+� ?� E��� >@% '$ 4��E�

�������� ��� ������� � �� ����

�-� � 3 - -� � ���5�� � � � -��3�� � � � ���5�� � ���� ����

�$� �$ D4������� �� ���$ ��4�� �� �$ ���!�� 7����#�� �� !����#��� �$ ���� �� �$� ��� ?�$ � ��� �� �� �$ ���������! ���� ���$ � 4��#�#���� �@% '$ E��� ��!����!������ �� �$ ������! ���+� �$�� �$�� ������! 4�������� �� !������� �� �� �$4��#�#���� �� ������������

,���� 8� 3������� ������� �� ��� ��� ����� � �� � 4 ���� ������ ���� �

�� G !� ��� �������� �$ �4����� 4�������� ?�$��$ �� �����7@ �� �$�� ��� �� �� �� 4������� ��� ������

�� �$�� �$�� �$ �� ��� 4�����7% 3� �� �4������� �� �������� $�7 ������7 �� ��+ ���� 4���������

���$ � � ��� ����! ��� �������� �����7� %

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��

Page 24: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

�3!($� � � � ��� � ��5�!($� � � � 5!($

� 3!($� � ��5�!($� � � � 5 !($� � ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

2������� &78�"

� � �3$� � � � � �

�� � ��5�$� � �� � �3!($� � � � ��� � ��5�!($� � � �

�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������&������� H����

� � 5$� 3�

$� � ��5$� � � � � 5$ � � �� � 5!($� 3!($� � ��5�!($� � � � 5

!($� � �� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

&������� 6���

� � ��� �� � �� � � � ��� ����

��"� �%�3( 1����� <������� ���� $�7 �$ ��� ������7� �� Q D��4� ?E��� �@%&(����/ 1����� '$ M��������7 ��4��� �� ��������� �� ������� �� �$ 4�7���� ���� ��

�$�� ����� ������! 4�������� !���� �� �$ 4��#�#���� �� ��������� �������% '$�� ���

�� 4���� �� � �4����7� ����� �� �$�� �$� ��� �� # �� ��!���� 7��� �� � ��� ����#�

�����+ �� ���� �� ��� �#���� �� �!�� ���+� 4���% �7� �$���$ ��������� �� ���� �$

4����#���� �$�� � ��� �� # ������! 4��!��� ������7� �� �!�� ������! ��7����

��! �$��� �!��� �$ �#���� �� �$ ������! ���+� �� ������� ���+� 4��� �� �$ �������

�%%� ��������! ����%

,���� 9� 3������� ������� �� ��� ��� ����� � �� � 5 ���� ������ ���� �

�> �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 25: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

$�!� + '�#������ �(�# ��.� �$�� ������� � 4���� ��� �������� ������ ��� �$ ��� ��! �����+ �� E��� �

?� ��#� � ��� 4������ 7����@% '$ 4��#�#���� �� ��������� �� �����! �� # �%�� ?�

�$ 44�!�D ��� ������@% '$ �4����� !��4���$ ������ �� ����� �7�� �� S����� 4� $���

��! S����J 4� $��� �� �$ �����������! ��! ���������! ����� ��4���7� ?� ������ �

,���� :� 3������� ������� �� ��� ���� ����� � �� � 5 � ����� ����������� � ����� ����� �%

,���� $� 3������� ������� �� ��� ���� ����� � �� � 7 � ����� ����������� � ����� ����� �%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* �5

Page 26: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

�� ��#� � ��� ����� �7��@% '$ �����)������� �������B! !��4���$ ������ �� �����

�7�� �$�� �� ���� �$�� �$ �4����� !��4���$ �� �$ ������ �� �%>N ��! �%�N� �� �$

�����������! ��! ���������! ����� ��4���7� % '��)������� � ���� �� ������

+���� �� ��! �� ��� �������7 #$�7��� �� 4��� �� �������� �� �$ �4�� ���+�� ��! ��

�� D4��! �$�� �$ ���)������� � ���� ���� ��+ �4 ��� �� �$ ����� ���� !� ��

���+� 4���% G �#��7 �$�� ��� �$�� �7� �� ���������� ���)������� � ����

������� �� # ����� �$������� �C����� �$ �� ��������� ? Q@ ���% 0�� �$ KK��)

��#�����88 ���� �������� #�E� #���� �� �$ $��$� �4�� 4��!������ �� �$ !������

�� ��������� �� �� 4�7���� �������� ?� ������ � �� ��#� � ��� ������� ���4��� �7���

��! ������ � �� ��#� � ��� ������� 4��E��@% "��E�� ��� �$ �������� �$�� �$ 4������8�

!����� ���� �� ���+% *4��E���� � �$ ���#��! 4��E� �� �$ �������� !��4� ����

S���>� 4� $��� ��� ��� H �� S���J� 4� $��� ��� 6�� 6% '$ KK���+� �������88 ��� $��

� $��$� ����� ������ !� �� ����� ��7��� �� ������! ���������� $��7�� �������

���4��� �� ���� �� ���4��! �� �$ KK��)��#�����88 ��� #���� �� �$ ������4���� 4���

!�������������% "��!���� �� �#� �� D����� �� ���$ �� �5N �� ������� ���4��� ��

6�� 3 �� ���4��! �� 6�� 6%

.� �$ �4����� !��4���$� 4��� �� S�� 4� &G$ �� �$ �����������! ���� ?� ��#� � ���

4���� �� �$ �4�� ��! ������! ���+�@% .� �$ ���������! ����� �4�� 4��� �� ��! � �� S��

4� &G$� �$�� �� ��! � �� �� SJJ 4� &G$% .� ���4������� �$ 4��� �� �$ �����������!

���� ��� ��� H �� SJ� 4� &G$� �$�� �� �� S�> 4� &G$ ��! S�� 4� &G$ �� ��!� � ��!

�� ��4���7� �� �$ ���������! ����% .� �$ KK��)��#�����88 ���)������� ���� 4����

�� �$ �����������! ���� �� �#��� S� ����� �$�� �$ �� SJ ���� �� �$ KK���+�

�������88 ���)������� ��� �$�� ��� �$ �����)������� ���% '$� ������ �� ����

!��7� 4������� # �$ ������ �� ������! ��7��� �$��$ �� ���$ ����� �� �$ KK���+�

�������88 ���% '$ ������! 4���� �� �$ KK���+� �������88 ��� �� S�� 4� &G$� ���$

D4��! �4�� 4���� �7������ S�� 4� &G$%�� G$�� �$�� !������ ��� M��� �����

��! ������ ����������#� �� � �4��! ���+�� 4��� !���������� �� � �� !������ $�7

#� �#��7! �� �$ E��� �� �� �$ !� )�$�! ��! ���)��� 6��������� ���+��

?H������� � ��% ����@%��

'$ �������� ���+� �� �$ D��4� �� �� ������ ���$ >�N �� �4�� ���+�

4��!������ �� �$ D4������ ��! ��� �$ �4����� !��4���$ ?� ������ � �� ��#� � ���

�������� �7��� ��#� � ���� �$��� ���� ��! ������������ C�� �7��@% 3���! �� �$

���������! ���� �� >N ���� �� ���4��! �� �$ �����������! ���� ?�$�� �� �$ ��� �� �$

�� '$ �������! �� �$ !������ �� ������! ��! �4�� 4���� �� �$ KK���+� �������88 ��� �� ����! ��

��� �����4����� ����!��� �$ ���4 ?�������� @ �� �$ !���! ���������% 0�� � �$�)��! D��4� ���$

!������ !��� ?��� �4���! $�@� 4��� !���������� �� ������%

�� H������� � ��% �������� !���������� #��� �4�� ��! !� )�$�! 4����� �� �� !� )�$�! 4���� ��

$��$� �$�� !���������� �� �����7% '$�� !��������� ��� ���� # ����4��! �� � ���+ 4�����%

.��������� � �$ ���� �4��� 4�����7 4��� !���������� �� � �� !������ �� �$ 0��� �� �$ E��� ���

�$� �� ��� ������������ �����E���� �� �$ ����! ��% '$ ���� 4���� ��� �� ���E������ �$�� ���

��� �#��� �� �$ � ��� !� �� 4�!����#� ��������� ������ �� ����)B���� ������� ?����)B����

��������� �� 4���! �� �$ !� )�$�! ���+� ��! �� ������ �� �� ��������� �� �$ !� )�$�! ���+�

�� � �C����� �� D4�������� �� ���+� 4������4����� �$��� �� ��� ��!� �����)B���� ��������� ��

�����! �� 4��� �� �$ ���+� !����@%

�� �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 27: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

��� 4���� �� ������ �@% '$ ������� �� �$ D4������ ��! �� 4������� ��4����#� ���

D����� ���+� 4���� �!����� 4��!������ # ��N ��� �$ �����)������� ���% �

��������� ����� ��� �$ ���)������� ���� �� �$�� �$ ������� �� �$ ��4������ ��!

4��!��� �� $��$� �7�� �$�� �� �$ �4����� !��4���$ ���� #���� �� ��� ��������� ��

�$ ������! ���+�% '$�� ��4��� �$�� �$���$ �������� $�7 ������7� �� # ���

�������7 �� � ���)������� � ���� ��� �� �$ ��������� �� ���4���!� ��! ���

�E���� �������� �� # 4��!����� �� $��$� �7�� �$�� �� ������� �4�����%

� ������! �#�7� � ����+��� ����� �� �$�� �� �$ KK��)��#�����88 ���� $�7��� ��

������! 4���! ��!� �#��� ��N �������� ��7��� ?� ��#� � ��� ������! ����@% '$

KK���+� �������88 ���� �� �$ ��$� $��!� $�� �������� ��7��� �� �����! J�N% '$��

4����� �� �$ ���� �$�� �� �$ 4���� �� ���+� 4���� �$ �������� ������7� �$��

�������� $�7 �� �������� �� �$���)��� ������! ���+�� 4�� � #�� ��� �� �$ ������ ��

�$� ���+��� 4�$�4� !��������� �$ ���+)�$����� ��4��� �� �$� ���+��% 2� ��$�

�����E���� ����� ��� �� �� �$ �������� ������ �� �$�� �������� $�7 ������7 �� ��

���� �� �$ ������! ���+� �� �$ 4��#�#���� �� ��������� �������% G���� �7�� ��

������ �!��! �� �7�� ���� �$�� �$ �����)������� ��� �� ���$ ����������%

G $�7 !�� �������� ���!�� ���$ � �$�)��! D��4� ���$ � ����� ���������!

��� ��! ��� ��������% G E�! �$�� �$ M��������7 ������ �$�� � �4��� $�L���$ ��

�$ ����� 4��4������ �� ������! ����������� �� �$ KK��)��#�����88 ���� ��! �$ ������ ��

�������� ��7��� �$� �$�� �����4���� �� ���D!L�� �$����$ ��� ���$ ���� ���$ ���4)

C�� ?� ����� ��! 2�� ����@%

0� ��������) ��#���� ��� "����� 1���

.� �$�� 4�4�� � ��!� ��! ���� B� �� �$ 4���� �� �����+ ��������� ��! ���+�

4���� �7��� �������� ���+� !����� ������� �!�4�! �� 4��4��! �� �$ ,%*% ,����

�$ �������B! !��4���$ �����)������� � ��� �� � #��$���+� � ���� B ��!

���4�� ���+� ������� ��� � ���)������� � ��� ���$ � ����� ������! �������� �7�

���4� ���)��! � ����% G E�! �$�� ����� ��4���� �� ���)������� � ���� ��

$��$� ������7 �� �$ 4��#�#���� �$�� � �����+ ��������� �!��� �$ ������������

��4���� �� �� ��4������ ��� �� �$ �����+% ,���� � !��4�� ��!�� � �$�� �$�� �$��

������7�� ���� ���� ��� �����% '$ E��� ���� �� �� ������� ��! �� !� �� �$

4���� �� ������������ �����������% "��� ���� ������� �� ���� �� �$ D4������ ��! ��

�$ ���������! ���� �� ���4��! �� �$ �����������! ����� ��! 7�� 7��� ��� �$

��4������ ��!% '$ ����! ���� �� � ���#������� �� �$ ���� �$�� ���+�� �� ������!

�� �$ ���������! ���� ��! �$ ���+ �� �$ KK�������� ��#������� ����88 ?� H���� � ��%

�5>�@ �� �$�� ����% '$ ���#��! ���� �� �$� ������� �� �$�� ��� 7� ����� 4��#�#������

�� ���������� ������! ���!��� �� # ��#��������� �!��!� ��! �$ ���+� 4���

���������� ���� �� ������! ���+�� ?�� �$��� �� ���B ��! Q��� �55�@ �� # �����E! ��

� ���� D���% '$�� 4����� �� �� ��!���� 7��� �� � ��� ����#� ?���� 4��#�#���� ��

��������� �� ������! ��4���� @ �����+ �� ���� �� ��� �#���� �� �!�� ���+� 4���%

�7� �$���$ ��������� �� ���� �$ 4����#���� �$�� � ��� �� # ������! 4��!���

������7� �� �!�� ������! ��7���� ��! �$��� �!��� �$ �#���� �� �$ ������! ���+�

�� ������� ���+� 4��� �� �$ ������� �%%� ��������! ����%

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��

Page 28: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

.� ��� ���� ���� � E�! �$�� �$ ����!��! �����4���� �� KK��)��#�����88 ������ ������!

��! �4�� ���+�� ��!� �� 7� ����� �������� ��7��� 7� �� �$ �� ��������� ���% '$��

��� �� # �� �!!� ���$ �4������ 7�!�� �$�� �$� �� ��#�������� �������� ��7��� ��

�������� ���+��% .� 4��7�!��� �� ��������7 7�� �� �$ ���+�� � D4��� �$

��4��������� �� ���D��� �$ KK��)��#�����88 �����4����� ��! ����� �$�� ��� �� �$ !���!

�$��� �4 �� �$ ������! ���+� ��! �� �������! �� !����� �$ ������! 4��� ����� �

KK���+� �������88 ���!�����% '$�� �������� ��7� �$ �������� �� D��� !�� ��

��!�� �� D����� ���4��� ���� ��������% '$�� ���� �)���#���$� �$ ������7� ���

�������� �� ��+ �$��� 4�������� �� �$ ������! ���+�� ��! � E�! $��$� �7�� ��

�������� ��7��� �� �$� ����%

.� ��� D��4��� � �����!�! � �����)B�� � ��� ��! �$���� �����! �$ ��4���

�� ������������ ��������� �� �$ ���+� �������% � �$ !���� �� ������������ ���������

$�� #� � ��4�� �� ����7 !#�� �7� �$ 4��� �� ���� ��! �$ ��4��� �� �����+

��������� �� �� ��4������ ���4���� �� �$ !#��� D��!��� ��� ��!� �� � �����)B����

� ��� ���$ 4������ �� ����)B���� ��������� �� �$ ������! ���+� ��� �� # � ��������

��� ��� ����� �����$% ���$� !������� �$�� ��� # D4���! �� �$ ���� �� �4������%

��������� �������� �� �4��! �� � !��� #����� ��! �$�� �� ��7 �������� �

�44������� �� 4������4�� �� ���4�D �������� ��7� �$�� �� ��! �� � ���$ ����� �� ��

4����#� M����#���� �� !��M����#���� #$�7��� �$��$ $�� #� �#��7! �� D4������

��7��7��� E���� �4��! 4������8� !����� ���� ?��$+�4� �555@%

+ ����(

����� /� ����� ;�� ��

-�&�

�<=�

�# >�� ?���

3�� �<=�

5�� ���

@���� �<=�

@����� �����

�<=� @���� >��� # >��� / �/ �% �1

��������� �@������ ���������

?��� 7� ����� �! :00�0 /00�0 0�0 #�/60�0 /�/60�0

5��������� �4 #�06#�0 %%8�% 0�0 8:8�9 /�091�0

���� ���������

A� !������ �5 #�010�6 %/1�6 0�0 9%:�: /�#0%�:

;���� 5������ �7 #�#:%�9 19/�0 0�0 6/0�/ /�#96�:

������� �

@������ ���������

?��� 7� ����� �! 6#/�0 %$/�0 9/�0 #�#%0�0 /�#08�0

5��������� �4 :81�0 1%/�0 %8�0 888�0 #�$$:�0���� ���������

A� !������ �5 :1#�8 1/8�# %:�8 9#6�1 /�0/#�:

;���� 5������ �7 $6%�$ 6:$�8 18�# 1:9�8 /�099�/

�� �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 29: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

����� %� -��� �� ��� @��� ��� ,���� ;����

@��� ;���� ,���� ;����

7������� -���

�<=;��

�#

��� � -���

�<=;��

�/

,���� -���

�<=;��

�%

@���� A��� # A��� / 2��� #B/ A��� # A��� /

��������� �@������ ���������

?��� 7� ����� �! 60�0 60�0 0�0 C C

5��������� �4 8/�$ 8/�$ 0�0 C C���� ���������

A� !������ �5 8#�8 8#�8 0�0 8#�8 8#�8

;���� 5������ �7 68�$ 68�$ 0�0 9#�0 9#�0

������� �

@������ ���������

?��� 7� ����� �! 1/�0 88�0 /1�0 C C

5��������� �4 6:�0 90�0 #/�0 C C���� ���������

A� !������ �5 68�% 8$�/ #/�$ 8#�8 8#�8

;���� 5������ �7 60�: 88�# #6�1 9#�0 9#�0

����� 1� >��������� @��� ��� ��� �� ���

D������� 7�������

�#

@��� �� ,�� #

�/

@��� �� ,�� /

�%

>��������

�1

,���

�6

@���� A��� # A��� / A��� # A��� / A��� # A��� / ,�� # ,�� / #B/

��������� �

@������ ���������

?��� 7� ����� �! /6�0 /6�0 10�0 0�0 0�0 #0�0 10�0 #0�0 #6�0

5��������� �4 #:�6 #:�6 /8�6 0�0 0�0 #0�8 /8�6 #0�8 9�$

���� ���������

A� !������ �5 #$�/ #$�/ /9�6 0�0 0�0 #0�$ /9�6 #0�$ :�%

;���� 5������ �7 /#�8 /#�8 %0�$ 0�0 0�0 #/�/ %0�$ #/�/ $�1

5�� ������

@������ ���������

?��� 7� ����� �! /$�0 #9�0 %/�0 0�0 0�0 #1�0 %/�0 #1�0 %�0

5��������� �4 /#�0 #6�0 /1�0 0�0 0�0 #/�0 /1�0 #/�0 %�0

���� ���������

A� !������ �5 /#�: #6�1 /1�: 0�0 0�0 #/�1 /1�: #/�1 %�0

;���� 5������ �7 /1�8 #8�$ /9�8 0�0 0�0 #%�$ /9�8 #%�$ %�0

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��

Page 30: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

��2�������

�$���� "%� ��! "% H�����% �55�% KK6�������� �� � H����� �� ���� %88 �����'�! �'(!(��' ��+��� ��� �>>����%

���B� H% �55�% KK2����4�� � ,�������� ��! *������� 0�����! '�����������%88 9!��!��(!�� :(0�!�� (-9!/0"���� 7���!�;��(! ��� �5����>%

���B� H%� ��! �%)1% Q���% �55�% KK6������ 6��4������� 0�����! &��+�� ��! ��E���� %88 :(0�!�� (- �'(!(��'2��(�� �5� ���J%

�!������ H%� ��! 1% H�����% �55�% KK&��+� *������� ��! �$ "��� �� ��������� � � �D �� ��� ��� ��

�$ 3������! *�!��$ ��������� &��+�%88 2�� �!���� :(0�!�� �J?�@� 5�����%H��!��+� %� % <����� ��! �% ��$�% ����% KK1���� *�44� 0������� �M����#����� <�����B������� 44���������

��! 1����������%88 "G"��>� ,��7���� �� 6��������� ���� .�������� H�+� � 6 ? �����@%

H������� *% % �% ��!��!% KK � �M����#���� &�!� �� �� .�4���� ��������� &��+�%88 34������ ��

&�������� ,��7���� �� 6����#�� � (� T����!%

H�� � 6% � H% 0% /�##�� G% % &��� � % "% 28(���� ��! G% % *�����% �555% KK,�!�����!��� /�� &��+�

"��� 6�� ��� �� (����+ 6��4������� <�� '$����� 44����$%88 ������" 4(��'� >� ��5���>%H�������� 6%� ��! �% H��$���% �55�% KK <��! �� �$ H�� H��+� .���� �� 6���������8� ������� .�!����

����������� ��! ����%88 2�� ���'��'�� :(0�!�� *4��#�� �>��5%H�$�� %� % ��7����+� ��! 6% *�����% �555% KK*���! 4��� �� &��+� .���� �� �$ 6��������� "���

�D�$��� ���� &��+��%88 "�4��! ��� �$ 0!��� ���� ������� 6��������� # �$ &��+�

&��������� 6������ �� �$ 6��������� "��� �D�$��� ?&���$@%

H���� 0% �55�% KK*�44� 0������� �M����#��� ��! �$ 3���� �� '���� 6��������� '$ 6�� �� *4�� &��+�� ���

��������� %88 �!���� �'(!(��'" ��?�@� 5�����%H���� 0% ����% KK6��4������ ���$ *�44� ��! 3���! 0��������%88 �!���� �'(!(��'" ��� �������%H�������� *%� ��! �% H��$���% �555% KK � ��4������ ��� ��� �� �$ "������� ��� &��+� "��� �� 6���������8�

��������� .�!���� %88 :(0�!�� (- 9!/0"���� �'(!(��'" ��?�@� �>�����%H�������� *%� �% H��$���� 6% ������� ��! 6% G������% ����% KK"��� 6��7���� �� 6���������8� G$�����

��������� &��+��%88 "����! �� �$ J�$ ����� ����$ 6������ �� ��������� .�!���� ������������

,��7���� �� 6���������� H�+� � 6 ?&���$@%

H�������� *%� �% H% H��$���� ��! 0% G���+% ����% KK&������� &��+� .��E������ �� 6���������8�

��������! G$����� ��������� &��+�%88 �����'�! �'(!(��' ��+��� 5�?�@� ���J�����%

H�������� *%� �% H% H��$���� ��! *% *����% �555% KK'$ 6��4����7 ������ �� '����������� 6�4���� �� �

3������! ��������� .�!���� %88 ��!/ :(0�!�� (- �'(!(��'" ��?�@� �5�����%H�!$��F�� Q%� ��! 0% G����% �55�% KK"22162� � .�!4�!�� "��� "��� 6��4�� ��� �� ��E���� "���

&��+�%88 2�� ���'��'�� :(0�!�� *4��#�� �����%H����� �%� �% <��+�4���� ��! "% ���4��% �5>�% KK&�������+� 2����4�� � *������� *�#������� ��!

6��4�����%88 :(0�!�� (- 4(���'�� �'(!(�� 5�� �>>����%6��!��� �%� 6% /���� ��! G% G% /����% �55�% KK&��+� "��� ��! *������� .��������� �� ��������� (����+�%88

��"(0�'� �!/ �!���� �'(!(��'" �5� ��5����%6$��� /%)"%� ��! /% /���������% ?!�%@% ��"��!�!� �(�3���+� ���'��'�� 1����"% �����8� .�����������*���%

����� 6� ,���� @���

@����

,���� D�������

7��������#

,���� @��� ��

,�� #�/

,���� @��� ��

,�� /�%

���� ���������

A� !������ �5 C C %�6 0�0 0�0 %�0;���� 5������ �7 #1�6 #1�6 #6�0 0�0 0�0 #1�0

�� �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 31: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

6$��� /%)"%� ��! *% "�+% �55J% KK &��+� &�$����� ��� ������� "��� '�����������%88 :(0�!�� (- ���0��(���'(!(��'" ��?�@� ���J�%

6$��� /%)"%� ��! *% "�+% �55�% KK � .������������ 3���� ��� �� ��������� 6������� &��+� ���$ 6�����

3��4���$%88 2�� �!���� :(0�!�� �>?�@� >�����%6$��� /%)"%� *% "�+� *% *% 2��� ��! % H% G�����% �����% KK0��� H��! '����������� ��$�� ��! 6��������

&�������%88 2�� ���'��'�� :(0�!�� ?2���#�@%6$��� /%)"%� *% "�+� *% *% 2��� ��! % H% G�����% ����#% KK/�����$���� ��E���� '����������� "������%88

&���% �".� *������! ,��7���� ��! ,��7���� �� 6��������� �� H�+� %

3� � 6%� H% 0% /�##�� ��! �%)*% "���% ����% KK2����4������� 6��4������ �� "��� (����+�� 6��F����!

*�44� 0������� 44����$%88 ����� .��% ��! ��$�� /�4+��� ,��7���� %

3�D$��� 2%� ��! A% *���% ����% KK6����)H��!� '��!� '��)*��� �M����#���� &�!� �� �$ 0�����

������� 0���� "��4�����%88 &���% 6��� ��� 24������� ����$ ��! ������������ ,��7����P

6��$���M� ! 1��7���� 1��7���)��)(�7� H�����%

3�����4���� &% �5>>% KK6�������� '$����$ ����������)"���� 6�������� ���$ '$��! "�����%88 ��+��� (-�'(!(��'" �0/��" ��� �����5�%

���$���� &% % ?!%@ �55�% &�(� ���0���(! ( �(�3���(!� 8�� &�(!���" �! ���'��'�� 1����"% H������ & ������ ��!��� "�#���$��%

7�� !� 0$�� (%)/% &%� ��! 3% /��#��!% �55�% KK*4�� &��+� 6��4������ �� �$ ,� ������� .�!���� %88 2���'(!(��' :(0�!�� ���� ������J%

7�� !� 0$�� (%)/% &%� ��! 3% /��#��!% �55�% KK1���)��� 6�������� ��! .�4����� 6��4����7 *4��

&��+��� *��! �� �$ ,%�% ��������� .�!���� %88 &�����!�� (�% ��%� 34������ �� ����������

,��7���� �� 2���� 2���� *�!�%

0!��� ���� ������� 6���������% 0�6% ����% 0�6 3��+� (��% �1���>����� �� �1���>�����%

G��$������� 36%

0�!�#��� 3%� ��! �% '����% �55�% <��� 2��(��% 6��#��!�� & � '$ &.' "���%<��#�� 3%� G% G% /����� ��! 1% �% ���% �55�% KK � ��E���� ��������� &��+�� ,���� � "��� �� *�44��� ��

6��4������%88 2�� ���'��'�� :(0�!�� ���� �>�J�%<��#��� %� ��! �% ��$�% �55J% 9!��!��(!�� �(�3���"(!" (- ���'��'�� ���0���(!% 6��#��!�� & �6��#��!� ,��7���� "���%

<��� % �% �55J% KK.�������� 6��4������ �� �$ H�����$ ��������� *4�� &��+�%88 :(0�!�� (- 9!/0"�����'(!(��'" ��� ������J%

<��� % �% �555% KK'$ ��������� 6������� &��+� �� ������! ��! G���%88 :(0�!�� (- 9!/0"���� �'(!(��'"��?�@� �������%

<��� % �%� ��! 3% &% (�#� % �55�% KK6��4������ �� �$ H�����$ ��������� *4�� &��+�%88 :(0�!�� (-4(���'�� �'(!(�� ���?�@� 5�5�5��%

/��+�� "% �55�% KK<�����B! (��$ <��� ��! U����)7���������� .�M�������%88 �0�(3��! :(0�!�� (-73����(!�� ��"���'� ��� >��5�%

/��7 � *% &%� G% G% /����� ��! *% 1% "�4% �55�% KK'����������� 6�4���� ��7������ ��! '�����������

6�������� 6��������%88 G��+��� "�4�� /��7��! ,��7���� %

/��+�� �%� ��! % "����% �55�% KK6������� &��+�� ��! 6��4������%88 &���� 34������ �� ����������

U�� &�� ��! G��E�! 6����� 1��!��� ,�%

/�##�� H% 0% ����% KK1���� 6��4�������� &�!�� �� (��$)6������ 6��4������ �� H������� ��! "22162

"��� &��+��%88 9��� 2��!"�'�(!" (! 4(��� ��"��" �J?�@� �5�����%/�##�� H% 0%� 6% H% &�B��� ��! �%)*% "���% ����% KK*������� <����� ��� ��� ��� ������� "��� * ����� �

&"�6 44����$%88 9��� 2��!"�'�(!" �! 4(��� ��"��" ��?�@� J�>�J��%/����� G% G% �55�% KK6������� (����+� ��� ������� "��� '�����������%88 :(0�!�� (- ���0��(�� �'(!(��'"�� �������%

��$����� %� *% *% 2��� ��! % *7�#�!�% �55�% KK�M��� ��! ��E���� �� ,��� 6�������� �� 6��4����7

��������� &��+��%88 ������" 4(��'� J?�@� 5��5%���+��� "%� ��! �% '����% ����% KK'����������� ��$�� ��! &��+� "��� �� ������� "��� (����+�%88 ��!/

:(0�!�� (- �'(!(��'" ��?�@� �����>�%������ %� ��! *% *% 2��% ����% KK'��)������� � ���� ��� ��������� &��+��� T���� ��������� ��!�

(����+ ,�������� ��! &��+� "���%88 "2G� G��+��� "�4� 5�� ,��7���� �� 6��������� ����

.�������� H�+� � 6 %

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��

Page 32: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

���4��� "% 3%� ��! &% % & �% �5>5% KK*�44� 0������� �M����#��� �� 2����4�� ��!� ,�������� �88

�'(!(����'� ��� ���������%1��� �% *% ����% KK0�����! 6�������� ��! �$ 6��� �� &��+� "���%88 "����! �� �$ J�$ ����� ����$

6������ �� ��������� .�!���� ������������ ,��7���� �� 6���������� H�+� � 6 ?&���$@%

1��� T%� "���� �%)*%� ��! 3% ��4$% �55J%1������'�� 4�(������!� ��� �50���.��0� �(!"���!"% 6��#��!��,�� 6��#��!� ,��7���� "���%

&������ �% '% ����% KK"������ H$�7��� �� �$ .������ *���� �� �$ ��������! "�& G$�����

��������� &��+�%88 "2G� G��+��� "�4� "G")�>�� ,��7���� �� 6��������� ���� .��������

H�+� � 6 %

&��OP� ,��#� "% 1%� ��! % <���OP�)3OP�B% ����% KK*������� H�!!��� �� ��������� "���� ���$ *$���)1�7! H�!�� �

44�������� �� �$ *4����$ &��+�%88 6�" 3��������� "�4� (�% ��J�� 1��!��� ,� ?*4��#�@%

(�#� � 3% &% �55�% KK"��� &��+�� ��! &��+� "���%88 2�� �!���� :(0�!�� �J?�@� �5�JJ%(�#� � 3% &% �55>% KK6��4������� 6��������� ��! ���� �� �$ ��������� *4�� &��+�%88 ��!/ :(0�!�� (-

�'(!(��'" �5?�@� ��J���5%2��� *% *% �55�% KK�������� .��E���� �� "����7 '����������� ��$�� �� 6�����! ��������� * ���� ���$

6��4����7 <�������%88 2�� �!���� :(0�!�� �>� J��>�%"����� % �55�% KK'��!��� 0�����! �� �� .�4���� &��+�� '$ 6�� �� ��������� �� H������%88 2�� �'(!(��'

:(0�!�� ���� �������%"����� *% 1% ����% KK"������ ��! 0��� 6��!��� �� 6���������8� 3������! ��������� &��+�%88 "2G�

G��+��� "�4� "G")�>�� ,��7���� �� 6��������� ���� .�������� H�+� � 6 %

����� %� &% Q������ ��! &% �7��% �55>% KK&�!���� 6��4������ �� ������� ���� &��+�� #

�M����#���� 6����������%88 ������" 4(��'� �?�@� �������%��$+�4�� &% �555% KK3��� 4������� (����! 0����� �� �$ ��� ��� �� ��������� &��+��%88 2��

���'��'�� :(0�!�� ��?�@� J����%�!+7��$� %� &% 3��+����$� ��! % ���% �55>% KK&�!���� ��������� "������ �� � 3������! <�������

.�!���� � '$ "������� ��� 2����4�� "������ �� � "�����%88 2�� �!���� :(0�!�� �5?�@� �5��>%*�$�44� 0% 6%� &% 6% 6��������� ��! % �% H�$�% �5>J% KK'$ 6���� �� G$����� ��! 24����� G$����

���%88 9��� 2��!"�'�(!" (! 4(��� ��"��" "G*)�?�@%*�$�44� 0% 6%� &% 6% 6��������� % 3% '�#���� ��! % �% H�$�% �5>>% �3( 4��'�!� (- ���'��'��% H�����������%

*���� A% �55�% KK6��4���#� �M����#���� &�!�� ��! �$ ����������� �� �$ ����4�� ��������� ��! <��

&��+��%88 2�� �!���� :(0�!�� �>?�@� ����%*���� A%� ��! �%)A% G�% �55��% KK*4����� 2����4������� ��������� &�!�� ���$ 6������ <������� ��!

244������� 6��� '����������� "����%88 6��� ��� 24������� ����$ ��! ������������ ,��7����P

6��$���M� ! 1��7���� 1��7���)��)(�7� H�����%

*���� A%� ��! �%)A% G�% �55�#% KK3� G (! � "��� �D�$��� �� G /�7 �����$ "��� &��+���%88

6��� ��� 24������� ����$ ��! ������������ ,��7����P 6��$���M� ! 1��7���� 1��7���)��)(�7�

H�����%

*����� *% �555% KK0�������� '����������� ��$�� &�� 6������� /�� '668� 6��# &��+� "���%88 2�� �!����:(0�!�� ��?�@� ����%

G�� �%)A%� ��! A% *���% �55�% KK*4����� 2����4������� ��������� &�!�� ���$ 6������ <������� ��!

�����! '����������� "����%88 62�� ,��7����P 6��$���M� ! 1��7���� 1��7���)��)(�7� H�����%

G������ % H% �55�% KK ���7�� ��� ��� �$ 6��������� "I ��������� ������%88 "����! �� �$ ��! �����

����$ 6������ �� ��������� .�!���� ������������ ,��7���� �� 6���������� H�+� � 6 ?&���$@%

G������ % H% �555% KK&��+� ��$������%88 &���� <��!��� *�$��� �� H������� *������! ,��7���� %

G���+� 0% % �555% KK � ��4������ ��� ��� �� �$ .�4��� �� /!� 6�������� �� H�!!��� H$�7��� �� �

6��4����7 ��������� &��+�%88 "����! �� �$ ��$ ����� ����$ 6������ �� ��������� .�!����

������������ ,��7���� �� 6���������� H�+� � 6 ?&���$@%

G������� 6% 3% �55>% KK*������� H�!!��� �� � &����),��� ������� � ��4������ ��� ��� �� H�!� �� *�44�

��������� �� ������! ��! G���%88 ��!/ :(0�!�� (- �'(!(��'" �5?�@� �������%G������� 6% 3% �555% KK&������� 3��4�� "��� �� �$ H�����$ ��������� *4�� &��+�%88 �����'�! �'(!(��'

��+��� >5� >���>�J%

G�� 3% �%� "% % ����!����� ��! �% �% T$���% ����% KK24����� H�!!��� ��! 6���������� *������� ��� 6�4����)

.�����7 <��!�%88 �0�(3��! :(0�!�� (- 73����(!" ��"���'� ���� J���J�J%

�J �(.*/ � & ' (3 */&,�1 *% 2�(

Page 33: Two-settlement Systems for Electricity Markets Under Network Uncertainty and Market Power

G�� 3% �%� ��! "% % ����!����% ��!��!% KK6��4����7 24������ *�44� 6���������� ��! H�H �D�$����%88

G��+��� "�4�� <��!��� *�$��� �� H������� <����� .������� �� '�$����� � ������� < %

G�� 3% �%� "% % ����!����� ��! A% *��% ��!��!% KK24����� 6�4���� �D4������ �� �$ "���� �� 6�4����

24�����%88 G��+��� "�4�� <��!��� *�$��� �� H������� <����� .������� �� '�$����� � ������� < %

'G2)*�''1�&�(' *A*'�&* 02 �1�6'.6.'A & ��'* ��