LIUC Papers n. 237, gennaio 2011 - Metodi quantitativi, 19

Correlation analysis between faults in the electricity grid and spot prices in the Nordic region.

Fernanda Strozzi, Chiara Rossignoli, José-Manuel Zaldívar

Note biografiche dell'autore  

Dr. Fernanda Strozzi

Fernanda Strozzi si è laureata in Matematica a Pavia ed ha conseguito il dottorato in Ingegneria chimica presso l’università di Twente in Olanda. E’ docente di Analisi Numerica e Metodi Matematici per le Applicazioni Industriali presso l’Università Cattaneo-LIUC. I suoi principali interessi di ricerca riguardano la teoria dei sistemi complessi ed in particolare lo studio della sensitività locale, l’estrazione di informazioni sulla dinamica dei sistemi a partire dallo studio delle serie temporali da essi generate ed i legami tra dinamica e topologia nelle reti. Su questi temi è autrice di circa 100 pubblicazioni di cui 30 su riviste “peer-review” in collaborazione con centri di ricerca nazionali ed esteri. E’ coordinatrice di un progetto finanziato dalla UE sullo studio della vulnerabilità e resilienza delle reti complesse costruite dall’uomo in particolare reti elettriche e reti  logistiche.

Dr. Ing. José-Manuel Zaldívar Comenges
Laureatosi in Ingegneria Chimica presso l’Università di Barcellona (Spagna), Istituto Quimico de Sarrià, ha continuato i suoi studi e conseguito il dottorato di ricerca presso l’Università di Twente (Olanda) con una tesi sulla simulazione di sistemi liquido-liquido in reattori discontinui. Dal 1987 è ricercatore presso il Centro Comune di Ricerca di Ispra dove ha svolto lavori nel campo della sicurezza chimica e sulle applicazioni della teoria del caos nell’ ingegneria chimica. Attualmente lavora nel campo della modellistica dei sistemi ecologici e dell’interazione tra contaminanti ed ecosistemi. Autore di più di 300 articoli di cui 100 su riviste“peer-review”, curatore di un libro sulla sicurezza dei reattori chimici, ha coordinato 8 dottorati di ricerca ed è stato relatore di 10 tesi di laurea per diverse Università Europee.

Dr. Chiara Rossignoli
Chiara Rossignoli si è laureata in Discipline Economiche e Sociali presso l'Università "Bocconi" e ha conseguito il dottorato in Storia delle Dottrine Economiche e Sociali presso l'Università di Firenze. E' docente di Ricerca Operativa, Metodi Matematici per l'Ingegneria, Matematica per l'Economia e Analisi Matematica presso l'Università "Cattaneo" di Castellanza.
I suoi principali interessi di ricerca riguardano la storia dell'applicazione dei metodi matematici all'economia e la moderna teoria del portafogli.

 

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Sommario

In questo lavoro abbiamo analizzato le correlazioni tra il prezzo dell'energia elettrica, il consumo totale e disturbi nella rete elettrica utilizzando i dati del mercato nordico dell'elettricità. I dati sono mensili a partire dall’1 gennaio 2000 fino al 31 dicembre 2006. Il trattamento preliminare dei dati consiste nell’eliminazione dei trend in diversi modi: applicando l'operatore differenza prima e sottraendo la retta di regressione. Inoltre abbiamo considerato la volatilità dei prezzi, dei disturbi e dei consumi totali. Le domande principali a cui si è cercato di rispondere sono state: L’andamento dei prezzi è correlato a quello dei disturbi nella rete elettrica? Si possono individuare finestre temporali in cui la correlazione è maggiore? La conclusione principale di questo lavoro è che non esiste una chiara correlazione tra disturbi e prezzi su tutto l’intervallo temporale considerato: utilizzando Cross Correlation Function e la Recurrence Quantification Analysis abbiamo trovato una forte correlazione tra la volatilità dei disturbi e quella dei prezzi ma solo su finestre di sei o dodici mesi, inoltre, l’ elevata volatilità dei prezzi sembra precedere l’ aumento della volatilità dei disturbi.

Abstract

In this work we have analysed correlations between electricity price, total consumption and disturbances using the data of the Nordic electricity market, that is monthly spot prices, disturbances and consumption from the beginning of January 2000 until the end of December 2006. The preliminary data treatment included the elimination of trends by applying the difference operator and subtracting the regression line. In addition we considered the volatilities of price, disturbances and total consumption. Addressed questions were: are monthly spot prices correlated with disturbances? Can we increase the correlation by shifting the time series and can we use the evolution of one time series to anticipate the behaviour of the other? Can we detect at least some windows of correlation? The main conclusion of this work is that there is correlation between disturbances and prices: by using the Cross Correlation function we found a strong correlation between the volatility of disturbances and de-trended prices or the volatility of prices, but only on windows of six or twelve months – that is, elevated price volatility precedes elevated disturbance volatility. To analyse the information on a shorter period, we have also applied Cross Recurrence Plot (CRP) analysis.