Electricity Market Transformation in the Renewable Energy Era: A Systematic Review

Abstract

The integration of renewable energy sources into electricity markets presents both opportunities and challenges, influencing market stability and pricing dynamics. While renewable energy lowers wholesale electricity prices through the merit-order effect, its intermittency contributes to price volatility, requiring advanced hedging strategies and predictive analytics. This systematic review examines the impact of renewable energy integration on market stability and pricing, focusing on mechanisms such as price fluctuations, hedging instruments, demand-side management, and regulatory frameworks. The study follows the PRISMA methodology, utilizing SCOPUS-indexed journal articles published between 2015 and 2025 to ensure academic rigor. Findings reveal that increased renewable penetration reduces electricity prices but amplifies price volatility, necessitating improved financial instruments such as forward contracts, capacity markets, and renewable derivatives. Market power adjustments by dominant energy firms in response to renewable growth influence overall competitiveness, while decentralized energy markets, microgrid optimization, and peer-to-peer electricity trading enhance market resilience. Additionally, cross-border electricity trade remains an underexplored but critical factor in balancing supply-demand mismatches. Regulatory frameworks play a vital role in mitigating instability, with mechanisms like feed-in tariffs, renewable auctions, and carbon pricing influencing investment and market stability. However, misalignment between renewable subsidies and carbon pricing strategies can create unintended market distortions. The study highlights the need for AI-driven forecasting models to improve price predictability and calls for longitudinal analyses to assess the evolving cost-benefit dynamics of decentralized energy adoption. This review provides valuable insights for policymakers, energy regulators, and market participants, offering a comprehensive synthesis of the financial and operational challenges associated with renewable energy integration. The findings contribute to the development of resilient, adaptive market structures that support the transition toward a sustainable and economically viable energy system.A integração de fontes de energia renováveis ​​nos mercados de eletricidade apresenta oportunidades e desafios, influenciando a estabilidade do mercado e a dinâmica de preços. Enquanto a energia renovável reduz os preços de eletricidade no atacado por meio do efeito de ordem de mérito, sua intermitência contribui para a volatilidade dos preços, exigindo estratégias avançadas de hedge e análise preditiva. Esta revisão sistemática examina o impacto da integração de energia renovável na estabilidade do mercado e nos preços, com foco em mecanismos como flutuações de preços, instrumentos de hedge, gestão do lado da demanda e estruturas regulatórias. O estudo segue a metodologia PRISMA, utilizando artigos de periódicos indexados pela SCOPUS publicados entre 2015 e 2025 para garantir o rigor acadêmico. As descobertas revelam que o aumento da penetração renovável reduz os preços da eletricidade, mas amplifica a volatilidade dos preços, necessitando de instrumentos financeiros aprimorados, como contratos a termo, mercados de capacidade e derivativos renováveis. Os ajustes de poder de mercado por empresas de energia dominantes em resposta ao crescimento renovável influenciam a competitividade geral, enquanto os mercados de energia descentralizados, a otimização de microrredes e o comércio de eletricidade ponto a ponto aumentam a resiliência do mercado. Além disso, o comércio transfronteiriço de eletricidade continua sendo um fator pouco explorado, mas crítico, no equilíbrio de descompassos entre oferta e demanda. As estruturas regulatórias desempenham um papel vital na mitigação da instabilidade, com mecanismos como tarifas feed-in, leilões renováveis ​​e precificação de carbono influenciando o investimento e a estabilidade do mercado. No entanto, o desalinhamento entre subsídios renováveis ​​e estratégias de precificação de carbono pode criar distorções de mercado não intencionais. O estudo destaca a necessidade de modelos de previsão baseados em IA para melhorar a previsibilidade de preços e exige análises longitudinais para avaliar a dinâmica de custo-benefício em evolução da adoção de energia descentralizada. Esta revisão fornece insights valiosos para formuladores de políticas, reguladores de energia e participantes do mercado, oferecendo uma síntese abrangente dos desafios financeiros e operacionais associados à integração de energia renovável. As descobertas contribuem para o desenvolvimento de estruturas de mercado resilientes e adaptáveis ​​que apoiam a transição para um sistema de energia sustentável e economicamente viável.