Formação Galp Energia
Modelação e Simulação de Mercados de Energia Eléctrica
:: Sessão #9 ::
Formas de negociação de energia em ambiente
de mercado com referência ao MIBEL
:: Mercados a prazo, spot e serviços de sistema ::
Jorge de Sousa
Professor Coordenador
ISEL - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa
Sessão #9 | 2 Junho 2010
-1-
Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot

Mercado de serviços de sistema

Exemplo de aplicação

Modelação e simulação em GAMS

Exercícios de aplicação em GAMS
Sessão #9 | 2 Junho 2010
-2-
Enquadramento
A liberalização do sector eléctrico e o MIBEL

O sector eléctrico conheceu uma profunda alteração estrutural à escala
mundial, com especial importância a partir 1990, que se designa
genericamente por reforma ou liberalização do sector.

Esta reforma, embora com diferenças entre os diversos mercados, consiste
na liberalização dos segmentos potencialmente competitivos (produção e
comercialização) e pela regulação dos segmentos considerados como
monopólios naturais (transporte, distribuição e operação do sistema).

Neste contexto o sistema eléctrico português conheceu uma primeira
reforma em 1995, com legislação específica que visou a separação do
sistema regulado (SEP) do sistema liberalizado (SENV).

A 1 de Julho de 2007 teve lugar a integração do mercado português e o
mercado espanhol (liberalizado desde 1998) dando lugar ao Mercado
Ibérico de Electricidade (MIBEL).
Sessão #9 | 2 Junho 2010
-3-
Enquadramento
Motivações económicas para as reformas
•
Sobre-investimento em capacidade de produção
Empresa monopolista privada com regulação: Efeito de Averch-Johnson
Empresa monopolista pública: Gestão pública
•
Extinção das condições de monopólio natural na produção
Redução da escala mínima eficiente: Centrais de ciclo combinado
Crescimento do consumo: Por sistema e por integração de sistemas
•
Diferenças de preços consideráveis entre regiões (nos EUA)
Sessão #9 | 2 Junho 2010
-4-
Enquadramento
Motivações políticas para as reformas
•
Efeito político da queda do bloco Soviético com implicações na
visão económica predominante a nível mundial
•
Programas de privatização
No Reino Unido, Chile e Argentina
Em Portugal, com a retirada da Constituição da irreversibilidade
das nacionalizações e da reforma agrária (1989)
•
Construção do Mercado Interno Europeu da Electricidade
Directiva 96/92/CE
Directiva 2003/54/EC
Directiva 2009/72/EC (incluída no “Third Energy Package”)
Sessão #9 | 2 Junho 2010
-5-
Enquadramento
Evolução histórica das principais reformas
 1978 – EUA (PURPA)
 1982 – Chile
 1990 – Inglaterra e Gales (1ª Bolsa a nível mundial)
 1991 – Noruega
 1996 – Suécia (+ Finlândia e Dinamarca -> NordPool)
 1997 – Austrália (Victoria 1994 + Nova Gales do Sul)
 1998 – Espanha e alguns estados dos EUA (Califórnia)
 1999 – Holanda

…
Sessão #9 | 2 Junho 2010
-6-
Enquadramento
Exemplos de integração de mercados eléctricos
Integrações Regionais
- Grã-Bretanha (Inglaterra, Gales, Escócia)
- NEM (ACT, QLD, NSW, VIC, SA | TAS)
- PJM (Delaware, Illinois, Indiana, Kentucky, Maryland, Michigan,
New Jersey, North Carolina, Ohio, Pennsylvania, Tennessee,
Virginia, West Virginia, District of Columbia, …)
Integrações Nacionais
- NordPool (Noruega, Suécia, Finlândia, Dinamarca)
- MIBEL (Portugal, Espanha)
Sessão #9 | 2 Junho 2010
-7-
Enquadramento
Transição para o regime liberalizado
Sessão #9 | 2 Junho 2010
-8-
Enquadramento
Quadro legislativo e regulatório do mercado
AUTORIZAÇÃO PARA CONSTRUÇÃO
PRODUÇÃO
LIVRE CONCORRÊNCIA
MERCADO GROSSISTA
TRANSPORTE
DISTRIBUIÇÃO
MONOPÓLIO NATURAL
ACESSO REGULADO
CONSUMIDORES VULNERÁVEIS
COMERCIALIZAÇÃO
CONSUMIDORES ELIGÍVEIS
Sessão #9 | 2 Junho 2010
-9-
Enquadramento
Organização do mercado liberalizado
Consumidores
Produtores
Operador de Sistema
Rede de transporte
Distribuição
Operador de Mercado
Fluxo de electricidade
Pagamentos de energia
Pagamentos de serviços
Mercados organizados
contratos e pagamentos
Sessão #9 | 2 Junho 2010
Comercializadores
- 10 -
Enquadramento
Principais bolsas europeias de electricidade
Países com mercado spot e
de derivados
Países com mercado spot
Sessão #9 | 2 Junho 2010
- 11 -
Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot

Mercado de serviços de sistema

Exemplo de aplicação

Modelação e simulação em GAMS

Exercícios de aplicação em GAMS
Sessão #9 | 2 Junho 2010
- 12 -
MIBEL – Mercado Ibérico de Electricidade
Mix de produção
Cons. Reguladores MIBEL | Dez 2009
Sessão #9 | 2 Junho 2010
- 13 -
MIBEL – Mercado Ibérico de Electricidade
Negociação por segmento de mercado
Cons. Reguladores MIBEL | Dez 2009
Sessão #9 | 2 Junho 2010
- 14 -
MIBEL – Mercado Ibérico de Electricidade
Repartição do mercado por empresa
Cons. Reguladores MIBEL | Dez 2009
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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MIBEL – Mercado Ibérico de Electricidade
Formas de negociação

Mercados organizados

Mercado a prazo (OMIP)

Mercado diário (OMEL)

Mercado intradiário (OMEL)

Mercado de serviços de sistema (OS: REN | REE)

Contratos bilaterais físicos

Leilões de energia

Leilões de capacidade virtual (VPP)
Sessão #9 | 2 Junho 2010
- 16 -
MIBEL – Mercado Ibérico de Electricidade
Mercados organizados (bolsas)


Os mercados organizados do MIBEL funcionam com base numa bolsa
ibérica de energia eléctrica assente em dois pólos, o português (OMIP) e o
espanhol (OMEL), que serão futuramente integrados e darão então origem
ao OMI, um operador de mercado único.
1.
O OMIP (www.omip.pt) é responsável pela negociação a prazo de
energia eléctrica.
2.
O OMEL (www.omel.es) é responsável pela negociação diária de
energia eléctrica.
Com a concretização do MIBEL, passou a ser possível, a qualquer
consumidor no espaço ibérico, adquirir energia eléctrica em regime de livre
concorrência, a qualquer produtor ou comercializador que actue em
Portugal ou em Espanha.
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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MIBEL – Mercado Ibérico de Electricidade
Formas de negociação
Sessão #9 | 2 Junho 2010
- 18 -
MIBEL – Mercado Ibérico de Electricidade
Formas de negociação
Mercado eléctrico
Contratos
bilaterais
Mercado
de
futuros
Mercado
diário
Mercado
intradiário
Mercado de
ajustes
Mercado
serviços
de
sistema
Transacções em contínuo e leilões
Operador de
Mercado (Bolsa
de derivados)
Sessão #9 | 2 Junho 2010
Operador de
Mercado
(Mercado spot)
Operador de mercado
em coordenação com
Operador de Sistema
Operador de
Sistema
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Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot

Mercado de serviços de sistema

Exemplo de aplicação

Modelação e simulação em GAMS

Exercícios de aplicação em GAMS
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados a prazo
OMIP - Mercado a prazo
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados a prazo
OMIP – Ambiente de negociação
• Multilateral
– Todas as ordens interagem entre si
• Anónimo
• OMI Clear é a contraparte central (sem risco de crédito)
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados a prazo
OMIP – Especificação dos contratos
• Contratos de futuros de carga base e ponta
• Contratos financeiros e físicos (com entrega física)
• Unidade de contrato: 1 MW * número de horas
• Tick: 0.01 €/MWh
• Períodos de entrega:
– Próximas 3 semanas
– 3 a 5 meses
– 4 a 7 trimestres
– Próximos 2 anos civis
• Preço de referência :
– Valor do índice "SPEL|PTEL base|ponta”
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot

Mercado de serviços de sistema

Exemplo de aplicação

Modelação e simulação em GAMS

Exercícios de aplicação em GAMS
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados spot
OMEL - Mercado diário e intradiário
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados spot
OMEL - Mercado diário e intradiário
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados spot
OMEL - Mercado diário
• Gerido pelo OMEL (Madrid) desde Janeiro de 1998
• 24 leilões diários, para cada uma das horas (1-24|25) do dia de calendário
seguinte
• Realizado todos os dias às 10:00 CET
• Participam todos os produtores, distribuidores, comercializadores, agentes
externos, representantes e consumidores
• Lógica de preço marginalista (realiza um só preço para cada hora)
• Considera 2 zonas separadas mas interligadas com solução de Market
Splitting
• Ofertas simples e complexas (indivisibilidade, receita mínima, gradiente de
carga, paragem programada)
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados spot
OMEL – Licitações de compra ao mercado diário
Curva da procura
Ofertas de compra
As ofertas de compra são ordenadas de forma
decrescente para que as ofertas de preço
superior tenham prioridade sobre as ofertas
de preço inferior
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados spot
OMEL – Licitações de venda ao mercado diário
Curva da oferta
Ofertas de venda
As ofertas de venda são ordenadas de forma
crescente para que as ofertas de preço
inferior tenham prioridade sobre as ofertas de
preço superior
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados spot
OMEL – Fecho do mercado diário em preço e energia
Devido a outras restrições
podem existir ofertas com
mérito económico que não
casam e o preço de fecho é
então dado pela intersecção
da curva da oferta casada
com a curva da procura
casada
O preço de fecho é
estabelecido pela intersecção
da curva da oferta com a
curva da procura
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados spot
OMEL – Market splitting no mercado diário
PORTUGAL
ESPANHA
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados spot
OMEL - Mercado intradiário
• Geridos pelo OMEL (Madrid)
• Seis sessões realizadas todos os dias
• Participam todos os produtores, distribuidores, comercializadores, agentes
externos, representantes e consumidores
• Lógica de preço marginalista (realiza um só preço para cada hora)
• Considera 2 zonas separadas mas interligadas com solução de Market
Splitting
• Ofertas simples e complexas
• Regras semelhantes às do Mercado Diário
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercados spot
OMEL – Sessões do mercado intradiário
Sessão #9 | 2 Junho 2010
- 33 -
Mercados spot
OMEL – Preços mercados diário e intradiário
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot

Mercado de serviços de sistema

Exemplo de aplicação

Modelação e simulação em GAMS

Exercícios de aplicação em GAMS
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercado de serviços de sistema
Mercado de reserva: Primária, secundária e terciária
Reserva primária
Reserva secundária
Reserva terciária
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercado de serviços de sistema
Reserva secundária
Banda secundária
Variação máxima da potência das unidades, no sentido
correspondente e com a velocidade estabelecida, em resposta ao
sistema de controlo.
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercado de serviços de sistema
Reserva terciária
Reserva de regulação terciária
Variação máxima de potência que uma unidade consegue
efectuar num tempo máximo de 15 minutos, e que possa
manter, pelo menos, durante duas horas.
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercado de serviços de sistema
Preço da banda secundária
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Mercado de serviços de sistema
Preço da energia secundária e terciária
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot

Mercado de serviços de sistema

Exemplo de aplicação

Modelação e simulação em GAMS

Exercícios de aplicação em GAMS
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Exemplo de aplicação
Licitações e equilíbrio no mercado diário
Considere um mercado de energia eléctrica em que se efectuaram as seguintes
licitações de compra e de venda para uma dada hora:
c1
c2
c3
c4
c5
C O M P R A
Potência Preço
(MW)
(€/MWh)
500
180
300
80
400
50
100
100
200
20
V E N D A
Potência
Preço
(MW)
(€/MWh)
v1
300
0
v2
200
80
v3
100
30
v4
400
20
v5
200
60
v6
150
40
v7
80
10
v8
200
55
Indique quais as licitações de compra e venda que casaram e determine o preço
e a potência de fecho do mercado.
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot

Mercado de serviços de sistema

Exemplo de aplicação

Modelação e simulação em GAMS

Exercícios de aplicação em GAMS
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Modelação e simulação em GAMS
Programação em GAMS (1/4)
* MODELO DE MERCADO para casamento de licitacoes de compra e venda
* seguindo a logica do mercado diario do MIBEL
SETS
c indice das licitacoes de compra /c1*c5/
v indice das licitacoes de venda /v1*v8/
;
TABLE COMPRA(c,*) licitacoes de compra
POT
PRC
* Potencia
Preco
*
(MW)
(€/MWh)
c1
500
180
c2
300
80
c3
400
50
c4
100
100
c5
200
20
;
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Modelação e simulação em GAMS
Programação em GAMS (2/4)
TABLE VENDA(v,*) licitacoes de compra
POT
PRC
* Potencia
Preco
*
(MW)
(€/MWh)
v1
300
0
v2
200
80
v3
100
30
v4
400
20
v5
200
60
v6
150
40
v7
80
10
v8
200
55
;
VARIABLES
W funcao objectivo - bem estar social
Pc(c) potencia casada de cada licitacao de compra
Pv(v) potencia casada de cada licitacao de venda
;
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Modelação e simulação em GAMS
Programação em GAMS (3/4)
POSITIVE VARIABLES Pc(c), Pv(v);
EQUATIONS
BESOCIAL equacao funcao objectivo - bem estar social
PMAXCMP(c) equacao de potencia maxima das lcitacoes de compra
PMAXVND(v) equacao de potencia maxima das licitacoes de venda
BALANCO equacao de balanco entre a potencia casada de compra e venda
;
BESOCIAL .. W =e= SUM(c, COMPRA(c,'PRC')*Pc(c)) SUM(v, VENDA(v,'PRC')*Pv(v));
PMAXCMP(c) .. Pc(c) =l= COMPRA(c,'POT');
PMAXVND(v) .. Pv(v) =l= VENDA(v,'POT');
BALANCO .. SUM(c, Pc(c)) =e= SUM(v, Pv(v));
MODEL Bolsa /ALL/;
SOLVE Bolsa USING LP MAXIMIZING W;
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Modelação e simulação em GAMS
Programação em GAMS (4/4)
Parameters
Preco preco de mercado
Potencia potencia casada;
Preco = SMAX(v,sign(Pv.l(v)) * VENDA(v,'PRC'));
Potencia = SUM(v, Pv.l(v));
DISPLAY W.l, Compra, Venda, Pc.l, Pv.l, Preco, Potencia;
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot

Mercado de serviços de sistema

Exemplo de aplicação

Modelação e simulação em GAMS

Exercícios de aplicação em GAMS
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Exercícios de aplicação em GAMS
1.
Para o exemplo de aplicação apresentado determine quais as licitações de
compra e venda casadas, bem como o preço e a potência de fecho do
mercado. Justifique os resultados.
2.
Considere outro período de negociação igual ao anterior à excepção da
licitação c1 (que agora não existe). Se detivesse uma central hídrica
reversível com uma potência de bombagem de 10 MW e rendimento do
ciclo de bombagem de 80% como efectuaria as respectivas licitações em
cada um dos períodos anteriores? Que ganho obteria?
3.
A partir do mercado diário do MIBEL (www.omel.es -> Resultados del
mercado) obtenha os dados reais relativos a uma hora de licitações. Com
base nesses valores simule o mercado e determine o preço e a potência de
fecho. Compare os valores obtidos com os valores reais de mercado e
comente as diferenças. (*)
4.
Implemente uma forma de obter por simulação os valores reais de mercado
(sugestão: retire das licitações de venda aquelas que tendo mérito
económico não casaram por serem ofertas complexas). (*)
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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Formação Galp Energia
Modelação e Simulação de Mercados de Energia Eléctrica
:: Sessão #9 ::
Formas de negociação de energia em ambiente
de mercado com referência ao MIBEL
:: Mercados a prazo, spot e serviços de sistema ::
Jorge de Sousa
Professor Coordenador
ISEL - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa
Sessão #9 | 2 Junho 2010
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