Aspectos Conceituais de Desenho de
Mercados de Eletricidade
Alexandre Nunes Zucarato
Gerente de Inteligência de Mercado
Câmara de Comercialização de Energia Elétrica
O que é Desenho de Mercado?
Economic science concerns itself primarily with theoretical and empirical generalizations about the
behavior of individuals, institutions, markets, and national economies. (...) Economic engineering is
about the design and analysis of frameworks for achieving specific economic objectives. (...)
Economic management involves the operation of economic frameworks in real time
Ben S. Bernanke (Federal Reserve)
Design is both a verb and a noun, and we’ll approach market design both as an activity and as an
aspect of markets that we study. Design also comes with a responsibility for detail. Designers can’t be
satisfied with simple models that explain the general principles underlying a market; they have to be
able to make sure that all the detailed parts function together.
Prof. Alvin Roth and Prof. Peter Coles (Havard Business School)
Market design is a kind of economic engineering, utilizing laboratory research, game theory,
algorithms, simulations, and more. Its challenges us to rethink longstanding fundamentals of
economic theory
Prof. Paul Milgrom (Stanford University)
My work can be described as market engineering, using price and incentive mechanisms for
coordination of decentralized systems. Market engineering employs economic theory and operations
research tools in the same way as mechanical or electrical engineering employ physics and
mathematics
Prof. Shmuel Oren (Berkeley University)
O que é Desenho de Mercado?
•
Definição das “regras do jogo” para
– Incentivar comportamentos desejados dos agentes de mercado
– Restringir comportamentos inadequados dos agentes do mercado
•
Principais escolhas
– Qual o grau de abertura do mercado?
• Define onde há competição
– Qual a forma de despacho
• Impactos nas transações de curto prazo
– Necessita-se de um mecanismo de adequação do suprimento?
• Indução de investimentos
Grau de abertura do mercado
Grau de abertura do mercado
1.
Monopólio
2.
Comprador Único
3.
Competição do Atacado
4.
Competição no Varejo
Grau de abertura do mercado
Empresa verticalmente integrada
•
Modelo 1: Monopólio
– Monopólio em todos os níveis
– Integração vertical
– Empresas reguladas
– Não há competição
Gerador
Transmissor
Distribuidora
Consumidor
Grau de abertura do mercado
•
Modelo 2: Comprador Único
– Modelo de transição
– Competição na geração
– Distribuidoras não podem escolher
fornecedor
– Contratos entre geradores e comprador
único
– Comprador único faz média de preços
– Riscos repassados para consumidores
via comprador único
Grau de abertura do mercado
•
Modelo 3: Competição no Atacado
– Distribuidoras escolhem fornecedor
• competição no mercado precisa ser fiscalizada
– Livre acesso à transmissão
• monopólio da transmissão precisa ser regulado
– Consumidor final ainda não é livre
Grau de abertura do mercado
•
Modelo 4: Competição no Varejo
– Todos os consumidores podem escolher seus fornecedores
– Consumidores finais podem negociar diretamente com geradores
– Livre acesso à transmissão e à distribuição
Grau de abertura do mercado
•
Resumo
Competição na
Geração?
Distribuidora
escolhe supridor?
Consumidores
escolhem supridor?
Modelo 1:
Modelo 2:
Modelo 3:
Modelo 4:
Monopólio
Comprador
Competição
Competição
Único
no Atacado
no Varejo
Não
Sim
Sim
Sim
Não
Não
Sim
Sim
Não
Não
Não
Sim
Formas de Despacho
Formas de Despacho
•
Necessidade de organizar 3 funções básicas da indústria
– Equilíbrio instantâneo entre oferta e demanda
– Gerenciamento do congestionamento da rede
– Comércio da energia elétrica no curto prazo
•
Opções
– Despacho descentralizado (Modelo Bilateral)
– Despacho centralizado (Modelo Pool)
• Tight Pool e Loose Pool
Despacho Centralizado ou Pool
•
Operador independente do sistema (ISO)
– Não possui ativos
•
O operador define o despacho de mínimo custo por meio de uma ordem de mérito
– Baseada em custo (tight pool)
– Baseada em preço (loose-pool)
•
O preço de curto prazo reflete o despacho físico do sistema
•
Os contratos são instrumentos financeiros
Preço de Curto Prazo no Modelo Pool
•
Participação mandatória
– Só participam geradores e consumidores
•
Preço Zonal
– Os preços do mercado de curto prazo são iguais em todas as barras de uma zona de mercado
(submercado)
– Restrições de transmissão internas às zonas são gerenciadas por meio de re-despacho,
remunerado por encargo
•
ou Preço Nodal
– Os preços do mercado de curto prazo são definidos por barra
– As restrições de transmissão são determinantes para a formação do preço
•
Tempo Real
– Serviço ancilar
Despacho Descentralizado ou Bilateral
•
Operador da rede transmissão (TSO)
– Possui ativos (rede)
•
Os contratos são instrumentos físicos, registrados junto ao operador
•
A programação da geração é definida pelos geradores para atendimento dos contratos
•
O operador coordena os despacho para garantir a segurança
Preço de Curto Prazo no Modelo Bilateral
•
Participação voluntária em bolsa, com entrega física
– Day ahead & Intraday
•
Preço Zonal
– Os preços do mercado de curto prazo são iguais em todas as barras de uma zona de
mercado (submercado)
– Restrições de transmissão internas às zonas são gerenciadas por meio de re-despacho,
remunerado por encargo
•
Tempo Real
– Penalidade para quem estiver com posição aberta
– Serviço ancilar
Possíveis arranjos
Preço
Nodal
Pool
Preço
Zonal
Preço
Zonal
Bilateral
Longo Prazo
Médio Prazo
Contratos
Contratos
Curto
Prazo
Tempo
Real
SPOT
(Diferenças)
SPOT
(Contrato)
Balance
(TSO)
Ancilares
Ancilares
Caso Brasil
Tight
Pool
Longo Prazo
Médio Prazo
Contratos
Preço
Zonal
Curto
Prazo
Tempo
Real
SPOT
(Diferenças)
Ancilares
Mecanismo de adequação do suprimento
Conceitos: segurança x adequação
Segurança do suprimento
Adequação do suprimento
Capacidade de um sistema
elétrico suportar distúrbios
súbitos como curto-circuitos
e/ou perda de equipamentos
Capacidade de um sistema
elétrico atender à demanda
supondo um determinado
critério de suprimento
Horizonte da Operação
Horizonte da Expansão
• Aversão ao risco de
déficit de potência
• Investimento em
usinas até que a
potência disponível
seja suficiente para
atender à demanda de
ponta acrescida de
uma margem
• PDisp = 1,05 x DMax
Sistemas hidrelétricos
Sistemas termelétricos
Conceitos: critério de suprimento
• Aversão ao risco de
déficit de energia
• Investimento em
usinas até que seja
garantido o
atendimento à carga
de energia com um
determinado nível de
risco
• EAss = Carga
Investimentos em Expansão
•
Num mercado idealizado
– A capacidade instalada é acrescida até que não haja mais renda a ser extraída do
mercado (ausência de lucro extraordinário)
– O mercado também é capaz de determinar o montante de investimento em cada tipo de
fonte de geração
$/MWh
Preço-teto
A
B
CV1
Condições de Contorno
CustoFixo_2 = Área_A
CustoFixo_1 = Área_A + Área_B
CV2
LOLP
D
1
Duração
Falhas nos mercados de eletricidade
•
Mercados de eletricidade possuem duas grandes falhas no lado da demanda
Ausência de medição e faturamento em tempo real
Ausência de controle, em tempo real, do fluxo de
eletricidade de forma individualizada
Confiabilidade se torna um bem público
Há necessidade de coordenar a expansão
Como induzir o nível adequado de investimento?
•
•
O problema da Adequação do Suprimento
– Prover serviços de eletricidade confiáveis ao menor custo possível
A solução da literatura
– Mecanismos de Adequação do Suprimento
• Introdução de sinais econômicos complementares ao preço de curto prazo
– Princípio de funcionamento
• Substituição da receita no mercado de curto prazo por uma outra fonte receita
$/MWh
Preço-teto
-
CV1
CV2
LOLP
1 Duração
Um portfolio de mecanismos...
Demanda por reserva operativa
•O operador do sistema aumenta o mercado demandando uma reserva operativa
Mecanismos baseados em preço
•Explícito pagamento pelo recurso instalado
Mecanismos baseados em quantidade
•Consumidores deve contratar uma quantidade suficiente de recurso para cobrir sua
demanda
Mecanismos híbridos
•Contratação centralizada por meio de uma curva de demanda por recurso
Estado da arte
•Contrato de confiabilidade (Colombia, New England e PJM)
O que usamos no SEB?
•
•
O SEB adota o mecanismo de contratação mandatória
– O consumo deve estar 100% contratado
– Os vendedores de contratos devem possuir lastro para 100% de suas vendas, por meio
de garantia física própria ou de terceiros (via contrato)
• Caso haja insuficiência de lastro, o agente estará sujeito a penalidade por falta de
lastro
Qual o racional por trás do mecanismos de contratação mandatória?
– Garantir que o critério de suprimento utilizado na expansão do SIN esteja refletido no
ambiente comercial
Carga SIN ≤ Contratos ≤ Energia Assegurada ≤ Carga Crítica
O Mecanismo do SEB com outra roupagem...
Mercado de Energia
• É o mercado onde as diferenças entre a medição (consumo ou
geração) e os contratos são valoradas ao PLD
• O agente está exposto quando a medição for diferente do volume
contratado
Mercado de Lastro (Recurso)
• É o mercado onde as diferenças positivas entre os requisitos
(consumo ou contratos de venda) e os recursos (garantia física ou
contratos de compra) são valoradas à penalidade
• O agente está exposto quando o requisito é maior que o recurso,
considerando uma janela móvel de 12 meses
Quanto vale o lastro no SEB?
Distribruição do PLD após
energia de reserva e preço
teto
E{PLD} < CME
Distribruição do CMO para
cálculo da carga crítica
E{CMO} = CME
O valor implícito do lastro é CME – E{PLD}
É o prêmio sobre o PLD!
Para reflexão
•
Steve Stoft, 2006
– The market cannot operate satisfactorily on its own. It requires a regulatory demand
for a combination of real-time energy, operating reserves, and installed capacity, and
this demand must be backed by a regulatory pricing policy. Without this reliability
policy, the power system would under-invest in generation because of the demandside flaws
– Until expensive new infrastructure removes at least one of two key demand-side flaws,
administrators, like it or not, will determine the resource and reliability level. They can
do it with eyes closed, as is the case in most markets, or with a resource adequacy
program. Those are the only choices.
Obrigado
Alexandre Zucarato
Gerente de Inteligência de Mercado
[email protected]
www.ccee.org.br
11 – 3175.6098