[pt] O Setor Elétrico Brasileiro sofreu diversas mudanças regulatórias ao longo da década de 90, entretanto, após o racionamento de energia ocorrido entre 2001 e 2002 observou-se a necessidade de adoção de um arcabouço regulatório mais moderno e eficiente. Dentre as mudanças implementadas pelo novo modelo, destacamos a competição livre de preços para o setor de geração e o Ambiente de Comercialização Livre como as mais disruptivas. Essas mudanças, além de incentivar a modicidade tarifária, permitiu que os agentes do setor se protegessem de variações do preço da energia elétrica por meio de contratos futuros/a termo. Diferente dos mercados desenvolvidos que possuem um mecanismo formal de livre comercialização por meio de uma estrutura de bolsa centralizada, o Brasil ainda mantém um mercado informal através de uma estrutura de balcão descentralizado. Esse quadro resulta em uma falta de transparência nos preços, e que gera dificuldade na obtenção de dados e análise assertiva do comportamento do mercado futuro/a termo de energia elétrica brasileiro. O crescimento do mercado a termo brasileiro, em tamanho e importância, registrado nos últimos anos justifica a necessidade de aprofundamento das análises desse mercado. O objetivo deste trabalho é compreender o comportamento dos preços a termo em relação ao preço esperado à vista futuro a partir de uma metodologia de coleta de dados de mercado. O resultado do estudo aponta comportamento de contango para os contratos de 2017 com maturidade para 2018. O resultado é aderente a estudos realizados em mercados maduros para contratos com tempo de maturidade reduzido. / [en] The Brazilian Electricity Sector has undergone several regulatory changes throughout the 1990s, however, the energy rationing between 2001 and 2002, showed the need to adopt a more modern and efficient regulatory framework. Among the changes implemented by the new model, the free competition prices for the generation sector and a Free Trading Environment stands out as the most disruptives. These changes, as well as encourage tariff modicity, also allowed the players to hedge against changes in the electricity prices through futures/forward contracts. Unlike developed markets that have formal mechanism for free trading through a centralized stock exchange structure, Brazil still maintains an informal market through a decentralized counter structure, this situation results in a lack of transparency in the prices that generate difficulty in obtaining data and assertive analysis of the Brazilian futures/forward market behavior. The growth of the Brazilian forward market, in size and importance, recorded in recent years, justifies the need to deepen the analysis of this market. The objective of this paper is to understand the behavior of forward prices in relation to the expected future spot price based on market data collection methodology. The result of the study shows a contango behavior for the contracts of 2017 with maturity to 2018. The result is adherent to studies conducted in mature markets with reduced maturity time contracts.

[pt] Neste trabalho será descrito o Índice de Pressão criado a partir da conjunção da margem de refino e dos diferenciais de preços dos petróleos físicos. Este índice tem por função revelar possíveis descolamentos entre o preço do benchmark ICE Brent e os diversos petróleos físicos negociados. Como os benchmarks sofrem influência de diversos outros fatores econômicos, e não somente dos dados correntes de oferta e demanda, de tempos em tempos, movimentos anormais ocorrem. Espera-se também, que tentativas de manipulação dos benchmarks via operações no mercado futuro tornem-se explícitas a partir da observação do Índice de Pressão. Sua definição busca demonstrar qual o papel dos diferenciais na identificação das condições correntes de equilíbrio do mercado físico com relação ao mercado financeiro. Na primeira parte do trabalho, há uma breve descrição do mercado e sua evolução histórica. Ainda no início do trabalho, agentes chave serão apresentados e seus papéis descritos. No capítulo 3, será apresentado o mercado do Mar do Norte e a mecânica de funcionamento dos seus principais benchmarks. Uma atenção especial será dada aos complexos instrumentos que conectam as dimensões físicas e financeiras do mercado. No capítulo 4 será descrita como o funcionamento do mercado se dá a partir das negociações baseadas em diferenciais ou spreads. No capítulo final, será introduzido o Índice de Pressão. O foco deste trabalho será na definição do Índice, bem como, na aplicação da teoria num estudo de caso do petróleo colombiano Castilla. Desta forma, podemos definir este trabalho como um estudo de caso qualitativo. / [en] In this work the Pressure Index, created from the conjunction of the refining margin and the price differentials of the physical oils, will be described. This index is intended to reveal possible mismatches between the ICE Brent benchmark price and the various traded physical oils. As the benchmarks are influenced by several other economic factors, not only from the current supply and demand data, from time to time, abnormal movements occur. It is also expected that attempts to manipulate the benchmarks will become explicit. The Pressure Index seeks to demonstrate the role of the differentials in the identification of the current equilibrium conditions of the physical market in relation to the financial market. On the beginning, there is a brief description of the market and its historical evolution. Key agents will be introduced and their roles described. In Chapter 3, the North Sea market and the mechanics of its main benchmarks will be presented. Attention will be paid to the complex instruments that connect the physical and financial dimensions of the market. In Chapter 4 it will be described how the operation of the market takes place from the negotiations based on differentials or spreads. In the final chapter, the Pressure Index will be introduced. The focus of this work will be on the definition of the Index as well as on the application of the theory in a case study of the Colombian petroleum Castilla. In this way, we can define this work as a qualitative case study.

[pt] Esta dissertação tem como objetivo principal introduzir uma formulação de modelo não-linear multivariado, a qual combina o modelo STVAR (Smooth Transition Vector Autoregressive) com a metodologia CART (Classification and Regression Tree) a fim de utilizá-lo para geração de cenários e de previsões. O modelo resultante é um Modelo Vetorial Auto-Regressivo com Transição Suave Estruturado por Árvores, denominado STVAR-Tree e tem como base o conceito de múltiplos regimes, definidos por árvore binária. A especificação do modelo é feita através do teste LM. Desta forma, o crescimento da árvore é condicionado à existência de não-linearidade nas séries, que aponta a divisão do nó e a variável de transição correspondente. Em cada divisão, são estimados os parâmetros lineares, por Mínimos Quadrados Multivariados, e os parâmetros não-lineares, por Mínimos Quadrados Não-Lineares. Como forma de avaliação do modelo STVARTree, foram realizados diversos experimentos de Monte Carlo com o objetivo de constatar a funcionalidade tanto do teste LM quanto da estimação do modelo. Bons resultados foram obtidos para amostras médias e grandes. Além dos experimentos, o modelo STVAR-Tree foi aplicado às séries brasileiras de Vazão de Rios e Preço Spot de energia elétrica. No primeiro estudo, o modelo foi comparado estatisticamente com o Periodic Autoregressive (PAR) e apresentou um desempenho muito superior ao concorrente. No segundo caso, a comparação foi com a modelagem Neuro-Fuzzy e ganhou em uma das quatro séries. Somando os resultados dos experimentos e das duas aplicações conclui-se que o modelo STVAR-Tree pode ser utilizado na solução de problemas reais, apresentando bom desempenho. / [en] The main goal of the dissertation is to introduce a nonlinear multivariate model, which combines the model STVAR (Smooth Transition Vector Autoregressive) with the CART (Classification and Regression Tree) method and use it for generating scenarios and forecasting. The resulting model is a Tree- Structured Vector Autoregressive model with Smooth Transition, called STVARTree, which is based on the concept of multiple regimes, defined by binary tree. The model specification is based on Lagrange Multiplier tests. Thus, the growth of the tree is conditioned on the existence of nonlinearity in the time series, which indicates the node to be split and the corresponding transition variable. In each division, linear parameters are estimated by Multivariate Least Squares, and nonlinear parameters by Non-Linear Least Squares. As a way of checking the STVAR-Tree model, several Monte Carlo experiments were performed in order to see the functionality of both the LM test and the model estimation. Best results were obtained with medium and large samples. Besides, the STVAR-Tree model was applied to Brazilian time series of Rivers Flow and electricity spot price. In the first study, the model was statistically compared to the Periodic Autoregressive (PAR) model and had a much higher performance than the competitor. In the second case, the model comparison was with Neural-Fuzzy Modeling and the STVAR-Tree model won in one of the four series. Adding both the experiments and the two applications results we conclude that the STVARTree model may be applied to solve real problems, having good results.

[pt] Esta pesquisa apresenta uma metodologia probabilística para estimativa de reservas de óleo e gás. Nesta metodologia são consideradas as incertezas de importantes variáveis presentes na avaliação econômica da produção, como as vazões de óleo e gás, os preços e custos operacionais. Além disso, neste trabalho busca-se compreender o impacto da variação do preço do óleo no comportamento dos custos no longo prazo. A relação de dependência entre as variáveis preço e custo também está presente na proposta de estimativa de reservas. Um sistema foi desenvolvido a fim de aplicar a metodologia, o que permitiu a verificação e análise dos resultados de um estudo de caso com dados reais de um campo de petróleo. Os resultados mostraram a relevância de se avaliar e quantificar as incertezas na avaliação econômica das reservas, assim como a necessidade de considerar o efeito da variação do preço do óleo nos custos operacionais. Apontase, assim, uma nova forma de estimar reservas, segundo uma abordagem probabilística, que pode impactar significativamente o volume de óleo e gás economicamente recuperável que é divulgado por uma companhia petrolífera. / [en] This study presents a probabilistic methodology for estimating oil and gas reserves. The methodology takes into account the uncertainties of important variables present in the economic evaluation of reserves, such as oil and gas production, prices, and operational costs. In addition, this research seeks to understand the impact of oil price variations on the cost behavior in the long term. The dependence relationship between price and cost is also considered in the proposed reserves estimation methodology. A system has been designed in order to apply the methodology, allowing the verification and analysis of the results in a case study with real data from an oil field. The results show the importance of evaluating and quantifying the uncertainties in the economic assessment of the reserves, as well as the need to consider the effect of oil price changes in operational costs. This research proposes, therefore, an alternative to estimating reserves, according to a probabilistic approach, which can significantly impact the volume of oil and gas economically recoverable to be disclosed by an oil company.

[pt] A Indústria de Gás Natural apresenta as características de uma indústria de rede. Assim, no caso de ocorrer uma falha em qualquer dos seus agentes ou modais logísticos, há impacto sobre toda a cadeia, com a possibilidade de torná-la inoperante. Esta indústria nasceu e cresceu de forma localizada, gerando mercados consumidores regionais. As regiões consumidoras de gás natural apresentam peculiaridades marcantes e diferentes em vários fatores, como: infraestruturas, volumes consumidos, produções, reservas provadas, formulações do preço e modais utilizados na exportação e importação. Com base nestas características pode-se inferir sobre a maturidade da Indústria de gás natural de cada região, bem como identificar desafios e oportunidade no atendimento do mercado consumidor. Esta dissertação analisa os fatores que determinam a regionalização do gás natural, as características regionais, os principais mercados mundiais e a estrutura da indústria no mercado brasileiro. Descreve as principais tecnologias atuais utilizadas no crescimento neste mercado gasífero, focando a revolução do Shale Gas no mercado norte-americano e a técnica do gasoduto virtual. Para esse fim, utilizou-se revisão narrativa da literatura internacional e nacional sobre a indústria e o mercado do gás natural, com ênfase em logística. / [en] The Natural Gas Industry has the characteristics of a network industry characteristic. Therefore, in the event of failure in any of the logistics agents or modals, there is impact over the entire chain, with the possibility of making it inoperative. This industry was born and raised in a localized way, generating regional consumers markets. Natural gas consuming regions have significant and different peculiarities in many factors, such as: infrastructures, consumed volumes, production, proven reserves, price formulations and modals used in exportation and importation. Based on these features, the maturity of Natural Gas Industry of each region can be inferred, as well as identifying challenges and opportunities in the consumer market service. This paper analyzes the factors which define the natural gas regionalization, regional characteristics, key global markets and industry structure in the Brazilian market. It outlines the main current technologies used in the growth of the gas Market, focused on the Shale Gas revolution in the North American market and in the virtual gas pipeline techniques. To this purpose, we used a narrative review of national and international literature on the natural gas industry and market with emphasis on logistics.

[pt] A Eficiência Energética (EE) pode ser considerada sinônimo de preservação ambiental, pois a energia economizada evita a construção de novas plantas de geração e de linhas de transmissão. O Leilão de Eficiência Energética (LEE) poderia representar uma alternativa muito interessante para a dinamização e promoção de práticas de EE no Brasil. Porém, é importante mencionar que isso pressupõe uma confiança na quantidade de energia reduzida, o que só pode se tornar realidade com a implantação e desenvolvimento de um sistema de Medição e Verificação (M&V) dos consumos de energia. Neste contexto, tem-se como objetivo principal simular os preços de energia do Leilão de Eficiência Energética no ambiente regulado para conhecer se a viabilidade no Brasil poderia se concretizar. A metodologia utilizada para realizar as simulações foi a de Monte Carlo, ademais, antes se utilizou o método do Kernel com a finalidade de conseguir ajustar os dados a uma curva através de polinômios. Uma vez conseguida a curva melhor ajustada se realizou a análise de cada cenário (nas diferentes rodadas) com cada amostra (500, 1000, 5000 e 10000) para encontrar a probabilidade dos preços ficarem entre o intervalo de 110 reais e 140 reais (preços ótimos propostos no LEE). Finalmente, os resultados apresentam que a probabilidade de o preço ficar no intervalo de 110 reais e 140 reais na amostra de 500 dados é de 28,20 por cento, na amostra de 1000 é de 33,00 por cento, na amostra de 5000 é de 29,96 por cento e de 10000 é de 32,36 por cento. / [en] The Energy Efficiency (EE) is considered a synonymous of environmental preservation, because the energy saved prevents the construction of new generating plants and transmission lines. The Demand-Side Bidding (DSB) could represent a very interesting alternative for the revitalization and promotion of EE practices in Brazil. However, it is important to note that this presupposes a confidence on the amount of reduced energy, which can only take reality with the implementation and development of a measurement system and verification (M&V) the energy consumption. In this context, the main objective is to simulate of the prices of the demand-side bidding in the regulated environment to meet the viability in Brazil that could become a reality. The methodology used to perform the simulations was the Monte Carlo addition, prior to the Kernel method was used in order to be able to adjust the data to a curve, using polynomials. Once achieved the best-fitted curve was carried out through an analysis of each scenario (in different rounds) with each sample (500, 1000, 5000 and 10000) to find the probability of the price falling between the 110 real range and 140 real (great prices proposed by the DSB). Finally, the results showed that the probability of staying in the price range from 110 real nd 140 real data 500 in the sample is 28.20 percent, the sample 1000 is 33.00 percent, the sample 5000 is 29.96 percent and 10000 is 32.36 percent.

[pt] Esta tese é composta de três estudos referentes ao uso de uma versão empírica da Transformada de Esscher para o apreçamento não paramétrico de opções. O primeiro introduz a transformada Esscher empírica e compara seu desempenho contra algumas bem conhecidas abordagens de apreçamento de opções paramétricas. Em nossa proposta, fazemos apenas suposições simples sobre o pricing kernel e não há necessidade de um modelo neutro ao risco. No segundo estudo, propomos um método de apreçamento de opções não paramétrico sob uma estrutura GARCH com inovações não Gaussianas. Vários artigos estenderam o apreçamento de opções não paramétrico e fornecendo evidências que esta metodologia funciona adequadamente na presença de séries temporais financeiras realistas. Para representar uma série temporal realista, usamos uma nova classe de modelo conduzido pela observação, denominado modelo de score condicional dinâmico, proposto por Harvey (2013), para modelar a volatilidade (e a cauda pesada) do preço do ativo. Finalmente, no terceiro estudo, introduzimos uma nova abordagem para a estimação indireta dos state-prices implícitos nos preços dos ativos financeiros a partir da transformada Esscher empírica. Primeiro, generalizamos a versão discreta do método de Breeden e Litzenberger (1978) para o caso em que os estados não são igualmente espaçados. Em segundo lugar, utilizamos a distribuição histórica do preço do ativo subjacente e os preços das opções observadas para estimar o parâmetro Esscher implícito. / [en] This thesis is comprised of three studies concerning the use of an empirical version of the Esscher Transform for nonparametric option pricing. The first one introduces the empirical Esscher transform and compares its performance against some well-known parametric option pricing approaches. In our proposal, we make only mild assumptions on the pricing kernel and there is no need for a risk-neutral model. In the second study, we propose a method for nonparametric option pricing under a GARCH framework with nongaussian innovations. Several papers have extended nonparametric option pricing and provided evidence that this methodology performs adequately in the presence of realistic financial time series. To represent a realistic time series, we use a new class of observation driven model, called dynamic conditional score model, proposed by Harvey (2013), for modeling the volatility (and heavy tails) of the asset s price. Finally, in the third study, we introduce a new approach for indirect estimation of state-prices implicit in financial asset prices from empirical Esscher transform. First, we generalize the discrete version of the Breeden and Litzenberger (1978) method for the case where states are not equally spaced. Second, we use the historical distribution of the underlying asset s price and the observed option prices to estimate the implicit Esscher parameter.

[pt] A busca por fontes energéticas alternativas tornou-se questão crucial para o desenvolvimento econômico mundial, sendo a biomassa uma alternativa a ser considerada. Neste estudo analisamos o caso de uma indústria de chapas de fibras de madeira, na qual cavacos de madeira podem ser utilizados tanto como matéria prima quanto como combustível para geração de energia térmica. Neste segmento, durante o processo produtivo são gerados grandes volumes de resíduos florestais que podem ser usados como combustível. O objetivo do presente trabalho é determinar a viabilidade econômico-financeira de se instalar um processo de cogeração de energia tendo como combustíveis resíduos florestais e gás natural. Assumimos que os gestores possuem duas alternativas: usar os resíduos e gás na geração de energia, liberando os cavacos para produção de MDF e HDF ou empregar os resíduos florestais, gás natural e cavacos de madeira como combustível, comercializando o excedente de energia no mercado de curto prazo. A avaliação financeira foi baseada na Teoria das Opções Reais considerando a flexibilidade gerencial de selecionar otimamente o destino final dos cavacos de madeira (chapa de madeira ou energia) ao longo do tempo. Uma importante inovação do trabalho consiste na incorporação de fatores de sazonalidade na volatilidade do preço de energia, adaptando o processo estocástico as especificidades do mercado brasileiro. Foi considerada como incerteza o preço da energia (PLD) e adotou-se como base o Modelo Geométrico de Reversão a Média com Saltos de Clewlow, Strickland e Kaminski (2000). Os resultados indicam que a opção de comercializar o excedente de energia não é viável financeiramente e em média não agrega valor ao projeto. / [en] The search for alternative energy sources has become critical issue for the economic development of the world, and biomass is an alternative to be considered. In this study we analyze the case of a producer of wood fiber boards, in which wood chips may be either used as raw material for the wood boards or as fuel to generate energy. In this segment, the production process generates large volumes of forest residues that can be used as fuel. The objective of this study is to determine the economic feasibility of installing a cogeneration energy process fueled with forest residues and natural gas. We assume that managers have two alternatives: use residues and gas for heat energy generation, releasing the wood chips for the production of MDF and HDF, or use forest residues, gas and wood chips as fuel, selling the surplus energy in the short term market. The valuation was based on the Real Options Theory considering the managerial flexibility to select the optimal final destination of the wood chips (fiber board or energy) along time. One of the innovations of this work is the incorporation of seasonal factors in the energy price volatility, adapting the stochastic process to the specificities of the Brazilian market. The main uncertainty, energy price (PLD), was based on the Mean Reversion Model with Jumps of Clewlow, Strickland and Kaminski (2000). The results indicate that the option to sell the surplus power is not financially viable and on average adds no value to the project.

[pt] À medida que a literatura de transformação estrutural esteve focada em explicar os Kuznets facts - um conjunto de regularidades empíricas apresentado pela dinâmica dos setores de uma economia - questões importantes ficaram à margem. A desigualde foi uma delas: Simon Kuznets, o pai dessa literatura, repetitivamente defendeu que desigualdade e dinâmica setorial eram relacionadas. Nesse sentido, nosso objetivo é extender o modelo canônico de trasformação estrutual de forma a introduzir distribuição de renda e riqueza entre indivíduos. Permitimos que haja risco idiossincrático e mercados incompletos em um ambiente de crescimento com dois setores. Em um exercício quantitativo, é conduzida uma transição secular entre uma economia pobre baseada em bens para uma economia rica intensiva em serviços - ao longo da qual o modelo gera uma curva em U invertido para a trajetória da desigualdade. Nossa contribuição é sugerir como o preço relativo entre consumo e investimento (que varia no tempo e decorre da estrutura multi-setorial do modelo) tem um papel importante no comportamento das medidas distributivas. Também mostramos que o consumo de subsistência, típico de ambientes de transformação estrutural, pode influenciar a desigualdade. Na sequência, o modelo é extendido com uma restrição sobre a capacidade dos trabalhadores de se moverem entre os setores - e mostramos como essa fricção pode amplificar o o formato em U invertido seguido pelo Gini de renda e riqueza. Por fim, nossa economia é calibrada para os Estados Unidos (1950-2000), gerando evidências qualitativas e quantitativas do efeito sobre a desigualdade de ambos os efeitos acima (preço relativo e consumo de subsistência). A evidência quantitativa, porém, é em certos casos limitada. / [en] While the structural change literature has been mainly focused on explaining the Kuznets Facts - a set of regularities concerning sectoral dynamics throughout economic growth - important issues were left apart. Inequality was one of them: Simon Kuznets, the father of this literature, when making some of the first documentation of structural change patterns, repetitively expressed his concern that inequality and sector reallocation were linked. In this regard, we seek to extend the benchmark model of structural change to introduce wealth and income distribution. We allow idiosyncratic risk and incomplete markets in a two-sector environment of growth. In a quantitative exercise, a secular transition from a poor and good s producer economy to a richer and service-based one is conducted. The model can account for an inverse U-shaped path for inequality as growth takes place. Our contribution is to suggest how a time-varying relative price of consumption and investment - yielded by the model s multi-sector structure - plays a role in the inequality behavior. We also show that the subsistence consumption requirement, typical of structural change setups, can influence distributional variables. The model is extended with a restriction over workers capacity to move across sectors - and we show that it amplifies the inverse U-shaped path followed by the income and wealth Gini. Finally, the model is calibrated for the US economy (1950-2000), yielding qualitative and quantitative evidence of the effect on inequality from both mechanisms presented above (relative prices and subsistence consumption). Quantitative strength, however, is in some cases limited.