[pt] Os preços de energia elétrica, insumo básico para todo o Modelo Setorial, constituem uma das maiores incertezas do setor. Estas incertezas abrangem todos os elementos formadores de preços: a oferta, a demanda e as regras de mercado, tornando muitas vezes difícil ao agente a avaliação concreta e precisa do processo da formação de preços e do impacto que a variação de um dos elementos do processo produz no resultado final. O objetivo deste trabalho é apresentar a estrutura de formação de preços no mercado energético brasileiro de forma sistematizada, avaliando a composição das variáveis que afetam esta estrutura: a demanda por consumo, a expansão do sistema e as disponibilidades energéticas. O mercado é modelado em todos os seus detalhes físicos, e o cálculo é realizado a partir de todo o arcabouço regulatório, incluindo a reprodução do modelo de operação ótima responsável pelos preços de energia. Descreve-se inicialmente um modelo de previsão de demanda por subsistema, utilizando-se técnicas de Teoria de Análise Funcional. Focaliza-se em seguida o suprimento futuro de energia no país a partir da expansão da oferta. Finalmente, utiliza-se uma simulação da operação ótima do sistema a partir da reprodução dos resultados do modelo utilizado no setor - o Newave - a partir de uma implementação própria desenvolvida especialmente no escopo deste trabalho. De posse dos possíveis cenários futuros, pode-se mensurar o impacto que a variação de cada elemento formador (demanda, expansão e afluências) tem sobre os custos de energia. É possível observar que as incertezas nestas variáveis podem gerar grandes impactos nos custos marginais e, conseqüentemente, nos custos futuros de energia elétrica. / [en] Energy Prices, essential input for the Sectorial Model, consist on the biggest uncertainties of the Electric Sector. These uncertainties enclose all price elements: the supply, the demand and the market rules, making sometimes difficult for the agents to evaluate the price process and the impact that the variation of each process element can produce on the result. The objective is to present Brazilian price process in a structuralized way, evaluating the variables composition that affects this structure: the demand, the electric system expansion and the energy supply availability. The market is modeled in all its physical details, and the calculation is done into the regulatory environment, including a reproduction of the optimal operation model responsible for energy prices. First, a demand forecast model is described, based on Functional Analysis Theory. Then, the focus is on the energy future supply, analyzing the supply expansion in Brazil. Finally, an optimal operation system is simulated, reproducing the sector model (Newave) results from an implementation developed in this work. From these possible future settings, each element (demand, expansion and energy supply availability) variation impact on energy prices can be measured. The simulations show that uncertainties about these variables can have big impacts on marginal costs and, consequently, on the energy future prices.

[pt] O mercado brasileiro de energia elétrica ainda não encontrou um modelo de mercado e de formação de preço que garanta a expansão auto-sustentada da oferta. Investigando em detalhe o modelo atual de despacho da geração e formação do preço, demonstramos a sua pouca eficácia na atração de investimentos, e identificamos a causa dessa falha como sendo a miopia do modelo de despacho, uma vez os estados críticos do sistema só aprecem de forma significativa quando o sistema já estiver degradado. São estudados três modelos alternativos que modificam a função-objetivo ou a regra de formação do preço, ajustados de modo a viabilizar e tornar suficientemente atrativos os investimentos na expansão da oferta. Finalmente, estes modelos são então comparados entre si e com o modelo atual, quanto ao valor para o investidor e quanto ao custo para o sistema e para o consumidor. Um mercado é dito completo se permite aos agentes alocar livremente seus recursos e demandas quando estiverem disponíveis e/ou forem necessários e permite que os agentes condicionem estes recursos / demandas ao estado (preço) do mercado. Estas funcionalidades são implementadas através dos derivativos financeiros, negociados no mercado futuro. Neste trabalho fazemos uma análise conceitual do mercado futuro de energia elétrica, indicando a diferença em relação ao de outras commodities e apresentando um modelo da oferta e demanda por contratos futuros de energia elétrica. / [en] The Brazilian Market of Electrical Energy has not yet found a stable market and price model that ensues the feasibility and makes attractive a self-sustained investment for the expansion of electrical energy generation. Researching the current generation dispatch and spot price model, we show that it is ineffective to attract investments because the model is myopic, since the range of critical system states that is foreseen at the current state is not significant until the system is already too degraded. Stemming from this conclusion, we develop three alternative models, modifying the dispatch model objective and the price formation rule. These alternative models are tuned to make the investments in generation expansion feasible and attractive. The models are compared regarding their value to the investor and the cost to the system and to the consumer. A complete market allows the economic agents to freely allocate their resources and requirements whenever they are available and/or required. A complete market also allows conditional settlement, i.e., to condition the resource availability and/or requirement to a particular market state (price). These features are realized by financial derivatives, in the, so called, futures market. We present a conceptual analysis of the electrical energy s future market, pointing the differences to other commodities future markets that are due to economical unfeasibility of storing electricity. We also present an equilibrium model for the forward electrical energy contracts.

Orientador: Prof. Dr. Thales Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Santo André, 2018. / Atualmente, no Brasil, a matriz elétrica é composta predominantemente por fonte hidráulica e térmica, na proporção de 70% e 30%, respectivamente. Nesse sentido, para a segurança do Sistema Interligado Nacional, o mesmo é considerado um sistema hidrotérmico, onde a disponibilidade de armazenamento das bacias hidráulicas e de combustíveis representa a quantidade de energia elétrica disponível para atendimento a demanda. Assim, os critérios para cálculo de Energia Assegurada representam as Garantias Físicas das Usinas Hidrelétricas e Usinas Térmicas, que são calculadas através das médias de gerações dos empreendimentos disponíveis no Sistema Interligado Nacional com a previsão de 15 anos. Contudo, a expansão dos aproveitamentos de usinas com reservatório encontra-se no limite de exploração no sul e sudeste/centro-oeste, havendo apenas na região Norte potenciais a serem avaliados. Entretanto, devido às restrições ambientais, não há previsão de construção de novas Usinas Hidrelétricas com reservatório na região Norte, o que indica a necessidade de viabilização de outras fontes de energia elétrica. Nesse sentido, a Garantia Física é utilizada para balizar qual o risco de déficit futuro considerando o balanço de demanda e oferta no sistema. Dessa forma, o presente trabalho propôs a análise dos parâmetros de risco da Garantia Física do sistema imputados no modelo de projeção elétrico NEWAVE. Por fim, com objetivo de validar a análise proposta, as projeções de Garantias Físicas das Usinas Hidrelétricas e Usinas Térmicas que fazem parte do Sistema Interligado Nacional foram avaliadas, a partir do método de escolha do risco de déficit. / Currently, in Brazil, the electrical matrix is mainly composed of hydraulic and thermal sources, in the proportion of 70% and 30%, respectively. In this sense, for the safety of the National Interconnected System, it is considered a hydrothermal system, in which the storage capability of the hydraulic basins and fuel availability represent the amount of electrical energy available to meet demand. Thus, the criteria for calculation of Assured Energy represent the Physical Guarantees of the Hydroelectrical Power Plant and Thermal Power Plants, which are calculated through the average of generations of the enterprises available in the National Interconnected System with a forecast of 15 years. However, the expansion of uses of power plants with reservoirs is at the exploration limit in the South, Southeast/Center-West, with only the North region with potential to be evaluated. Still, due to environmental restrictions, there is no prevision of construction of new Hydroelectrical Power Plant with reservoir in the North region. Being so, the Physical Guarantee is used to identify the future deficit risk by making a balance of supply and demand in the system. In this way, the present work proposed an analyze of Physical Guarantee system risk parameters imputed in the electrical projection model NEWAVE. So, to validate the methodology proposed the Physical Guarantee projection of the Hydroelectrical Power Plant and Thermal Power Plants that are part of the National Interconnected System were evaluated consdering the method of choosing the risk of deficit.

[pt] Os mercados de commodities tornaram-se uma nova alternativa para investidores nos últimos quinze anos, em um processo conhecido como financeirização dos mercados de commodities. Vários estudos têm explicado as razões deste fenômeno, porém esta é uma questão ainda pouco estudada na literatura de economia agrícola e energética no Brasil. Como a financeirização do mercado de commodities mudou a dinâmica dos preços ao longo dos anos? Esta tese aplica modelos não lineares para entender se a especulação causou os movimentos de preços nos mercados de commodities agrícolas, bem como para investigar a descoberta de preços no mercado brasileiro ao se testar os mecanismos de transmissão dos preços internacionais de energia e commdities agrícolas aos preços brasileiros de etanol e gasolina. Procuramos investigar com os mesmos modelos não lineares os efeitos de transbordamento dos mercados globais de futuros para os preços à vista locais. Por fim, analisa-se o aumento da liquidez nos mercados de commodities, desenvolvemos para tanto uma nova medida para compreender o grau de ambiguidade dos preços de 12 commodities agrícolas. Apesar dos testes econométricos, os resultados foram inconclusivos sobre o papel da especulação no impacto dos retornos dos preços das commodities. Existe um nexo entre os preços internacionais do petróleo e do etanol brasileiro, e os preços globais das commodities aumentaram os efeitos de contágio nos mercados spot brasileiros. Finalmente, a financeirização dos mercados de commodities aumentou a liquidez do mercado medida pelo grau de ambiguidade. Esta tese contribui para o campo ao aplicar abordagens econométricas robustas e inovadoras, bem como ao evidenciar como o price discovery e o risk-sharing afetam a dinâmica dos preços das commodities. / [en] Commodity markets have become a new investment alternative for portfolio investors over the last fifteen years, in a process known as the financialization of commodity markets. Several studies have explained the reasons for this phenomenon (e.g., speculation and increase in biofuels production), leading to a question largely understudied in agricultural and energy economics literature. How has the financialization of the commodities market changed the price dynamic over the years? This thesis applies nonlinear models to understand whether the speculation caused the price movements in the agricultural commodity markets; investigates the price discovery in the Brazilian market by analyzing the transmission of international energy and feedstocks prices to Brazilian ethanol and gasoline prices; and investigates the spillover effects from global futures markets to local spot prices. In addition, it analyzes the increased liquidity in the commodity markets by developing a new measurement to gauge the degree of ambiguity for 12 agricultural commodities prices. Despite the robust econometric tests performed, the findings were inconclusive on the role of speculation in impacting the price returns of commodities. It also found that there exists a nexus between international oil and Brazilian ethanol prices, and global commodities prices have increased the spillover effects on the Brazilian spot markets. Finally, the financialization of commodity markets has increased the liquidity in the market as measured by the degree of ambiguity. This thesis contributes to the field not only by applying more robust, novel econometric approaches but also by evidencing how information discovery and risk-sharing affect the commodity price dynamics.