O atual desenho de mercado do Setor Elétrico Brasileiro (SEB) está apresentando uma série de problemas em seu funcionamento, destacando: (i) sustentabilidade econômica e financeira; (ii) sinal de preços; e (iii) complexidade técnica e regulatória. Esta combinação de problemas diminui a eficiência econômica e resulta em um ambiente de negócios inadequado e que não permite a correta alocação de custos e riscos. Todavia, apesar dos problemas apontados destaca-se que entre as ferramentas do SEB estão os Leilões de Energia, os quais são internacionalmente reconhecidos como eficazes na atração de investimentos e na segurança do suprimento. Assim, visando solucionar os problemas identificados no SEB, este estudo tem como objetivo propor um novo desenho de mercado de energia elétrica no Brasil com a utilização de leilões como principal elemento alocativo, introduzindo elementos que aprimorem a contratação de energia elétrica e a operação do SIN. Como um segundo objetivo, apresenta-se os fundamentos teóricos de leilões e de desenho de mercados de energia elétrica, visando uma base sólida e consistente nas proposições, a qual faça sentido para aqueles que desejam analisar e avançar sobre o tema. O novo desenho de mercado proposto considera a criação de um Mercado de Capacidade segregado do Mercado de Energia e a separação da parcela fio e comercialização da Distribuidora, sendo que a comercialização seria caracterizada como uma Loading Service Entity (LSE). A criação do Mercado de Capacidade manteria a liberdade da política energética e resolveria a questão da segurança do suprimento do SIN, sendo que isto combinado com a criação das LSEs permitiria a liberalização de 100% dos consumidores no Mercado de Energia. A operação do SIN também sofreria alteração, migrando do atual modelo de tight pool para um modelo de loose pool, no qual se estabelecem leilões competitivos para a operação do SIN. Um ponto crítico para o sucesso do novo desenho de mercado é o período de transição, e considerando a complexidade do SEB recomenda-se que este processo seja organizado e com previsibilidade de ações, para qual estima-se um período de 72 meses. Ao final, o novo desenho de mercado do SEB busca a eficiência econômica e a correta alocação de riscos, com um ambiente de negócios mais organizado e que esteja em condições de igualdade com os mercados de energia elétrica mais desenvolvidos. / The current Brazilian market design of electricity sector (SEB) is showing many problems, and I point out three severe ones: (i) Economic and financial sustainability; (ii) Poor price signal; (iii) Technical and regulatory complexity. These three problems combined diminish the allocative efficiency and create an unfriendly business environment, which distorts the cost and risk allocation. Brazil has a strong tradition in electricity auctions, highlighting those auctions are internationally recognized as an effective tool in attracting new investments and assuring supply adequacy. Therefore, the primary goal of this study is to present a new Brazilian electricity market design that uses auctions as the main allocative mechanism, including the introduction of features that improve the efficiency of the system and grid operations, as well. The second goal is to organize and present the auction and market design theory in Portuguese, providing a reference to others that want to research and study the theme. The proposal of a new market design splits the Capacity from Energy, and Grid Services from Commercialization in Distributors\' market, observing that the Distributors Commercialization part would be allocated in a Loading Service Entity (LSE). The creation of a Capacity Market would keep the energy policy room and address the supply adequacy concern, and this market combined with LSEs would allow the liberalization of all consumers to choose their suppliers. The Grid Operation also would be modified from a tight pool model to a loose pool model, and the new model would include auctions as the main allocation mechanism. One critical point to the success of a new Brazilian market design is the transition process; especially due to the complexity of SEB this study proposes a 72-month transition process. In the end, the new Brazilian market design will seek for more economic efficiency and a correct risk allocation, creating a better-organized business environment on par with conditions in more advanced electricity markets.

O atual desenho de mercado do Setor Elétrico Brasileiro (SEB) está apresentando uma série de problemas em seu funcionamento, destacando: (i) sustentabilidade econômica e financeira; (ii) sinal de preços; e (iii) complexidade técnica e regulatória. Esta combinação de problemas diminui a eficiência econômica e resulta em um ambiente de negócios inadequado e que não permite a correta alocação de custos e riscos. Todavia, apesar dos problemas apontados destaca-se que entre as ferramentas do SEB estão os Leilões de Energia, os quais são internacionalmente reconhecidos como eficazes na atração de investimentos e na segurança do suprimento. Assim, visando solucionar os problemas identificados no SEB, este estudo tem como objetivo propor um novo desenho de mercado de energia elétrica no Brasil com a utilização de leilões como principal elemento alocativo, introduzindo elementos que aprimorem a contratação de energia elétrica e a operação do SIN. Como um segundo objetivo, apresenta-se os fundamentos teóricos de leilões e de desenho de mercados de energia elétrica, visando uma base sólida e consistente nas proposições, a qual faça sentido para aqueles que desejam analisar e avançar sobre o tema. O novo desenho de mercado proposto considera a criação de um Mercado de Capacidade segregado do Mercado de Energia e a separação da parcela fio e comercialização da Distribuidora, sendo que a comercialização seria caracterizada como uma Loading Service Entity (LSE). A criação do Mercado de Capacidade manteria a liberdade da política energética e resolveria a questão da segurança do suprimento do SIN, sendo que isto combinado com a criação das LSEs permitiria a liberalização de 100% dos consumidores no Mercado de Energia. A operação do SIN também sofreria alteração, migrando do atual modelo de tight pool para um modelo de loose pool, no qual se estabelecem leilões competitivos para a operação do SIN. Um ponto crítico para o sucesso do novo desenho de mercado é o período de transição, e considerando a complexidade do SEB recomenda-se que este processo seja organizado e com previsibilidade de ações, para qual estima-se um período de 72 meses. Ao final, o novo desenho de mercado do SEB busca a eficiência econômica e a correta alocação de riscos, com um ambiente de negócios mais organizado e que esteja em condições de igualdade com os mercados de energia elétrica mais desenvolvidos. / The current Brazilian market design of electricity sector (SEB) is showing many problems, and I point out three severe ones: (i) Economic and financial sustainability; (ii) Poor price signal; (iii) Technical and regulatory complexity. These three problems combined diminish the allocative efficiency and create an unfriendly business environment, which distorts the cost and risk allocation. Brazil has a strong tradition in electricity auctions, highlighting those auctions are internationally recognized as an effective tool in attracting new investments and assuring supply adequacy. Therefore, the primary goal of this study is to present a new Brazilian electricity market design that uses auctions as the main allocative mechanism, including the introduction of features that improve the efficiency of the system and grid operations, as well. The second goal is to organize and present the auction and market design theory in Portuguese, providing a reference to others that want to research and study the theme. The proposal of a new market design splits the Capacity from Energy, and Grid Services from Commercialization in Distributors\' market, observing that the Distributors Commercialization part would be allocated in a Loading Service Entity (LSE). The creation of a Capacity Market would keep the energy policy room and address the supply adequacy concern, and this market combined with LSEs would allow the liberalization of all consumers to choose their suppliers. The Grid Operation also would be modified from a tight pool model to a loose pool model, and the new model would include auctions as the main allocation mechanism. One critical point to the success of a new Brazilian market design is the transition process; especially due to the complexity of SEB this study proposes a 72-month transition process. In the end, the new Brazilian market design will seek for more economic efficiency and a correct risk allocation, creating a better-organized business environment on par with conditions in more advanced electricity markets.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sergio Augusto.pdf: 2350058 bytes, checksum: 7c3c67925b0b27a77105c3cb0799c4e6 (MD5) Previous issue date: 2012-05-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work provides a framework to obtain the optimal bidding strategy for a GENCO in long-term electricity auction. The tool is based on intelligent techniques for optimizing the proposed Utility Function. The goal is to find the optimal strategy that maximizes the expected payoff of GENCO and simultaneously minimize the risks. The risks are modeled by two classical metrics: the Variance (Portfolio Theory) and Value at Risk (VaR). The proposed methodology is applied to auctions for long-term forward contracts, such that used in the Brazilian power system for buying and selling energy in the regulated market. The Bidding Strategy is formed through a Supply Curve which relates the optimal amount of energy to different offer prices. Thus, it allows the GENCO define the best bid (offer) for a given offer price. The proposed approach is validated for three test cases: First, concerning the variation of generation and price of energy scenarios for evaluation of the bidding strategy and the GENCOS risk perception; The second, consider a cascade hydro-term system for evaluation of MRE; and The third, considers the northeastern Brazilian subsystem where the supply curve is formed for the CHESF company's power plants portfolio. The results show how the offer may be changed according the variation of the spot prices and physical generation and demonstrate the efficacy of meta-heuristics proposed to optimize the supply model. / Este trabalho apresenta uma ferramenta de auxílio e suporte à tomada de decisões na formação de estratégias de oferta para agentes geradores (GENCOS) participantes de leilões de eletricidade de longo-prazo. A ferramenta é baseada em técnicas inteligentes para a otimização da Função de Utilidade proposta média-risco . O objetivo é encontrar a Estratégia Ótima que maximize o retorno esperado da GENCO e, simultaneamente, minimize os riscos relacionados às incertezas no montante de energia produzida e no preço spot, modelados por duas métricas clássicas de risco: a Variância (teoria dos portfólios) e o Valor em Risco (VaR). A abordagem proposta é aplicada ao mercado brasileiro de eletricidade, especificamente, ao ambiente de Leilões de Energia Existente na categoria Quantidade de Energia, tais quais os leilões aplicados pelo órgão regulador brasileiro para compra e venda de energia no mercado regulado. Sugere-se aqui a formação de uma Curva de Oferta que relacione a quantidade de energia ótima para diferentes preços de oferta. E, deste modo, permita a GENCO definir qual o melhor lance (oferta) para dado preço de oferta durante o processo do leilão. Para a avaliação da abordagem foram utilizados três casos testes: O primeiro considera cenários de geração física e preço de energia a fim de avaliar a estratégia de oferta e a percepção ao risco de contratação da GENCO quanto à variação de tais cenários; o segundo, considera um sistema em cascata onde é possível observar o efeito do Mecanismo de Realocação de Energia (MRE) sobre a oferta das GENCOS; e o terceiro considera o subsistema nordeste brasileiro onde a curva de oferta é formada para o portfólio de usinas pertencentes à empresa CHESF. Os resultados demonstram como a oferta de energia pode ser alterada de acordo com cenários de oferta gerados e comprovam a eficiência da meta-heurística proposta para otimização do modelo de oferta.