Uma condição fundamental para que um mercado seja competitivo é que existam muitos compradores e, em especial, compradores que possam responder aos preços. Os consumidores reagem para se ajustarem aos preços de acordo com sua disposição em consumir um determinado bem. À medida que o preço se eleva, os consumidores tendem a reduzir a quantidade demandada e, quando o preço cai, os consumidores tendem a aumentar o volume demandado. A sensibilidade dos consumidores às mudanças de preços é caracterizada pela elasticidade-preço da demanda. Contudo, nos desenhos de mercados de energia elétrica, é comum a concentração de atenção no lado do suprimento, assumindo-se, implicitamente, que toda a demanda é inelástica. O presente trabalho contempla uma análise dos mecanismos de formação de preços de curto prazo adotados em mercados de energia elétrica (i.e. formação baseada em custos e formação baseada em ofertas) e, a partir desse contexto, avalia os benefícios da introdução de mecanismos de incentivo à participação da demanda na determinação dos preços do mercado de curto prazo como forma de elevar sua eficiência econômica. / Given an economic environmental, a fundamental condition for a market be suitable to competition is that must has a plenty of buyers and, in special, those who can react to price signals. The consumers reaction aims at to adjust their energy requirements to the prices according to their disposal to access a certain product or service. As the price increases, the consumers tend to reduce the demanded volume and, on the other hand, when the prices decreases, the consumers increase the demanded volume. The consumers´ reaction to the price changes is characterized by the price elasticity of demand. However, in the electric energy market design, it is common to pay attention to the supply side, taking into account, implicitly, that all demand is inelastic. This work performs an analysis of mechanisms of spot price formation adopted by electric energy markets (i.e. cost based and bid based prices) and, from this context, evaluates the benefits of incentive mechanisms to the demand participation in determining short-term market price as an option to improve the economic efficiency.

Uma condição fundamental para que um mercado seja competitivo é que existam muitos compradores e, em especial, compradores que possam responder aos preços. Os consumidores reagem para se ajustarem aos preços de acordo com sua disposição em consumir um determinado bem. À medida que o preço se eleva, os consumidores tendem a reduzir a quantidade demandada e, quando o preço cai, os consumidores tendem a aumentar o volume demandado. A sensibilidade dos consumidores às mudanças de preços é caracterizada pela elasticidade-preço da demanda. Contudo, nos desenhos de mercados de energia elétrica, é comum a concentração de atenção no lado do suprimento, assumindo-se, implicitamente, que toda a demanda é inelástica. O presente trabalho contempla uma análise dos mecanismos de formação de preços de curto prazo adotados em mercados de energia elétrica (i.e. formação baseada em custos e formação baseada em ofertas) e, a partir desse contexto, avalia os benefícios da introdução de mecanismos de incentivo à participação da demanda na determinação dos preços do mercado de curto prazo como forma de elevar sua eficiência econômica. / Given an economic environmental, a fundamental condition for a market be suitable to competition is that must has a plenty of buyers and, in special, those who can react to price signals. The consumers reaction aims at to adjust their energy requirements to the prices according to their disposal to access a certain product or service. As the price increases, the consumers tend to reduce the demanded volume and, on the other hand, when the prices decreases, the consumers increase the demanded volume. The consumers´ reaction to the price changes is characterized by the price elasticity of demand. However, in the electric energy market design, it is common to pay attention to the supply side, taking into account, implicitly, that all demand is inelastic. This work performs an analysis of mechanisms of spot price formation adopted by electric energy markets (i.e. cost based and bid based prices) and, from this context, evaluates the benefits of incentive mechanisms to the demand participation in determining short-term market price as an option to improve the economic efficiency.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anselmo Rodrigues.pdf: 589170 bytes, checksum: 7eda1a9d5bbe5a0ef8355bc4c4d26ca8 (MD5) Previous issue date: 2003-08-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The restructuring of the electricity industry has caused an increase in the number of commercial transactions carried out in energy markets. These transactions are defined by market forces without considering the operational constraints of the transmission system. As a consequence, there are transactions that cause congestion in the transmission network, that means, violations of operational limits in one or more circuits of the transmission system. In this way, the congestion in the transmission system must be eliminated by using corrective actions, such as redispatch of generation/transactions and operation of control flow devices, to avoid cascading outages with uncontrolled loss of load. Currently, the majority of methodologies used in congestion management are based on deterministic models. It has been justified because of the complexity associated with the application of probabilistic models in generation/transmission systems. Nevertheless, some models have been developed to carry out probabilistic analysis of the congestion management. Usually, they are based on the Monte Carlo Method with nonsequential simulation and they only include bilateral transactions. However, multilateral transactions are also essential for the existence of the energy markets. The multilateral transactions reduce the financial risks associated with commercial transactions and allow the customers to have access to the energy providers. Additionally by ignoring multilateral transactions, the existing probabilistic models for the congestion management include only not-free-cost corrective actions, such as generation redispatch and transaction curtailments. On the other hand, free-cost corrective actions, such as phase shifting transformers and FACTS devices, can provide low cost solutions to eliminate congestion in interconnections of the transmission system. This condition is caused by the delay in carrying out reinforcements in the transmission systems due to financial and environmental constraints. Finally, it must be noted that only probabilistic indices based in expected values are evaluated by the probabilistic models of congestion management. However, system operators have difficulty in interpreting probabilistic indices based only in expected values. Therefore, it is necessary to develop new indices to carry out probabilistic analysis of congestion management. These new indices must consider traditionally accepted operational criteria and they must be easily interpreted by the system operators. This research has as its objective the development of models and techniques to carry out the probabilistic analysis of congestion management. The proposed models and techniques consider the following aspects associated with congestion management: the modeling of multilateral transactions, phase shifting transformers and the definition of Well-Being Indices to assess the reliability of the commercial transactions. These indices, allow the establishment of a link between the operational criteria traditionally used and the stochastic model of the electrical network. The models and indices, proposed in this research, have been based on the Monte Carlo Method with non-sequential simulation and in the linearized optimal power flow. The optimal power flow problems associated with the congestion management have been solved using the Primal-Dual Interior-Point Method. The practical application and the validation of the models and indices proposed in this research have been carried out in two systems: the IEEE System, proposed in 1996, for Reliability Studies. The main conclusions obtained with the application of the proposed models and techniques in the IEEE system are: multilateral congestion management can improve the reliability of commercial transactions, load profiles have significant effects on the Well-Being indices of the transactions, the base case condition has great impact in the Well-Being indices associated with a set of transactions and the operation of phase-shifting transformers and can decrease significantly the curtailments in the commercial transactions. / A reestruturação da indústria de eletricidade causou um aumento no número de transações comerciais efetuadas em mercados de energia. Estas transações são definidas por forças de mercado sem considerar restrições operacionais do sistema de transmissão. Consequentemente existem transações comerciais que causam congestão no sistema de transmissão, ou seja, resultam em violações de limites operacionais em um ou mais circuitos do sistema de transmissão. Desta forma, a congestão no sistema de transmissão deve ser eliminada usando-se ações corretivas, tais como redespacho de geração/transações e operação de dispositivos de controle de fluxo, para evitar contingências em cascata com perda de carga descontrolada. Atualmente, a maioria das metodologias usadas no gerenciamento da congestão se baseia em métodos determinísticos. Isto tem sido justificado devido a complexidade associada com a aplicação de modelos probabilísiticos em sistemas de geração/transmissão. Apesar disto, alguns modelos foram desenvolvidos para realizar uma análise probabilística do gerenciamento da congestão. Estes modelos geralmente se baseiam no método de Monte Carlo com Simulação Não-Sequencial e somente incluem transações bilaterais. Entretanto, transações multilaterais são também de grande importância para a existência dos mercados de energia. Os contratos multilaterais reduzem os riscos financeiros associados com transações comerciais e permitem que os consumidores tenham acesso aos fornecedores de energia. Além de não considerarem transações multilaterais, os modelos probabilísticos existentes para o gerenciamento da congestão somente incluem ações corretivas não-livres de custo, tais como redespacho da geração e cortes nas transações. Por outro lado, ações corretivas livres de custo, tais como transformadores defasadores e dispositivos FACTS, podem fornecer soluções de baixo custo para eliminar a congestão nas interligações do sistema de transmissão. Esta condição é causada pelo atraso na realização de reforços no sistema de transmissão devido a restrições financeiras e ambientais. Finalmente, observa-se que apenas índices probabilísticos que se baseiam em valores esperados são calculados pelos modelos probabilísticos de gerenciamento da congestão. Entretanto, operadores do sistema tem dificuldade em interpretar índices probabilísticos que se baseiam em valores esperados. Devido a isto, é necessário desenvolver novos índices para realizar uma análise probabilística do gerenciamento da congestão. Estes novos índices devem considerar critérios de avaliação tradicionalmente aceitos e serem facilmente interpretados pelos operadores do sistema. Este trabalho de pesquisa tem como objetivo desenvolver modelos e técnicas para realizar a análise probabilística do gerenciamento da congestão. Os modelos e técnicas propostos neste trabalho consideraram os seguintes aspectos associados com o gerenciamento da congestão: modelagem de transações multilaterais e transformadores defasadores no gerenciamento da congestão e a definição de índices de robustez para analisar a confiabilidade das transações comerciais. Estes índices permitem estabelecer um elo entre critérios de operação tradicionalmente usados e a modelagem probabilística da rede elétrica. Os modelos e índices propostos neste trabalho de pesquisa se baseiam no Método de Monte Carlo com simulação não-sequencial e no fluxo de potência ótimo linearizado. Os problemas de fluxo de potência ótimo associados com o gerenciamento da congestão foram resolvidos usando-se o Método de Pontos-Interiores Primal-Dual. A aplicação prática e validação dos modelos e índices propostos nesta pesquisa foi realizada através de diversos testes no sistema IEEE, proposto em 1996, para estudos de confiabilidade. As principais conclusões obtidas com a aplicação dos modelos e técnicas propostos no sistema IEEE são: o gerenciamento da congestão multilateral pode aumentar a confiabilidade das transações comerciais, perfis de carga tem efeitos significativos nos índices de robustez das transações comerciais, a condição do caso base tem grande impacto nos índices de robustez associados com um conjunto de transações e a operação de transfotmadores defasadores pode diminuir significativamente as interrupções nas transações comerciais.

A reestruturação do Setor Elétrico Brasileiro introduziu uma nova categoria de clientes no mercado consumidor. Os chamados Clientes Livres, ao contrário dos Clientes Cativos, podem formalizar a aquisição de energia elétrica para atendimento dos requisitos de seu processo produtivo, através de contratos bilaterais, onde os prazos, os preços e os volumes são livremente negociados entre os agentes. A segmentação imposta pelas reformas do setor promoveu a competição na atividade de comercialização, repercutindo em novas responsabilidades para os agentes setoriais, com oportunidades para a busca de resultados financeiros, mas, por outro lado, com riscos associados que requerem adequado gerenciamento. Conseqüentemente, o estabelecimento de contratos neste ambiente evidencia a importância da adoção de estratégias de hedge adequadas para mitigar os riscos de exposição financeira dos Clientes Livres ao Mercado de Curto Prazo. Sob essa perspectiva, o texto aborda a formação de preços contratuais no curto e longo prazos, propõe critérios de risco para aferir as estratégias mais promissoras, de acordo com o perfil do consumidor, de modo a otimizar a obtenção de energia no Ambiente de Contratação Livre, contemplando, também, o efeito da recente possibilidade da comercialização dos excedentes de energia elétrica, como forma de flexibilização contratual para esta categoria de consumidores. / The power sector reforms in Brazil introduced a new sort of consumers in the electricity market. The Free Consumers are able to choose their suppliers and freely negotiate contractual terms. The restructuring process of electricity industry promoted the competition into the retail sales subindustry. It gave new responsibilities to market participants and also potential opportunities to reduce its energy costs. On the other hands, the Free Customers are requested to manage their own risks. It is important therefore the establishment of contracting strategies to hedge against price risks. As consequence, the purpose of this study is to address a methodology to implement short and long-term contract pricing and evaluate the risks associated with its strategies. Moreover, the work identifies the contracting decisions to optimize electricity costs accordingly to customer´s needs. Finally, it is presented a study on contract flexibility where an opportunity could be given to such kind of consumers, making possible to resell part of their electricity contracts.

A reestruturação do Setor Elétrico Brasileiro introduziu uma nova categoria de clientes no mercado consumidor. Os chamados Clientes Livres, ao contrário dos Clientes Cativos, podem formalizar a aquisição de energia elétrica para atendimento dos requisitos de seu processo produtivo, através de contratos bilaterais, onde os prazos, os preços e os volumes são livremente negociados entre os agentes. A segmentação imposta pelas reformas do setor promoveu a competição na atividade de comercialização, repercutindo em novas responsabilidades para os agentes setoriais, com oportunidades para a busca de resultados financeiros, mas, por outro lado, com riscos associados que requerem adequado gerenciamento. Conseqüentemente, o estabelecimento de contratos neste ambiente evidencia a importância da adoção de estratégias de hedge adequadas para mitigar os riscos de exposição financeira dos Clientes Livres ao Mercado de Curto Prazo. Sob essa perspectiva, o texto aborda a formação de preços contratuais no curto e longo prazos, propõe critérios de risco para aferir as estratégias mais promissoras, de acordo com o perfil do consumidor, de modo a otimizar a obtenção de energia no Ambiente de Contratação Livre, contemplando, também, o efeito da recente possibilidade da comercialização dos excedentes de energia elétrica, como forma de flexibilização contratual para esta categoria de consumidores. / The power sector reforms in Brazil introduced a new sort of consumers in the electricity market. The Free Consumers are able to choose their suppliers and freely negotiate contractual terms. The restructuring process of electricity industry promoted the competition into the retail sales subindustry. It gave new responsibilities to market participants and also potential opportunities to reduce its energy costs. On the other hands, the Free Customers are requested to manage their own risks. It is important therefore the establishment of contracting strategies to hedge against price risks. As consequence, the purpose of this study is to address a methodology to implement short and long-term contract pricing and evaluate the risks associated with its strategies. Moreover, the work identifies the contracting decisions to optimize electricity costs accordingly to customer´s needs. Finally, it is presented a study on contract flexibility where an opportunity could be given to such kind of consumers, making possible to resell part of their electricity contracts.

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.