O setor elétrico está passando por uma série de transformações para acomodar a transição energética. Dentre essas mudanças, destaca-se a liberalização do mercado, com maior autonomia dos consumidores e possibilidade de migração entre os mercados regulado e livre. Este contexto adiciona complexidade à tarefa das distribuidoras de energia de projetar a sua demanda futura e realizar as contratações de energia para o mercado cativo, uma vez que devem servir consumidores cada vez mais dinâmicos e, consequentemente, um portfólio mais instável. Ainda, a migração de consumidores para o mercado livre tem o potencial de gerar sobrecontratação das distribuidoras, incorrendo em sobrecustos a elas e aos consumidores cativos remanescentes. Este trabalho propõe um modelo de otimização para determinar os preços de equilíbrio para os mercados livre e regulado em um mercado liberalizado. Dada a interdependência das decisões dos agentes (distribuidora, consumidores cativos, consumidores livres e geradores), as suas interações serão modeladas como Múltiplos Problemas de Otimização com Restrições de Equilíbrio (MOPEC), em que os problemas de maximização de receitas de cada agente são combinados em um único problema de otimização, e conectados por restrições de equilíbrio. Demonstra-se ainda que o MOPEC proposto pode ser representado por um problema de programação linear. Os agentes são modelados avessos a risco, sendo suas funções objetivos individuais representadas como a combinação convexa do valor esperado e do Conditional Value at Risk (CVaR) de suas receitas. Entre os resultados do modelo, destacam-se os níveis ótimos de migração dos consumidores, decisões de contratação, e preços de contratos no mercado livre e tarifas no mercado regulado. São também apresentadas e modeladas diferentes propostas regulatórias para o tratamento dos passivos associados à sobrecontratação das distribuidoras. O modelo é aplicado em um estudo de caso simplificado e outro com dados realistas do sistema elétrico brasileiro. Finalmente, acopla-se o modelo em um processo iterativo que determina a expansão ótima do sistema, de forma que as decisões de contratação e preços resultantes geram sinais econômicos aos investimentos em expansão da capacidade de geração. Essa metodologia é aplicada em um estudo de caso, com exercícios de expansão da geração do sistema elétrico brasileiro.