[pt] MODELAGEM DO EQUILÍBRIO DOS MERCADOS LIVRE E REGULADO NO CONTEXTO DE LIBERALIZAÇÃO DO SETOR ELÉTRICO: UMA ABORDAGEM POR MOPEC

[en] MODELING THE EQUILIBRIUM IN THE FREE AND REGULATED MARKETS IN THE CONTEXT OF POWER SECTOR LIBERALIZATION: A MOPEC APPROACH

[pt] JOAO PEDRO THIMOTHEO BASTOS

[pt] PRECOS DE ENERGIA

[pt] MOPEC

[pt] PROBLEMA DE EQUILIBRIO

[pt] MODERNIZACAO DO SETOR ELETRICO

[pt] LIBERALIZACAO DO MERCADO

[en] ENERGY PRICES

[en] MOPEC

[en] EQUILIBRIUM PROBLEM

[en] POWER SECTOR MODERNIZATION

[en] MARKET LIBERALIZATION

[pt] 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.

[en] The power sector is undergoing a series of transformations to accommodate the energy transition. Among these changes, the market liberalization stands out, with greater consumer autonomy and the possibility of migration between the regulated and free markets. This context adds complexity to the task of energy distribution companies to project their future demand and to contract energy to serve the captive market, as these contracts should serve increasingly dynamic consumers and, consequently, a more unstable portfolio. Moreover, the migration of consumers to the free market may generate over-contracting of distributors, incurring extra costs for it and for the remaining captive consumers. This work proposes an optimization model to determine the equilibrium prices in the free and regulated environments in a liberalized market. Given the interdependence of agents decisions (distributors, captive consumers, free consumers and generators), their interactions are modeled as Multiple Optimization Problems with Equilibrium Constraints (MOPEC), in which each agent s revenue maximization problems are combined into a single optimization problem, and connected by equilibrium constraints. It is demonstrated that the proposed MOPEC can be represented by a linear programming problem. The agents are modeled as risk-averse, with their individual objective functions represented as the convex combination of the expected value and the Conditional Value at Risk (CVaR) of their revenues. Among the results of the model, we highlight the optimal levels of consumer migration, contracting decisions, and contract prices in the free market and tariffs in the regulated market, for a given system configuration. In addition, different regulatory proposals are presented and modeled for the treatment of liabilities associated with the over-contracting of distributors. The model is applied in a simplified case study and another one with realistic data of the Brazilian power system. Finally, the model is integrated in an iterative process that determines the optimal system expansion, so that the resulting contracting decisions and prices generate economic signals for investments in generation capacity expansion. This methodology is applied in a case study comprising generation expansion exercises of the Brazilian power system.

ALVARO DE LIMA VEIGA FILHO

BERNARDO VIEIRA BEZERRA

ALVARO DE LIMA VEIGA FILHO

ALEXANDRE STREET DE AGUIAR

BERNARDO VIEIRA BEZERRA

SERGIO GRANVILLE

2022-06-23

2022-04-07

[pt] TEXTO

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=59728@1

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.59728