Formação Galp Energia Modelação e Simulação de Mercados de Energia Eléctrica

- 1 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

:::: Sessão #9 ::::

Formas de negociação de energia em ambiente

de mercado com referência ao MIBEL

:: Mercados a prazo, spot e serviços de sistema ::

Jorge de SousaProfessor Coordenador

ISEL - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa

Formação Galp EnergiaModelação e Simulação de Mercados de Energia Eléctrica

- 2 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot

Mercado de serviços de sistema

Exemplo de aplicação

Modelação e simulação em GAMS

Exercícios de aplicação em GAMS

- 3 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Enquadramento

A liberalização do sector eléctrico e o MIBEL O sector eléctrico conheceu uma profunda alteração estrutural à escala

mundial, com especial importância a partir 1990, que se designa genericamente por reforma ou liberalização do sector.

Esta reforma, embora com diferenças entre os diversos mercados, consiste na liberalização dos segmentos potencialmente competitivos (produção e comercialização) e pela regulação dos segmentos considerados como monopólios naturais (transporte, distribuição e operação do sistema).

Neste contexto o sistema eléctrico português conheceu uma primeira reforma em 1995, com legislação específica que visou a separação do sistema regulado (SEP) do sistema liberalizado (SENV).

A 1 de Julho de 2007 teve lugar a integração do mercado português e o mercado espanhol (liberalizado desde 1998) dando lugar ao Mercado Ibérico de Electricidade (MIBEL).

- 4 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

EnquadramentoMotivações económicas para as reformas

• Sobre-investimento em capacidade de produção Empresa monopolista privada com regulação: Efeito de Averch-Johnson Empresa monopolista pública: Gestão pública

• Extinção das condições de monopólio natural na produção Redução da escala mínima eficiente: Centrais de ciclo combinado Crescimento do consumo: Por sistema e por integração de sistemas

• Diferenças de preços consideráveis entre regiões (nos EUA)

- 5 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

• Efeito político da queda do bloco Soviético com implicações na visão económica predominante a nível mundial

• Programas de privatizaçãoNo Reino Unido, Chile e ArgentinaEm Portugal, com a retirada da Constituição da irreversibilidade das nacionalizações e da reforma agrária (1989)

• Construção do Mercado Interno Europeu da Electricidade Directiva 96/92/CE

Directiva 2003/54/ECDirectiva 2009/72/EC (incluída no “Third Energy Package”)

EnquadramentoMotivações políticas para as reformas

- 6 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

1978 – EUA (PURPA) 1982 – Chile 1990 – Inglaterra e Gales (1ª Bolsa a nível mundial) 1991 – Noruega 1996 – Suécia (+ Finlândia e Dinamarca -> NordPool) 1997 – Austrália (Victoria 1994 + Nova Gales do Sul) 1998 – Espanha e alguns estados dos EUA (Califórnia) 1999 – Holanda …

EnquadramentoEvolução histórica das principais reformas

- 7 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Enquadramento Exemplos de integração de mercados eléctricos

Integrações Regionais - Grã-Bretanha - Grã-Bretanha (Inglaterra, Gales, Escócia)

- NEM- NEM (ACT, QLD, NSW, VIC, SA | TAS)

- PJM - PJM (Delaware, Illinois, Indiana, Kentucky, Maryland, Michigan, New Jersey, North Carolina, Ohio, Pennsylvania, Tennessee, Virginia, West Virginia, District of Columbia, …)

Integrações Nacionais - NordPool - NordPool (Noruega, Suécia, Finlândia, Dinamarca)

- MIBEL - MIBEL (Portugal, Espanha)

- 8 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Enquadramento Transição para o regime liberalizado

- 9 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Enquadramento Quadro legislativo e regulatório do mercado

PRODUÇÃO

TRANSPORTEDISTRIBUIÇÃO

MERCADO GROSSISTA

LIVRE CONCORRÊNCIA

ACESSO REGULADO

MONOPÓLIO NATURAL

CONSUMIDORES ELIGÍVEIS

CONSUMIDORES VULNERÁVEIS

COMERCIALIZAÇÃOCOMERCIALIZAÇÃO

AUTORIZAÇÃO PARA CONSTRUÇÃO

- 10 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Enquadramento Organização do mercado liberalizado

Fluxo de electricidade

Pagamentos de energia

Pagamentos de serviços

Mercados organizadoscontratos e pagamentos

Operador de SistemaRede de transporte Distribuição

Produtores

Comercializadores

Consumidores

Operador de Mercado

- 11 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Enquadramento Principais bolsas europeias de electricidade

Países com mercado spot e de derivados

Países com mercado spot

- 12 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot





- 13 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

MIBEL – Mercado Ibérico de ElectricidadeMix de produção

Cons. Reguladores MIBEL | Dez 2009

- 14 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

MIBEL – Mercado Ibérico de ElectricidadeNegociação por segmento de mercado


- 15 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

MIBEL – Mercado Ibérico de ElectricidadeRepartição do mercado por empresa


- 16 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercados organizados

Mercado a prazo (OMIP)

Mercado diário (OMEL)

Mercado intradiário (OMEL)

Mercado de serviços de sistema (OS: REN | REE)

Contratos bilaterais físicos

Leilões de energia

Leilões de capacidade virtual (VPP)

MIBEL – Mercado Ibérico de ElectricidadeFormas de negociação

- 17 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Os mercados organizados do MIBEL funcionam com base numa bolsa ibérica de energia eléctrica assente em dois pólos, o português (OMIP) e o espanhol (OMEL), que serão futuramente integrados e darão então origem ao OMI, um operador de mercado único.

1. O OMIP (www.omip.pt) é responsável pela negociação a prazo de energia eléctrica.

2. O OMEL (www.omel.es) é responsável pela negociação diária de energia eléctrica.

Com a concretização do MIBEL, passou a ser possível, a qualquer consumidor no espaço ibérico, adquirir energia eléctrica em regime de livre concorrência, a qualquer produtor ou comercializador que actue em Portugal ou em Espanha.

MIBEL – Mercado Ibérico de ElectricidadeMercados organizados (bolsas)

- 18 -Sessão #9 | 2 Junho 2010


- 19 -Sessão #9 | 2 Junho 2010


Mercado eléctrico

Contratos

bilaterais

Mercado

de

futuros

Mercado de ajustes

Mercado serviços

de sistema

Operador de Mercado

(Mercado spot)

Operador de mercado em coordenação com Operador de Sistema

Operador de Sistema

Operador de Mercado (Bolsa de derivados)

Transacções em contínuo e leilões

Mercado

diário

Mercado

intradiário

- 20 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot





- 21 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercados a prazoOMIP - Mercado a prazo

- 22 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercados a prazo OMIP – Ambiente de negociação

• Multilateral– Todas as ordens interagem entre si

• Anónimo• OMI Clear é a contraparte central (sem risco de crédito)

- 23 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercados a prazo OMIP – Especificação dos contratos

• Contratos de futuros de carga base e ponta

• Contratos financeiros e físicos (com entrega física)

• Unidade de contrato: 1 MW * número de horas

• Tick: 0.01 €/MWh

• Períodos de entrega:

– Próximas 3 semanas

– 3 a 5 meses

– 4 a 7 trimestres

– Próximos 2 anos civis

• Preço de referência :

– Valor do índice "SPEL|PTEL base|ponta”

- 24 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot





- 25 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercados spotOMEL - Mercado diário e intradiário

- 26 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercados spotOMEL - Mercado diário e intradiário

- 27 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercados spotOMEL - Mercado diário

• Gerido pelo OMEL (Madrid) desde Janeiro de 1998

• 24 leilões diários, para cada uma das horas (1-24|25) do dia de calendário seguinte

• Realizado todos os dias às 10:00 CET

• Participam todos os produtores, distribuidores, comercializadores, agentes externos, representantes e consumidores

• Lógica de preço marginalista (realiza um só preço para cada hora)

• Considera 2 zonas separadas mas interligadas com solução de Market Splitting

• Ofertas simples e complexas (indivisibilidade, receita mínima, gradiente de carga, paragem programada)

- 28 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Curva da procura

Ofertas de compra

As ofertas de compra são ordenadas de forma decrescente para que as ofertas de preço superior tenham prioridade

sobre as ofertas de preço inferior

Mercados spotOMEL – Licitações de compra ao mercado diário

- 29 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Curva da ofertaOfertas de venda

As ofertas de venda são ordenadas de forma crescente para que as ofertas de preço inferior tenham prioridade sobre

as ofertas de preço superior

Mercados spotOMEL – Licitações de venda ao mercado diário

- 30 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

O preço de fecho é estabelecido pela

intersecção da curva da oferta com a curva da

procura

Devido a outras restrições podem existir

ofertas com mérito económico que não casam e o preço de

fecho é então dado pela intersecção da curva da

oferta casada com a curva da procura casada

Mercados spotOMEL – Fecho do mercado diário em preço e energia

- 31 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

PORTUGAL

ESPANHA

Mercados spotOMEL – Market splitting no mercado diário

- 32 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercados spotOMEL - Mercado intradiário

• Geridos pelo OMEL (Madrid)

• Seis sessões realizadas todos os dias

• Participam todos os produtores, distribuidores, comercializadores, agentes externos, representantes e consumidores

• Lógica de preço marginalista (realiza um só preço para cada hora)

• Considera 2 zonas separadas mas interligadas com solução de Market Splitting

• Ofertas simples e complexas

• Regras semelhantes às do Mercado Diário

- 33 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercados spotOMEL – Sessões do mercado intradiário

- 34 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercados spotOMEL – Preços mercados diário e intradiário

- 35 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot





- 36 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercado de serviços de sistemaMercado de reserva: Primária, secundária e terciária

Reserva primária Reserva secundária

Reserva terciária

- 37 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercado de serviços de sistemaReserva secundária

Banda secundária

Variação máxima da potência das unidades, no sentido correspondente e com a velocidade estabelecida, em resposta ao sistema de controlo.

- 38 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercado de serviços de sistemaReserva terciária

Reserva de regulação terciária

Variação máxima de potência que uma unidade consegue efectuar num tempo máximo de 15 minutos, e que possa manter, pelo menos, durante duas horas.

- 39 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercado de serviços de sistemaPreço da banda secundária

- 40 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Mercado de serviços de sistemaPreço da energia secundária e terciária

- 41 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot





- 42 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Exemplo de aplicaçãoLicitações e equilíbrio no mercado diário

Considere um mercado de energia eléctrica em que se efectuaram as seguintes licitações de compra e de venda para uma dada hora: C O M P R A V E N D A Potência Preço Potência Preço (MW) (€/MWh) (MW) (€/MWh)c1 500 180 v1 300 0 c2 300 80 v2 200 80c3 400 50 v3 100 30c4 100 100 v4 400 20c5 200 20 v5 200 60 v6 150 40 v7 80 10 v8 200 55

Indique quais as licitações de compra e venda que casaram e determine o preço e a potência de fecho do mercado.

- 43 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot





- 44 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

* MODELO DE MERCADO para casamento de licitacoes de compra e venda* seguindo a logica do mercado diario do MIBEL

SETSc indice das licitacoes de compra /c1*c5/v indice das licitacoes de venda /v1*v8/;

TABLE COMPRA(c,*) licitacoes de compra POT PRC* Potencia Preco* (MW) (€/MWh)c1 500 180c2 300 80c3 400 50c4 100 100c5 200 20;

Modelação e simulação em GAMSProgramação em GAMS (1/4)

- 45 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

TABLE VENDA(v,*) licitacoes de compra POT PRC* Potencia Preco* (MW) (€/MWh)v1 300 0v2 200 80v3 100 30v4 400 20v5 200 60v6 150 40v7 80 10v8 200 55;

VARIABLESW funcao objectivo - bem estar socialPc(c) potencia casada de cada licitacao de compraPv(v) potencia casada de cada licitacao de venda;


- 46 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

POSITIVE VARIABLES Pc(c), Pv(v);

EQUATIONSBESOCIAL equacao funcao objectivo - bem estar socialPMAXCMP(c) equacao de potencia maxima das lcitacoes de compraPMAXVND(v) equacao de potencia maxima das licitacoes de vendaBALANCO equacao de balanco entre a potencia casada de compra e venda;

BESOCIAL .. W =e= SUM(c, COMPRA(c,'PRC')*Pc(c)) - SUM(v, VENDA(v,'PRC')*Pv(v));PMAXCMP(c) .. Pc(c) =l= COMPRA(c,'POT');PMAXVND(v) .. Pv(v) =l= VENDA(v,'POT');BALANCO .. SUM(c, Pc(c)) =e= SUM(v, Pv(v));

MODEL Bolsa /ALL/;

SOLVE Bolsa USING LP MAXIMIZING W;


- 47 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

ParametersPreco preco de mercadoPotencia potencia casada;Preco = SMAX(v,sign(Pv.l(v)) * VENDA(v,'PRC'));Potencia = SUM(v, Pv.l(v));

DISPLAY W.l, Compra, Venda, Pc.l, Pv.l, Preco, Potencia;


- 48 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

Agenda

Enquadramento

MIBEL

Mercados a prazo

Mercados spot





- 49 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

1. Para o exemplo de aplicação apresentado determine quais as licitações de compra e venda casadas, bem como o preço e a potência de fecho do mercado. Justifique os resultados.

2. Considere outro período de negociação igual ao anterior à excepção da licitação c1 (que agora não existe). Se detivesse uma central hídrica reversível com uma potência de bombagem de 10 MW e rendimento do ciclo de bombagem de 80% como efectuaria as respectivas licitações em cada um dos períodos anteriores? Que ganho obteria?

3. A partir do mercado diário do MIBEL (www.omel.es -> Resultados del mercado) obtenha os dados reais relativos a uma hora de licitações. Com base nesses valores simule o mercado e determine o preço e a potência de fecho. Compare os valores obtidos com os valores reais de mercado e comente as diferenças. (*)

4. Implemente uma forma de obter por simulação os valores reais de mercado (sugestão: retire das licitações de venda aquelas que tendo mérito económico não casaram por serem ofertas complexas). (*)


- 50 -Sessão #9 | 2 Junho 2010

:::: Sessão #9 ::::

Formas de negociação de energia em ambiente

de mercado com referência ao MIBEL

:: Mercados a prazo, spot e serviços de sistema ::

Jorge de SousaProfessor Coordenador

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