- 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
Mercado de serviços de sistema
Exemplo de aplicação
Modelação e simulação em GAMS
Exercícios de aplicação em GAMS
- 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
Cons. Reguladores MIBEL | Dez 2009
- 15 -Sessão #9 | 2 Junho 2010
MIBEL – Mercado Ibérico de ElectricidadeRepartição do mercado por empresa
Cons. Reguladores MIBEL | Dez 2009
- 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
MIBEL – Mercado Ibérico de ElectricidadeFormas de negociação
- 19 -Sessão #9 | 2 Junho 2010
MIBEL – Mercado Ibérico de ElectricidadeFormas de negociação
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
Mercado de serviços de sistema
Exemplo de aplicação
Modelação e simulação em GAMS
Exercícios de aplicação em GAMS
- 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
Mercado de serviços de sistema
Exemplo de aplicação
Modelação e simulação em GAMS
Exercícios de aplicação em GAMS
- 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
Mercado de serviços de sistema
Exemplo de aplicação
Modelação e simulação em GAMS
Exercícios de aplicação em GAMS
- 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
Mercado de serviços de sistema
Exemplo de aplicação
Modelação e simulação em GAMS
Exercícios de aplicação em GAMS
- 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
Mercado de serviços de sistema
Exemplo de aplicação
Modelação e simulação em GAMS
Exercícios de aplicação em GAMS
- 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;
Modelação e simulação em GAMSProgramação em GAMS (2/4)
- 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;
Modelação e simulação em GAMSProgramação em GAMS (3/4)
- 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;
Modelação e simulação em GAMSProgramação em GAMS (4/4)
- 48 -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
- 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). (*)
Exercícios de aplicação em GAMS
- 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
ISEL - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
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Formação Galp EnergiaModelação e Simulação de Mercados de Energia Eléctrica