Integração de Mercados Liberalizados de Energia Eléctrica com Aplicações ao MIBEL Faculdade de Economia da Universidade Nova de Lisboa Provas de Doutoramento

Integração de Mercados Liberalizados de Energia Eléctrica com Aplicações ao

MIBEL

Faculdade de Economia da Universidade Nova de Lisboa

Provas de Doutoramento | Lisboa, 24 Outubro 2005Provas de Doutoramento | Lisboa, 24 Outubro 2005

Jorge Alberto Mendes de Sousa

Orientador: Professor Doutor Pedro Pita Barros

Apresentação

1. Introdução

2. Integração de mercados Concorrência perfeita Oligopólio

3. Aplicações ao MIBEL Regimes competitivos Volatilidade do preço

4. Conclusões

Slide #21 2 3 4

1978 – EUA (PURPA)1978 – EUA (PURPA) 1982 – Chile1982 – Chile 1990 – Inglaterra e Gales 1990 – Inglaterra e Gales (1ª Bolsa)(1ª Bolsa)

1991 – Noruega 1991 – Noruega 1996 – Suécia 1996 – Suécia (+ Finlândia e Dinamarca -> (+ Finlândia e Dinamarca -> NordPool)NordPool) 1997 – Austrália 1997 – Austrália (Victoria (1994) + Nova Gales do (Victoria (1994) + Nova Gales do Sul)Sul) 1998 – Espanha e alguns estados dos EUA1998 – Espanha e alguns estados dos EUA 1999 – Holanda1999 – Holanda … …

Slide #3 INTRODUÇÃO 1 2 3 4

Reformas no Sector Eléctrico

Slide #4

INTRODUÇÃO 1 2 3 4

Integração de Mercados

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

- MIBEL - MIBEL (Portugal e Espanha)

Quais as implicações da integração de mercados ?

Apresentação

1. Introdução



4. Conclusões

Slide #51 3 42

Slide #6 INTEGRAÇÃO DE MERCADOS – Concorrência

perfeita

1 2 3 4

ModelizaçãoO f e r t a O f e r t a || P r o c u r a P r o c u r a

Oferta

Procura

Slide #7 INTEGRAÇÃO DE MERCADOS – Concorrência

perfeita

1 2 3 4

Equilíbrio de MercadoEm função de Em função de dd e e CC

Preço

Quantidade

Lucro

Excedente Consumidores

Bem-estar Social

Slide #81 2 3 4

Integração de Mercados

INTEGRAÇÃO DE MERCADOS – Concorrência perfeita

Integração de mercados promoveIntegração de mercados promove

Preço intermédio relativamente aos preços de autarciaAumento da quantidade totalAumento do bem-estar social de cada mercadoAumento do bem-estar social globalExportação do mercado com preço de autarcia inferior

Na perspectiva do mercado com preço de autarcia superior

Diminuição do preçoAumento da quantidade consumida e excedente consumidoresDiminuição da quantidade produzida e lucro empresasImportação de energia

Slide #91 2 3 4

Resultados

INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Concorrência perfeita

Concorrência perfeita e custos marginais crescentes Concorrência perfeita e custos marginais crescentes

Apresentação

1. Introdução



4. Conclusões

Slide #101 3 42

Procura linear Agregação de consumidores iguais Mercado totalmente liberalizado

P (Q) = Pmax – d Q

Pmax : Valorização máxima

d : Declive da recta Q : Quantidade consumidaQ

P

Pmax

P(Q) = Pmax – d Q

Slide #11 INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Oligopólio1 2 3 4

ModelizaçãoP r o c u r a P r o c u r a

N empresas produtoras Idêntica tecnologia Custos marginais contantes

C (q) = a + b q

a, b > 0 q : Quantidade produzida

Q

P

Pmax

b

P(Q) = Pmax – d Q

CM = b

Slide #121 2 3 4

ModelizaçãoO f e r t a O f e r t a

INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Oligopólio

QQ*

P*

P

Pmax

b

P(Q) = Pmax – d Q

RM = Pmax – d (1+1/N) Q

CM = b

Problema da empresaProblema da empresa Maximização do lucro: Max = P(Q) q – C(q)

Solução: ´

Pmax – d (1+1/N) Q = b

ou seja, RM = CMSlide #131 2 3 4

Equilíbrio de Mercado (P*,Q*)

Oligopólio de Cournot com Oligopólio de Cournot com NN empresas empresas


QQ1*

P1*

P

Pmax

b

P1 (Q) = Pmax – d1 Q

CM = b

Mercado 1Mercado 1

(( N N11 , d , d11 ))

QQ2*

P2*

P

Pmax

b

P2 (Q) = Pmax – d2 Q

CM = b

Mercado 2Mercado 2

(( N N22 , d , d22 ))

Slide #141 2 3 4

Integração dos Mercados 1 e 2


QQt*

Pt*

P

Pmax

b

Pt (Q) = Pmax – dt Q

Mercado Mercado integradointegrado

(( N Ntt , d , dtt ))

P1 (Q)

P2 (Q)

Nt = N1 + N2

dt = d1 d2 / (d1 + d2 )

Slide #151 2 3 4

Mercado Resultante da Integração


d1/d2

N2

1

Q 12 = 0

Q 1

W 1

Slide #161 2 3 4

ResultadosMercado 1 Mercado 1 ((NN11=1)=1)


d1/d2

N2

1

Q 12 = 0

Q 1

W 1

N2 = 4

d1 /d2 = 5.4

Slide #171 2 3 4

ResultadosMercado 1 Mercado 1 ((NN11=1)=1)


d2/d1

N1

2

Q 21 = 0

Q 2

W 2

N1 = 1

d2 /d1 = 0.18

Slide #181 2 3 4

ResultadosMercado 2Mercado 2 ((NN22=4)=4)


Integração de mercados promoveIntegração de mercados promove

Aumento de competição entre empresasAumento da quantidade produzidaRedução do preço de equilíbrio nos dois mercadosAumento do excedente dos consumidores nos dois mercadosRedução do lucro global das empresasAumento do bem-estar social global

Na perspectiva de cada mercado

Lucro das empresas e bem-estar social aumenta quando ummercado se integra com outro de procura suficientementemaior e com número de empresas relativamente pequeno

Slide #191 2 3 4

Resultados


Oligopólio e custos marginais constantesOligopólio e custos marginais constantes

Slide #201 2 3 4

Comparação de resultados

INTEGRAÇÃO DE MERCADOS

Concorrência Perfeita

C.M. Crescentes

Cournot

C.M. Constantes

Preço Intermédio Decresce

Quantidade Aumenta Aumenta

Lucro Depende Decresce

Ex. Consumidor Depende Aumenta

Bem-estar Social Aumenta Aumenta

Apresentação

1. Introdução



4. Conclusões

Slide #211 42 3

P O

R T

U G

A L

S P A I N

I B E R I AF R A N C E

M O R O C C O

Mercado Ibérico de Electricidade - MIBEL

Slide #22

P r o c u r a P r o c u r a

1 2 3 4 APLICAÇÕES AO MIBEL – Regimes competitivos

Peak Off-Peak Peak Off-Peak Peak Off-Peak Peak Off-Peak

Scenario C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

Portugal

Hydro 1130 0 1936 0 2092 0 3641 1443

Demand 5249 3207 5977 3800 5580 3244 6366 3271

Spain

Hydro 7180 0 5932 0 4570 0 6947 3123

Demand 29300 19330 31030 20080 30240 18870 34260 20820

8 May 2002 18 July 2002 6 November 2002 12 December 2002

Consumo e Produção Hídrica em Portugal e EspanhaPonta e vazio de quatro dias típicos [MW] – 8 Cenários (C1-C8)


P O

R T

U G

A L

S P A I N

I B E R I AF R A N C E

M O R O C C OSlide #23

Hydro Nuclear Coal Gas Fuel Gas-Fuel Portugal 4127 - 1776 990 1239 473 8605 EDP 4127 - 1192 - 1239 473 7031

Turbogás - - - 990 - - 990

Tejo Energia - - 584 - - - 584

Spain 16697 7816 11885 2800 3912 3262 46372 Endesa 5281 3876 5731 800 924 1818 18430

Iberdrola 8527 3026 1246 800 2361 534 16494

Unión Fenosa 1795 749 2056 - 627 157 5384

Hidro Cantábrico 426 165 1587 400 - - 2578

Viesgo 668 - 945 - - 753 2366

Gas Natural - - - 800 - - 800

Elcogás - - 320 - - - 320

TOTAL 20824 7816 13661 3790 5151 3735 54977

Capacidade instalada em Portugal e EspanhaPor empresa e tecnologia – 2002 [MW]


O f e r t aO f e r t a

em que:

qi : quantidade produzida pela

empresa i

Ki : capacidade da empresa i

P (Q) : função procura inversa

Ci (qi) : função de custos da empresa i

Preço P(Q)

Formulação do Problema

Custos Ci(qi)

x 0 x 1 x 2 3 x 4 x 5 x 6 y 1

y 2

y 3

y 4

y 5

y 6

bi + 2 ci x

Slide #24

Maximização do lucro


Equilíbrio de Mercado

Teoria de jogos – 10 agentes (3 Pt + 7 Es)

Simulação numérica em GAMS - PCM Maximização do lucro com restrições

técnicas Equilíbrio de mercado

Modelo de variações conjecturais0)()( 21 iiiii

iqCq

dq

dPQP

Slide #25

Modelo de variações conjecturaisModelo de variações conjecturais

)1(

Q

P

q

q

q

Q

Q

P

q

Q

Q

P

dq

dP

i

i

iii

KKT3:

Variação Conjectural


0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

-1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0

Portugal

Espanha

MIBEL


P [c€/kWh]

Preço de MercadoPortugalPortugal || Espanha Espanha | | MIBELMIBEL

Slide #26


Cournot


2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

-1 -0,98 -0,96 -0,94 -0,92 -0,9

Portugal

Espanha

MIBEL

P [c€/kWh]


Preço de MercadoPortugalPortugal || Espanha Espanha | | MIBELMIBEL

Slide #27



Lucro das Empresas Portuguesas

Slide #281 2 3 4 APLICAÇÕES AO MIBEL – Regimes competitivos

EDPEDP || Turbogás Turbogás | | Tejo EnergiaTejo Energia

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 100 200 300 400 500

Autarcia

MIB

EL

EDP

TurbogásTejo Energia

= 0

= 0 = 0

= -1

P r e ç oMaior descida de preço para valores intermédios de intensidade competitiva

Q u a n t i d a d e• Tejo Energia mantem em

autarcia e no MIBEL• Turbogás mantem em

autarcia e aumenta no MIBEL• EDP reduz em autarcia e

aumenta no MIBEL

Resultados

Modelo em variações conjecturais permite a análise conjunta dos dois determinantes avaliados na integração de mercados:

1. Aumento de eficiência -> preço intermédio

2. Aumento de competição -> diminuição do preço

Concorrência perfeita (VC=-1) evidencia o efeito de aumento de eficiência conduzindo a um preço no MIBEL intermédio em relação aos preços de autarcia

Oligopólio Cournot (VC=0) evidencia o efeito de aumento de competição conduzindo a um preço no MIBEL inferior aos preços de autarcia

Valores intermédios de VC evidenciam as relações de peso entre os dois determinantes verificando-se que para VC superiores a -0.96 o preço no MIBEL é inferior a ambos os preços de autarcia

Slide #291 2 3 4 APLICAÇÕES AO MIBEL – Regimes competitivos

Apresentação

1. Introdução



4. Conclusões

Slide #301 42 3


Slide #31

C o n s u m o h o r á r i o C o n s u m o h o r á r i o

0

3000

6000

9000

12000

15000

1 101 201 301 401 501 601 701

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Qtd_Pt Qtd_Es

Pt [MW] Es [MW]

Portugal

Espanha

Consumo horário em Portugal e Espanha Outubro 2002

APLICAÇÕES AO MIBEL – Volatilidade do preço1 2 3 4

Simulação do Preço de MercadoEstimação da Variação ConjecturalEstimação da Variação Conjectural

0

1

2

3

4

5

6

7

1 101 201 301 401 501 601 701

-1

-0,9

-0,8

-0,7

-0,6

-0,5

-0,4

Prc_OMEL P_Sp TETA

P [c€/kWh]

\


CV

Slide #321 2 3 4 APLICAÇÕES AO MIBEL – Volatilidade do preço

VC

Simulação do Preço de MercadoImpacto do MIBEL nos preços Impacto do MIBEL nos preços

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

1

P_Sp P_IBELM

P [c€/kWh]

ESPANHA

A. Preço decresce na ponta

B. Preço aumenta no vazio

0

2

4

6

8

10

12

14

1

P_Pt P_IBELM

P [c€/kWh]

PORTUGAL

A. Preço decresce na ponta (~12 to 4 c€/kWh)

B. Preço decresce no vazio(~4 to 3 c€/kWh)

A

B

A

B


1 Variação horária do preço

2 Volatilidade – Desvio padrão de ut

3 Volatilidade mensal [c€/kWh]

1 tttt PPPu

11

2

N

uu

s

N

tt


Portugal Espanha MIBEL

1,432 0,533 0,437

Análise da Volatilidade

Análise da VolatilidadeVolatilidade diária – Janela móvel 24 horas Volatilidade diária – Janela móvel 24 horas

23

232

1

j

jtt

day

uu

sj


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

1 101 201 301 401 501 601 701s_1dia_Pt s_1dia_Es s_1dia_MIBEL

Portugal

Espanha

MIBEL

[c€/kWh]

Apresentação

1. Introdução



4. Conclusões

Slide #361 2 3 4

Conclusões

Integração de mercados promove um aumento de bem-estar social global

Possibilita transacções eficientes entre consumidores de valorização alta e produtores de custo baixo que não participam nos mercados em autarcia

Aumento de competição entre produtores promove pressão no sentido da redução do preço de mercado

Impactos assimétricos entre mercados e entre agentes dependentes das relações entre oferta e procura de cada mercado e do nível de intensidade competitiva

Slide #37 CONCLUSÕES 1 2 3 4

Integração de mercados Integração de mercados

Conclusões


Aplicações ao MIBEL Aplicações ao MIBEL

Simulação numérica suporta os resultados teóricos relativos aos determinantes analisados na integração de mercados:

1. Aumento de eficiência -> preço intermédio (Espanha vazio)

2. Aumento de competição -> diminuição de preço (Portugal & Espanha ponta)

MIBEL tem forte impacto no mercado português e um impacto moderado no mercado espanhol devido à dimensão relativa (1:5)

MIBEL promove transferência de lucro das empresas portuguesas para consumidores portugueses e produtores espanhóis

MIBEL conduz a um mercado com menor volatilidade de preço em relação aos resultados de autarcia

Conclusões


DesenvolvimentosDesenvolvimentos

Impacto de possíveis concentrações de empresas no mercado ibérico (ex: Endesa/Gas Natural)

Internalização dos custos de emissão de gases de

efeito de estufa (CO2)

Modelização de limites de capacidade de interligação e seu impacto no jogo de mercado e planeamento da rede

Integração de Mercados Liberalizados de Energia Eléctrica com Aplicações ao

MIBEL

Faculdade de Economia da Universidade Nova de Lisboa

Provas de Doutoramento | Lisboa, 24 Outubro 2005Provas de Doutoramento | Lisboa, 24 Outubro 2005

Jorge Alberto Mendes de Sousa

Orientador: Professor Doutor Pedro Pita Barros

Documents

Integração de Mercados Liberalizados de Energia Eléctrica com Aplicações ao MIBEL Faculdade de Economia da Universidade Nova de Lisboa Provas de Doutoramento