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

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1 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 2005 Jorge Alberto Mendes de Sousa Orientador: Professor Doutor Pedro Pita Barros

2 Apresentação 1. Introdução 2. Integração de mercados Concorrência perfeita Oligopólio 3. Aplicações ao MIBEL Regimes competitivos Volatilidade do preço 4. Conclusões Slide #2 1234

3 1978 – EUA (PURPA) 1978 – EUA (PURPA) 1982 – Chile 1982 – Chile 1990 – Inglaterra e Gales (1ª Bolsa) 1990 – Inglaterra e Gales (1ª Bolsa) 1991 – Noruega 1991 – Noruega 1996 – Suécia (+ Finlândia e Dinamarca -> NordPool) 1996 – Suécia (+ Finlândia e Dinamarca -> NordPool) 1997 – Austrália (Victoria (1994) + Nova Gales do Sul) 1997 – Austrália (Victoria (1994) + Nova Gales do Sul) 1998 – Espanha e alguns estados dos EUA 1998 – Espanha e alguns estados dos EUA 1999 – Holanda 1999 – Holanda … … Slide #3 INTRODUÇÃO Reformas no Sector Eléctrico

4 Slide #4 INTRODUÇÃO Integração de Mercados 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 e Espanha) Quais as implicações da integração de mercados ?

5 Apresentação 1. Introdução 2. Integração de mercados Concorrência perfeita Oligopólio 3. Aplicações ao MIBEL Regimes competitivos Volatilidade do preço 4. Conclusões Slide #

6 Slide #6 INTEGRAÇÃO DE MERCADOS – Concorrência perfeita Modelização O f e r t a | P r o c u r a Oferta Procura

7 Slide #7 INTEGRAÇÃO DE MERCADOS – Concorrência perfeita Equilíbrio de Mercado Em função de d e C Preço Quantidade Lucro Excedente Consumidores Bem-estar Social

8 Slide # Integração de Mercados INTEGRAÇÃO DE MERCADOS – Concorrência perfeita

9 Integração de mercados promove Integração de mercados promove Preço intermédio relativamente aos preços de autarcia Aumento da quantidade total Aumento do bem-estar social de cada mercado Aumento do bem-estar social global Exportação do mercado com preço de autarcia inferior Na perspectiva do mercado com preço de autarcia superior Diminuição do preço Aumento da quantidade consumida e excedente consumidores Diminuição da quantidade produzida e lucro empresas Importação de energia Slide # Resultados INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Concorrência perfeita Concorrência perfeita e custos marginais crescentes

10 Apresentação 1. Introdução 2. Integração de mercados Concorrência perfeita Oligopólio 3. Aplicações ao MIBEL Regimes competitivos Volatilidade do preço 4. Conclusões Slide #

11 Procura linear Agregação de consumidores iguais Mercado totalmente liberalizado P (Q) = P max – d Q P max : Valorização máxima d : Declive da recta Q : Quantidade consumida Q P P max P(Q) = P max – d Q Slide #11 INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Oligopólio Modelização P r o c u r a

12 N empresas produtoras Idêntica tecnologia Custos marginais contantes C (q) = a + b q a, b > 0 q : Quantidade produzida Q P P max b P(Q) = P max – d Q CM = b Slide # Modelização O f e r t a INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Oligopólio

13 Q Q* P* P P max b P(Q) = P max – d Q RM = P max – d (1+1/N) Q CM = b Problema da empresa Maximização do lucro: Max = P(Q) q – C(q) Solução: ´ P max – d (1+1/N) Q = b ou seja, RM = CM Slide # Equilíbrio de Mercado (P*,Q*) Oligopólio de Cournot com N empresas INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Oligopólio

14 Q Q1*Q1* P1*P1* P P max b P 1 (Q) = P max – d 1 Q CM = b Mercado 1 ( N 1, d 1 ) Q Q2*Q2* P2*P2* P P max b P 2 (Q) = P max – d 2 Q CM = b Mercado 2 ( N 2, d 2 ) Slide # Integração dos Mercados 1 e 2 INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Oligopólio

15 Q Qt*Qt* Pt*Pt* P P max b P t (Q) = P max – d t Q Mercado integrado ( N t, d t ) ( N t, d t ) P 1 (Q) P 2 (Q) N t = N 1 + N 2 d t = d 1 d 2 / (d 1 + d 2 ) Slide # Mercado Resultante da Integração INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Oligopólio

16 d 1 /d 2 N2N2 1 Q 12 = 0 Q 1Q 1 W 1W 1 Slide # Resultados Mercado 1 (N 1 =1) INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Oligopólio

17 d 1 /d 2 N2N2 1 Q 12 = 0 Q 1Q 1 W 1W 1 N 2 = 4 d 1 /d 2 = 5.4 Slide # Resultados Mercado 1 (N 1 =1) INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Oligopólio

18 d 2 /d 1 N1N1 2 Q 21 = 0 Q 2Q 2 W 2W 2 N 1 = 1 d 2 /d 1 = 0.18 Slide # Resultados Mercado 2 (N 2 =4) INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Oligopólio

19 Integração de mercados promove Integração de mercados promove Aumento de competição entre empresas Aumento da quantidade produzida Redução do preço de equilíbrio nos dois mercados Aumento do excedente dos consumidores nos dois mercados Redução do lucro global das empresas Aumento do bem-estar social global Na perspectiva de cada mercado Lucro das empresas e bem-estar social aumenta quando um mercado se integra com outro de procura suficientemente maior e com número de empresas relativamente pequeno Slide # Resultados INTEGRAÇÃO DE MERCADOS - Oligopólio Oligopólio e custos marginais constantes

20 Slide # Comparação de resultados INTEGRAÇÃO DE MERCADOS Concorrência Perfeita C.M. Crescentes Cournot C.M. Constantes Preço IntermédioDecresce Quantidade Aumenta Lucro DependeDecresce Ex. Consumidor DependeAumenta Bem-estar Social Aumenta

21 Apresentação 1. Introdução 2. Integração de mercados Concorrência perfeita Oligopólio 3. Aplicações ao MIBEL Regimes competitivos Volatilidade do preço 4. Conclusões Slide #

22 P O R T U G A L S P A I N I B E R I A F 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 APLICAÇÕES AO MIBEL – Regimes competitivos Consumo e Produção Hídrica em Portugal e Espanha Ponta e vazio de quatro dias típicos [MW] – 8 Cenários (C1-C8)

23 Mercado Ibérico de Electricidade - MIBEL P O R T U G A L S P A I N I B E R I A F R A N C E M O R O C C O Slide #23 Capacidade instalada em Portugal e Espanha Por empresa e tecnologia – 2002 [MW] APLICAÇÕES AO MIBEL – Regimes competitivos O f e r t a

24 em que: q i : quantidade produzida pela empresa i K i : capacidade da empresa i P (Q) : função procura inversa C i (q i ) : função de custos da empresa i Preço P(Q) Formulação do Problema Custos C i (q i ) Slide #24 Maximização do lucro APLICAÇÕES AO MIBEL – Regimes competitivos

25 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 conjecturais Slide #25 Modelo de variações conjecturais KKT3: Variação Conjectural APLICAÇÕES AO MIBEL – Regimes competitivos

26 Preço de Mercado Portugal | Espanha | MIBEL Slide #26 Concorrência Perfeita Cournot APLICAÇÕES AO MIBEL – Regimes competitivos

27 Preço de Mercado Portugal | Espanha | MIBEL Slide #27 Concorrência Perfeita APLICAÇÕES AO MIBEL – Regimes competitivos

28 Lucro das Empresas Portuguesas Slide # APLICAÇÕES AO MIBEL – Regimes competitivos EDP | Turbogás | Tejo Energia EDP Turbogás Tejo Energia = 0 = -1 P r e ç o Maior 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

29 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 o preço no MIBEL é inferior a ambos os preços de autarcia Slide # APLICAÇÕES AO MIBEL – Regimes competitivos

30 Apresentação 1. Introdução 2. Integração de mercados Concorrência perfeita Oligopólio 3. Aplicações ao MIBEL Regimes competitivos Volatilidade do preço 4. Conclusões Slide #

31 Mercado Ibérico de Electricidade - MIBEL Slide #31 C o n s u m o h o r á r i o Portugal Espanha Consumo horário em Portugal e Espanha Outubro 2002 APLICAÇÕES AO MIBEL – Volatilidade do preço

32 Simulação do Preço de Mercado Estimação da Variação Conjectural Variação Conjectural CV Slide # APLICAÇÕES AO MIBEL – Volatilidade do preço VC

33 Simulação do Preço de Mercado Impacto do MIBEL nos preços ESPANHA A. Preço decresce na ponta B. Preço aumenta no vazio 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 Slide # APLICAÇÕES AO MIBEL – Volatilidade do preço

34 1 Variação horária do preço 2 Volatilidade – Desvio padrão de u t 3 Volatilidade mensal [c/kWh] Slide # APLICAÇÕES AO MIBEL – Volatilidade do preço Análise da Volatilidade

35 Volatilidade diária – Janela móvel 24 horas Slide # APLICAÇÕES AO MIBEL – Volatilidade do preço

36 Apresentação 1. Introdução 2. Integração de mercados Concorrência perfeita Oligopólio 3. Aplicações ao MIBEL Regimes competitivos Volatilidade do preço 4. Conclusões Slide #

37 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 Integração de mercados

38 Conclusões Slide #38 CONCLUSÕES 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

39 Conclusões Slide #39 CONCLUSÕES Desenvolvimentos Impacto de possíveis concentrações de empresas no mercado ibérico (ex: Endesa/Gas Natural) Internalização dos custos de emissão de gases de efeito de estufa (CO 2 ) Modelização de limites de capacidade de interligação e seu impacto no jogo de mercado e planeamento da rede

40 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 2005 Jorge Alberto Mendes de Sousa Orientador: Professor Doutor Pedro Pita Barros


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