Formação Galp Energia Modelação e Simulação de Mercados de Energia Eléctrica :: Sessão #11 :: Técnicas de modelação e simulação de mercados de energia.

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1 Formação Galp Energia Modelação e Simulação de Mercados de Energia Eléctrica
:: Sessão #11 :: Técnicas de modelação e simulação de mercados de energia eléctrica :: Preços, produções e comportamento competitivo :: Jorge de Sousa Professor Coordenador ISEL - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa

2 Agenda Enquadramento SPeLA - Modelo de licitações ajustadas
Modelo de regressão multivariada SiMEC - Modelo em teoria dos jogos

3 Enquadramento Modelação e simulação de mercados
Em mercados de energia eléctrica participam agentes compradores e vendedores numa estrutura de mercado tipicamente ologopolística. Para modelar e simular estes mercados existem diferentes abordagens que se distingem pelo horizonte temporal de análise, pela estrutura de mercado considerada, pelas variáveis estratégicas dos agentes, entre outros aspectos. Assim podem distinguir-se algumas categorias de modelos entre as quais: modelos econométricos, modelos baseados em teoria dos jogos, modelos baseados em custos, modelos baseados em agentes. Nesta sessão serão apresentadas algumas técnicas para modelar e simular mercados de energia eléctrica com aplicações desenvolvidas para o MIBEL no âmbito da previsão de preços, de produções e de comportamentos competitivos dos agentes.

4 Enquadramento Gestão dos grupos produtores em mercado
Em regime de mercado não existe uma gestão centralizada dos grupos de produção de energia eléctrica pelo que o problema de minimização do custo total do sistema não se coloca ao nível das empresas. Cada agente tenta maximizar o seu lucro económico, definido como a diferença entre receitas e custos, onde a quantidade produzida influencia o preço ao qual se transacciona a energia eléctrica no mercado. No entanto, dentro do seu parque electroprodutor, cada agente escolhe o perfil de produção que menor custo apresenta face à estratégia global de produção que define. Deste modo, as técnicas clássicas utilizadas na gestão centralizada do sistema electroprodutor continuam a ser adoptadas para a resolução do sub-problema das empresas no que concerne à minimização dos seus custos de produção para uma dada quantidade definida como óptima.

5 Agenda Enquadramento SPeLA - Modelo em licitações ajustadas
Modelo de regressão multivariada SiMEC - Modelo em teoria dos jogos

6 SPeLA SPeLA Simulador de Preços em Licitações Ajustadas Excel
Data de previsão MatLab Preço médio previsto Método e Universo SPeLA Monótona horária de preços previstos Dados de previsão

7 SPeLA Seleção das curvas de licitação
Monótona de Consumo Tabela Simulador de Preços Ano Mês Dia Hora Consumo Preço Combustíveis Preço CO2 Bid 0 por agente Cluster por agente Ano Mês Dia Hora Consumo Preço Combustíveis Preço CO2 Bid 0 por agente Cluster por agente

8 SPeLA Licitações a 0 €/MWh
Soma Bid 0 agentes EN IB UF HC VG GN OT Ajuste do Bid 0

9 SPeLA Licitações acima de 0 €/MWh – ajuste vertical
Ajuste das licitações Preço de licitação - Influência do preço dos combustíveis - Influência do preço do CO2

10 SPeLA Licitações acima de 0 €/MWh – ajuste horizontal
Ajuste das licitações Potência de licitação - Capacidade térmica instalada - Variações médias mensais de Hídrica, PRE’s e Indefinidos

11 SPeLA Exemplo de ajuste da curva de licitação para uma hora
Curva Original

12 SPeLA Exemplo de ajuste da curva de licitação para uma hora
Efeito dos Combustíveis

13 SPeLA Exemplo de ajuste da curva de licitação para uma hora
Efeito do CO2

14 SPeLA Exemplo de ajuste da curva de licitação para uma hora
Efeito Capacidade Instalada

15 SPeLA Exemplo de ajuste da curva de licitação para uma hora
Variações médias mensais de Hídrica, PRE’s e Indefinidos

16 SPeLA Exemplo de ajuste da curva de licitação para uma hora
Curva Simulada Ajustada vs Original Preço Simulado Preço Real

17 SPeLA Opções de entrada da simulação

18 SPeLA Resultados de simulação

19 SPeLA Resultados de simulação (Fev 2004)
In sample Preço médio simulado = 24,41 €/MWh | Preço médio Real = 24,24 €/MWh 4 meses Preço médio simulado = 22,11 €/MWh | Preço médio Real = 24,24 €/MWh Desvio médio mensal = 0,17 €/MWh | 0,70 % Desvio médio mensal = -2,12 €/MWh | -8,76 % 8 meses Preço médio simulado = 22,76 €/MWh | Preço médio Real = 24,24 €/MWh 1 ano Preço médio simulado = 27,63 €/MWh | Preço médio Real = 24,24 €/MWh Desvio médio mensal = -1,47 €/MWh | -6,08 % Desvio médio mensal = 3,39 €/MWh | 14,01 %

20 SPeLA Resultados de simulação (2005)
In sample Preço médio simulado = 26,90 €/MWh | Preço médio Real = 27,93 €/MWh 4 meses Preço médio simulado = 26,21 €/MWh | Preço médio Real = 27,93 €/MWh Desvio médio anual = -1,03 €/MWh | -3,7 % Desvio médio anual = -1,72 €/MWh | -4,0 % 8 meses Preço médio simulado = 27,65 €/MWh | Preço médio Real = 27,93 €/MWh 1 ano Preço médio simulado = 27,82 €/MWh | Preço médio Real = 27,93 €/MWh Desvio médio anual = -0,28 €/MWh | 0,7 % Desvio médio anual = -0,11 €/MWh | 0,9 %

21 SPeLA Resultados de simulação (2005)
In sample Preço médio simulado = 49,50 €/MWh | Preço médio Real = 53,63 €/MWh 4 meses Preço médio simulado = 61,69 €/MWh | Preço médio Real = 53,63 €/MWh Desvio médio anual = -4,13 €/MWh | -8,0 % Desvio médio anual = 8,05 €/MWh | 13,6 % 8 meses Preço médio simulado = 61,88 €/MWh | Preço médio Real = 53,63 €/MWh 1 ano Preço médio simulado = 61,28 €/MWh | Preço médio Real = 53,63 €/MWh Desvio médio anual = 8,25 €/MWh | 12,6 % Desvio médio anual = 7,64 €/MWh | 11,6 %

22 Agenda Enquadramento SPeLA - Modelo de licitações ajustadas
Modelo de regressão multivariada SiMEC - Modelo em teoria dos jogos

23 Modelo Multivariado Metodologia
Variáveis de entrada Modelo Multivariado de Correlações Canónicas Determina as matrizes dos coeficientes de relação: [] e []

24 Modelo Multivariado Variáveis de entrada

25 Modelo Multivariado Previsão do preço de mercado
Previsão de 2004 com base nos meses de Fevereiro de 2002 a Dezembro de 2003

26 Agenda Enquadramento SPeLA - Modelo de licitações ajustadas
Modelo de regressão multivariada SiMEC - Modelo em teoria dos jogos

27 SiMEC Modo de simulação de preços e produções
1. Simulation mode 2. Estimation mode GAMS SiMEC Game Theory Oligopolistic Model Excel INPUTS Hourly basis Demand Hydro generation Special regime Monthly basis Power Plants data Fuel prices CO2 prices Firms’ competitive behaviour OUTPUTS Pool price For each player Generation Fuel costs CO2 emission costs Income Profit

28 SiMEC Modo de estimação de comportamento competitivo
1. Simulation mode 2. Estimation mode GAMS SiMEC Game Theory Oligopolistic Model Excel INPUTS Hourly basis Demand Hydro generation Special regime Pool price Power plants data Power plants generation Fuel prices CO2 prices OUTPUT Firms’ competitive behaviour (CV)

29 SiMEC Empresas maximizam o seu lucro em mercado oligopolístico
Maximização do lucro 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) Custos Ci(qi)

30 Simulação numérica em GAMS
SiMEC Modelo em variações conjecturais Teoria de jogos Simulação numérica em GAMS Maximização do lucro com restrições técnicas Equilíbrio de mercado Modelo de variações conjecturais KKT3: Variação Conjectural

31 SiMEC Previsão do preço mensal (comparação com SPeLA)

32 SiMEC Estimação do nível de intensidade competitiva do mercado
Variação Conjectural (VC) VC Verificam-se diferenças acentuadas de intensidade competitiva entre as horas de vazio e as horas de ponta, sendo o comportamento muito competitivo nos vazio e existindo maio poder de mercado nas pontas e cheias

33 Formação Galp Energia Modelação e Simulação de Mercados de Energia Eléctrica
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