Formação Galp Energia Modelação e Simulação de Mercados de Energia Eléctrica :: Sessão #14 :: Mecanismos de alocação de capacidade e de gestão de congestionamento nas interligações Jorge de Sousa Professor Coordenador ISEL - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa

Agenda Enquadramento Mecanismos de gestão de interligações Mecanismos mais utilizados Exercícios de aplicação

Enquadramento Gestão de interligações O congestionamento é uma situação em que a capacidade de interligação entre duas ou mais redes não permite acomodar todo o fluxo de energia resultante das transacções pretendidas pelos agentes do mercado. Esta falta de capacidade de interligação tanto pode ser devida à insuficiente capacidade das linhas de interligação, como a limitações ao nível interno de cada uma das redes nacionais. Para resolver ou mitigar este problema existem diversas formas para a gestão de congestionamento em ambiente de mercado, normalmente com o objectivo de alocar de forma eficiente a capacidade de interligação existente mantendo a segurança técnica do sistema. O mecanismo existente no MIBEL para o horizonte diário é o market splitting (separação de mercados) do qual resultam preços diferenciados para a zona portuguesa e para a zona espanhola nas horas de congestionamento. Este mecanismo é também na Europa na NordPool e em Itália.

Perdas por efeito de Joule Enquadramento Capacidade de transporte Emissão de calor INDUTORES DE CALOR Radiação solar DISSIPADORES DE CALOR Perdas por efeito de Joule Vento Equação de equilíbrio térmico (Kuipers-Brown) Indutores de calor Dissipadores de calor A radiação solar varia dia/noite Ao longo do dia A temperatura ambiente varia ao longo do dia A radiação solar varia de mês para mês Ao longo do ano A temperatura ambiente varia de meses de Inverno para meses de Verão

Enquadramento Capacidade de transporte Existem outros factores com impacto na capacidade de transporte das linhas: Perfis de geração e consumo Indisponibilidades programadas Critérios de segurança (sobrecargas e tensão dentro dos limites nos elementos da rede) a serem verificados em determinadas contingências (contingência N-1)

Agenda Enquadramento Mecanismos de gestão de interligações Mecanismos mais utilizados Exercícios de aplicação

Mecanismos de gestão de interligações Mecanismos existentes Mecanismos de alocação de capacidade de interligação Regras explícitas (pro-rata, first come first served) Leilões explícitos Leilões implícitos (market splitting e market coupling) Mecanismos de resolução de congestionamentos Redespacho (redispatching) Contra-negócio (counter trading) 7

Mecanismos de gestão de interligações Leilões explícitos Os leilões explícitos caracterizam-se pela capacidade de transporte de interligação ser leiloada em mercado separado e independente do mercado de energia eléctrica. Os leilões explícitos são considerados como um método simples de alocar a capacidade de interligação na Europa (p.e. Benelux + França + Alemanha no CASC-CWE: Capacity Allocation Service Company for the Central West European Electricity market ). Esta capacidade é normalmente leiloada em horizontes anuais, mensais e diários. Devido à separação dos mercados de alocação de capacidade de interligação e de energia existe uma falta de informação sobre os preços de energia dos mercados interligados da qual pode resultar uma utilização ineficiente de interligações, com uma diminuição do bem-estar social e uma menor convergência dos preços da energia entre os mercados interligados. 8

Mecanismos de gestão de interligações Leilões implícitos Nos leilões implícitos a capacidade de transporte das interligações é usada para integrar diferentes mercados locais a fim de maximizar o bem-estar social global dos vários mercados (dois ou mais). O fluxo de energia nas interligações é determinado com base nos dados do mercado diário das diversas áreas. Assim, o leilão de capacidade de transporte está incluído (implicitamente) nos leilões de energia do mercado diário. Nos implícitos a capacidade de interligação entre as áreas de licitação é incorporado no mecanismo de formação dos preços spot, para além das licitações de energia por área, assim, os preços resultantes por área reflectem tanto o custo da energia em cada área como os custos de congestionamento. Este mecanismo garante que os fluxos de electricidade ocorrem das zonas excedentárias (com preço mais baixo) para as zonas deficitárias (com preço mais alto). 9

Mecanismos de gestão de interligações Market Splitting / Market Coupling O leilão implícito é o conceito base utilizado tanto para o Market Splitting como para o Market Coupling, não existindo necessariamente qualquer diferença nos algoritmos de cálculo usados ambos. No mecanismo de Market Splitting a capacidade de transporte é gerida no mercado diário de energia por uma única bolsa de energia. Quando a capacidade de transporte entre as áreas de licitação não é suficiente para obter uma convergência completa de preços, resultam preços distintos nas áreas de licitação. Assim, o nome Market Splitting refere-se ao facto da capacidade de transmissão limitada levar a uma separação do preço entre as áreas. No mecanismo de Market Coupling o leilão implícito é organizado em colaboração entre duas ou mais bolsas de energia distintas. Assim, o termo refere-se ao acoplamento de duas ou mais áreas. Cada bolsa de energia fornece a informação de mercado necessária para um algoritmo de acoplamento central e os Operadores de Sistema fornecem a capacidade de transporte disponível entre as áreas de mercado. 10

Mecanismos de gestão de interligações Market Splitting / Market Coupling Exemplo #1: Capacidade de interligação suficiente :: Convergência de preços nos dois mercados :: 11

Mecanismos de gestão de interligações Market Splitting / Market Coupling Exemplo #2: Capacidade de interligação insuficiente :: Preços distintos nos dois mercados :: 12

Mecanismos de gestão de interligações Redespacho / Counter trading As metodologias de resolução de congestionamentos efectuam uma redistribuição do padrão de geração/consumo de um subconjunto de geradores/consumos, envolvendo apenas numa área de controlo (redespacho) ou envolvendo mais do que uma área de controlo (counter trading). No caso do resdespacho os geradores/consumos a afectar são estabelecidos através das ofertas de subida/descida de carga feitas aos operadores de sistema no mercado de serviços de sistema. No caso do counter trading os operadores de sistema utilizam as licitações dos produtores na bolsa por forma a aumentar ou diminuir a geração nas suas áreas. Estes mecanismos são utilizados em particular no MIBEL no âmbito das áreas de controlo de Portugal e Espanha da responsabilidade da REN e da REE, respectivamente. 13

Agenda Enquadramento Mecanismos de gestão de interligações Mecanismos mais utilizados Exercícios de aplicação

Mecanismos mais utilizados Europa: Leilões implícitos 15

Mecanismos mais utilizados Europa: Iniciativas de Market Coupling 16

Mecanismos mais utilizados MIBEL: Co-existência de três mecanismos Leilões explícitos de capacidade de interligação, para o horizonte anterior ao diário (mecanismos previsto mas ainda não utilizado); Market splitting (separação de mercados), para o horizonte diário, obtido de forma implícita através das licitações efectuadas pelos agentes no mercado diário e intradiário; Counter trading (contra negócio), para um horizonte posterior ao diário, da responsabilidade dos operadores da rede de transporte para fazer face a desvios entre os resultados de mercado e os observados na exploração do sistema em tempo-real. 17

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Exercícios de aplicação Market splitting vs counter trading Para dois mercados (mercado 1 e mercado 2) considere as seguintes licitações de venda efectuadas numa determinada hora do mercado diário e os consumos de cada mercado nessa mesma hora:

Exercícios de aplicação Market splitting vs counter trading Indique o preço e a energia de fecho em cada um dos mercados, assumindo que funcionam em bolsas separadas. Indique o preço e a energia de fecho para o mercado integrado (mercado 1 e mercado 2 numa única bolsa) e o trânsito nas interligações. Indique o preço e a energia de fecho em cada mercado sabendo que a capacidade de interligação entre os dois sistemas está limitada a 400 MW e que o mecanismo de gestão de congestionamento é o Market Splitting. Resolva a questão anterior admitindo agora que o mecanismo de gestão de congestionamento é o Counter Trading. Para as condições das questões anteriores determine o custo total para os consumidores e a receita total dos produtores. Comente a diferença entre os dois valores calculados para a situação de Market Splitting e de Counter Trading.

Formação Galp Energia Modelação e Simulação de Mercados de Energia Eléctrica :: Sessão #14 :: Mecanismos de alocação de capacidade e de gestão de congestionamento nas interligações Jorge de Sousa Professor Coordenador ISEL - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa