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Forward Contracting and Investment in Electrical Generation Capacity

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Information about Forward Contracting and Investment in Electrical Generation Capacity
Technology

Published on May 8, 2009

Author: gladstone_barbosa

Source: slideshare.net

Description

PhD qualifying, june 2006; Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Brazil
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Contratação e Investimento em Capacidade de Geração na Indústria de Energia Elétrica Exame de Qualificação de Doutorado 27/julho, 2006 Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia Elétrica Universidade Federal de Minas Gerais Modelagem, Análise e Controle de Sistemas Não-Lineares – MACSIN ‡ [email_address]

Sumário  Introdução (mercados de energia elétrica); Modelagem de mercados seqüenciais; Investimentos em capacidade de geração; Contratação e investimentos em capacidade de geração; Continuidade.

 Introdução (mercados de energia elétrica);

Modelagem de mercados seqüenciais;

Investimentos em capacidade de geração;

Contratação e investimentos em capacidade de geração;

Continuidade.

Introdução O serviço de suprimento de energia elétrica • bem privado • bem público  Mercados incompletos Competição imperfeita  Implicações para o desenho de mercado:  coordenação dos mercados  infraestrutura institucional  poder de mercado

O serviço de suprimento de energia elétrica

• bem privado

• bem público

 Mercados incompletos

Competição imperfeita

 Implicações para o desenho de mercado:

 coordenação dos mercados  infraestrutura institucional

 poder de mercado

Introdução Decisões estratégicas na indústria (geradoras) Curto-prazo: produção Médio-prazo: programação de manutenções Longo-prazo: construção de nova capacidade decisões de cobertura contratual Contratação Contratos bilaterais de longo-prazo Mercados competitivos para contratos Incentivos: hedge , especulação, estratégia

Decisões estratégicas na indústria (geradoras)

Curto-prazo: produção

Médio-prazo: programação de manutenções

Longo-prazo: construção de nova capacidade

decisões de cobertura contratual

Contratação

Contratos bilaterais de longo-prazo

Mercados competitivos para contratos

Incentivos: hedge , especulação, estratégia

Introdução Mercados de energia elétrica atuais  estrutura seqüencial de mercados interdependentes (físicos e para contratos) Interação repetida dos participantes  complexa rede de incentivos Modelagem matemática: interações estratégicas  teoria de jogos  Aspectos de interesse: Interação dos 3 incentivos: impacto sobre o poder de mercado Confiabilidade do suprimento (longo-prazo)  Objetivo: impacto da estrutura seqüencial sobre as decisões de investimento

Mercados de energia elétrica atuais  estrutura seqüencial de mercados interdependentes (físicos e para contratos)

Interação repetida dos participantes  complexa rede de incentivos

Modelagem matemática: interações estratégicas  teoria de jogos

 Aspectos de interesse:

Interação dos 3 incentivos: impacto sobre o poder de mercado

Confiabilidade do suprimento (longo-prazo)

 Objetivo: impacto da estrutura seqüencial sobre as decisões de investimento

Modelagem de Mercados Seqüenciais Estágio I : Mercado contratual (formulação e submissão das estratégias de atuação no mercado contratual) Estágio II : Mercado spot (formulação e submissão das estratégias de atuação no mercado spot ) Estágio III : produção das quantidades comprometidas nos dois estágios anteriores t=1: Fechamento do mercado contratual. Revelação das quantidades (para entrega futura) e do preço (unitário) t=2: Fechamento do mercado spot . Revelação das quantidades (para entrega imediata) e do preço spot Soluções de equilíbrio Timing dos eventos e estrutura informacional

Modelagem de Mercados Seqüenciais Conceitos de equilíbrio Jogador 1 Não confiar Jogador 2 Honrar Trair 0 0 1 1 -1 2 Indução retroativa: jogo da confiança Extensão para movimentos simultâneos: equilíbrio perfeito de sub-jogo

Conceitos de equilíbrio

Exemplo Numérico Definições básicas Lucro: Demanda: Estratégias (Cournot): Modelagem de Mercados Seqüenciais

Definições básicas

Lucro:

Demanda:

Estratégias (Cournot):

Motilidade: Formação de Padrões Modelagem de Mercados Seqüenciais Resultado básico: Allaz & Vila (1992,1993) Demanda perfeitamente previsível (não-arbitragem) No equilíbrio (simétrico): Ganho no benefício total Sensibilidade dos resultados Margem de lucro: (p s* -c) Produção total (vendas)

Resultado básico: Allaz & Vila (1992,1993)

Demanda perfeitamente previsível (não-arbitragem)

No equilíbrio (simétrico):

Ganho no benefício total

Sensibilidade dos resultados

Comportamentos mais complexos: Myxobactéria Modelagem de Mercados Seqüenciais Calcagno & Sadrieh (2004): ajustes a Allaz & Vila (1993) Hipóteses mais realistas: incerteza e especuladores avessos ao risco Especuladores: compensação pelo risco assumido (p c < E[p s ]) Produtores: reduzem cobertura contratual Impacto positivo sobre o benefício depende da volatilidade da demanda Powell (1993): distribuidoras avessas ao risco Contratos: geradoras (preços) e distribuidoras (cobertura) Spot : Cournot  (p c – E[p s ]) manipulável pelas geradoras Interação: hedging e estratégia  natureza da competição entre as geradoras afeta a demanda das distribuidoras por contratos

Calcagno & Sadrieh (2004): ajustes a Allaz & Vila (1993)

Hipóteses mais realistas: incerteza e especuladores avessos ao risco

Especuladores: compensação pelo risco assumido (p c < E[p s ])

Produtores: reduzem cobertura contratual

Impacto positivo sobre o benefício depende da volatilidade da demanda

Powell (1993): distribuidoras avessas ao risco

Contratos: geradoras (preços) e distribuidoras (cobertura)

Spot : Cournot  (p c – E[p s ]) manipulável pelas geradoras

Interação: hedging e estratégia  natureza da competição entre as geradoras afeta a demanda das distribuidoras por contratos

Inspiração: Otimização – Um Modelo Modelagem de Mercados Seqüenciais Batstone (2001): consumidores avessos ao risco geradoras incentivadas a aumentar a variância de p s , conquistando maior prêmio (e vendendo mais contratos) p c compensa as perdas com o poder de mercado Newbery (1998): contratos como barreira à entrada Curvas de oferta (gerais) no mercado spot Com capacidade suficiente, os incumbentes podem vender contratos afim de reduzir o preço e barrar a entrada Green (1999): extensões Curvas de oferta (e custos marginais) lineares Contratos: Cournot  sem contratação (a não ser com compensação pela venda do hedge )

Batstone (2001): consumidores avessos ao risco

geradoras incentivadas a aumentar a variância de p s , conquistando maior prêmio (e vendendo mais contratos)

p c compensa as perdas com o poder de mercado

Newbery (1998): contratos como barreira à entrada

Curvas de oferta (gerais) no mercado spot

Com capacidade suficiente, os incumbentes podem vender contratos afim de reduzir o preço e barrar a entrada

Green (1999): extensões

Curvas de oferta (e custos marginais) lineares

Contratos: Cournot  sem contratação (a não ser com compensação pela venda do hedge )

Inspiração: Otimização – Um Modelo Investimentos em Capacidade de Geração Cenário ideal (reestruturação) Promoção da eficiência operacional: competição, livre escolha, especulação, contratação  também investimentos e alocação de riscos Competição perfeita; remuneração na escassez cobre os custos de investimento Condição: capacidade (e tecnologia) no equilíbrio de longo-prazo (via entrada/saída, livre flutuação de preços) Problemas Estruturas oligopolistas: poder de mercado Medidas mitigatórias: limites à livre flutuação Crises de suprimento: desenhos falhos, ou incapacidade inerente (nas condições tecnológicas atuais)?

Cenário ideal (reestruturação)

Promoção da eficiência operacional: competição, livre escolha, especulação, contratação  também investimentos e alocação de riscos

Competição perfeita; remuneração na escassez cobre os custos de investimento

Condição: capacidade (e tecnologia) no equilíbrio de longo-prazo (via entrada/saída, livre flutuação de preços)

Problemas

Estruturas oligopolistas: poder de mercado

Medidas mitigatórias: limites à livre flutuação

Crises de suprimento: desenhos falhos, ou incapacidade inerente (nas condições tecnológicas atuais)?

Investimentos em Capacidade de Geração  Modelos na literatura (em geral): investimento  produção Gabszewics & Poddar (1997): incerteza na demanda equilíbrio (simétrico) com mais capacidade sob incerteza mas: produção e preços idênticos (sub-utilização da capacidade) Murto (2001): modelos dinâmicos malha aberta, sem entrada, incerteza na demanda: baixos níveis de investimento (preços altos) entrada livre, competição perfeita, demanda previsível: escolha da tecnologia não depende apenas de uma comparação de custos Garcia & Stacchetti (2006): dinâmica, incerteza, sobras de capacidade produção (Bertrand; neutralidade ao risco; “mais competitivo”)  investimentos para uma ampla faixa de valores (realistas) dos parâmetros: sem sobras  sugere necessidade de algum incentivo adicional

 Modelos na literatura (em geral): investimento  produção

Gabszewics & Poddar (1997): incerteza na demanda

equilíbrio (simétrico) com mais capacidade sob incerteza

mas: produção e preços idênticos (sub-utilização da capacidade)

Murto (2001): modelos dinâmicos

malha aberta, sem entrada, incerteza na demanda: baixos níveis de investimento (preços altos)

entrada livre, competição perfeita, demanda previsível: escolha da tecnologia não depende apenas de uma comparação de custos

Garcia & Stacchetti (2006): dinâmica, incerteza, sobras de capacidade

produção (Bertrand; neutralidade ao risco; “mais competitivo”)  investimentos

para uma ampla faixa de valores (realistas) dos parâmetros: sem sobras

 sugere necessidade de algum incentivo adicional

Investimentos em Capacidade de Geração  Desenhos propostos 2 linhas gerais (Cramton & Stoft (2006)) remuneração (adicional) da capacidade instalada apenas energia  foco na instabilidade das remunerações Wolak (2004): cobertura contratual adequada redução de custos (curto- e longo-prazo) forma mais eficiente de incentivar o investimento (ao menor custo para o consumidor) problemas geradoras: abrir mão do poder de mercado? distribuidoras: risco de mercado obrigações de cobertura para as distribuidoras antecipação da contratação: deve permitir a entrada

 Desenhos propostos

2 linhas gerais (Cramton & Stoft (2006))

remuneração (adicional) da capacidade instalada

apenas energia  foco na instabilidade das remunerações

Wolak (2004): cobertura contratual adequada

redução de custos (curto- e longo-prazo)

forma mais eficiente de incentivar o investimento (ao menor custo para o consumidor)

problemas

geradoras: abrir mão do poder de mercado?

distribuidoras: risco de mercado

obrigações de cobertura para as distribuidoras

antecipação da contratação: deve permitir a entrada

Contratação e Investimentos em Capacidade  Modelos na literatura Murphy & Smeers (2005): 3 modelos, demanda previsível malha aberta (PPA, 1 estágio=Cournot) malha fechada (2 estágios) 3 estágios (investimento, contratação, produção)=contratos de curto-prazo equivalência entre os modelos (Kreps & Scheinkmann (1987)) contratos não combatem o poder de mercado não há equivalência sob incerteza: produtores podem sub-utilizar suas capacidades há redução de investimentos para demanda linear e custos marginais constantes efeito conjunto sobre o benefício é negativo

 Modelos na literatura

Murphy & Smeers (2005): 3 modelos, demanda previsível

malha aberta (PPA, 1 estágio=Cournot)

malha fechada (2 estágios)

3 estágios (investimento, contratação, produção)=contratos de curto-prazo

equivalência entre os modelos (Kreps & Scheinkmann (1987))

contratos não combatem o poder de mercado

não há equivalência sob incerteza: produtores podem sub-utilizar suas capacidades

há redução de investimentos

para demanda linear e custos marginais constantes efeito conjunto sobre o benefício é negativo

Contratação e Investimentos em Capacidade  Mais sobre a relação entre contratação e investimentos timing da contratação e investimentos: contratos de longo-prazo

 Mais sobre a relação entre contratação e investimentos

timing da contratação e investimentos: contratos de longo-prazo

Contratação e Investimentos em Capacidade

Contratação e Investimentos em Capacidade  Demanda p t s (Q t ) = a t – bQ t +  t s .  Prob {  t s =  t s* } =   Prob {  t s =0} = 1 –    t s* = a t  >0,   (0,1) Custos marginais constantes Equilíbrio Perfeito de Markov Depreciação:  Competição operacional perfeita Aversão ao risco

 Demanda p t s (Q t ) = a t – bQ t +  t s .

 Prob {  t s =  t s* } = 

 Prob {  t s =0} = 1 – 

  t s* = a t  >0,   (0,1)

Custos marginais constantes

Equilíbrio Perfeito de Markov

Depreciação: 

Competição operacional perfeita

Aversão ao risco

Contratação e Investimento em Capacidade  Análise dos resultados Mercado para contratos de longo-prazo: Decréscimo no preço spot Reduz os lucros das geradoras Redução dos riscos e dos retornos esperados: efeito positivo sobre os investimentos Mas ainda há sub-investimento Impacto do aumento da aversão ao risco Reduz investimentos Reduz a cobertura contratual (3 forças) Eleva o preço spot Reduz o preço no contrato

 Análise dos resultados

Mercado para contratos de longo-prazo:

Decréscimo no preço spot

Reduz os lucros das geradoras

Redução dos riscos e dos retornos esperados: efeito positivo sobre os investimentos

Mas ainda há sub-investimento

Impacto do aumento da aversão ao risco

Reduz investimentos

Reduz a cobertura contratual (3 forças)

Eleva o preço spot

Reduz o preço no contrato

Resumo  Capacidade como variável endógena Comportamento no mercado de contratos Contratos de longo-prazo Efeito sobre os investimentos Sub-investimento O problema dos investimentos Abordagem unificada de alguns aspectos

 Capacidade como variável endógena

Comportamento no mercado de contratos

Contratos de longo-prazo

Efeito sobre os investimentos

Sub-investimento

O problema dos investimentos

Abordagem unificada de alguns aspectos

Continuidade  Participação de distribuidoras avessas ao risco no mercado de contratos Obrigações de cobertura contratual Sensibilidade dos resultados às premissas Modelagem explícita da entrada Os mercados seqüenciais em si Aspectos dinâmicos

 Participação de distribuidoras avessas ao risco no mercado de contratos

Obrigações de cobertura contratual

Sensibilidade dos resultados às premissas

Modelagem explícita da entrada

Os mercados seqüenciais em si

Aspectos dinâmicos

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