UMA PROPOSTA DE REMUNERACAO EFICIENTE PARA O TRANSPORTE DE ENERGIA ELÉTRICA NO MERCADO COMPETITIVO DE GERAÇÃO

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1 UMA PROPOSTA DE REMUNERACAO EFICIENTE PARA O TRANSPORTE DE ENERGIA ELÉTRICA NO MERCADO COMPETITIVO DE GERAÇÃO CARLOS EDUARDO VAREJÃO MARINHO UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO UENF CAMPOS DOS GOYTACAZES RJ 2007

2 ii UMA PROPOSTA DE REMUNERACAO EFICIENTE PARA O TRANSPORTE DE ENERGIA ELÉTRICA NO MERCADO COMPETITIVO DE GERAÇÃO CARLOS EDUARDO VAREJÃO MARINHO Dissertação apresentada ao Centro de Ciência e Tecnologia da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título de Doutor em Ciências: área de Engenharia de Produção. ORIENTADOR: PROF. RENATO DE CAMPOS CO-ORIENTADOR: PROF. GERALDO GALDINO DE PAULA JÚNIOR CAMPOS DOS GOYTACAZES RJ 2007

3 FICHA CATALOGRÁFICA Preparada pela Biblioteca do CCT / UENF 07/2007 Marinho, Carlos Eduardo Varejão Uma proposta de remuneração eficiente para o transporte de energia elétrica no mercado competitivo de geração. / Carlos Eduardo Varejão Marinho. Campos dos Goytacazes, xix, 154f. : il. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) --Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro. Centro de Ciência e Tecnologia. Laboratório de Engenharia de Produção. Campos dos Goytacazes, Orientador: Renato de Campos. Co-orientador: Geraldo Galdino de Paula Júnior. Área de concentração: Gerência de Produção. Bibliografia: f Energia elétrica 2. Mercados disputáveis 3. Operador do sistema - teses l. Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro. Centro de Ciência e Tecnologia. Laboratório de Engenharia de Produção II. Título CDD

4 iii UMA PROPOSTA DE REMUNERACAO EFICIENTE PARA O TRANSPORTE DE ENERGIA ELÉTRICA NO MERCADO COMPETITIVO DE GERAÇÃO CARLOS EDUARDO VAREJÃO MARINHO Dissertação apresentada ao Centro de Ciência e Tecnologia da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título de Doutor em Ciências: área de Engenharia de Produção. Aprovada em 15 de Fevereiro de 2007 Comissão Examinadora: Prof. Renato de Campos, Doutor, UNESP Prof. Geraldo Galdino de Paula Junior, Doutor, UENF Prof. Rogério Atém de Carvalho, Doutor, CEFET Prof. Carlos Leonardo Ramos Povoa, Doutor, UNESA

5 Deus envie dos céus um raio de luz. Dê-nos Senhor, o dom da Ciência. iv

6 v AGRADECIMENTOS Este trabalho é a conclusão da pesquisa iniciada com a elaboração da dissertação de mestrado. Os meus agradecimentos expressos naquele trabalho complementam os agradecimentos feitos aqui. Não quero ser repetitivo. A Deus. O Seu senso de equilíbrio é a perfeição. Aos meus pais, Juraci e José, irmãos Alexandre e Dulce, avós (Aniceto e Josefa, Vicente e Mirandolina) e todos os entes queridos que não estão mais entre nós. O mundo não acaba com a nossa sublimação e chegada no céu. Aí desfrutamos a verdadeira vida eterna. A minha família, aos meus irmãos e irmãs, sobrinhos e sobrinhas, cunhados e cunhadas, tios e tias, pelo carinho, apoio e consideração. Vocês são ótimos. Bem vinda Amanda Cristina, filha de Andréa e Alexandre. Você já engrandece esse nosso Brasil. Ao meu orientador. Você é objetivo, amigo, sincero, inteligente, íntegro, humilde e com alto senso de justiça e bondade. Você tem muito a oferecer ao Brasil, formando homens dignos desse país. Muito obrigado. Ao meu co-orientador. Eu costumo dizer que o bom gestor é aquele que tem consciência da necessidade do grupo e a atende; porque nisso resulta em contribuição e coesão em torno de um objetivo. Você é esse bom gestor. Muito obrigado. A Banca Examinadora (Professores Rogério Atém de Carvalho, Carlos Leonardo Ramos Póvoa, Geraldo Galdino de Paula Júnior e Renato de Campos). As vossas contribuições e sugestões ajudaram, e muito, para o

7 vi aperfeiçoamento do nosso trabalho. Fico grato por tê-los como membros da banca e pela tranqüilidade e firmeza com que expuseram as suas opiniões. Muito obrigado. Aos funcionários Kátia Rosane Athayde, do LEPROD, Rogério de Castro, da Secretaria Acadêmica de Pós-Graduação, e José Higino, da Biblioteca do CCT. Vocês são éticos, profissionais, colaboradores, inteligentes e amigos e são, acima de tudo, seres humanos dignos. Muito obrigado. Ao Professor, Engenheiro Francisco José Varejão Marinho, da Universidade Federal Fluminense (UFF). Você sabe muita ciência, e como utilizá-la nas engenharias. Sugiro que você faça um melhor aproveitamento desse seu potencial. Fico te devendo pela sua grande contribuição para a realização deste trabalho. Muito obrigado!!!!! A empresa Design Eis Criações Gráficas (Downtown/Barra, Rio de Janeiro). Sem o vosso apoio este trabalho não teria sido concluído. Muito obrigado. Ao Geofísico Frederico Augusto Varejão Marinho: conceito é conceito, e ponto final. O preconceito não é científico. Essa é sua, e fica aqui registrada. Muito obrigado pelo seu apoio. Ao Professor Luis Guillermo, do Laboratório de Matemática da UENF. Você sabe muita matemática. Agradeço pelas suas dicas de como usar essa poderosa ciência nos meus conhecimentos práticos. Ao M. Sc. Antonio José dos Santos Neto. Não era preciso repetir, mas, o seu conhecimento de programação é fantástico. Sucesso na sua nova casa.

8 vii SIMBOLOS E ABREVIATRAS DEM {v} : Conjunto de demandas espacialmente dispersa (distribuidores ou grandes consumidores); DEM : Demanda atendida pelo gerador u. u DEM inc u : Demanda incremental a ser atendida pelo próximo gerador. EPRI : Electric Power Research Institute. f uv : Fluxo de energia elétrica circulante na linha (sentido dominante). max f uv : Capacidade máxima de fluxo de energia elétrica (Wh) permitida na linha. GER {u} : Conjunto de geradores espacialmente dispersos com possibilidades de acoplamento na rede. max g u : Capacidade máxima de produção de potência elétrica (W) do gerador u. KKT: Condições para Optimalidade e Teoria da Dualidade de Karush-Kuhn- Tucker. η: Coeficiente de rendimento da linha (0 < η< 1). MSPOT: variável de acumulação do ganho do operador do sistema. MSPOT / OSIST : Gestão integrada entre as atividades do mercado de energia (spot) e do operador do sistema. OSIST: alocação da energia elétrica nos vértices de demanda (função objetivo) de melhor rendimento, até o gerador em questão. P : Matriz de peso ( P ), e p uv P. π u ; Preço nodal ($) de uma unidade de potência (W), disponibilizada pelo gerador, nos vértices ou nós (pontos de injeção da potência elétrica). π v : Pagamento nodal ($) por uma unidade de fluxo elétrico (Wh) no vértice ou nó (ponto de retirada), pelo consumidor. o π : Rendimento para o fluxo elétrico de um gerador (u), em um vértice de v demanda (v). VER { u, v} : Conjunto de vértices (pontos de injeção e de retirada eletricidade).

9 viii GLOSSÁRIO Agentes: Denominação genérica aplicável a todos os entes participantes do processo de produção, transmissão, distribuição e consumo de energia elétrica. Barra de referência: Barra do sistema onde são compensadas as injeções incrementais de potência no cálculo das tarifas nodais de uso do sistema elétrico. Capacidade térmica: É a grandeza física que determina a variação térmica de um corpo ao receber determinada quantidade de calor. Capital intensiva: custos do capital investidos na transmissão, consideravelmente maiores que os custos operacionais. Contrato bilateral: Documento comercial resultante de acordo entre agentes com o objetivo de estabelecer preços e volumes para comercialização de energia elétrica em períodos de tempo determinados. Corrente alternada: É uma corrente elétrica cuja magnitude e direção da corrente variam ciclicamente Corrente contínua: Corrente cuja polaridade e intensidade são constantes. Despacho de carga: A função de repartição de geração e cargas (demandas). Energia Assegurada: Valor de energia obtido a partir da energia firme e da energia garantida da usina. Irreversibilidade de investimentos: os investimentos em sistemas de transmissão uma vez realizados tornam-se sunk (afundados).

10 ix Qualidade de serviço de uma rede elétrica: Grau de conformidade com cláusulas contratuais entre distribuidores e consumidores, de uma entrega de energia elétrica em período de tempo determinado, ou mais, geralmente, grau de perturbação de uma alimentação de eletricidade. Os elementos para tomar em conta para determinar a qualidade de serviço referem-se: a) ao tempo de não fornecimento programado ou ocasional, e, b) ao respeito de condições de alimentação admissíveis relativas à queda de uma tensão máxima aceitável, ao vazio de tensão e ao nível das harmônicas de uma rede de corrente alternada. As cláusulas contratuais de um fornecimento de eletricidade, e, conseqüentemente, a qualidade de um serviço requerido pode variar consoante a natureza dos aparelhos elétricos alimentados. Malha Elétrica: a malha é qualquer percurso de um circuito que permite, partindo de um nó escolhido arbitrariamente, voltar ao nó de partida sem passar mais de uma vez pelo mesmo nó. Mercado Spot (MSPOT): Constitui-se de transações comerciais, de curto prazo, de compra e venda de energia. Perdas de uma rede: Perda de energia elétrica que ocorrem no transporte e/ou distribuição de energia elétrica. Rede ancilar, residual ou incremental: Constituem-se da capacidade de transmissão destinada a contingências, confiabilidade e segurança. Sentido do fluxo dominante: Sentido do fluxo de potência ativa em um equipamento de transmissão ou de distribuição. Serviço quasi público: a transmissão é quase um serviço público perfeito no sentido econômico, caracterizado pela não exclusividade e não rivalidade. Sistema de distribuição: Sistema destinado à distribuição de energia elétrica no interior de uma região delimitada.

11 x Sistema interligado: Os sistemas de geração, transmissão e distribuição de propriedade das diversas empresas, regiões ou países, com o uso compartilhado por onde transitam a eletricidade proveniente das diversas fontes e para os diversos destinos, e, sujeitos aos procedimentos de um operador do sistema. Com esse operador assumindo o papel relativo a função logística na alocação da energia gerada, nos diversos pontos de consumo. Sistema de transmissão: Conjunto de linhas e subestações, de um ou mais proprietários, pertencentes a rede básica (linhas com tensão 230 KV). Com o conjunto de linhas representado por condutores, isoladores e acessórios, usados para o transporte ou distribuição da eletricidade. Subestação ou estação: Instalação elétrica na qual por meio de transformadores se realiza a transferência de energia elétrica entre redes a tensões diferentes.

12 xi LISTA DE FIGURAS Figura Reestruturação do Sistema Elétrico 14 Figura Monopólio Verticalmente Integrado 28 Figura Modelo Monopsônio 29 Figura Competição no Atacado 30 Figura Competição plena 31 Figura Esquema da Cadeia de Suprimento de Energia Elétrica 35 Figura Disposição Espacial entre Áreas de Produção e Consumidores de Gás Natural 52 Figure Representação Gráfica do Custo Marginal 74 Figura Correlação Entre os Planejamentos de Expansão e Operação com Custos Marginais 77 Figura Forma Clássica da Curva de Oferta-Demanda 78 Figura Análise Qualitativa da Curva de Oferta-Demanda para o Serviço de Transmissão 80 Figura Exemplo Clássico do Modelo dos Três Nós 86 Figura Fluxo de Energia Elétrica em Caso de Contingências-Critério de Segurança (n 1) 90 Figura Exemplificação de Uma Rede Elétrica Básica 101 Figura Representação de uma Rede Integrada na Forma de Grafo G(Φ, π, P). 128 Figura Demandas Atendidas pelo Fluxo Elétrico Produzido por G Figura Rede Incremental G(f o ). 131 Figura Demandas Atendidas pelo Fluxo Elétrico do Gerador G Figura Configuração da rede elétrica no steady-state 132 Figura Circuito Elétrico Equivalente 133

13 xii LISTA DE TABELAS Tabela Barreiras de Entrada nas Atividades Produtivas Energéticas (Adaptada de CHEVALIER, 1996; apud PISTONESI, 2001) 53 Tabela Despesa Operacional Nodal na compra de energia 129 Tabela Receita de Revenda Ideal da Energia Disponibilizada pelo Gerador G1 129 Tabela Receita Ideal da Energia Disponibilizada pelo Gerador G Tabela Ganho Ideal Líquido do Operador do Sistema 130 Tabela Contribuição de G1 para a Receita Ótima 130 Tabela Contribuição de G2 para a Receita Ótima 132

14 xiii SUMÁRIO RESUMO ABSTRACT xvii xviii CAPÍTULO 1 1 INTRODUÇÃO Contextualização Conceitos Fundamentais do Sistema Elétrico Conceito de Energia As Fases de Produção de Energia Elétrica Conceito de Transporte O Escopo da Atividade do Operador do Sistema A Organização do Setor de Transporte de Energia Elétrica A Remuneração do Serviço do Transporte de Energia Elétrica e sua Eficiência Econômica A Eficiência Econômica do Monopólio Regulado A Ineficiência da Tarifa no Longo Prazo A Função Social da Energia Elétrica A Harmonização da Produção Elétrica O Operador do Sistema Metodologia para Planejamento do Operador do Sistema Os Princípios que Norteiam o Trabalho Objetivo da Tese Estrutura da Dissertação de Tese 17 CAPÍTULO 2 19 UM PANORAMA DA REESTRUTURAÇÃO DO SETOR ELÉTRICO Das Transformações Econômicas Dos Fatores Financeiros Da Reestruturação Setorial A Viabilidade da Competição para o Setor Elétrico Dos Princípios Constitucionais sobre Setores Econômicos A Desverticalizacao do Setor Elétrico Dos Modelos Operacionais Para o Setor Elétrico O Modelo Verticalmente Integrado O Modelo Monopsônio Competição no Atacado Modelo de Competição Plena (Pool Models) Das Funções Básicas do Sistema Elétrico A Função Transmissão A Função Distribuição 34

15 xiv A Função Suprimento A Função Comercialização Contratos no Mercado de Energia Elétrica Evolução da Gestão no Setor Elétrico Considerações Finais sobre a Reestruturação do Setor Elétrico 38 CAPÍTULO 3 40 BARREIRAS E TEORIA DOS MERCADOS DISPUTÁVEIS NO MERCADO ENERGÉTICO A Competição Perfeita e o Monopólio A Ação Regulatória A Mudança de Paradigma Econômico A Teoria dos Mercados Disputáveis (TMD) A Disputabilidade no Mercado Energético Nos Mercados de Petróleo, Serviços e Derivados No Mercado Elétrico Etapa de geração A transmissão e a distribuição A Disputabilidade na Cadeia Produtiva do Gás Natural Barreiras à Entrada nas Indústrias Energéticas As Novas Tecnológicas em Desenvolvimento para o Setor Elétrico Considerações Sobre o Capítulo 58 CAPÍTULO 4 60 CARACTERÍSTICAS DOS SERVICOS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Introdução: Custos de Produção A Cadeia Produtiva Elétrica A Atividade de Transporte de Energia Elétrica Conceitos Preliminares A Função Transmissão Livre Acesso ao Serviço de Transmissão O serviço de transmissão O produto energia elétrica O conceito de livre acesso Os Serviços Associados ao Transporte de Energia Elétrica Funções de Custos Economias de Escala, de Alcance e o Monopólio Natural Custos e Termos Econômicos Associados aos Serviços do Transporte de Energia Elétrica Custos Fixos e Variáveis Custo Unitário e Custo Médio Custos Marginais de Curto e Longo Termo Planejamento do Setor Elétrico Planejamento do Sistema Elétrico 75

16 xv O planejamento Operacional Considerações sobre o uso da Curva Oferta-Demanda no Sistema de Transmissão No Mercado Livre Dentro do Ambiente Regulado Considerações sobre o capítulo 82 CAPÍTULO 5 84 ANÁLISE DA EFICIÊNCIA MICROECONÔMICA DOS AGENTES DO SETOR ELÉTRICO DESVERTICALIZADO Contextualização da Segmentação do Sistema Elétrico Uma Análise Operacional Básica do Sistema Elétrico A Indústria Verticalmente Integrada, A Eficiência de Curto Prazo e o Paradigma de Otimização Representação matemática do modelo primal do Problema do Fluxo Ótimo (PFO) Análise econômica do PFO As Proposições que Ensejaram a Desverticalização do Setor Elétrico Proposição Proposição Proposição Proposição Proposição Considerações Sobre o Capítulo 98 CAPÍTULO OTIMIZAÇÃO DA REMUNERAÇÃO DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO NO MERCADO COMPETITIVO DE GERAÇÃO A Proposta: A Eficiência Técnica Atribuições do Operador do Sistema O Sistema Elétrico Ideal A Rede Elétrica com Restrições A Ineficácia Operacional do Mercado Spot de Energia Elétrica A Gestão do Operador do Sistema Atividades Básicas de um Operador do Sistema Elétrico Metodologia Operacional para a Função do Operador do Sistema Modelo de Gestão do Operador do Sistema Análise Operacional e Econômica do Modelo de Gestão do Operador do Sistema O Despacho Ideal ou de Barra Única O Surplus O Redespacho O Despacho Ótimo 109

17 xvi 6.6. Aspectos Metodológicos de Planejamento das Atividades do Operador do Sistema Uma Metodologia para Tratar a Otimização do Setor Elétrico Condições Físicas para a Eficiência do Sistema Representação Clássica do Problema do Transporte Elétrico Relacionando a Rede Elétrica à Teoria de Redes Considerações sobre a Teoria de Redes Transformando Linhas não Direcionadas em Linhas Direcionadas Restrições de Capacidade Térmica Redes ancilares ou incrementais Transformando fluxos com limites térmicos em fluxos não negativos O Ganho Monetário do Operador do Sistema A Proposição de Um Novo Modelo para o Fluxo Elétrico A Proposição de Fluxo de Energia Elétrica A Gestão do Operador do Sistema Modelagem da Gestão Integrada das Atividades do Operador do Sistema e do Mercado Spot de Energia Elétrica O Método Heurístico A Implementação Computacional Uma Aplicação do Método Circuito Elétrico Equivalente Considerações Finais 133 CAPÍTULO CONCLUSÃO 136 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 141 ANEXO A 150 A LINEARIZAÇÃO DA POTÊNCIA ELÉTRICA 150 ANEXO B 153 AS LEIS DE KIRCHHOFF 153

18 xvii RESUMO MARINHO, CARLOS EDUARDO VAREJÃO. Uma proposta de remuneração eficiente para o transporte de energia elétrica no mercado competitivo de geração Dissertação (Doutorado em Ciências: área de Engenharia de Produção) Programas de pós-graduação em Engenharia de Produção. UENF, Campos dos Goytacazes. A reestruturação do setor elétrico teve, entre outros fatores, no fator tecnológico o grande facilitador para a introdução da competitividade na indústria de geração elétrica, com a transmissão e a distribuição constituídas na forma de monopólios (regulados). Duas atividades foram criadas para operacionalizar o novo mercado de energia elétrica, o mercado spot com a missão de internalizar o preço da energia elétrica colocada no mercado e o operador do sistema com a finalidade de gerenciar os fluxos elétricos. No entanto, a incompatibilidade tecnológica entre o mercado competitivo de geração elétrica e o monopólio da transmissão torna ineficiente a dinâmica operacional entre essas atividades. Em decorrência da tecnologia da transmissão concentrar no congestionamento o despacho ótimo, não levando em consideração a topologia da rede. Com o modelo bloqueando a energia elétrica, por ventura, mais barata, e, dando poder de mercado aos geradores mais caros, por estarem mais próximos dos consumidores. Diante dessa incompatibilidade, este trabalho propõe a substituição do modelo do fluxo elétrico atual, por um modelo que permita o seu gerenciamento; torne eficaz a dinâmica do mercado spot, e, possibilite ao operador do sistema delinear o fluxo elétrico do gerador escolhido pelo caminho de melhor rendimento.

19 xviii ABSTRACT MARINHO, CARLOS EDUARDO VAREJAO. A proposal to efficient gain for the transmission electricity service in the generation competitive market Dissertation (Doctor s degree in Production Engineering) Graduate program in Industrial Engineering. UENF, Campos dos Goytacazes. The reorganization of the electric sector had in the technological factor great aid for the introduction of the competitiveness in the industry of electric generation, with the transmission and the distribution constituted in the form of monopolies (regulated). Two activities had been created to operate the new market of electric energy; the spot market with the mission itself the price of the electric energy and the system operator with the purpose to manage the electric flows. However, the technological inconvenience between the competitive electric market and the monopoly of transmission, becomes inefficient these activities. The optimal dispatch concentrated in the congestion, not considering the topology of the net, makes that the usual flow model blocking the electric energy for happiness cheaper and to be able of market to the generators most expensive. Ahead of this inconvenience this work to present a substitute of the usual flow model for another model that allows its management and becomes efficient the dynamics of the spot market and makes possible the operator system to map the electric flow of the chosen generator, for the way of the better income.

20 É preciso saber aceitar nossos limites para podermos ir longe. Barte CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO 1.1. Contextualização A reestruturação do setor elétrico, iniciada em meados da década de 1980, decorreu de fatores políticos, econômicos e tecnológicos e a questão regulatória, no aspecto político, tornou-se o assunto principal naquelas regiões onde o monopólio esteve explorado diretamente pelo Estado. No aspecto econômico a tônica foi a eficiência privada na gestão dos recursos de produção, enquanto, no tecnológico foi a descentralização operacional propiciadas pelas novas tecnologias. Um outro aspecto não sujeito a defesa, ou a contestação, tem o intuito de citar o contraditório da reestruturação do setor elétrico, na corrente do pensamento da energia elétrica, considerada a sua essencialidade, tratar determinadas fases da sua configuração como atividades privadas, portanto, desintegradas da finalidade coletiva. Essa corrente de pensamento, segundo Maria J. C. P. Rolim (ROLIM, 2002; apud SAUER, 2004), entende que a noção de segmentação da atividade ainda que provável e desejável em alguns aspectos sob o ponto de vista societário e estrutural do mercado, por si só, não a descaracteriza, de acordo com o conceito de energia elétrica por ela sustentado, de fenômeno físico com repercussão econômica realizado através da função elétrica em um organismo elétrico. A título de exemplo, Rolim (op. cit.) focaliza a impossibilidade de que se cumpra o fornecimento ao consumidor cativo, a distribuição, serviço público essencial, sem a correspondente geração. Portanto, para Rolim, as etapas essenciais da produção, aqui visto em sentido amplo, envolve o ciclo econômico da atividade de geração, transmissão,

21 2 distribuição e comercialização, não podendo ser vistas de formas isoladas. A obrigação do Estado, conforme competência Constitucional, se dá sobre a atividade globalmente concedida. No ponto de vista de Caldas (2006), a energia é entendida como coisa móvel, produzida nas usinas e consumidas pelos usuários. Esta é basicamente a idéia que está na desverticalização do setor elétrico, segundo a qual a energia elétrica é vista como uma commodity oferecida num mercado competitivo, com a transmissão e a distribuição oferecidas na forma de serviços públicos com características de monopólio natural. Entretanto, Caldas (op. cit.) afirma sobre a necessidade de se ter cautela, pois, em essência, a energia não pode ser separada, ou melhor, não existiria sem esses meios físicos que lhe dão sustentação e que constituem um sistema integrado. A onda de reestruturação de setores econômicos foi iniciada na Inglaterra nos anos 80. O sucesso do modelo britânico incentivou governos do mundo inteiro a promover a liberalização dos mercados que, até então, eram organizados sob a forma de monopólios estatais ou regulados. A desverticalização do setor elétrico, como ficou conhecida na literatura especializada o projeto de reestruturação, implicou numa nova organização para o setor com o objetivo de garantir a eficiência na alocação dos recursos de produção e na eficácia das ações com repercussão de ganhos sociais. A eficiência econômica foi facilitada pela introdução da competitividade na indústria de geração de energia elétrica, propiciada pela geração a gás, com ciclo combinado, e o surgimento do mercado spot. Com o sistema de transmissão e a distribuição da energia constituindo-se na forma de monopólios naturais (regulados). O estado da arte do setor elétrico apresenta o recondicionamento e as vantagens da geração distribuída (ou a desconcentração da produção elétrica), como uma forma de mitigar os impactos ambientais causados pela transmissão

22 3 (GOMES et al., 1999). Sendo o recondicionamento entendido, aqui, como uma reanálise dos projetos existentes implementados nas décadas passadas sob condições rudimentares de cálculos e altos coeficientes de segurança. Uma inovação desponta como paradigma de comercialização da energia elétrica. Na visão de Blum (1999), a separação do serviço de transporte da energia, da energia propriamente dita, transformará essa energia em uma mercadoria que só é consumida na sua entrega, e pelo qual se paga um determinado preço por essa entrega. Para Blum (op. cit.) esse será o primeiro passo para o consumidor, no futuro, ter a opção de escolher o fornecedor da energia que quer consumir. Mas como esse mesmo autor reconhece, chegar a esse estágio exigirá grandes avanços tecnológicos. Contudo, duas atividades operacionais surgiram com funções complementares: o operador do sistema (OS), com a missão realizar o transporte intra-regional da energia comercializada no mercado elétrico, e o mercado spot com a missão de consolidar a competitividade entre geradores. Uma inconveniência entre essas duas funções foi apresentada por Kristiansen (2003) e já, anteriormente, relatada pelo Comitê de Revitalização do Modelo do Setor Elétrico no Relatório de Progresso no. 2, Documento M. Congestionamento de Transmissão, emitido no mês de janeiro de 2002, como decorrência das Leis de Kirchhoff. De acordo com esses trabalhos, essas leis bloqueiam a energia mais barata e dão poder de mercado aos geradores mais caros, por estarem próximos ao consumidor. Portanto, percebe-se nessa complementariedade de funções entre o mercado spot e o operador do sistema uma necessidade de aperfeiçoamento tecnológico capaz de permitir a integração das informações geridas nesse mercado com as ações do operador do sistema. E, que essa integração venha consolidar a competição entre geradores e a eficiência econômica para esse operador. O aperfeiçoamento operacional entre estas duas atividades básicas, para o setor elétrico, é o que se busca neste trabalho.

23 4 A motivação para a realização deste trabalho está atrelada ao tema ser atual. E, embora exista uma diversidade de modelos de gestão propostos para o sistema elétrico reestruturado, ainda não se tem uma preferência por um modelo operacional especifico, para o setor, como afirmam Boucher e Smeers (2001), em decorrência do pouco espaço de tempo operacional dos modelos propostos para o setor. Para que se possa ter uma opinião sobre aquele modelo operacional que melhor se enquadre no paradigma do setor elétrico segmentado. Os modelos em questão foram os apresentados por Hunt e Shunteworth (HUNT e SHUNTEWORTH, 1996; apud SAUER, 2003) e organizam os diversos mercados de energia elétrica, no mundo. Nos itens seguintes é apresentado um panorama dos assuntos abordados na tese, onde se busca fornecer uma visão geral do projeto; até a apresentação da proposta do modelo de gerenciamento para o fluxo elétrico que permite o aperfeiçoamento das relações entre o mercado spot de energia elétrica e o operador do sistema, com esse aperfeiçoamento repercutindo em ganho econômico para o operador do sistema Conceitos Fundamentais do Sistema Elétrico Conceito de Energia A energia, dentro da física, é reconhecida pelas suas diversas formas: calorífica, cinética, elétrica, eletromagnética, mecânica, potencial, química. São transformáveis umas nas outras, e cada uma capaz de provocar fenômenos bem determinados e característicos (CENCIG, 2001). Em todas as transformações de energia há uma completa conservação dela, isto é, a energia não pode ser criada, mas, apenas, transformada (primeiro princípio da termodinâmica). Ela é propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho, ou seja, pode-se obter alguma utilidade dela. Para Cencig (op. cit.), o importante é compreender que se trata de formas de energia, em suas diversas manifestações, e que se transformam umas nas outras, isto é, o que há são

24 5 fluxos de energia. Desse modo, no fenômeno de geração de eletricidade a partir de um rio, a turbina colocada no caminho da água realiza a transformação do seu movimento, a energia cinética, em energia elétrica. Em uma central termoelétrica a gás é realizada a transformação da energia química das moléculas que constituem o gás natural primeiro, em energia mecânica, e, depois, em energia elétrica. Nos exemplos citados acima são identificadas as diversas partes do processo. Por um lado, as fontes de energia: a água do rio, o gás natural, a gasolina, o álcool, o carvão vegetal, a lenha; e, por outro lado, a máquina na qual se processa a transformação de uma forma de energia em outra: a turbina, a caldeira, e outros. Finalmente, a utilização que se faz (consumo de energia) para ter o produto que se deseja. Ao se analisar as fontes, são observadas que algumas fontes são primárias, no sentido que são providas pela natureza na sua forma direta; e, são utilizadas diretamente ou dão lugar a uma outra forma, que é a que será utilizada. Assim, são fontes primárias de energia, o petróleo, o gás natural, o carvão mineral, a lenha (biomassa em geral), o urânio, a água (energia hidráulica), o sol, o vento, etc. São secundárias: a eletricidade, a gasolina, o carvão vegetal, o álcool, etc As Fases de Produção de Energia Elétrica Na produção de energia elétrica são identificadas as seguintes fases: i) A fase de produção ou geração; ii) A fase de transporte, e iii) A fase de distribuição ou utilização final. Afirma Cencig (2001) que essas fases devem estar em sintonia para que

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