AMBIENTE SIMULADOR PARA O LEILÃO DE COMPRA DE ENERGIA ELÉTRICA

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1 AMBIENTE SIMULADOR PARA O LEILÃO DE COMPRA DE ENERGIA ELÉTRICA * CARLA R. LANZOTTI 1, GUSTAVO S. MASILI, PAULO B. CORREIA *PLANEJAMENTO DE SISTEMAS ENERGÉTICOS - FEM - UNICAMP 1. RESUMO Leilões estão sendo utilizados no Brasil para comercializar contratos de energia. Devido à importância de entender seus diferentes formatos, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um ambiente simulador on-line de leilão. Esse ambiente consiste de uma interface desenvolvida com tecnologia Java Server Pages - JSP, disponibilizada via Internet com o intuito de facilitar o acesso dos participantes e agilizar sua execução. Os lances são processados por um software de otimização, o Lingo, que gera o resultado do leilão utilizando um modelo de programação inteira mista. O sistema possui um banco de dados responsável pelo armazenamento dos lances e dos resultados dos leilões. Este trabalho foca a sistemática e a formulação do leilão de compra, organizado pelo MAE. O resultado atingido é uma ferramenta virtual capaz de simular leilões que possa servir de auxílio aos agentes do setor elétrico interessados em entender o funcionamento deste mecanismo de comercialização adotado no mercado brasileiro de energia. 2. ABSTRACT The bids are processed by a optimization software, the Lingo, that generate the result of the auction using a model of mixing entire programming. The system has a database that is responsible for the storage of bids and results of the auctions. In this paper the main focus is the systematics and the formularization of the purchase auction, organized for the MAE. The result reached after the accomplishment of this work was a virtual tool capable to simulate auctions that will be able to serve of aid to the interested agents of the electric sector in understanding the functioning of this new mechanism of commercialization adopted in the Brazilian market of energy. 3. INTRODUÇÃO A inserção dos leilões na comercialização de energia elétrica introduziu um novo desafio às empresas do setor que é entender os modelos básicos de leilões que podem ser adotados nas negociações de compra e venda. Um leilão pode ser classificado quanto a sua natureza (oferta, demanda ou duplo), a forma (aberto ou fechado) e ao preço de fechamento (uniforme ou discriminatório). Para cada um destes formatos existe uma formulação correspondente que também considera as regras impostas pelo leiloeiro. Além das formulações matemáticas do modelo, existe também uma teoria de estratégias que devem ser utilizadas para que seus participantes obtenham o melhor benefício para cada leilão (Munhoz, 2004). Diferentes formatos de leilões foram adotados na comercialização nos mercados de energia. O NordPool, formado pela Noruega, Dinamarca, Finlândia e 1 lanzotti@fem.unicamp.br

2 Suécia, possui um mercado spot que utiliza um leilão duplo fechado de preço uniforme (Makkonen,2001). O European Energy Exchange - EEX utiliza dois formatos de leilões. O primeiro é um leilão fechado para contratos horários e de blocos e o segundo, um leilão aberto para negociação de contratos para cargas de base e pico (EEX,2003). Já o Reino Unido comercializa seus lotes de energia utilizando um leilão com o preço de fechamento discriminatório (UKPX,2003). Na Austrália é usado um leilão de oferta fechado de preço uniforme (NEMMCO, 2001). A primeira experiência de leilão no Brasil foi em 2001 no período de racionamento de energia. Em setembro de 2002, ocorreu o leilão de venda que disponibilizou aos agentes compradores os lotes referentes à liberação dos 25% dos contratos iniciais das concessionárias geradoras de energia. Em julho de 2003 iniciaram-se os leilões de compra (MAE, 2003). Em setembro de 2003 também ocorreu o leilão de excedentes. O novo modelo institucional do setor elétrico, proposto pelo Ministério de Minas e Energia em dezembro de 2003, também apóia o uso deste mecanismo para a comercialização por meio da criação de um pool. Os leilões são realizados no ambiente virtual do MAE, através do uso da Internet que permite reunir potenciais compradores e vendedores em um período de tempo reduzido e com custos operacionais baixos. Pela necessidade de entendimento do mecanismo de leilão, MASILI (2004) desenvolveu um ambiente virtual capaz de simular os leilões de compra, de venda, de excedentes e os de certificados realizados pelo MAE. Porém, este trabalho apresenta um simulador de leilão direcionado aos agentes do setor, interessados na compra e venda de energia elétrica e descreve apenas a sistemática e a formulação do formato do leilão adotado no leilão de compra realizado pelo MAE. Para a implementação da interface do simulador foi utilizada a linguagem Java através da tecnologia Java Server Pages - JSP. O simulador utiliza o banco de dados MySQL para o armazenamento de todas as informações relevantes ao sistema e, também, o software Lingo, que é responsável em resolver a formulação matemática dos modelos de leilão. O modelo responsável pelo equacionamento da solução das variáveis de negociação do leilão foi desenvolvido utilizando programação inteira mista. Desta forma, o modelo determina os agentes que realizam negócios e a quantidade negociada. Este simulador é formado por cinco ambientes (Cadastro, Consulta, Negociação, Resultados e Formatação) que possuem acessos distintos ao perfil de cada usuário. O sistema considera, basicamente, três tipos de usuários: o primeiro, visitante, pode apenas observar o leilão; o segundo, denominado participante, participa do leilão ofertando lances de compra e venda e; o terceiro, administrador, assume o papel de leiloeiro. Assim, permite que um agente assuma o papel de leiloeiro e formate o leilão de acordo com as suas necessidades e, então, convide outros agentes a participarem como compradores ou vendedores do leilão formatado. 4. AMBIENTE DE LIQUIDAÇÃO Para a determinação dos resultados de um leilão de forma rápida e eficaz se faz necessária a aplicação de conceitos de otimização no simulador. Foram então criados modelos e algoritmos responsáveis pelo equacionamento e solução

3 das variáveis de negociação dos leilões utilizando propriedades de programação inteira mista. Estes modelos são responsáveis pela determinação dos agentes que realizam negócios e a quantidade negociada entre as partes. Para o caso do leilão de compra (descendente), apresentado neste trabalho, informa o custo revelado da geração de energia elétrica sob o ponto de vista do leiloeiro. O algoritmo do simulador de leilão é mostrado na Figura 1. Este é o algoritmo básico para todos os mecanismos de leilão estudados, diferindo apenas no que se refere à otimização do leilão, onde cada formato possui uma formulação específica. begin (algoritmo do site) dados iniciais {t, Pr1,Q1,..., Pr5,Q5}; for j = 1 to 5 do begin (inicia leilão) P r = P rj, while Q i k k = 1 l = 1 j Q and t > 0do begin recebe lance (Qi); valida lance(qi); otimiza leilão; envia situação do lance para agente i; envia relatório a perdedores; disponibiliza informações; end end (encerra leilão) otimiza leilão; determina quantidade negociada; calcula preço de fechamento; envia relatório a perdedores; disponibiliza informações; anuncia vencedores; envia relatório de negócios; end (algoritmo do site) l Figura 1: Algoritmo de funcionamento do site 4.1 LEILÃO DE COMPRA Um dos modelos computacionais implementados no simulador, e apresentado neste trabalho, se refere aos leilões de compra de energia elétrica iniciados em julho de 2003 e que ocorrem mensalmente pelo período de um ano. O objetivo deste leilão é a oferta de compra de lotes de energia por parte dos demandantes (MAE, 2003). A finalidade do leilão é a oferta de compra de lotes de energia, com 0,5 Mw médio diferenciados pelo prazo de suprimento (que podem compreender 30 ou 60 dias), submercado (Norte, Nordeste, Sul e Sudeste) e tipo de lote de energia (base ou flexível). Os contratos de compra e venda de energia elétrica

4 contemplam períodos de suprimento de 6 meses, 9 meses, 1 ano e até dezembro de SISTEMÁTICA DO LEILÃO Antes do início do leilão, os agentes compradores fornecem até 5 patamares de preço de reserva e a quantidade ofertada referente aos mesmos (Figura 2). Para cada produto, o coordenador do leilão deve especificar valor decremental de preço. Desta forma, quando toda a quantidade demandada for ofertada, o leiloeiro reduz o preço para os próximos lances através do valor decremental. Caso o novo valor de preço alcance o patamar do preço de reserva seguinte e a quantidade ofertada seja absorvida pelo mercado, a quantidade referente a este preço de reserva é acrescida ao montante previamente leiloado. Os lances dos proponentes vendedores se restringem ao valor máximo de 70% da quantidade demandada pelo comprador em casos onde a demanda supera 100 lotes. Figura 2: Lances das distribuidoras em patamares de preço de reserva Agentes que realizam lances anteriormente têm a preferência na negociação para lances relativos ao mesmo preço. Em caso de lances realizados em diferentes patamares de preço, têm preferência os agentes que deram lances no patamar mais baixo de preço. O leilão se encerra quando o tempo determinado pelo leiloeiro se esgotar FORMULAÇÃO A função objetivo da equação minimiza o custo revelado de geração de energia elétrica sob o ponto de vista do leiloeiro, gerando o conjunto de vendedores ativos A (A = {Pj} para sj = 1), ou seja, vendedores que realizam negócio. O segundo termo da equação (ε j sj qj) é responsável por dar preferência, em caso de lances de preço semelhantes, aos lances anteriormente realizados. Toda a quantidade negociada não pode exceder a quantidade ofertada nem tampouco a soma dos lances efetuados. Além disso, a quantidade negociada entre as partes deve ser igual ou inferior ao fator de restrição multiplicado pela quantidade ofertada. Para que o agente tenha um lance ativo, é necessário que seu lance de preço atenda ao preço corrente. Cada proponente vendedor pode transacionar quantidades iguais ou inferiores ao seu lance, podendo ser caracterizado como ativo ou inativo.

5 em que: j índice relativo ao agente vendedor; P c preço corrente; Q quantidade ofertada de lotes; P j lance de preço do vendedor j; Q i lance de quantidade de lotes do vendedor j; q i lotes negociados entre o demandante e o vendedor j; n número de lances; s i situação do vendedor j - inativo/ativo; f r fator de restrição para lances de quantidade; ε valor infinitesimal; A conjunto de vendedores ativos. Após esta avaliação, é necessária a determinação do preço corrente do leilão (P c ) a ser informado no site. Para isso, é necessário resolver a busca dada pela equação abaixo. Para encontrar a solução ótima desta busca, é indispensável que o agente faça parte do conjunto A, ou seja, seu lance deve ter sido aceito na otimização anterior. P c = max P j : P j {A}. 4.2 PROCEDIMENTOS COMPUTACIONAIS DO LEILÃO No ambiente de negociação desenvolvido, através do uso de senha, o agente participante do leilão acessa a tela de lances. Nesta tela, é possível verificar os produtos que estão sendo oferecidos (Figura 3). Assim, o participante escolhe o produto desejado, determina a quantidade de lotes e, então, envia o lance. Para proteção do participante, o sistema, através de uma tela de confirmação, pede que este seja confirmado e, então, as envia ao Lingo para serem processadas.

6 Figura 3: Tela de lances do simulador Por sua vez, o Lingo utiliza as informações para realizar a otimização do lance e determinar os resultados do leilão (Figura 4). Através da formulação do leilão, o programa Lingo retorna ao simulador o número de lotes negociados entre os agentes compradores e vendedores e o preço de fechamento do leilão. agente envia lance lance válido otimizador resultados Figura 4: Procedimento de lance Então, ele envia estas informações ao MySQL para serem armazenadas para permitir a realização de consultas pelos agentes e pelo leiloeiro. 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Este trabalho apresentou um ambiente simulador de leilão capaz de representar o leilão de compra de energia elétrica utilizado pelo MAE. Este leilão

7 foi desenvolvido para atender às necessidades de aquisição de lotes de energia por parte dos compradores, ou seja, distribuidores e comercializadores. Seguindo a tendência dos leilões direcionados à comercialização, o simulador foi implementado com ferramentas que possibilitam o acesso em uma rede local ou na Internet. Esta característica facilita a realização do leilão quando os agentes participantes não estão fisicamente próximos. Com o auxílio desta ferramenta computacional, um agente do setor assume o papel de administrador do leilão e, então, convida outros agentes para tomarem parte do leilão representando participantes compradores. Estes agentes, na primeira fase do leilão, definem os produtos que desejam adquirir, definindo o número de lotes, submercado, o tipo de lote, o período de suprimento e os cinco patamares de preço. Encerrada a primeira fase, os proponentes vendedores entram no leilão oferecendo seus lances de lotes de energia. Espera-se que a utilização deste simulador os agentes possam definir e também verificar melhor suas estratégias de lances a fim de gerar uma maior eficiência dos seus lances em um leilão realizado pelo MAE. 5. BIBLIOGRAFIA Exchange, E. E. (2003). Trading system. Disponível em: MAE (2003). Edital N.001/2003 Leilão de Compra de Energia Das Concessionárias de Distribuição e Empresas de Comercialização de Energia Elétrica. Disponível em Acesso em outubro de Makkonen, S. e R. Lahdelma (2001). Analysis of power pools in the deregulated energy market through simulation. Decision Support Systems 30, Masili, Gustavo Santos. (2004). Metodologia e software para os processos de comercialização de energia elétrica. Dissertação de mestrado, Unicamp, Campinas - Brasil. Munhoz, Fernando Colli. (2004). Metodologia e software para fixação de lances em leilões de energia elétrica. Dissertação de mestrado, Unicamp, Campinas - Brasil. Nemmco (2001). An introduction to Australia s national electricity market. Disponível em: Neta (2003). The market model. Disponível em: