Dimitri Melo Rodrigues Martins. Setor Elétrico Brasileiro: Análise do Investimento de Capital em Usinas Termelétricas. Dissertação de Mestrado

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1 Dimiri Melo Rodrigues Marins Seor Elérico Brasileiro: Análise do Invesimeno de Capial em Usinas Termeléricas Disseração de Mesrado Disseração apresenada como requisio parcial para obenção do íulo de Mesre pelo Programa de Pós- Graduação em Economia da PUC-Rio. Orienadores: João Manoel Pinho de Mello Leonardo Rezende Rio de Janeiro Março de 2008

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3 Dimiri Melo Rodrigues Marins Seor Elérico Brasileiro: Análise do Invesimeno de Capial em Usinas Termeléricas Disseração apresenada como requisio parcial para obenção do íulo de Mesre pelo Programa de Pós- Graduação em Economia da PUC-Rio. Aprovada pela Comissão Examinadora abaixo assinada. João Manoel Pinho de Mello Orienador PUC-Rio Leonardo Bandeira Rezende PUC-Rio Rogério Ladeira Furquim Werneck PUC-Rio Mário Veiga Ferraz Pereira PSR Consuloria Lda Nizar Messari Coordenador seorial do cenro de Ciências Sociais - Puc Rio Rio de Janeiro, 07 de março de 2008

4 Todos os direios reservados. É proibida a reprodução oal ou parcial do rabalho sem auorização da universidade, do auor e do orienador. Dimiri Melo Rodrigues Marins Graduou-se em Economia Pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) em Cursou no período de 2006 a 2007 o mesrado em Economia da PUC-Rio. Ficha Caalográfica Marins, Dimiri Melo Rodrigues Seor elérico brasileiro : análise do invesimeno de capial em usinas ermeléricas / Dimiri Melo Rodrigues Marins ; orienadores: João Manoel Pinho de Mello, Leonardo Rezende f. ; 30 cm Disseração (Mesrado em Economia) Ponifícia Universidade Caólica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Inclui bibliografia 1. Economia Teses. 2. Energia elérica. 3. Invesimenos em usinas ermeléricas. I. Mello, João Manoel Pinho de. II. Rezende, Leonardo. III. Ponifícia Universidade Caólica do Rio de Janeiro. Deparameno de Economia. IV. Tíulo. CDD:330

5 Agradecimenos Em primeiro lugar, agradeço ao meu orienador João Manoel Pinho de Mello. Sua orienação e incenivo, mais do que imporanes para a conclusão dese rabalho, foram exemplos de amizade, empenho e profissionalismo. Agradeço enormemene, ambém, ao meu co-orienador, Leonardo Rezende, pelas inúmeras idéias, pela dedicação e, principalmene, pelas longas discussões que ceramene conribuíram para enriquecer ese rabalho. Agradeço a odos os professores do Deparameno de Economia da PUC-Rio que ornaram esa jornada no mesrado exremamene proveiosa e, principalmene, aos membros de minha banca examinadora pelas valiosas sugesões. A odos os meus colegas do mesrado pelo convívio, pelas discussões e, principalmene, pelas amizades que fizeram deses dois anos uma experiência mais prazerosa. Em especial, agradeço ao Fabrício que colaborou com excelenes sugesões para esa pesquisa, além de ser um excelene amigo. Aos meus amigos de Belo Horizone, em especial, Rodrigo e Júlio, que sempre me apoiaram e ajudaram a enfrenar os desafios e a vencer os obsáculos. Agradeço-os ambém pelos excelenes momenos de convívio e por oda a amizade. Aos meus familiares, pelo amor e pela compreensão em saber que nem sempre pude esar presene. Agradeço pelo incenivo e orcida. Em especial, agradeço à minha mãe pelo carinho e pelas inúmeras conribuições e comenários que ano acrescenaram a ese rabalho. Também ao meu pai por odo o supore e pelo óimo convívio durane ese período. À minha avó, Izabel, pelo carinho e pela acolhida no Rio de Janeiro durane ese mesrado. Em especial, agradeço à Bárbara cujo carinho e amor ornaram odos eses anos muio mais prazerosos e cujo supore e compreensão foram fundamenais para o alcance de meus objeivos. Agradeço a sua família e aos amigos Sérgio e Lucas pelos óimos momenos de convivência durane odos eses anos.

6 Resumo Marins, Dimiri Melo Rodrigues; Mello, João Manoel Pinho de; Rezende, Leonardo Bandeira. Seor Elérico Brasileiro: Análise do Invesimeno de Capial em Usinas Termeléricas. Rio de Janeiro, 2008, 86p. Disseração de Mesrado Deparameno de Economia, Ponifícia Universidade Caólica do Rio de Janeiro. Desde que o novo modelo insiucional do seor elérico brasileiro passou a vigorar em 2004, a ofera de energia ermelérica, nos leilões de energia nova, vem se mosrando muio concenrada em ecnologias de alo cuso variável (uniário), principalmene, em usinas movidas a óleo combusível e a diesel. Desa maneira, esa disseração em como objeivo inicial compreender de que forma os aspecos insiucionais do novo marco regulaório se ineragem com as caracerísicas físicas e ecnológicas das usinas, de modo a propiciar uma provável vanagem compeiiva em favor das usinas de alo cuso variável. Ese esudo em ainda o objeivo de invesigar o mecanismo do Índice de Cuso Benefício (ICB), uilizado pelas enidades governamenais como criério de eficiência para a seleção, nos leilões de energia nova, dos projeos ermeléricos mais compeiivos. Deseja-se averiguar se ese mecanismo gera os incenivos correos sobre os empreendedores ermeléricos, de modo que seja uma esraégia óima para o empreendedor reporar o verdadeiro valor de seu cuso variável à Empresa de Pesquisa Energéica (EPE). Os resulados eóricos enconrados e os resulados obidos pelos procedimenos de simulação indicam que a esraégia óima para o empreendedor não é, em geral, reporar seu cuso variável verdadeiro à EPE. Mais ainda, os resulados mosram que esa esraégia óima é dependene das expecaivas dos invesidores acerca dos preços fuuros de energia. Quano mais elevados forem os preços fuuros esperados, maior enderá a ser o cuso variável declarado pelo empreendedor. Palavras-chave ermoelericidade Seor Elérico Brasileiro, Usinas ermeléricas, Invesimeno em

7 Absrac Marins, Dimiri Melo Rodrigues; Mello, João Manoel Pinho de; Rezende, Leonardo Bandeira. Brazilian Elecrical Secor: Analysis of Invesmen in Thermo Elecrical Plans. Rio de Janeiro, 2008, 86p. MSc Disseraion Deparameno de Economia, Ponifícia Universidade Caólica do Rio de Janeiro. Since he implemenaion of he new regulaory framework of he Brazilian elecrical secor in 2004, he supply of hermo elecrical power in he new energy aucions has been very concenraed in high (uniary) variable coss echnologies, mainly, in plans powered by fuel oil and diesel. In his way, his disseraion has as iniial objecive o undersand how he insiuional aspecs of he new regulaory framework inerac wih he physical and echnological characerisics of he power plans in a way o creae a likely compeiive advanage in favor of he high variable cos power plans. This sudy has also as an objecive o invesigae he Index of Cos Benefi (ICB) which is used by he governmen eniies as crierion of efficiency o selec, in he new energy aucions, he mos compeiive hermo elecrical projecs. The sudy aims o verify if his mechanism induces he righ incenives on he hermo power enrepreneurs, in a way ha i would be an opimal sraegy for he enrepreneur o repor he acual value of his variable cos o he Empresa de Pesquisa Energéica (EPE). The heoreical resuls and he simulaion proceedings resuls boh indicae ha he opimal sraegy o he enrepreneur is no in general o repor he ruhful variable cos o EPE. Moreover, he resuls show ha he opimal reporing sraegy is dependen of he beliefs he invesors have concerning he fuure energy prices. The higher he expecaions regarding he fuure prices, he higher will end o be he enrepreneur repored variable cos. Keywords power generaion Brazilian Elecrical Secor, Thermo elecrical plans, Invesmen in hermo

8 Sumário 1 Inrodução 10 2 O Sisema Elérico Brasileiro Modelo simplificado de geração hidro-érmica com despacho cenralizado 15 3 Os Leilões de Energia 21 4 Os Conraos de Comercialização de Energia em Ambiene Regulado 32 5 A Escolha de Tecnologias Termeléricas O ICB e seus componenes Seleção de ecnologias ermeléricas 47 6 Os Leilões de Energia: os incenivos esão alinhados? Modelagem eórica dos leilões de energia nova Simulações com o lucro esperado nos leilões de energia nova 66 7 Conclusão 77 8 Referências Bibliográficas 79 9 Apêndice Tabelas Gráficos Desenvolvimeno de Expressões 83

9 Lisa de Tabelas Tabela 1: Preços de Venda do 2º Leilão de Energia Nova (A-3) 24 Tabela 2: Preços de Venda do 3º Leilão de Energia Nova (A-5) 26 Tabela 3: Preços de Venda do 4º Leilão de Energia Nova (A-3) 27 Tabela 4: Preços de Venda do 5º Leilão de Energia Nova (A-5) 28 Tabela 5: Relação enre (GF Disp ) e o Cuso Variável das Usinas 41 Tabela 6: Caracerização dos Ponos de Máximo 75 Tabela A1: Dados Técnicos das Usinas Termeléricas 81

10 Lisa de Gráficos Gráfico 1: ICB como Função do Cuso Variável das Usinas 42 Gráfico 2: Curva de Índice ICB Consane 44 Gráfico 3: Garania Física Esimada e Poência Média Despachada 46 Gráfico 4: Superfície do Lucro Esperado 69 Gráfico 5: Imagem do Lucro Esperado 70 Gráfico 6: Imagem do Lucro Esperado (faor 1.75) 74 Gráfico A1: Cuso Esperado de Operação (COP) 82 Gráfico A2: Cuso Esperado de Operação (CEC) 83 Gráfico A3: Lucro Esperado (Faor 1.000) 84 Gráfico A4: Lucro Esperado (Faor 1.125) 84 Gráfico A5: Lucro Esperado (Faor 1.250) 84 Gráfico A6: Lucro Esperado (Faor 1.375) 84 Gráfico A7: Lucro Esperado (Faor 1.500) 85 Gráfico A8: Lucro Esperado (Faor 1.625) 85 Gráfico A9: Lucro Esperado (Faor 1.750) 85

11 1 Inrodução O novo modelo insiucional do Seor Elérico Brasileiro que passou a vigorar em 2004, disciplinado pela Lei n o /2004 e pelo Decreo nº 5.163/2004, esabeleceu que as concessionárias, as permissionárias, e as auorizadas do serviço público de disribuição de energia do Sisema Inerligado Nacional (SIN) devem garanir, por meio de liciação na modalidade de leilões, o aendimeno à oalidade de seu mercado no Ambiene de Conraação Regulada (ACR). Eses leilões de energia ocorrem com periodicidade anual e são subdivididos em duas caegorias principais: leilões de energia exisene e leilões de energia nova. Os leilões de energia nova são organizados anualmene e se desinam ao aendimeno das necessidades fuuras de energia das disribuidoras, esimadas por elas próprias com rês a cinco anos de anecedência, dependendo da modalidade do leilão. A ofera desa energia é consiuída, usualmene, por usinas hidreléricas ou ermeléricas que ainda se enconram em fase de projeo, iso é, que ainda não iveram suas obras de consrução iniciadas. Os leilões de energia hidrelérica e ermelérica são organizados em separado, desa maneira, usinas ermeléricas compeem exclusivamene enre si. No enano, exise uma diversidade considerável de fones de combusível que podem ser uilizadas para abasecer uma usina ermelérica. Denre as principais se desacam: gás naural, gás de processo, carvão mineral, bagaço de cana de açúcar, urânio, óleo diesel e óleo combusível. Esa diversidade de ecnologias de geração ermelérica vem acompanhada de cusos marginais de operação muio disinos enre si, que vão desde R$ 10,00/MWh, no caso das usinas nucleares Angra 1 e Angra 2, chegando aé mesmo a R$ 820,00/MWh para algumas usinas movidas a óleo diesel. Desde a realização do Primeiro Leilão de Energia Nova em 2005 aé o presene momeno, diversos ipos de ecnologia ermelérica, com cusos variáveis igualmene disinos, já figuraram enre os ganhadores dos leilões de energia nova. Enreano, esa ofera de energia nova se mosrou bem mais concenrada em usinas de alo cuso variável (uniário), principalmene, em usinas movidas a óleo combusível e a diesel.

12 11 Assim, ese esudo, primeiramene, busca a compreensão das seguines quesões: como ipos disinos de ecnologia de geração ermelérica, com cusos marginais de operação que podem diferir significaivamene enre si, podem ser igualmene compeiivos? Iso é, como podem ermeléricas com cuso variável (uniário) muio elevado coexisir em equilíbrio com ermeléricas de cuso variável muio inferior? Seria um menor cuso fixo ou cuso de capial a única explicação para compensar as diferenças observadas enre os cusos variáveis das usinas? Ou exisem faores insiucionais no novo modelo do seor elérico que beneficiam as usinas de cuso variável alo? Mais ainda, as usinas de cuso variável alo são de alguma maneira desejáveis? Por que? E por fim, poder-se-ia indagar se o novo arcabouço insiucional do Seor Elérico Brasileiro esá produzindo uma ofera de energia nova que seja socialmene desejável. Ese esudo em ainda o objeivo de invesigar o mecanismo do Índice de Cuso Benefício (ICB), que é uilizado pelas enidades governamenais como criério de eficiência para a seleção, nos leilões de energia nova, dos projeos ermeléricos mais compeiivos. Mais especificamene, deseja-se averiguar se ese mecanismo gera os incenivos correos sobre os empreendedores ermeléricos, de modo que seja uma esraégia óima para o empreendedor reporar o verdadeiro valor de seu cuso variável à Empresa de Pesquisa Energéica (EPE) 1. Os cusos variáveis reporados pelos empreendedores são uilizados direamene pela EPE no cálculo dos índices de compeiividade e, desa maneira, alvez os invesidores se defronem com incenivos no senido de não declarar o verdadeiro valor de seu cuso variável. Por fim, deseja-se avaliar como se modifica a esraégia óima de um invesidor ermelérico, principalmene no que se refere à escolha óima do cuso variável a ser declarado à EPE, mediane alerações nas expecaivas dese invesidor acerca dos preços fuuros de energia. Para ano, realizam-se diversos procedimenos de simulação que mapeiam a superfície de lucro esperado do empreendedor (anes da 1 Esa enidade governamenal é a responsável, denre ouras aribuições, pelo cálculo do índice ICB dos empreendimenos ermeléricos habiliados para paricipar de um leilão de energia nova.

13 12 realização do leilão). Eses procedimenos são realizados para cenários de preços fuuros de energia esperados pelos empreendedores que vão desde um cenário de referência em que os preços esperados pelos agenes são idênicos às esimaivas do governo, aé um cenário mais exremo em que os invesidores possuem expecaivas sobre preços fuuros de energia que são, em média, 75% mais elevadas que as esimaivas do governo. Esa disseração esá esruurada em mais seis seções além desa inrodução. A Seção 2 descreve em linhas gerais o Sisema Elérico Brasileiro e apresena um modelo eórico simplificado que ilusra os aspecos mais relevanes do sisema, principalmene, no que diz respeio à operação cenralizada coordenada pelo Operador Nacional do Sisema (ONS) e às regras que regem a enrada em operação das usinas ermeléricas. A Seção 3 relaciona os aspecos insiucionais dos leilões de energia nova e apresena os resulados dos quaro úlimos leilões de energia. A Seção 4 descreve, resumidamene, os Conraos de Comercialização de Energia em Ambiene Regulado (CCEAR). A Seção 5 realiza uma discussão mais profunda sobre a compeiividade das usinas ermeléricas e apresena alguns procedimenos de simulação que conribuem para o enendimeno dessa quesão. A Seção 6, por sua vez, invesiga com que ipos de incenivos proporcionados pela meodologia do índice ICB se deparam os empreendedores em um leilão de energia nova, principalmene, no que diz respeio à escolha do cuso variável óimo a ser declarado à EPE e à escolha do lance óimo para a receia fixa anual requisiada pelo empreendedor em um leilão de energia. A Seção 7 ece as considerações finais.

14 2 O Sisema Elérico Brasileiro O Sisema Elérico Brasileiro é consiuído pelo Sisema Inerligado Nacional (SIN), que deém cerca de 96,6% da capacidade oal de produção de energia elérica do país, e por sisemas independenes, localizados principalmene na Região Amazônica, que aendem a demanda residual. O SIN, por sua vez, é um sisema hidroérmico de grande pore, com MW de poência insalada, que cona com 26 agenes geradores cadasrados, cada qual operando múliplas insalações hidreléricas e ermeléricas. Ademais, o SIN é um sisema predominanemene hidrelérico, sendo que mais de 79% de sua capacidade oal de ofera é advinda de geração hídrica 1. Devido à magniude dese sisema inerligado e à exisência de resrições físicas associadas à ransmissão de energia elérica por longas disâncias, o SIN foi dividido em quaro subsisemas, cada qual com seu respecivo mercado spo de energia: Sul, Sudese/Cenro-Oese, Nordese e Nore. Denro de cada subsisema as resrições físicas ao ranspore de energia elérica são desprezíveis e, desa forma, cada submercado opera com um único preço spo de energia, que pode ou não diferir dos ouros submercados dependendo das condições hidrológicas e de mercado. No Sisema Elérico Brasileiro, a decisão sobre o despacho e a ransmissão de energia elérica é feia de forma cenralizada pelo Operador Nacional do Sisema Elérico (ONS), baseada em um criério de cuso mínimo de operação. Iso é, a decisão sobre a quanidade a ser oferada de energia por cada usina, em cada insane do empo, não cabe ao proprieário desa, e sim ao ONS que libera o despacho de cada usina seguindo uma ordem de mínimo cuso marginal de operação aé que a demanda seja plenamene aendida. No caso das ermeléricas, a principal componene dese cuso marginal de operação (CMO) é o gaso com o combusível a ser uilizado (gás naural, carvão, urânio, óleo combusível, diesel, biomassa, denre ouros). Além do gaso com combusível, os cusos de depreciação do equipameno em uso, de operação e de manuenção ambém compõem o CMO. No caso das 1 Plano Decenal de Expansão de Energia Elérica disponível em hp://

15 14 hidreléricas o CMO não é calculado de maneira ão rivial. Os cusos associados à manuenção e operação das insalações hidreléricas são considerados exremamene baixos, algo em orno de R$ 7,00/MWh. O despacho das hidreléricas, conudo, não pode ser feio apenas com base neses cusos operacionais, uma vez que se deve levar em cona o valor da água conida nos reservaórios. Devido ao fao de eses recursos hídricos não serem ilimiados, o despacho indiscriminado das hidreléricas reduziria sobremaneira o nível dos reservaórios para o próximo período e, desa forma, acabaria levando o sisema como um odo a níveis críicos de risco de racionameno. Sendo assim, o despacho das hidreléricas é realizado com base no cuso de oporunidade esperado da água (valor da água) que é compuado por complexos algorimos de programação dinâmica esocásica de múliplos eságios 2, que levam em consideração uma série de variáveis represenaivas das auais condições hidrológicas do sisema, bem como as condições da rajeória de demanda e de expansão física do sisema. Nese sisema de despacho cenralizado, não exise um verdadeiro preço spo de energia deerminado em um ambiene de mercado, dado pela ineração enre a ofera e a demanda de curo prazo. De fao, os cusos marginais de curo prazo, que são calculados a parir das resrições imposas pelos muliplicadores de Lagrange do problema esocásico de oimização dinâmica, são uilizados como os preços no mercado à visa de elericidade. Eses preços spo são aualizados uma única vez por semana e correspondem aos novos valores de CMO (um para cada subsisema) impuados pelo algorimo de oimização a parir das novas informações disponíveis. A única diferença enre o preço à visa e o cuso marginal do programa de oimização é que o preço à visa é limiado por um valor mínimo e um valor máximo esabelecidos pela Agência Nacional de Energia Elérica (ANEEL) para o ano de 2007 eses valores foram fixados em R$ 17,60/MWh e R$ 534,30/MWh, respecivamene, em odos os submercados com o inuio de proeger os 2 Modelo NEWAVE para planejameno de médio prazo (aé 5 anos) com discreização mensal. O Modelo DECOMP para oimização a curo prazo (aé 12 meses) com discreização semanal/mensal. E por fim, o Modelo DESSEM para oimização a curíssimo prazo (aé 1 semana) com discreização com inervalos de ½ hora.

16 15 paricipanes do mercado de fluuações excessivas dos preços. Eses limies mínimo e máximo auam somene na liquidação financeira enre os paricipanes de mercado, mas os valores cheios dos preços coninuam sendo uilizados para a oimização do despacho de energia do sisema inerligado. Além disso, a ANEEL é a responsável pelo esabelecimeno dos limies de risco do sisema. Aualmene, o nível de risco sisêmico deerminado pela agência reguladora é de no máximo 5% em cada um dos subsisemas, iso é, o ONS coordena os despachos das usinas hidreléricas e ermeléricas de al forma a assegurar que a demanda seja plenamene aendida em pelo menos 95% dos cenários hidrológicos. Ademais, a agência reguladora esipula um ouro parâmero imporane: o cuso do défici de energia no SIN. Ese cuso varia em função do monane de carga não aendida. No ano de 2007, ele variou de R$ 886,00/MWh, em caso de redução de carga de aé 5%, aé R$ 4.538,94/MWh, nas ocasiões em que o défici for superior a 20% da carga de energia. 2.1 Modelo simplificado de geração hidro-érmica com despacho cenralizado Tal como exposo, o algorimo de oimização dinâmica do SIN é basane complexo, envolvendo uma ampla gama de variáveis e disinos parâmeros préesabelecidos pela ANEEL, ais como os diversos paamares de cuso de défici do sisema mencionados aneriormene. Esa seção visa consruir um modelo simplificado nos moldes de Masumura (2003) ou de Moreira e al. (2004) que ignora uma série de caracerísicas do sisema elérico brasileiro, mas que ilusra seus aspecos mais relevanes, principalmene, no que diz respeio ao despacho cenralizado orienado pela minimização do cuso esperado do sisema, assim como as regras que regem a enrada em operação das usinas ermeléricas. Ese modelo consise em um sisema hidroérmico simples. Devido à exisência

17 16 de exernalidades posiivas no gerenciameno dos reservaórios de uma mesma bacia (Moia, 2006) e à necessidade associada em se ajusar o programa de oimização diane de ais exernalidades, opou-se por agregar, para efeio de simplificação, odas as hidreléricas em uma única hidrelérica represenaiva (H), cujo cuso de operação e manuenção é suposo igual a zero, de al forma que o único cuso relevane é o cuso de oporunidade da água. Também supõe-se que a hidrelérica seja doada de um reservaório cuja capacidade máxima é K e que no período eseja produzindo H q unidades de energia e armazenando K unidades de energia (por simplificação, supõe-se que a hidrelérica ransforme água em energia de forma linear, de al sore que a quanidade de água nos reservaórios possa ser medida em seu equivalene de energia). A escolha óima H * q de quanidade de produção hídrica deve, em cada período, respeiar a resrição dinâmica imposa pelo influxo correne de água f e a variação do esoque de água de um período para ouro: H K 1 K + f + q, (2.1) O sinal de desigualdade acima é uilizado devido à possibilidade de ransbordameno do reservaório quando o volume de água ulrapassar sua capacidade máxima K. As usinas ermeléricas, por sua vez, foram separadas e agregadas em duas classes de aivos represenaivos: as ermeléricas de base (TB) e as ermeléricas complemenares (TC). As ermeléricas de base operam normalmene uilizando gás naural, carvão mineral, biomassa ou energia nuclear. São usinas cujo cuso marginal de operação é subsancialmene mais baixo se comparado com as érmicas complemenares, porém, exigem invesimenos iniciais em capial mais elevados e demandam ambém um maior empo para consrução. Já as érmicas complemenares demandam menores invesimenos para a consrução e uilizam combusíveis mais caros, usualmene óleo combusível ou óleo diesel e, ao conrário das érmicas de base, ficam inoperanes na maior pare do empo e não auxiliam no armazenameno dos reservaórios. As érmicas complemenares são usinas emergenciais e pouco

18 17 conribuem para a redução do risco de défici no médio e longo prazo. Cada usina érmica do sisema declara seu cuso marginal de operação para a agência reguladora e para o ONS. Ese cuso é chamado de cuso variável (CV) e é único por usina, não variando, porano, de acordo com a quanidade produzida. Porém, como as usinas declaram disinos cusos variáveis ao ONS, ao se agregar odas as érmicas de base do sisema na usina represenaiva TB, pode-se supor, por simplificação, a exisência TB TB TB de uma função cuso c ( q ) crescene ( ` TB c ( q ) > 0) e esriamene convexa ( TB TB ``( ) 0) TC TC c q >. De maneira análoga, pode-se consruir a função cuso c ( q ) crescene e esriamene convexa da usina represenaiva TC. Além disso, define-se uma função γ ( r ) que represena o cuso social de uma dada quanidade de energia racionada r. Sendo assim, nese modelo, o operador do sisema escolhe a seqüência óima de produção H* TB* TC* * {,,, } q q q r que minimiza o somaório do cuso esperado, desconado por um faor ρ, das usinas ermeléricas TB, TC e do cuso social do défici de energia (uma vez que o cuso operacional da usina hidrelérica H é nulo). Para ano, o operador do sisema deve observar as resrições imposas pelo volume de água armazenada nos reservaórios, a resrição de pleno aendimeno da demanda D 3, as condições de não negaividade da produção de cada usina e da quanidade racionada e, por fim, a resrição sobre a capacidade máxima do reservaório da usina H. ρ TB( TB) TC( TC) γ( ) Min E 0 { H, TB, TC c, } 0 q + c q + r q q q r = 0 3 Como a quanidade racionada é uma variável de escolha do operador do sisema, pode-se supor que a demanda D seja plenamene aendida em odos os períodos. A escolha da produção de energia r ocorrerá sempre que a quanidade racionada for a fone mais baraa de produção denre as alernaivas disponíveis.

19 18 H q + K+ 1 K f 0 ( φ ) H TB TC q + q + q + r = D ( λ ) s. a K+ 1 0 ( µ k+ 1) K + 1 ( + 1) K µ kk H TB TC H TB TC R q 0, q 0, q 0, r 0 ( µ ),( µ ),( µ ), ( µ ) Ese problema de minimização pode ser mais facilmene resolvido uilizando-se a écnica de programação dinâmica, a qual redefine um problema de oimização em sua forma análoga recursiva. Subsiuindo-se a segunda resrição na primeira para e reescrevendo-se o problema de minimização como um problema de maximização recursivo obém-se: H q Max c ( q ) + c ( q ) + γ( r) ρ + + V ( K + f ) TB TB TC TC = + [ ( + )] E V K f 1 1 { qh, TB, TC q q, r } TB TC D q q r + K+ 1 K f 0 ( φ ) K+ 1 0 ( µ k+ 1) s. a K + 1 K ( µ kk + 1) H TB TC H TB TC R q 0, q 0, q 0, r 0 ( µ ),( µ ),( µ ), ( µ ) onde V ( K + f ) é a função valor do problema do operador. Iso é, V ( K f ) + é o maior payoff facível esperado em, quando o esado da naureza é ( K + f ). As CPOs do problema são as seguines:

20 19 Ti Ti Ti Ti q : c '( q ) + φ + u = 0 i ( B, C) (1) K : ρe [ V '( K + f )] φ + µ µ = 0 (2) k+ 1 kk+ 1 R r : γ '( r ) + φ + u = 0 (3) Ti Ti u. q = 0 (4) R µ. r = 0 (5) µ µ. K = 0 (6) + as resrições de desigualdade k [ K K] = 0 (7) kk Reescrevendo (1) e (2) de maneira apropriada obém-se: c '( q ) = φ + µ (1') Ti Ti Ti ρe [ V '( K + f )] = φ µ + µ (2') k+ 1 kk+ 1 V '( K + f ) = φ V '( K + f ) = φ Do Teorema do Envelope segue que: ρ [ φ ] = φ µ + µ ( ) E k kk E subsiuindo-se em (2 ) emos: Ti Ti Ti c '( q ) µ = φ ( ) A equação (1 ) em +1 revela que: Subsiuindo-se (**) e (1 ) em (*) segue: c '( q ) µ µ + µ = ρ E [ c '( q ) µ ] ( ) Ti Ti Ti Ti Ti Ti k+ 1 kk Uma solução simplificada do problema ocorre quando 0 K posiivos para odo e quando + 1 q e q são TB TC K, iso é, o reservaório opera sempre com quanidade posiiva de água, embora nunca exceda sua capacidade máxima. Nese caso, a solução é dada por:

21 20 Ti Ti Ti Ti c '( q ) = ρe[ c + 1 '( q + 1)] (1'') TB TB TC TC c '( q ) = c '( q ) = φ (2'') R γ '( r ) = φ + u (3'') q + q + q + r = D TB TC H K K + f q H (4'') (5'') R µ. r = 0 (6'') H TB TC q 0, q > 0, q > 0, r 0 (7'') 0 < K < K (8'') Desa maneira, o procedimeno de despacho do ONS esabelece a igualdade enre os cusos marginais das usinas, bem como sua igualdade com a consane φ. Tal como consa nas derivações do modelo, φ = V ( K + f ) K, iso é, φ é igual ao valor incremenal de uma unidade adicional de água nos reservaórios. Sendo assim, as ermeléricas são acionadas sempre que iverem cuso marginal de geração inferior ao valor da água conida nos reservaórios. No óimo, o ONS esabelece a igualdade enre os cusos marginais das ermeléricas com o cuso marginal do fornecimeno de uma unidade incremenal de água, iso é, com o valor da água. Porano, ese cuso de oporunidade da água calculado pelo programa de oimização do ONS é exaamene igual ao cuso marginal da ermelérica mais cara em operação, e por isso, é ambém equivalene ao cuso marginal de operação do sisema. Ese cuso marginal, por sua vez, é o próprio preço spo da elericidade a menos das limiações esipuladas pela ANEEL de preço máximo e de preço mínimo.

22 3 Os Leilões de Energia O novo modelo insiucional do Seor Elérico Brasileiro que passou a vigorar em 2004, disciplinado pela Lei n o /2004 e pelo Decreo nº 5.163/2004, esabeleceu que as concessionárias, as permissionárias, e as auorizadas do serviço público de disribuição de energia do SIN devem garanir, por meio de liciação na modalidade de leilões, o aendimeno à oalidade de seu mercado no Ambiene de Conraação Regulada (ACR). À ANEEL cabe a regulação das liciações para conraação de energia elérica e a realização do leilão direamene ou por inermédio da Câmara de Comercialização de Energia Elérica (CCEE) 1. Os leilões de energia ocorrem com periodicidade anual e são subdivididos em duas caegorias principais: os leilões de energia exisene e os leilões de energia nova. Os leilões de energia exisene êm por objeivo a venda de energia de empreendimenos exisenes cujo invesimeno inicial em sua consrução já enha sido plenamene amorizado. Eses leilões são usualmene classificados como leilões do ipo A-1. Iso é, são leilões organizados no ano anerior ao ano de enrega física de energia ( A ), e esa, por sua vez, deverá ser inicialmene fornecida sempre a parir do primeiro dia do ano conraado. O prazo deses conraos de energia exisene é, usualmene, esabelecido em oio anos de duração. Os leilões de energia nova, por sua vez, se desinam ao aendimeno das necessidades de mercado das disribuidoras mediane a venda de energia elérica proveniene de empreendimenos que, em geral, ainda não iniciaram sua eapa de consrução. Eses leilões são organizados sob a formaação do ipo A-5 e A-3, ambém ocorrem com periodicidade anual, e os conraos êm vigência de 15 anos para a energia advinda de empreendimenos ermeléricos e de 30 anos para os empreendimenos hidreléricos. O objeivo de ais leilões é propiciar a possibilidade, por pare das disribuidoras, de conraação anecipada de energia para o aendimeno pleno de sua demanda esimada rês a cinco anos à frene. Devido ao fao de a energia 1 Disponível em hp://

23 22 exisene oal do país ser insuficiene para aender ao oal de carga demandada pelas disribuidoras, a esimação precisa da quanidade de energia nova necessária para aender ao crescimeno de sua demanda ao longo deses cinco anos é de vial imporância para o desempenho operacional da disribuidora. No novo modelo insiucional do seor elérico brasileiro, as disribuidoras esão auorizadas pela ANEEL a repassarem para as arifas de energia os monanes conraados aé o limie máximo de 103% de sua carga fuura efeiva. Ese limie aumena a segurança do sisema, pois reconhece a impossibilidade de uma previsão perfeia da demanda e esabelece um limie de olerância para o erro da previsão dos agenes disribuidores. Ese sisema ambém assegura, com ala probabilidade, que o monane conraado de energia seja no mínimo igual à carga fuura efeiva, pois dada a assimeria da olerância do repasse auomáico às arifas, os agenes disribuidores preferirão esriamene errar a conraação de energia para mais do que para menos, já que se conraarem menos energia que o necessário para o pleno aendimeno da carga efeiva, os disribuidores erão de arcar com os cusos da aquisição de energia no mercado spo. 2 Anes da realização dos leilões, as disribuidoras regisram inicialmene a quanidade de energia que necessiam conraar. As demandas individuais são agregadas consiuindo-se o pool comprador de energia elérica. Desa forma, odas as disribuidoras são represenadas por esse pool de energia que irá, por sua vez, adquirir em leilão o somaório das quanidades soliciadas de energia por cada disribuidora. Os cusos advindos da compra de energia elérica em leilão são represenados por um único cuso médio ponderado de aquisição que é único para cada paricipane do pool. Desa maneira, as disribuidoras desembolsarão uma quania equivalene à quanidade de energia soliciada, muliplicada pelo preço médio de aquisição do pool de energia. 2 De fao, ainda exise um mecanismo aenuane para aquelas disribuidoras que esiverem fora de sua rajeória óima de conraação. Um ano anes da enrega de energia, são realizados os leilões de ajuse, momeno no qual as disribuidoras desconraadas esão auorizadas a adquirir a energia falane. Conudo, a conraação máxima permiida por disribuidora nos leilões de ajuse esá limiada em 1% de sua carga efeiva e o direio de repasse do cuso às arifas de energia esá limiado ao menor denre os cusos de conraação relaivos a A-5 e A-3.

24 23 Ese mecanismo socializa os ganhos de comercialização enre as disribuidoras garanindo, por exemplo, que odas as disribuidoras, independenemene da região de auação ou da escala de produção, se deparem exaamene com os mesmos cusos de conraação por unidade de energia. Sendo assim, odo o processo compeiivo do leilão é ransferido para o lado da ofera. Os empreendedores com seus respecivos projeos de geração érmica ou hídrica são classificados em ordem crescene de acordo com o preço a que esão disposos a fornecer energia no fuuro. Cabe ressalar, que ese procedimeno é feio separadamene de acordo com o ipo de empreendimeno: se ermelérico ou hidrelérico. O faor que disingue a quanidade de energia a ser demandada de fone ermelérica ou hidrelérica não é aquele diado pelos preços relaivos de mercado enre esas duas fones, mas sim, um parâmero esabelecido pelo Minisério de Minas e Energia (MME), que fixa uma fração de energia elérica mínima a ser demandada de fones de geração ermelérica, com o inuio de diversificar a mariz energéica nacional no longo prazo de al maneira a aingir os objeivos de diversificação esabelecidos no Plano Decenal de Energia Elérica. Sendo assim, denro de cada caegoria de geração, são selecionados aqueles projeos cujas proposas de preço de venda de energia elérica fuura sejam as menores possíveis, mas sempre respeiando o percenual mínimo de energia advinda de fone ermelérica esabelecido pelo MME. Eses projeos vão sendo gradaivamene selecionados aé que o monane de ofera agregada de energia seja exaamene suficiene para aender à demanda do pool comprador. Para os geradores, os leilões de energia nova represenam uma oporunidade de venda garanida de energia assegurada pelos conraos fuuros de longo prazo anes mesmo que o empreendimeno enha saído do papel. Iso implica em uma redução dos riscos e incerezas associadas ao projeo e, conribui, conseqüenemene, para a redução dos cusos de geração de energia elérica, uma vez que os invesidores exigirão uma axa inerna de reorno proporcionalmene mais baixa para a consrução do projeo. É exaamene por ese moivo que os leilões de energia nova são organizados com basane anecedência. Como mencionado, os leilões seguem a formaação A-5 e A-3, ou seja, são realizados cinco ou rês anos anes do primeiro ano de enrega física de energia. Essa escolha de formaação não se dá por

25 24 acaso. Eses são os prazos médios de consrução de usinas hidreléricas de grande pore (5 anos) e de usinas ermeléricas (3 anos). Desa maneira, as disribuidoras, via o pool comprador, podem cobrir a maior pare de suas necessidades de conraação de energia nova com 5 anos de anecedência, adquirindo energia em um leilão cujo preço é eoricamene inferior, uma vez que espera-se uma maior concenração de energia hidrelérica em leilões do ipo A-5. Poseriormene, nos leilões A-3, as disribuidoras podem realizar um ajuse mais fino de suas necessidades conrauais, dado que as informações disponíveis em A-3 conribuirão para uma esimaiva mais precisa da demanda das disribuidoras, se comparada com aquelas esimaivas realizadas em A-5. Ese mecanismo coloca as disribuidoras diane de um rade-off enre os cusos de aquisição mais baixos em leilões A-5 (conrolando-se para os demais faores) e o maior nível de previsibilidade da demanda em A-3 com seu conseqüene benefício, que se dá via a redução do risco de perdas econômicas advindas de um nível de conraação ineficiene. Desa forma, a decisão óima das disribuidoras no que diz respeio aos níveis de conraação em cada leilão afeam, em úlima insância, a maneira como se dá a expansão física do sisema. A sinalização advinda da demanda das disribuidoras é a responsável no SIN pela decisão da alocação de capial gerador de energia elérica enre os disinos períodos de empo, além é claro, dos parâmeros esabelecidos pelo MME que deerminam a quanidade mínima de invesimeno em fones ermeléricas de geração e em fones advindas de energia alernaiva (solar, eólica, denre ouras). Como mencionado, exise uma diversidade considerável de fones de combusível que podem ser uilizadas para abasecer uma usina ermelérica. Denre as principais se desacam: gás naural, carvão mineral, bagaço de cana de açúcar, urânio, óleo diesel e óleo combusível. A TABELA 1, abaixo, repora o preço de venda de energia e o combusível uilizado (ou nome do rio, caso seja um empreendimeno hidrelérico) dos empreendimenos vencedores do 2º Leilão de Energia Nova A-5 realizado em junho de TABELA 1 Preços de Venda do 2 o Leilão de Energia Nova (A-3) Empreendimeno Termelérico Preço de Lance (ICB em R$) Receia (R$/ano) MWmédio conraado CV (R$) Combusível Colorado 134, ,00 Cana de Açucar São José 134, ,01 Cana de Açucar Camaçari Polo De Apoio I 134, ,05 Óleo Combusível

26 25 Camaçari Muricy I 134, ,05 Óleo Combusível Camaçari Muricy II 134, ,46 Óleo Diesel Pecém II 134, ,91 Óleo Diesel Perolina 134, ,73 Óleo combusível Cisframa 133, ,00 Cavaco de Maneira Sana Isabel 134, ,01 Cana de Açucar São João Biogás 132, ,01 Biogás Poiguar 134, ,90 Óleo Diesel Poiguar III 134, ,89 Óleo Diesel Pau Ferro I 134, ,00 Óleo Diesel Termomananus 134, ,00 Óleo Diesel Quirinopólis 134, ,01 Cana de Açucar TOTAL 644 Desvio_Padrão 0,5841 Empreendimeno Hidrelérico Preço de Lance Preço de Venda MWmédio conraado Rio Barra Grande 124,00 127, Peloas Cana Brava 124,97 131, Tocanins Aimorés 125,00 125, Doce Irape 125,00 125, Jequiinhonha Poro Esrela 118,00 134, Sano Anônio Queimado 125,00 125, Preo Sana Fé 124,99 124, Iapemirim Engenheiro Sergio Moa 124,97 124, Paraná Poro das Pedras 124,70 124, Sucuriú Pedra do Garrafão 124,99 124, Iabapoana Pirapeinga 124,99 124, Iabapoana Piedade 125,00 125, Piedade Barra Escondida 124,99 124, Saudades São Domingos II 124,00 124, São Domingos Ia 124,99 124, Uruguai TOTAL 1028 Desvio_Padrão 1,7966 Fone: Elaboração própria, a parir de dados da CCEE. ( ) e da EPE ( A TAB. 1 repora o preço de lance, ou o Índice de Cuso Benefício (ICB) no caso de usinas ermeléricas, a quanidade de megawas médios conraados por usina, o cuso variável por MWh gerado, a receia fixa anual do empreendimeno (aplicável apenas para as ermeléricas) e o preço de venda do MWh (para os empreendimenos hidreléricos). A receia fixa anual será explicada de maneira mais dealhada na Seção 3 dese arigo. O preço de venda de energia hidrelérica é diferene do preço de lance. Isso ocorre porque os empreendimenos hidráulicos

27 26 principalmene aqueles liciados ainda sob o arcabouço do anigo modelo do seor elérico iveram de desembolsar recursos vuluosos para comprar os direios de ouorga pelo uso do bem público. Com a implanação do novo modelo de regulação do seor elérico que diminuiu significaivamene a cobrança das ouorgas pelo uso do bem público (arifas UBP) os empreendimenos hidreléricos que no passado arcaram com arifas de ouorga muio mais pesadas passaram a er o direio de vender energia com um prêmio sobre o preço de lance realizado no leilão. Ese adicional cobrado foi calculado de al forma a permiir que as pesadas arifas de ouorga fossem amorizadas ao longo da vida úil do empreendimeno, permiindo assim uma equalização da compeição com os novos empreendimenos hidreléricos que são chamados a pagar uma arifa anual de UBP basane menor, que se siua em orno de 0,5% a 1% da receia anual do empreendimeno dependendo da qualidade do poencial hidrelérico. As TABELAS 2, 3 e 4 mosram, respecivamene, dados semelhanes para o 3º Leilão de Energia Nova ocorrido em ouubro de 2006, para o 4º Leilão de Energia Nova de julho de 2007, e para o úlimo e mais recene 5º Leilão de Energia Nova realizado em ouubro de TABELA 2 Preços de Venda do 3 o Leilão de Energia Nova (A-5) Empreendimeno Termelérico Preço de Lance (ICB em R$) Receia (R$/ano) MWmédio conraados CV (R$) Combusível Quaa 137, ,00 Cana de Açucar Usian Bonfim 137, ,00 Cana de Açucar Palmeiras De Goias 137, ,79 Óleo Diesel Ferrari 138, ,00 Cana de Açucar Macae Merchan 138, ,27 Gás Naural Do Alânico 136, ,00 Gás de Processo e Vapor Boa Visa 134, ,00 Cana de Açucar Bahia 1 138, ,19 Óleo Combusível Baia Formosa 137, ,00 Cana de Açucar TOTAL 535 Desvio_Padrão 0,9669

28 27 Empreendimeno Hidrelérico Preço de Lance Preço de Venda MWmédio conraados Rio Dardanelos 113,09 112, Aripuanã Salo Pilão - Camargo Correa 107,45 135, Iajaí-Açu São Salvador 112,90 135, Tocanins Mauá 113,15 112, Tibagi Salo Pilão - DME 104,80 133, Iajaí-Açu Monjolinho 113,15 122, Passo Fundo TOTAL 569 Desvio_Padrão 3,6854 Fone: Elaboração própria, a parir de dados da CCEE. ( ) e da EPE ( TABELA 3 Preços de Venda do 4 o Leilão de Energia Nova (A-3) Empreendimeno Termelérico Preço de Lance (ICB em R$) Receia (R$/ano) MWmédio conraado CV (R$) Combusível Campina Grande 132, ,15 Óleo Combusível Global I 135, ,14 Óleo Combusível Global II 135, ,14 Óleo Combusível Nova Olinda 136, ,14 Óleo Combusível Tocaninopolis 135, ,14 Óleo Combusível Iapebi 133, ,21 Óleo Combusível Mone Pascoal 132, ,83 Óleo Combusível Termocabo 134, ,00 Óleo Combusível Termonordese 135, ,00 Óleo Combusível Termeparaiba 135, ,00 Óleo Combusível Maracanau I 133, ,91 Óleo Combusível Viana 133, ,15 Óleo Combusível TOTAL 1304 Desvio_Padrão 1,4177 Fone: Elaboração própria, a parir de dados da CCEE. ( ) e da EPE ( Obs: Não houve ofera hidrelérica no 4º Leilão de Energia Nova.

29 28 TABELA 4 Preços de Venda do 5 o Leilão de Energia Nova (A-5) Empreendimeno Termelérico Preço de Lance (ICB em R$) Receia (R$/ano) MWmédio conraado CV (R$) Combusível Termomaranhão 128, N.D* Carvão Sana Cruz Nova 1 e 2 129, N.D Gás naural MPX 125, N.D Carvão Suape II 131, N.D Óleo combusível Maracanau II 130, N.D Óleo combusível TOTAL 1597 Desvio_Padrão 2,1713 Empreendimeno Hidrelérico Preço de Lance Preço de Venda Mwmédio conraado Rio Funil 125,90 125, Grande São Domingos 126,00 126, Verde Foz do Chapeco 125,49 131, Uruguai Serra do Facao 115,00 131, São Marcos Esreio 126,00 126, Tocanins TOTAL 715 Desvio_Padrão 4,8557 Fone: Elaboração própria, a parir de dados da CCEE. ( ) e da EPE ( * Cusos variáveis não disponíveis aé a presene daa. As abelas acima evidenciam que os preços de lance das usinas vencedoras, nos leilões de energia ermelérica, não apresenam grandes variações enre si mesmo quando eses são oriundos de empreendimenos ermeléricos que uilizam diferenes ipos de combusível. Ese fao ocorre devido à sisemáica escolhida para a realização deses leilões. Em geral, eses leilões são divididos em duas eapas. De modo simplificado 3, a primeira eapa do leilão é organizada no formao descending price clock aucion. O leilão se inicia com um preço de ICB elevado que vai sendo gradualmene reduzido a cada rodada do leilão. O empreendedor ao observar o preço correne em uma dada rodada do leilão ajusa a sua quanidade de energia óima a ser oferada àquele preço, podendo esa ser igual a zero caso o empreendedor fique insaisfeio com a renabilidade esperada do empreendimeno. Ese processo só 3 Para um dealhameno compleo sobre as regras e mecanismos adoados nos leilões de energia nova ver o documeno Dealhameno da Sisemáica disponível em na seção Leilões de Energia Elérica.

30 29 ermina quando o somaório das oferas for menor ou igual a uma ofera de referência. Nese momeno, inicia-se a segunda eapa do leilão. Na segunda eapa os empreendedores não mais podem alerar a quanidade a ser oferada que ficou esabelecida na úlima rodada da primeira eapa do leilão. Nesa segunda eapa, chamada de rodada discriminaória, os empreendedores submeem lances de ICB em envelope fechado. O sisema organizará eses lances em ordem crescene de valor. As respecivas quanidades de energia oferada são enão somadas nesa ordem aé que aendam a quanidade demandada pelo MME (que não é perfeiamene previsível). A energia excedene é enão desclassificada do leilão. A baixa variabilidade dos preços de lance vencedores é, em úlima insância, conseqüência desa sisemáica específica deses leilões. Ela pode ser em boa pare explicada pela primeira eapa do leilão em que os preços de energia são gradualmene reduzidos, mas são comuns a odos os empreendedores ermeléricos em cada rodada do leilão. Dependendo da agressividade dos empreendedores na segunda eapa do leilão, os preços de lance final podem vir a ser muio similar ao preço de encerrameno da primeira eapa do leilão. Os cusos marginais de operação das usinas ermeléricas são, por sua vez, muio disinos enre si. As usinas ermeléricas de base que uilizam gás naural, bagaço de cana, ou carvão mineral apresenam, usualmene, um cuso marginal de operação que varia enre R$ 10,00/MWh 4 e R$ 200,00/MWh. Por ouro lado, as usinas ermeléricas complemenares possuem cusos marginais médios de operação muio mais elevados, cusos eses que normalmene siuam-se enre R$ 200,00/MWh e R$ 850,00//MWh. A parir das abelas acima, pode-se averiguar que não exise uma ecnologia dominane única. Ao conrário disso, as abelas demonsram que os 4 Porém, al como consa nas abelas acima, o cuso variável dos empreendimenos cujo combusível é o bagaço de cana de açúcar é reporado como sendo próximo ou igual a zero. Iso ocorre porque esas usinas possuem energia do ipo inflexível, iso é, possuem conraos que as obrigam a gerar sua capacidade máxima ao longo do período de safra e zero no período de enresafra. Ou seja, sua geração não é deerminada pela regra de despacho óimo do ONS descria na Seção 1 dese arigo, mas sim, por conraos que especificam a priori odo o monane de energia a ser produzido ao longo do ano. Desa forma, não exise incereza sobre as quanidades a serem produzidas e, sendo assim, oda a remuneração do empreendimeno é advinda da receia fixa anual e por isso os cusos variáveis são reporados como sendo igual a zero.

31 30 empreendedores apresenam projeos vencedores que uilizam diversos ipos de combusível e êm, conseqüenemene, cusos marginais de operação igualmene disinos. No enano, uma análise mais crieriosa das abelas acima revela ainda que à exceção do 5º Leilão de Energia Nova, odos os demais leilões apresenaram uma ofera de energia ermelérica concenrada em dois subgrupos, a saber: energia proveniene de rejeios indusriais (bagaço de cana de açúcar, cavaco de madeira, biogás, e gás de processo / vapor) ou energia suja e com cuso variável de produção basane elevado (óleo combusível e diesel). Em paricular, o 4º Leilão de Energia Nova (realizado em 2007) apresenou uma ofera ermelérica nada diversificada com odos os doze empreendimenos vencedores oferando energia advinda da queima de óleo combusível. Os empreendimenos do primeiro subgrupo, cuja energia é gerada a parir de rejeios indusriais, embora sejam muio imporanes do pono de visa ambienal, não podem ser avaliados sob o mesmo prisma aplicado aos demais empreendimenos de geração ermelérica. Isso porque esas usinas são consruídas, em geral, com o inuio de aumenar a eficiência energéica de empreendimenos cuja aividade principal não é a geração de energia elérica e, desa maneira, auam somene de maneira complemenar 5. O caso clássico é o do bagaço de cana de açúcar que seria nauralmene desperdiçado após a moagem da cana e, desa forma, é naural o seu aproveiameno para a geração auxiliar de elericidade. Eses empreendimenos ermeléricos possuem uma dinâmica própria em que as decisões relaivas à quanidade oferada de energia são muio mais baseadas no conceio de aproveiameno dos resíduos de um ouro processo produivo do que dependenes dos preços spo de energia ou do marco regulaório do seor. Sendo assim, a ofera de energia proveniene daqueles empreendimenos cujo objeivo cenral é o de geração de elericidade ficou muio resria às fones érmicas cujo cuso variável de produção 5 O ermo complemenar diz respeio apenas à relação de dependência dese processo de geração de energia para com sua fone érmica, e não complemenar no senido de diminuo, uma vez que o agregado de odas esas usinas principalmene das usinas cuja energia é proveniene do bagaço de cana de açúcar deve vir a compor uma parcela expressiva da ofera de energia nova ão logo os inúmeros projeos de usinas para a produção de eanol esejam concluídos.

32 31 é basane elevado, iso é, ao óleo combusível e ao diesel 6. Desa maneira, seria naural indagar aé que pono os faores insiucionais do novo marco regulaório do seor esariam ineragindo com as caracerísicas ecnológicas das usinas e conribuindo, assim, para a formação desa ofera concenrada nas ecnologias de cuso variável mais elevado. A Seção 4, a seguir, discorre sobre os conraos de comercialização de energia em ambiene regulado que são, de cera maneira, o pono de parida para se compreender como se dá esa ineração enre os faores insiucionais do seor com as caracerísicas físicas e ecnológicas das usinas ermeléricas, uma vez que é a parir deses conraos de comercialização que os empreendedores êm seu fluxo de receias esipulado e assegurado. Poseriormene, a Seção 5, por meio de alguns procedimenos de simulação, expõe de maneira mais clara os rade offs enre os cusos fixos e cusos variáveis com os quais os invesidores se defronam e as conseqüências desas escolhas sobre o Índice de Cuso Benéfico (ICB) de seu empreendimeno. 6 Todavia, faz-se necessário mencionar que ese viés em direção às ecnologias de alo cuso variável que vem sendo observado desde o Primeiro Leilão de Energia Nova foi aenuado nese quino e mais recene leilão, al como demonsra a TAB 4.

33 4 Os Conraos de Comercialização de Energia em Ambiene Regulado A escolha de um deerminado ipo de projeo ou ecnologia ermelérica esá inimamene relacionada com os conraos de comercialização de energia em ambiene regulado (CCEAR 1 ). Tal como mencionado na Seção 3, a venda de energia nova é realizada mediane conraos fuuros de longo prazo (15 anos para energia ermelérica) que são esabelecidos enre os disribuidores que compõem o pool comprador de energia e cada um dos empreendimenos vencedores do leilão. São eses conraos que esabelecem os parâmeros da remuneração de um empreendedor ermelérico e, por conseqüência, consiuem um elemeno relevane na escolha de um deerminado ipo de empreendimeno. A seguir, apresena-se de forma sucina os aspecos mais relevanes deses conraos. Os CCEAR para as ermeléricas são realizados na modalidade iniulada conraos por disponibilidade de energia. Nesa modalidade de conraação, os agenes geradores de energia são pagos de acordo com sua quanidade de energia assegurada 2 e não com base na energia efeivamene gerada. Os agenes geradores ermeléricos esão auorizados a vender, nos leilões de energia, um monane máximo de energia dado pela quanidade oal de energia assegurada da usina. Um empreendedor ermelérico pode opar por aender simulaneamene o mercado livre de energia, assim como o mercado regulado. Se ese for o caso, udo se procede como se a usina principal esivesse subdividida em duas usinas secundárias. O empreendedor declara a fração de sua usina compromeida com o mercado regulado 1 Os conraos de comercialização de energia nova esão disponíveis, na ínegra, em 2 A energia assegurada, conhecida ambém como energia firme ou garania física da usina, é calculada e esabelecida pela Empresa de Pesquisa Energéica (EPE) que leva em consideração a poência oal da usina, as axas de indisponibilidade forçada e programada declaradas pelo empreendedor, o cuso variável uniário do empreendimeno declarado ambém pelo empreendedor, denre ouros faores. Quano maior for o cuso variável menor será a garania física da usina aribuída pela EPE como proporção de sua poência oal insalada, uma vez que quano maior for cuso variável menor será a probabilidade desa usina vir a ser despachada pelo ONS. Por ouro lado, quano maior for a poência oal, maior será a disponibilidade oal de energia, líquida das axas de indisponibilidade forçada ou programada, e maior será o monane aribuído de energia firme.

34 33 e, a parir disso, será calculada sua energia assegurada disponível para comercialização nos leilões de energia nova. A oura fração da usina pode comercializar energia no ambiene livre da forma como bem enender o empreendedor e a oura pare signaária do conrao bilaeral, iso é, o consumidor livre, desde que respeiadas as regras e procedimenos de comercialização da CCEE. Porém, os novos empreendimenos ermeléricos que aendem ao mercado caivo êm o feio de forma exclusiva aé ese 5 o Leilão de Energia. Por isso, doravane, sempre que houver referência nese arigo à venda ou comercialização de energia, supõe-se que esa seja feia exclusivamene para o mercado regulado. O empreendedor, em conraparida à ofera de energia firme que adicionará ao sisema caso seja um dos vencedores, faz um lance no leilão que é um pedido de uma renda fixa anual. Esa renda anual soliciada pelo empreendedor deverá financiar odos os cusos fixos da usina incluindo as despesas de depreciação e os fluxos de remuneração do capial invesido 3. Os cusos variáveis de geração de energia elérica, por sua vez, não são arcados pelo invesidor. Os CCEARs na modalidade disponibilidade de energia esabelecem que as despesas relaivas aos cusos (variáveis) de manuenção e operação, assim como os cusos variáveis com combusível são de responsabilidade da pare conraane, ou seja, das disribuidoras que compõem o pool comprador de energia elérica. O acionameno desas usinas para a geração de energia elérica é feio em consoane com a regra de despacho do ONS dealhada na Seção 1 do arigo. As usinas são chamadas a gerar, se necessário o for, seguindo a ordem de mério, iso é, do menor cuso variável de operação para o maior cuso variável. As despesas variáveis incorridas pelo empreendedor quando 3 Esa mesma renda fixa anual ambém deverá remunerar odos os gasos (de combusível inclusive) relaivos à pare inflexível da usina. A inflexibilidade da usina é o monane de poência mínima que deve ser obrigaoriamene despendido e que não esá sujeio, porano, à regra de despacho do ONS. A inflexibilidade da usina pode ser oriunda de razões ecnológicas como, por exemplo, um reaor nuclear pode não er uma flexibilidade operacional elevada de al forma que seja exigida uma carga mínima de poência para seu funcionameno adequado, ou proveniene de moivos econômicos como, por exemplo, uma usina de gás naural que possui um conrao de fornecimeno do ipo ake or pay de al maneira que seja economicamene inviável manê-la desligada. Neses casos, o invesidor deve declarar à EPE a proporção de sua poência que é inflexível e deve cobrar os gasos relaivos à inflexibilidade na sua receia fixa anual.

35 34 ese é chamado a operar pelo ONS são ressarcidas pelas disribuidoras (paricipanes do pool) em bases mensais, de acordo com a quanidade de energia gerada no mês e do valor do cuso variável (uniário) declarado pelo empreendedor a EPE 4. A princípio, oda a remuneração do invesidor advém de sua receia fixa anual esipulada nos momenos que anecedem a realização do leilão de energia. Porém, quano maior for o pedido de receia fixa anual menor será o índice de compeiividade do empreendimeno e menor, porano, a probabilidade de vencer o leilão. O criério para a escolha dos projeos vencedores do leilão é dado pelo Índice de Cuso Benefício (ICB). Os projeos são selecionados em ordem crescene de ICB aé que o somaório das oferas de energia se iguale à demanda oal do pool de energia. O ICB é definido da seguine forma: Receia Fixa + COP + CEC ICB = 8760* GF O ermo COP é definido como sendo a esperança do Cuso de Operação. O Cuso de Operação, por sua vez, é uma função do cuso variável de operação declarado pelo empreendedor e da quanidade de energia efeivamene gerada pela usina que depende, por sua vez, dos Cusos Marginais de Operação (CMOs) fuuros observados no SIN. Desa maneira, o Cuso de Operação é uma variável aleaória cujo valor esperado é calculado com base em uma amosra de CMOs divulgados pela EPE 5. Em ermos maemáicos, o COP é definido da seguine forma: 4 Na realidade, as cláusulas de remuneração das despesas variáveis incorridas no mês são um pouco mais complexas. Envolvem quesões relacionadas ao reajuse periódico (anual) pelo índice IGP-M dos cusos variáveis não relacionados direamene com as despesas de combusível e um reajuse do valor do cuso médio de combusível de acordo com uma média do preço de mercado do combusível apurada em índices de referência inernacionais bem definidos nos conraos nos dias úeis do mês M-1, onde M é o mês em que ocorreu o úlimo despacho da usina. Para mais dealhes, ver o conrao na ínegra na seção Leilões, disponível em Porém, a menos de quesões relacionas à defasagem dos reajuses e de efeios da inflação, pode-se supor que udo se passa como se o invesidor declarasse direamene a EPE seu cuso variável. 5 Esa amosra de preços spo fuuros de energia da EPE é consruída a parir de uma simulação realizada no programa NEWAVE que recebe como inpu cenários hidrológicos disinos e reorna como oupu uma série de preços spo de energia para cada mês ao longo de um período de dez anos.

36 i= 1 j= 1 COP i, j COP = 12, onde COPi, j = CV ( Gerai, j Inflex) nhoras i j Com a inflexibilidade igual a zero, o ermo COPi, j é equivalene ao produo do cuso variável declarado pelo empreendedor pela quanidade de energia gerada em um dado mês e em um deerminado cenário hidrológico 6 (ermo Gera i, j ). O COP, al como definido, é apenas uma média anualizada deses gasos mensais fuuros com a operação da usina, realizados a parir dos disinos cenários hidrológicos e ao longo dos próximos 120 meses. De forma semelhane, o ermo CEC é definido como sendo a esperança do Cuso Econômico de Curo Prazo que é função das diferenças mensais apuradas enre o despacho efeivo da usina e sua Garania Física (energia firme vendida ao pool quando da realização do leilão). Tais diferenças energéicas são avaliadas ao preço spo do sisema e compõem, desa forma, o chamado Cuso Econômico de Curo Prazo. Em ermos maemáicos: i= 1 j= 1 CEC i, j CEC = 12, onde CECi, j = CMO ( GF Gerai, j ) nhoras i j Deve-se observar que o ermo CECi, j pode inclusive assumir valores negaivos já que a Garania Física das usinas é usualmene menor que a capacidade de geração máxima. Logo, em alguns cenários, o ermo Gerai, j será maior que o ermo GF. Basicamene, o ermo CEC compua o gaso esperado anual com a compra de energia (avaliada ao preço spo) que o pool deverá desembolsar sempre quando a usina apresenar geração de energia inferior àquela vendida no leilão de energia, iso é, a 6 Lembrando aqui que uma deerminada usina é chamada a gerar energia somene quando o preço spo do sisema superar seu cuso variável.

37 36 sua garania física. Por fim, no denominador aparece o ermo Garania Física muliplicado por Como a GF é esipulada em MW, iso é, em uma medida de poência, faz-se necessária sua muliplicação pelo número de horas do ano a fim de ransformar a GF em uma grandeza de energia (MWh). Assim, o ICB ena medir o cuso oal anual médio de um dado projeo (do pono de visa do pool comprador de energia) vis-à-vis à quanidade oal de energia assegurada (Garania Física) adicionada ao sisema. Nese pono surge uma oura indagação relevane: seria esa regra de remuneração do empreendedor iso é, um pedido no leilão de uma cera receia fixa anual associada a esa regra de escolha de um deerminado projeo (pelo menor ICB), com o cuso variável dese sendo direamene reporado pelo empreendedor, uma regra compaível em incenivos? Iso é, será que ao maximizar o lucro esperado do projeo, o empreendedor em incenivo a reporar para à EPE seu cuso variável verdadeiro? A Seção 6 desa disseração analisa ese pono. A exposição acima auxilia a compreensão de como se dá a ineração dos faores ecnológicos dos disinos projeos com o desenho insiucional do SIN. Tipicamene, o invesidor ermelérico se depara com o seguine rade off: as usinas que possuem um cuso marginal de operação mais elevado, usualmene aquelas que operam com ecnologia a diesel ou óleo combusível, são aquelas que apresenam os menores cusos com invesimeno em capial, menor cuso em ermos de empo de consrução, e não menos imporane, apresenam probabilidade mais baixa de serem chamadas a operar pelo ONS. Exaamene o conrário disso ocorre com as usinas que possuem cusos marginais mais baixos. Esas usinas uilizam, normalmene, o gás naural ou o carvão mineral e por isso, possuem insalações mais sofisicadas que demandam mais invesimeno em capial e mais invesimeno em empo de consrução e ainda são chamadas a operar com probabilidade mais elevada. A necessidade de realização de maiores desembolsos de capial acaba refleindo em uma despesa de depreciação mais elevada e, conseqüenemene, na cobrança de uma receia fixa anual mais ala o que

38 37 acaba aumenando o ICB ornando-o, porano, menos compeiivo. Ademais, se por um lado o menor cuso variável reduz o gaso por unidade de energia gerada o que eoricamene permiiria reduções no COP por ouro lado, ese menor cuso variável acaba levando a usina a ser acionada com mais freqüência, conribuindo, assim, com um efeio no senido de aumenar o COP do projeo. Devido ao fao de o SIN rabalhar, sob condições hidrológicas regulares, com preços spo de energia muio baixos, as usinas de cuso operacional elevado acabam sendo beneficiadas exaamene pela possibilidade de não operarem. Ao não despacharem a energia assegurada que fora vendida ao pool quando da realização do leilão, esas usinas não êm adicionado ao seu ICB o valor de seu cuso marginal de operação, mas sim, adiciona-se ao seu ICB (via o ermo CEC) o valor do cuso marginal da energia comprada no mercado spo, iso é, adiciona-se o cuso marginal do sisema como um odo que é normalmene muio inferior ao cuso operacional desas usinas. Desa maneira, há indícios de que esa concenração de projeos ermeléricos com cusos variáveis elevados, nos leilões de energia nova, é proveniene desa meodologia de cálculo aplicada pela EPE que esaria ornando mais compeiivas as usinas que apresenam uma ecnologia de geração de energia com alo cuso variável, mas com menor cuso fixo. Enreano, exisem muios ouros faores que podem esar conribuindo no senido de limiar a ofera de ouras fones érmicas. Por exemplo, a dificuldade para conraar, aualmene, um fornecimeno consane e seguro de gás naural pode esar conribuindo ambém para esa escassez relaiva de projeos ermeléricos que queimam ese combusível.

39 5 A Escolha de Tecnologias Termeléricas Esa seção busca aprofundar a invesigação sobre como alguns dos componenes do índice ICB se comporam mediane variações no cuso variável das usinas. Além disso, é objeivo desa seção esabelecer uma críica a respeio da meodologia do ICB como criério para seleção de projeos ermeléricos. Para ano, apresena-se um modelo eórico que esabelece a regra óima de decisão de qual ipo de usina (supondo a exisência de apenas dois ipos de ecnologia) deve ser adicionada ao sisema, dada uma função da disribuição de probabilidade sobre a demanda por energia ermelérica que pode ser derivada do algorimo de oimização do ONS. 5.1 O ICB e seus componenes Como mencionado na Seção 4, exisem evidências preliminares de que a meodologia de cálculo do ICB pode esar gerando um viés de compeiividade significaivo em favor das usinas que possuem ecnologia do ipo alo cuso variável e baixo cuso fixo 1. Esa subseção visa mensurar, por meio de simulações, a sensibilidade do ICB e de seus componenes mediane variações no cuso variável das usinas. Para os cálculos e gráficos apresenados a seguir uilizou-se uma base de dados da EPE conendo previsões de preços spo fuuro (uma para cada cenário hidrológico) para cada mês do ano ao longo do período que compreende os anos de 1 O ermo viés ou beneficiadas vêm sempre aparecendo enre aspas nese arigo pois aé o momeno não foi discuido o quão desejável é esa ofera ermelérica de energia nova. Mesmo que a meodologia do ICB favoreça a compeiividade da usina de alo cuso variável, iso por si só não consiui um viés propriamene dio em relação a uma condição de óimo. A ofera dese ipo de ecnologia pode ser desejável e um cálculo de ICB que favoreça ese ipo de ecnologia pode ser aé mesmo benéfico. Iso porque dependendo da disribuição de preços spo fuuros de energia, a ecnologia de baixo cuso fixo e de elevado cuso variável pode ser ecnicamene a mais compeiiva. Em paricular, em um cenário de preços médios de energia muio baixos, a ecnologia dominane é aquela que apresena cusos fixos baixos, uma vez que a usina em quesão será raramene chamada a enrar em operação pelo ONS.

40 a Iso é, cada mês do ano perencene ao período em quesão possui previsões disinas de preços médios que são função, em úlima insância, da série de cenário hidrológico subjacene para o período. É esa a mesma base de dados uilizada pela EPE para o cálculo dos ICBs das usinas. Como exposo aneriormene, o índice ICB é definido como: Receia Fixa + COP + CEC ICB = (5.1.1) 8760* GF A Seção 4 dese arigo apresena as definições dos ermos Receia Fixa, Garania Física (GF) e a meodologia de cálculo para os ermos COP e CEC. O comporameno dos ermos COP e CEC, como função do cuso variável (CV) das usinas, pode ser facilmene simulado uilizando-se a mariz dos CMOs fuuros esperados pelo EPE. Para ano, necessia-se consruir uma mariz conendo os valores da variável Gera ij. Esa variável segue a regra de despacho óimo dealhada na Seção 2. A usina é chamada pelo ONS a gerar sua disponibilidade máxima de energia sempre quando o preço spo superar o CV da usina e é chamada a gerar sua inflexibilidade caso conrário. Como as simulações a seguir são feias apenas para as usinas 100% flexíveis, sempre quando o preço spo for inferior ao CV das usinas, elas permanecerão desligadas naquele mês em quesão. Depois de consruída a mariz conendo os valores de geração para cada mês do período analisado e para cada possível cenário, as funções COP e CEC podem ser consruídas de imediao apenas aplicando-se as fórmulas apresenadas na Seção 4. Porém, o ermo GF é um pouco mais complexo. As enidades governamenais não disponibilizam ao público os parâmeros uilizados para o cálculo da GF. Ese ermo é esabelecido pela ANEEL em acordo com a Poraria MME N o 303, de 18 de novembro de 2004, a parir da meodologia de cálculo da variável Faor Térmico (FT) dealhada nesa poraria e do somaório do oal de energia críica do submercado em 2 Base de dados CMOs para os Leilões de Energia Nova A-3 e A-5 disponível em

41 40 quesão 3. No enano, embora as fórmulas uilizadas sejam de domínio público, as enidades governamenais não divulgam os parâmeros uilizados para a simulação do FT realizada com o programa NEWAVE. Sendo assim, não é de conhecimeno público a série de preços spo fuuros uilizados para o cálculo do FT nem mesmo as quanidades de energia produzidas por cada ermelérica. A meodologia uilizada pelas enidades governamenais para o cálculo do FT é disina daquela uilizada pela EPE para o cálculo do índice ICB. Ao se uilizar a mariz de preços spo da EPE e a mesma suposição implícia no cálculo do ICB 4, os resulados enconrados para a GF são disinos daqueles esabelecidos pela ANEEL. Desa maneira, devido às dificuldades de se proceder com um cálculo direo da GF al como fora realizado com os ermos COP e CEC, a solução adoada nese arigo para a simulação do ermo GF como função do CV das usinas foi a de realizar uma regressão linear uilizando-se os dados disponíveis nas TAB 1, TAB 2, TAB 3 e TAB 4 da Seção 3 e dados sobre a disponibilidade oal de energia (Disp) e Garania Física de cada usina 5. A regressão analisa a associação exisene enre o CV das usinas e a razão GF Disp. Seria de se esperar que quano maior fosse o CV de uma dada usina, menor seria a GF aribuída a esa usina como percenual de sua disponibilidade oal de energia 6. A equação esimada foi a seguine: 3 Para mais dealhes ver Poraria MME N o 303, de 18 de novembro de 2004, disponível em hp:// 4 No cálculo do ICB exise a suposição implícia de que uma usina érmica ao ser chamada a operar em um deerminado mês (cenário hidrológico com preço spo médio mais elevado que o CV da usina) ficará em operação ininerrupa ao longo de odo o mês em quesão. Iso é uma simplificação advinda do fao de que a mariz da EPE de preços esperados fuuros só apresena um único valor por mês. Na práica, o preço spo pode iniciar o mês com valores menores que o CV da usina e sofrer elevação severa apenas na úlima semana do mês, de al modo que a usina só enraria em operação ao final daquele mês mesmo com o preço spo médio do mês sendo superior ao CV da usina devido à súbia elevação da úlima semana. 5 A TABELA A1, no apêndice dese arigo, apresena de forma consolidada os dados uilizados na regressão. Foram considerados odos os empreendimenos ermeléricos vencedores de um dos quaro úlimos leilões de energia, exceo aqueles que apresenaram inflexibilidade diferene de zero e daqueles com CV igual ou muio próximo a zero, iso é, das usinas que uilizam resíduos como combusível érmico. 6 A disponibilidade de energia de uma usina é dada por sua poência máxima muliplicada pelas axas de indisponibilidade forçada e indisponibilidade programada declaradas pelo empreendedor. Iso é, a

42 41 GF Disp CV = β + β + ε (5.1.2) 0 1. A TAB. 5, abaixo, repora os resulados da regressão. TABELA 5 Relação enre ( GF Disp ) e o Cuso Variável das Usinas Variável Dependene: GF/Disp Cuso Variável (CV) -0, (-9,06) Consane 0, ,31 Observações 24 R 2 0,84 Noas: Esaísica (robus) enre parêneses. * Significane a 5% ; ** Significane a 1% Desa maneira, o ermo GF pode ser esimado a parir do CV da usina e de sua disponibilidade oal de energia, al como consa na equação (5.3) abaixo: ^ GF = ( ˆ β + ˆ β. CV ) Disp (5.1.3) 0 1 Meodologia uilizada para simular o comporameno do ICB Foram escolhidos como parâmeros referenciais os dados écnicos da usina Global 1 do 4º Leilão de Energia Nova. Esa usina uiliza o óleo combusível como fone érmica e apresena uma poência insalada padrão para ese ipo de combusível (140 MW). A mariz de preços spo uilizada é a do submercado Nordese, o que esá disponibilidade de energia é, em úlima insância, o percenual de poência máxima que pode ser fornecido de forma conínua pela usina já levando-se em consideração as perdas com as paradas programadas e não programadas para a manuenção dos equipamenos.

43 42 condizene com a localidade da usina Global 1. O ICB é calculado a parir da fórmula (5.1.1), mas na ausência da verdadeira função de GF, uiliza-se a GF predia pela equação (5.1.3). Um índice ICB é calculado para cada valor (ineiro) de CV perencene ao inervalo [1,350]. A receia fixa uilizada para ese cálculo dos ICBs foi fixada em um paamar idênico àquele cobrado pela usina Global 1 (R$ ,00), independenemene do CV em quesão. Os parâmeros de disponibilidade de energia ambém se maniveram consanes e iguais aos da usina Global 1 na simulação. O GRÁFICO 1, abaixo, apresena o ICB como uma função crescene do CV das usinas quando se maném consane a receia fixa cobrada em leilão e os dados écnicos de poência e disponibilidade de energia. GRÁFICO 1 ICB como Função do Cuso Variável das Usinas ICB (em R$) Cuso Variável

44 43 Como pode ser observado no GRAF. 1, o ICB não reage de forma expressiva a mudanças no CV das usinas 7. Por exemplo, uma usina cujo cuso variável fosse de R$ 200,00/MWh e que requisiasse no leilão uma renda fixa equivalene àquela soliciada pela Global 1, eria seu ICB calculado em R$ 126,54, ao passo que se esa mesma usina apresenasse um CV bem maior, equivalene a R$ 300/MWh, eria seu ICB calculado em R$ 139,37. Esa concavidade da curva ICB é advinda, principalmene, do ermo COP, pois ese não é uma função esriamene crescene no CV. Embora o CV da usina eseja conribuindo linearmene para o aumeno do ermo COP, o menor despacho médio de energia das usinas que possuem CV alo acaba endo um efeio prevalecene quando o CV já é relaivamene alo. Os GRÁFICOS A1 e A2, no apêndice (9.2), apresenam o comporameno dos ermos COP e CEC do índice ICB. Uma maneira mais ineressane para visualizar o efeio que o aumeno do CV acarrea sobre a compeiividade das usinas ermeléricas, sob o aual marco regulaório, poderia ser visa raçando-se uma curva de receia fixa versus CV que manivesse o índice ICB consane. Para a consrução desa curva fixou-se o índice ICB e a disponibilidade de energia em valores idênicos aos da usina Global 1. O GRAF. 2, abaixo, apresena os resulados enconrados. 7 Deve-se observar que a escala do eixo das ordenadas é mais compaca que a escala do eixo das abscissas.

45 44 GRÁFICO 2 Curva de Índice ICB Consane x Receia Fixa (R$) Cuso Variável (CV) Todos os ponos da curva do GRAF. 2 apresenam o mesmo índice ICB e, conseqüenemene, eriam a mesma compeiividade em um leilão de energia nova. Qualquer usina que ivesse ecnologia mais compeiiva que a usina Global 1 esaria siuada abaixo (ou à esquerda) da curva de ICB consane. É possível noar a parir do GRAF. 2 que usinas de CV baixo não podem apresenar cusos fixos (receia fixa) muio mais elevados que usinas com CV alo. Uma usina hipoéica com poência e disponibilidade de energia similar à Global 1 e com CV igual a R$ 150/MWh poderia requisiar no leilão uma receia fixa anual de R$ 77,3 milhões. Com esa configuração, a usina apresenaria um índice ICB de R$ 135,90 que é o mesmo da usina Global 1. No enano, a ermelérica Global 1 alcança ese mesmo ICB com um CV bem maior (de R$ 267,14) e com um receia fixa anual de R$ 60,1 milhões. Conforme mencionado, as ermeléricas de base (gás naural, carvão mineral e aômica) apresenam cusos marginais de operação relaivamene reduzidos, ao passo que demandam, em geral, pesados invesimenos de capial e requerem um empo de consrução ambém relaivamene maior devido à complexidade dos projeos. Eses

46 45 invesimenos mais pesados de capial (e de empo) acabam se refleindo em um pedido proporcionalmene mais elevado de receia fixa anual. Porém, conforme mosra o GRAF. 2, a margem para pedidos de receia fixa anual mais elevada é um ano limiada, ainda que ese pedido seja acompanhado de uma redução considerável no CV da usina. Esa pode ser enão uma das razões que conribuíram para a formação de uma ofera de energia nova exremamene concenrada nas ecnologias sujas e de alo CV. Tendo discuido a exisência de um possível viés a favor das usinas de alo CV, resa agora analisar a origem de al viés. O ICB procura medir o cuso anual de um dado empreendimeno ermelérico do pono de visa do pool comprador de energia. Por isso, são conabilizadas as despesas com a receia fixa da usina, com os cusos operacionais previsos, e com os gasos esperados com a compra de energia no mercado spo (em função do período em que a ermelérica ficará inoperane). Tendo sido feia a conabilidade das despesas, é escolhida a ermelérica que gera os menores cusos ao pool de energia. Enreano, esas despesas são ponderadas pela quanidade de Garania Física (GF) aribuída a cada usina. O índice calcula o valor das despesas por unidade de GF que a usina agrega ao sisema. E esa aribuição de GF às usinas é o que de fao alera o perfil de compeiividade perane os demais projeos. Uma nova ermelérica agrega valores ao SIN em duas dimensões: poência insalada e produção efeiva de energia. Uma usina cujo CV é demasiadamene alo vai ser despachada somene em cenários críicos de escassez de chuvas e, conseqüenemene, vai agregar pouco ao SIN na dimensão de produção efeiva de energia elérica. Porém, esa nova usina ermelérica agrega mais capacidade insalada ao sisema, ornando-o mais seguro. Por conseqüência, ese aumeno de capacidade emergencial gera uma exernalidade posiiva que possibilia ao ONS operar os reservaórios das hidreléricas com maior nível de agressividade consumindo, em média, um volume maior de água, o que acaba conribuindo para uma redução no cuso médio de energia. Sendo assim, ambas as qualidades capacidade e fornecimeno efeivo de energia são de grande imporância para o SIN. O que a GF faz, em úlima insância, é sineizar esas duas grandezas em um só número.

47 46 Aualmene, a meodologia uilizada pelas enidades governamenais para o cálculo da GF das ermeléricas pondera com muio mais peso as caracerísicas relacionadas à capacidade insalada do que as caracerísicas relacionadas à geração efeiva de energia. O GRAF. 3, abaixo, compara o comporameno da GF, esimada pela equação linear (5.3), com a geração média (esperada) de energia 8 como função do CV das usinas ermeléricas. Apresena ainda a disponibilidade de energia da usina referencial em quesão (134,5 MW). GRÁFICO 3 Garania Física Esimada e Poência Média Despachada MW médio Disponibilidade Energia GF Esimada Cuso Variável (CV) 8 A curva de geração média (esperada) de energia pode ser consruída a parir da mariz dos elemenos Gera ij uilizando-se meodologia similar à aplicada para o cálculo do ICB. O salo discreo observado na curva de geração média de energia é proveniene da exisência do PLD mínimo (aualmene em R$ 17,60) discuido na Seção 2. Como o preço spo nunca é inferior ao PLD mínimo, a geração das usinas cujo CV é inferior ao PLD mínimo é equivalene a sua disponibilidade oal, uma vez que sempre serão chamadas pelo ONS a despachar energia. O salo decorre em virude da massa de probabilidade no preço PLD mínimo.

48 47 Deve-se noar que a curva de GF esimada como função do CV das usinas esá muio mais próxima à disponibilidade oal de energia da usina do que da geração média esperada de energia. Desa forma, usinas com CV demasiadamene alo recebem uma quanidade de GF apenas ligeiramene inferior às usinas cujo CV é baixo. Por exemplo, uma usina cujo CV fosse de R$ 270,00 conribuiria com um despacho médio efeivo de energia de apenas 6,20% de sua disponibilidade oal de energia, ao passo que ganharia uma GF correspondene a 78,45% de sua disponibilidade oal. Porano, a maneira como se dá a ponderação das grandezas relacionadas à capacidade e produção efeiva de energia é deerminane para o sucesso compeiivo de uma ou de oura ecnologia ermelérica. Desa forma, é basane provável que as meodologias de cálculo aplicadas à seleção de projeos ermeléricos, principalmene dos que raam da GF, realizados sob o aual marco regulaório, esejam gerando um viés no senido de aumenar a renabilidade relaiva dos empreendimenos de alo CV. Enreano, conforme será discuido na Seção 5.2, ese viés de renabilidade pode ser desejável, uma vez que dependendo das condições de preços spo fuuros (preços médios baixos), o invesimeno óimo seria de fao aquele que apresenasse os menores cusos fixos, pois ainda que o CV seja demasiadamene elevado, a usina em quesão enraria em operação apenas nos períodos hidrológicos mais críicos de al forma que seu elevado CV não viria a consiuir uma despesa significaiva ao pool de energia. 5.2 Seleção de ecnologias ermeléricas Esa subseção em a finalidade de apresenar um modelo eórico simplificado para a seleção de ecnologias ermeléricas e discuir, poseriormene, a meodologia que vem sendo uilizada pelas enidades governamenais para a seleção dos novos projeos ermeléricos.

49 48 O modelo pressupõe a exisência de apenas dois ipos de ecnologia ermelérica, a ecnologia de base (B) e a ecnologia emergencial (E): B B Tecnologia B: cuso fixo alo ( CF ), mas com cuso variável baixo ( CV ). E E Tecnologia E : cuso fixo baixo ( CF ), mas com cuso variável alo ( CV ). O objeivo é fazer com que um planejador cenral escolha de maneira óima quano conraar de capacidade insalada de cada ipo de ecnologia, de al forma a minimizar o gaso oal esperado com a compra de energia pelos consumidores finais. O planejador cenral escolhe, anes da realização da demanda fuura por energia ermelérica, o quano prover de B K (capacidade insalada de ecnologia de base) e E K ( capacidade insalada de ecnologia emergencial). O mercado de ofera de capacidade insalada é compeiivo de al forma que o aluguel de capacidade do ipo i K, por um período de empo, cusa no mercado CF i. K i. A conraação de B K e E K é de longo prazo e só pode ser alerada no período seguine. Tendo sido feia a conraação, o operador do sisema solicia o despacho de energia de acordo com a regra de despacho do ONS descria na Seção 2 dese arigo. A demanda oal por energia (hídrica e érmica) é consane e normalizada em uma unidade. A incereza esá no regime de chuvas, de al forma que a demanda por energia ermelérica (D) é uma variável aleaória com D [0,1]. D assume o valor 0 (zero) caso oda a energia seja suprida por hidreléricas e assume o valor 1 (um) caso não exisa disponibilidade alguma de água nos reservaórios. O planejador cenral não conhece de anemão a demanda por energia ermelérica, porém, sabe esimar sua disribuição de probabilidades G( D ). A disribuição G( D) pode ser consruída a parir das condições de óimo do problema do operador do sisema derivado na Seção 2. De acordo com a equação (2''), em-se: B B E E c '( q ) = c '( q ) = φ = preço spo

50 49 Logo, q c φ B B 1 = ' ( ) q c φ E E 1 = ' ( ) Desa maneira, D = q + q = c + c B E B 1 E 1 ' ( φ ) ' ( φ ) A disribuição de D é enão derivada a parir da disribuição dos preços spo φ que depende, por sua vez, da aleaoriedade dos cenários hidrológicos. Para a versão do problema do planejador cenral com cusos marginais consanes, a meodologia é análoga embora as quanidades demandadas sejam obidas de forma discrea: L H B E Se φ < CV < CV q = 0 e q = 0 L H B B E CV < φ < CV q = K e q = 0 L H B B E E < < φ = = CV CV q K e q K e B D = q + q E O planejador cenral realiza suas escolhas de B K e E K fixando previamene B E um parâmero de risco α para o sisema. Desa forma, G( K + K ) = 1 α, iso é, exise uma probabilidade igual a α de a realização da variável aleaória D ser superior à capacidade máxima insalada ( racionameno de energia. K B E + K ) implicando em um de energia: O planejador cenral minimiza enão o cuso oal esperado pelos consumidores

51 50 Min CV E [ q ] + CF K + CV E [ q ] + CF K B E q, q B E K, K B B B B E E E E D D B E G( K + K ) = 1 α B E B E q + q = min( D, K + K ) s. a q B K B E E q K Resolvendo E K como função de B K : B E B E G( K + K ) = 1 α K + K = G (1 α) E 1 1 K = G (1 α) K B As quanidade óimas *B q e *E q são facilmene resolvidas como função das capacidades B K, E K e da demanda por energia ermelérica D : q * B B = min( D, K ) * q E = min( D, K B + K E ) min( D, K B ) Como o cuso marginal da usina com ecnologia B é mais baixo, caso a demanda D seja ala, esa usina despachará sua capacidade máxima de produção. Por ouro lado, se a demanda for inferior à capacidade máxima da usina B, ela só necessia gerar energia suficiene para aender à demanda. A usina com ecnologia E, por sua vez, só é despachada quando a demanda exceder a capacidade máxima de produção da usina ipo B, ou seja, B K. Logo, subsiuindo-se as soluções *B q e *E q no problema de minimização, e

52 51 isolando-se é a capacidade óima E K como uma função de *B K : B K, o problema fica resrio à escolha de qual Min B K E CV E [min( D, K )] + CF K + CV E [min( D, K + K ) min( D, K )] 1 B B B B E B E B D D + CF [ G (1 α) K ] B Coleando ermos e simplificando obém-se: Min B K E B E B B E B D ( CV CV ) E [min( D, K )] + ( CF CF ) K 1 E 1 + CV E [min[ D, G (1 α)]] + CF [ G (1 α)] D A condição de primeira ordem é a seguine: B E B B E ( CV CV ) ED[min( D, K )] + CF CF = 0 B K B CF CF ED[min( D, K )] = K CV CV B E B B E O ermo à esquerda da equação (5.2.1) é desenvolvido no apêndice e a equação simplifica para: * B CF 1 G( K ) = CV B E CF CV E B e E K, al como anes, é dado pela seguine expressão: E 1 B K = G (1 α) K 5.2.3

53 52 Sendo assim, a escolha de quano conraar de capacidade insalada da ecnologia de base depende, fundamenalmene, da razão enre as diferenças nos cusos fixos e as diferenças nos cusos variáveis e ambém do formao da disribuição acumulada G( ). Dada a escolha de capacidade da ecnologia de base, o monane de conraação óima de ecnologia emergencial depende do parâmero de risco do sisema e da disribuição acumulada G( ). Quano menor for o parâmero de risco, maiores serão os desembolsos de capial desinados à conraação de capacidade emergencial. O modelo acima, ainda que seja uma versão muio simplificada da realidade, fornece alguns insighs relevanes. Devido ao fao de a demanda por energia ermelérica D ser uma variável aleaória, a presença de duas ecnologias disinas (e não apenas uma) de geração ermelérica conribui no senido de reduzir o cuso oal esperado pelos consumidores de energia. Isso porque no óimo, o planejador cenral escolhe conraar monanes posiivos de ambas as ecnologias 9 (vide equações 5.22 e 5.23). Obviamene, se a demanda D fosse conhecida a priori o óimo seria conraar sempre a ecnologia de base no exao monane necessário. Desa maneira, a incereza é um elemeno imporane que não só viabiliza, mas orna desejável (do pono de visa da minimização de cusos) a coexisência de ecnologias 10. Isso evidencia que exise de fao um papel relevane (complemenar) para as usinas emergenciais, ainda que esas usinas possuam cusos marginais de operação que são aparenemene muio elevados. O modelo demonsra ambém a regra óima para a seleção de capacidade ermelérica quando se conhece a disribuição da demanda por energia ermelérica. Enreano, o mecanismo de seleção de projeos ermeléricos uilizado pelas enidades governamenais sob o aual marco regulaório não é um mecanismo de escolha direa. Tal como viso na Seção 4 e na Subseção 5.1, o mecanismo de escolha 9 Assumindo valores não superiores a unidade para o ermo da razão de cusos no lado direio da equação (5.22). Se o valor da razão for superior a unidade, o monane conraado de K B será igual a zero. 10 É claro que a coexisência de ecnologias ambém resula nos benefícios mais óbvios de diversificação das fones érmicas e a conseqüene redução do risco de desabasecimeno.

54 53 se dá por meio da regra do menor índice ICB. Os leilões de energia nova são concebidos com o inuio de selecionar os empreendimenos ermeléricos por meio de um mecanismo de mercado em que, eoricamene, os agenes compeiriam livremene, cada qual com sua respeciva ecnologia. A ecnologia ou o projeo mais compeiivo seria nauralmene escolhido para compor a nova ofera de energia ermelérica. O problema do mecanismo é que a compeição é endógena aos vários parâmeros previamene esabelecidos pelo regulador. Os invesidores não recebem como sinal um preço de mercado efeivo que reflia a escassez relaiva de uma deerminada ecnologia. Ao conrário disso, o leilão é odo orienado pelo sinal advindo do índice ICB, que por sua vez, depende das inúmeras aribuições feias pelas enidades governamenais. O governo, por inermédio das enidades relacionadas ao seor elérico (MME, ONS, EPE, e ec), calcula o índice ICB das usinas uilizando sua esperança para os preços spo fuuros. Também, como viso na subseção 5.1, a meodologia uilizada para a aribuição da Garania Física para cada ipo de usina modifica subsancialmene a compeiividade dos projeos. É nese senido que se pode dizer que a compeição esabelecida nos leilões de energia nova é uma compeição endógena às escolhas do regulador. Primeiro o regulador escolhe as caracerísicas que, segundo sua meodologia e sua esperança sobre as condições de preços fuuros, mais agregam valor ao sisema. Poseriormene, depois de feias as devidas aribuições é realizado o leilão para a escolha dos projeos mais compeiivos. Desa maneira, a compeição enre projeos acaba sendo mais verdadeira somene para aquelas usinas que possuem cusos variáveis muio semelhanes. Neses casos, a meodologia aplicada pelo governo inerfere igualmene na compeiividade deses projeos e o leilão, em úlima insância, seleciona aquele projeo que soliciar uma receia fixa anual mais baixa. No enano, quano maior for a discrepância enre os cusos variáveis dos projeos concorrenes maior será o impaco da meodologia aplicada pelo governo na compeiividade final dos empreendimenos. Sendo assim, quando se raa de escolhas ecnológicas (usualmene diferenes ecnologias são acompanhadas de CVs disinos) pode-se argumenar que a meodologia uilizada

55 54 pelo governo provavelmene gera um viés de seleção a favor de uma ou de oura ecnologia em relação àquilo que seria observado em um mercado livre, em que os invesimenos seriam nauralmene orienados aravés do sinal emiido pelos preços spo formado pela ineração enre a ofera e a demanda por energia. Sendo assim, passa a ser quesionável a necessidade de se organizar um leilão para a escolha daquelas ecnologias que formarão a nova ofera de energia, quando o resulado dese mecanismo já é foremene conaminado pelas crenças que o governo possui acerca do fuuro e por suas preferências, expliciadas, principalmene, na meodologia de cálculo da GF. O modelo eórico desa seção mosra que ecnologias com funções cuso diferenciadas rabalham de modo complemenar na presença de incereza. Dessa forma, o benefício marginal da expansão da capacidade insalada com um deerminado ipo ecnologia depende do formao da disribuição acumulada da demanda por energia ermelérica e da razão enre a capacidade já insalada desa ecnologia e a capacidade insalada das ecnologias que seriam complemenares 11 a esa. Sendo assim, duas ecnologias diferenciadas, não são ecnologias perfeiamene subsiuas e alvez não devessem esar no mesmo leilão de energia. É provável que o mais sensao em um sisema elérico já alamene regulado como o é o SIN, em que o governo aua (uilizando o programa NEWAVE) como formador de preços no mercado spo e deém o monopólio da decisão sobre o despacho de energia sobre odas as usinas hidreléricas e ermeléricas, fosse selecionar as ecnologias que farão pare da ofera de energia nova por um mecanismo de seleção direa nos moldes do modelo desenvolvido nesa seção. As ecnologias seriam previamene escolhidas com base nas esimaivas (aualizadas) do governo acerca da disribuição da demanda por energia ermelérica que depende, obviamene, do perfil do parque gerador (hidrelérico e ermelérico) do período anerior e das expecaivas do governo sobre o cenário hidrológico. Tendo sido escolhido o perfil ecnológico óimo para a expansão da capacidade ermelérica, poder-se-ia realizar os leilões de energia com o inuio de 11 Complemenares no senido de erem funções cuso diferenciadas, iso é, com inversão de valores enre os cusos fixos e os cusos variáveis.

56 55 selecionar aqueles empreendedores que pudessem oferecer aquele ipo de ecnologia requerida pelo governo ao menor cuso possível. Dessa forma, haveria uma demanda bem especificada pelo governo para cada ipo de ecnologia e seria organizado um leilão em separado para cada ecnologia. A organização de múliplos leilões já ocorre hoje. Porém, o desenho aual conempla apenas a separação enre os grandes subgrupos: usinas hidreléricas, usinas ermeléricas e usinas de fone alernaiva (eólica, biomassa, solar e ec). Todavia, a imporância do subgrupo das ermeléricas será crescene ao longo do empo na mariz energéica brasileira, principalmene, em virude da menor disponibilidade de grandes aproveiamenos hidráulicos próximos aos principais cenros consumidores. O subgrupo das ermeléricas é consideravelmene heerogêneo (cusos variáveis muio díspares enre as várias ecnologias possíveis) para ser raado em um único bloco. Ese problema não é ão grave enre o subgrupo das hidreléricas devido ao fao de os cusos variáveis desas usinas serem odos muio semelhanes e muio próximos a zero. Conforme mencionado na Seção 2, o principal cuso da geração hidrelérica é o cuso de oporunidade da água. Sendo assim, a quesão da eficiência relaiva enre projeos hidreléricos é resolvida em um plano de análise mais simplificado. Ese mecanismo em dois passos, com escolha direa da ecnologia e a poserior realização de um leilão para selecionar o empreendimeno mais compeiivo parece ser mais eficaz no que diz respeio ao aproveiameno das complemenaridades enre as disinas ecnologias do que a meodologia de seleção indirea via índice ICB. Esa solução proposa parece er a princípio um viés esaizane, com mais inerferência do governo sobre o seor. Porém, a realização de um leilão em que o governo define diversos parâmeros que inerferem consideravelmene na compeiividade dos projeos e as suas expecaivas sobre as condições (preços, crescimeno de demanda, crescimeno de ofera, composição ecnológica da ofera de energia nova e ec.) fuuras do mercado de energia (e não dos agenes) é que são deerminanes para a seleção dos empreendimenos, ambém não é muio diferene disso. Enreano, ambas as soluções são insaisfaórias para o longo prazo. A decisão óima de quano oferar de capacidade insalada de cada ipo de ecnologia não é arefa fácil. Como viso,

57 56 diferenes ecnologias conribuem de forma disina para um sisema elérico. A decisão de quano oferecer de remuneração para as caracerísicas relacionadas à ofera de capacidade insalada vis-à-vis aquelas relacionadas à geração efeiva de energia é uma arefa basane complexa para ser realizada de maneira cenralizada. Muios são os faores a serem considerados nesa análise para que a ofera de energia conemple de maneira adequada as preferências dos consumidores de energia. Ese não é um problema paricular do sisema elérico brasileiro. Em alguns sisemas eléricos, ais como o PJM (Pennsylvania New Jersey Maryland), a liberalização do seor de energia foi seguida pela criação dos mercados de capacidade de energia. Em seu conjuno são conhecidos como Insalled Capaciy Marke (ICAP). Neses mercados são negociados direios sobre a capacidade insalada de ceras usinas. As usinas de cuso marginal elevado ambém enram em operação com pouca freqüência e, desa forma, ficam ociosas grande pare do empo. Porém, obém grande pare de suas receias com a venda deses direios sobre sua capacidade insalada no ICAP. As disribuidoras e ouros paricipanes compradores de energia adquirem eses direios que são equivalenes a opções de compra sobre a energia desas usinas. As usinas êm a liberdade de vender sua energia em ouros mercados que por venura esejam negociando energia a preços superiores ao PJM. Porém, os compradores desas opções podem exercê-las a qualquer momeno e, desa forma, as usinas geradoras eriam que disponibilizar a energia requerida ao preço spo do mercado PJM, suspendendo a exporação para ouros mercados. O fluxo financeiro proveniene da venda desas opções sobre a capacidade insalada remunera, em boa pare, a ociosidade desas usinas de cuso marginal elevado (Sof, 2000 ; Crei e Fabra, 2003). No enano, os sisemas que uilizam os mercados de capacidade o fazem impondo simulaneamene resrições sobre o preço máximo negociado nos mercados de energia (price caps). O regulador escolhe um eo para o preço da energia com o objeivo de diminuir o poder de mercado por pare das usinas geradoras, uma vez que a demanda por energia elérica é foremene inelásica. Ouros sisemas adoam

58 57 soluções ainda mais liberais para orienar os invesimenos em geração de energia. A íulo de exemplo, o sisema elérico do Texas (ERCOT) nunca uilizou os mercados de capacidade de energia. A livre movimenação dos preços no mercado de energia é o principal driver para orienar o invesimeno em geração de capacidade. O mesmo ocorre com o sisema da Inglaerra e Wales, que abandou os mercados de capacidade quando inroduziu o New Elecriciy Trading Arrangemens (Joskow, 2006). Neses sisemas, os invesimenos são orienados pelos price spikes do mercado de energia. A freqüência e a ampliude deses picos de preço são imporanes sinalizadores para os invesidores de qual é o ipo de ecnologia mais adequada para aender às necessidades da demanda expressas no formao da curva de preços de energia. Os invesidores, de posse de suas expecaivas acerca das condições fuuras do mercado de energia e do conseqüene formao da curva de preços, escolhem de maneira descenralizada aquelas ecnologias que maximizarão seus lucros esperados ponderados pelo risco de cada projeo. Foge do escopo dese rabalho realizar uma análise mais profunda dos prós e conras deses dois arranjos insiucionais como mecanismos de indução do invesimeno na geração de capacidade insalada. Para uma discussão mais aprofundada sobre ese assuno ver Sof (2000), Crei e Fabra (2003) e Joskow (2006). Desa maneira, a arefa de valoração dos aribuos de cada fone ecnológica é um ema relevane em diversos sisemas e mercados de energia. No sisema elérico brasileiro, as enidades governamenais procuram recriar as condições de um mercado aravés do cálculo do índice de ICB. No enano, simular de maneira cenralizada as condições de um mercado de energia, que reflia adequadamene as preferências dos consumidores de energia, dos agenes disribuidores, e dos geradores não é arefa simples. As chances de se criar um mecanismo que não espelhe de maneira correa a verdadeira propensão a pagar dos disribuidores ou consumidores finais por cada ipo de energia (ou mesmo da quanidade óima de racionameno) são elevadas. Nese senido, o desenvolvimeno do mercado livre de energia, que já responde aualmene por um quaro do consumo oal de energia, provavelmene é a solução mais adequada para orienar a formação de uma mariz energéica que de fao reflia as

59 58 preferências dos consumidores expressas em suas funções de demanda por energia e conemple as crenças e expecaivas dos produores de energia relaivas às condições fuuras do seor. O desenvolvimeno de um bom mercado de energia livre pode ser a melhor ferramena para realizar, por meio de seu sofisicado mecanismo de preços, o complexo rabalho de valoração dos aribuos de cada ipo de ecnologia de geração de energia.

60 6 Os Leilões de Energia: os incenivos esão alinhados? No decorrer dese arigo considerou-se que o cuso variável (CV) que os empreendedores reporam à EPE é verdadeiro. Porém, isso só ocorreria de fao se os empreendedores ivessem incenivos para reporar seu verdadeiro CV, iso é, que ao reporarem o verdadeiro CV para a EPE esariam de fao maximizando o lucro esperado nos leilões de energia. Esa seção invesiga ese aspeco dos leilões de energia nova. Ademais, esa seção busca a compreensão sobre uma oura quesão complemenar a esa: como se modificaria a declaração do cuso variável reporado pelos empreendedores à EPE mediane variações nas expecaivas dos proprieários das usinas acerca do despacho médio esperado para o seu empreendimeno vis-à-vis a expecaiva de despacho do governo implícia no cálculo do ICB de cada projeo. A subseção 6.1 desenvolve uma abordagem eórica sobre os incenivos nos leilões de energia e demonsra que eses não esão perfeiamene alinhados, exisindo, assim, um incenivo para que os empreendedores reporem um CV diferene de seu CV verdadeiro. A subseção 6.2, por sua vez, descreve um procedimeno de simulação que visa esudar o comporameno da função de lucro esperado do empreendedor e sua esraégia óima subjacene, iso é, a escolha do CV a ser reporado à EPE e a escolha da receia fixa anual para a maximização de seu lucro. Os resulados do procedimeno de simulação sugerem, no cenário em que os invesidores ermeléricos confiam nas esimaivas realizadas pelas enidades governamenais, que a esraégia óima a ser perseguida pelo invesidor em um leilão de energia é a de reporar à EPE um CV inferior ao verdadeiro valor de seu CV e requisiar, paralelamene, uma receia fixa anual mais elevada do que o faria caso declarasse seu CV verdadeiro ao governo. A parir das simulações realizadas ambém fica evidene que esa esraégia óima é compleamene dependene das crenças que os invesidores possuem acerca dos preços fuuros de energia. Em paricular, se esas crenças sobre os preços fuuros de energia forem subsancialmene elevadas, a esraégia óima dos empreendedores se modifica compleamene, de al maneira que o óimo passa a ser reporar à EPE um

61 60 CV acima do verdadeiro CV da usina e requisiar no leilão de energia uma receia fixa anual muio próxima ou aé mesmo inferior ao seu cuso fixo anual. 6.1 Modelagem eórica dos leilões de energia nova O modelo eórico desa subseção apresena o procedimeno de maximização do lucro esperado em um leilão de energia nova, conemplando a possibilidade de que os agenes produores de energia reporem um cuso variável diferene do verdadeiro. Assim, um deerminado empreendedor erá como variável de escolha, além da receia fixa anual requerida (como um lance) no leilão de energia, o cuso variável a ser reporado para a EPE. A modelagem que se apresena nesa seção é compaível apenas com a segunda eapa dos leilões de energia nova, iso é, com a chamada rodada discriminaória. Na primeira eapa do leilão, organizada de forma similar a um descending price clock aucion, os agenes se deparam com um preço de lance ICB, comum a odos, que se inicia em um paamar elevado e vai sendo gradualmene reduzido a cada rodada do leilão aé que o somaório oal das oferas seja equivalene a um parâmero de ofera de referência. Nese momeno inicia-se a segunda eapa do leilão, a rodada discriminaória, em que os empreendedores submeem lances únicos de receia fixa que resulam em lances únicos de ICB para a quanidade oferada que ficou previamene esabelecida na primeira eapa do leilão. Alerações de quanidade não mais são possíveis de serem implemenadas na segunda eapa do leilão. Sob esa forma específica de organização dos leilões de energia nova, os agenes econômicos não possuem incenivos ao desvio na primeira fase do leilão, uma vez que eses apenas decidem ao preço de ICB vigene se esão disposos a oferar alguma quanidade posiiva de energia. Por isso, a análise que é feia dese pono em diane no arigo é oda volada para a eapa discriminaória dos leilões de energia na qual exise possibilidade para escolha esraégica do preço de lance. O empreendedor ermelérico apresena no leilão seu projeo θ cujo cuso variável efeivo é igual a c e cuja disponibilidade máxima de energia é igual a D. O

62 61 cuso fixo anual do projeo, que ambém inclui as despesas relaivas ao cuso de capial e a depreciação, é dado pelo ermo R( D, c, θ ). O invesidor solicia no leilão a receia fixa anual ˆR e repora para a EPE o cuso variável ĉ que pode ou não diferir do verdadeiro cuso variável c. De posse do cuso variável reporado pelo invesidor ĉ e da receia fixa requerida no leilão ˆR, a EPE calcula os ermos COP( D, c ˆ), CEC( D, c ˆ), GF( D, c ˆ), que em conjuno com ˆR, formarão o ermo ICB( Rˆ, D, c ˆ), de acordo com a fórmula (5.1.1) da Seção 5.1. Desa maneira, o empreendedor maximiza em ˆR e ĉ o seu lucro esperado: = Max E( π ) [ Rˆ R( D, c, θ ) + ( cˆ c) Q( D, cˆ )] Pr[ ICB( D, Rˆ, cˆ ) ICB ] Rˆ, cˆ L onde ICBL é o índice ICB da ermelérica menos eficiene (do pono de visa do ICB) ainda classificada para oferar energia ao pool dos disribuidores compradores e Q( D, cˆ ) é a quanidade média de energia que o empreendedor espera gerar quando repora à EPE um cuso variável igual a ĉ. Sendo assim, o empreendedor pode auferir um ganho posiivo de (ĉ c ) (desde que repore à EPE um ĉ > c ) odas as vezes em que for chamado a operar pelo ONS. Também poderia opar por er um prejuízo em cada quanidade de energia fornecida forjando arificialmene uma redução sobre seu cuso variável. A racionalidade desa decisão se jusifica devido ao fao de que um cuso variável menor implica em um índice ICB mais compeiivo, o que aumena a probabilidade de vencer o leilão, ou alernaivamene, possibilia que o empreendedor solicie uma receia fixa anual mais elevada, sem diminuir sua probabilidade de vencer o leilão. Supondo que a variável aleaória disribuição acumulada F ( ), a equação simplifica para: L ICB L possua a = Max E( π ) [ Rˆ R( D, c, θ ) + ( cˆ c) Q( D, cˆ )] [1 F ( ICB( D, Rˆ, cˆ ))] Rˆ, cˆ L

63 A condição de primeira ordem para a variável ˆR é a seguine: E( π ) ˆ ˆ 1 = 1 F ( (, ˆ) [ (,, )]. ( (,, ˆ)). ˆ L ICB D c + R R D c θ fl ICB D R c R GF( D, cˆ ) ˆ 1 ( cˆ c) Q( D, cˆ ) fl( ICB( D, R, cˆ )). = 0 GF( D, cˆ ) Rˆ R( D, c, θ ) f ( (, ˆ, ˆ)) ( ˆ ) (, ˆ) ( (, ˆ, ˆ)) ( (, ˆ) L ICB D R c c c Q D c fl ICB D R c FL ICB D c + + = 1 GF( D, cˆ ) GF( D, cˆ ) [ Rˆ R( D, c, θ )]. f ( (, ˆ, ˆ)) ( ˆ ) (, ˆ) ( (, ˆ L ICB D R c c c Q D c fl ICB D R, cˆ )) + = 1 F ( (, ˆ L ICB D R, cˆ ) GF( D, cˆ ) GF( D, cˆ ) Rˆ R( D, c, θ ) + ( cˆ c) Q( D, cˆ ) 1 F ( (, ˆ L ICB D R, cˆ ) GF( D, cˆ ) f ( ICB( D, Rˆ, cˆ )) =, L onde ICB( D, Rˆ, cˆ ) = Rˆ + COP( D, cˆ ) + CEC( D, cˆ ) 8760 GF( D, cˆ ), ou mais dealhadamene: ICB( D, Rˆ, cˆ ) = (, ˆ) 12 [ (, ˆ) (, ˆ)] 12 ˆ ij Geraij D c ij pspoij GF D c Geraij D c R + cˆ + i j i j 8760 GF( D, cˆ )

64 63 em que Gera ij é o despacho mensal médio esperado pelo governo no mês i e no cenário hidrológico j 1. A muliplicação do despacho mensal pela consane 12, na expressão acima, normaliza odo o numerador para valores anuais. Dessa maneira, D, c, θ e cˆ. * ˆR pode ser enconrado como uma função implícia das variáveis ˆ* R = Ψ ( D, c, θ, cˆ ) Deve-se observar que não necessariamene o empreendedor eria as mesmas expecaivas que o governo a respeio do despacho fuuro de sua usina, embora esa sempre seja acionada pela regra de despacho do ONS. Os invesidores e o governo podem discordar a respeio das condições fuuras do sisema elérico e, conseqüenemene, da geração média de energia de uma usina em paricular. Sendo assim, o ermo Q( D, c ˆ) que represena o despacho médio esperado pelo proprieário da usina, iso é, Q ( D, c ˆ) = Q ( D, c ˆ) i j poderia perfeiamene diferir do despacho médio esperado pelo governo, ou seja, do ermo ij ij ij (, ˆ) ij Gera D c i j. Ese desalinhameno das expecaivas, al como é analisado com mais dealhes na subseção 6.2, pode provocar mudanças relevanes no cuso variável reporado pelo invesidor à EPE. A seguir, enconra-se a derivação da condição de primeira ordem para a variável ĉ, iso é, para o cuso variável reporado à EPE: 1 Aualmene, a EPE calcula os ermos COP e CEC uilizando cenários hidrológicos de referência em um inervalo emporal equivalene aos 120 meses poseriores à realização do leilão.

65 64 E( π ) (, ˆ ˆ ˆ ICB D R, cˆ ) = [ R R( D, c, θ )]. fl( ICB( D, R, cˆ )). + cˆ cˆ + [ Q( D, cˆ ) + ( cˆ c). Q'( D, cˆ )] 1 F ( (, ˆ L ICB D R, cˆ ) + (, ˆ ˆ ICB D R, cˆ ) + ( cˆ c). Q( D, cˆ ). fl( ICB( D, R, cˆ ). = 0 cˆ 6.1.5, onde o ICB é definido de acordo com a expressão De maneira análoga, pode-se enconrar c ˆ * como uma função implícia das variáveis D, c, θ e cˆ. * cˆ = λ( D, c, θ, cˆ ) Com o inuio de averiguar a quesão do alinhameno dos incenivos, avalia-se a derivada E( π ) cˆ no pono ĉ = c, iso é, no pono em que o empreendedor repora à EPE um cuso variável idênico ao seu cuso variável verdadeiro e obém-se: E( π ) ˆ ˆ ˆ ICB( D, R, c) ( c) = [ R R( D, c, θ )]. fl( ICB( D, R, c)) + cˆ cˆ [ Q( D, c) ] 1 F ( (, ˆ L ICB D R, c) O primeiro ermo é posiivo, uma vez que o empreendedor solicia, usualmene, uma remuneração anual superior ao cuso fixo anual de seu projeo. O erceiro ermo ambém é posiivo, pois al como demonsra o GRÁFICO 1 da Seção 5, a função ICB é esriamene crescene no CV. Os ermos 2 e 5 são, por sua vez, posiivos devido às propriedades esaísicas das funções de disribuição de probabilidades. Por fim, o

66 65 ermo 4 é claramene posiivo por se raar da quanidade anual média esperada (pelo invesidor) de despacho efeivo para a sua usina. Com odos os ermos posiivos, mas com um sinal negaivo à frene do produo dos ermos 1, 2 e 3 obém-se um resulado ambíguo para o valor da derivada. Embora o resulado da expressão 6.1.6, acima, não seja óbvio à primeira visa no que diz respeio ao sinal residual da derivada, pode-se concluir que só por uma grande coincidência seria exaamene igual a zero. Sendo assim, fica evidenciado que o agene produor de energia se depara com um mecanismo que não é compaível em incenivos, iso é, reporar o valor verdadeiro de seu cuso variável não é a ação que maximiza o lucro esperado de seu empreendimeno. Desa forma, os empreendedores repassam para a EPE valores de CV que são provavelmene disinos de seus CVs verdadeiros e, conseqüenemene, o ONS realiza a operação do sisema uilizando eses dados viesados. Assim, exise uma ala probabilidade de que a ordem de mério de despacho do ONS não seja uma ordenação perfeia do cuso variável verdadeiro das usinas ermeléricas. Ese é mais um problema que vem a se somar às dificuldades de se operar e orienar a expansão do sisema elérico de modo cenralizado, al como discuido na Seção 5. Em um mercado compeiivo de energia, em que o governo não deivesse o conrole sobre a geração, as usinas ermeléricas de mais baixo cuso (variável) seriam nauralmene acionadas (pelo próprio mecanismo de preços) anes das usinas de cuso mais elevado. Isso seria feio sem o risco de haver uma ordenação incorrea dos cusos das usinas ermeléricas que, em úlima insância, acaba aumenando o cuso operacional do sisema como um odo. Esa subseção demonsrou que a uilização da regra do índice ICB como criério de classificação da eficiência dos projeos ermeléricos nos leilões de energia é falha, no senido de não preservar um alinhameno enre os ineresses dos agenes produores e o ineresse do governo no que diz respeio à divulgação do CV. Enquano o governo gosaria de ober o CV verdadeiro das usinas para que o ONS pudesse operar o sisema correamene, os empreendedores ermeléricos, por ouro lado, maximizam o lucro esperado de seu projeo, nos leilões de energia, reporando um CV que é diferene de seu CV verdadeiro. A subseção seguine busca uma maior

67 66 compreensão das funções de lucro esperado dos empreendedores nos leilões de energia ermelérica. Para ano, realizam-se simulações com esas funções lucro com o inuio de idenificar a direção do viés no CV reporado à EPE (sinal da expressão 6.1.6) e analisa-se o impaco que expecaivas disinas das do governo acerca dos preços fuuros de energia causam sobre o CV reporado à EPE. 6.2 Simulações com o lucro esperado nos leilões de energia nova Como mencionado na subseção anerior, esa subseção visa realizar simulações com as funções de lucro esperado dos empreendedores ermeléricos com o inuio de invesigar com quais ipos de incenivos se deparam os invesidores, principalmene, no que diz respeio ao CV óimo a ser reporado à EPE. Além disso, visa avaliar como eses incenivos se modificam mediane variações das expecaivas dos invesidores acerca dos preços fuuros de energia. Os procedimenos de simulação desenvolvidos nesa subseção são realizados a parir da expressão da subseção 6.1 que apresena o lucro esperado dos empreendedores em um leilão de energia nova como função de suas variáveis de escolha, iso é, da receia fixa anual ( ˆR ) e do cuso variável ( ĉ ) a ser reporado à EPE. As simulações são realizadas uilizando-se os mesmos parâmeros écnicos 2 da usina ermelérica Global 1, iso é, da mesma usina uilizada como referência para as simulações desenvolvidas na subseção 5.1. O cálculo do índice ICB que esá conido na expressão é feio de maneira análoga àquele desenvolvido na subseção 5.1. Desa maneira, ambém se uiliza a mesma mariz de preços spo fuuros predios pelo ONS a parir de seus cenários hidrológicos de referência. As simulações foram realizadas com disinos valores para o cuso fixo anual da usina expresso pelo ermo R( D, c, θ ), porém, como os resulados não se aleraram de forma qualiaiva, aqui 2 Os parâmeros écnicos uilizados nas simulações desa seção são exaamene os mesmos que foram uilizados nas simulações do índice ICB e de seus componenes desenvolvidas na subseção 5.1, iso é, a disponibilidade máxima de energia, a inflexibilidade, e o cuso variável verdadeiro do empreendimeno.

68 67 são reporados apenas os resulados obidos com o cuso fixo anual R( D, c, θ ) denoado em R$ 55,0 milhões. Nesa configuração, uma usina equivalene (ecnicamene) a Global 1, que esivesse enre os projeos vencedores de um leilão de energia e que requisiasse nese leilão uma receia fixa anual de R$ 60,1 milhões (valor idênico ao soliciado pela ermelérica Global 1), reporando seu verdadeiro CV à EPE oberia um lucro líquido anual de R$ 5,1 milhões, o que configuraria uma margem líquida de 8,49% em relação a sua receia brua anual. Como o objeivo desa subseção não é o de esimar um lucro líquido (ou um lucro esperado ex-ane a realização do leilão) acurado para um empreendimeno ermelérico, mas sim o de invesigar quais seriam os incenivos percebidos pelos invesidores ermeléricos no aual ambiene insiucional, modificações no ermo R( D, c, θ ) e, conseqüenemene, da margem líquida do empreendimeno são de imporância secundária. Embora a magniude dos lucros esperados (ex-ane) seja basane sensível a mudanças no cuso fixo anual do empreendimeno R( D, c, θ ), a naureza dos incenivos induzidos pela meodologia do ICB é preservada diane de ais modificações. O mesmo argumeno vale para a função de disribuição de probabilidade acumulada F ( ) conida na expressão O formao específico da verdadeira L função de disribuição de probabilidades é imporane para se deerminar de forma precisa a magniude do lucro esperado de um projeo ermelérico. Conudo, os aspecos qualiaivos dos incenivos percebidos pelos invesidores não são ão sensíveis a um formao específico da função de disribuição. Para as simulações reporadas nesa seção uilizou-se a função de disribuição de probabilidades Normal, mais especificamene, uma N (136, 2). Os parâmeros de média e variância foram escolhidos a parir dos dados da TAB. 3, ou seja, dos dados do Quaro Leilão de Energia Nova. O valor escolhido para o parâmero de média (R$ 136,00) é o valor que corresponde ao índice ICB da usina menos compeiiva enre as vencedoras. O parâmero da variância, por sua vez, foi obido a parir do quadrado do erro padrão dos índices ICBs do Quaro Leilão de Energia Nova. Eses parâmeros, obviamene, não correspondem ao verdadeiro processo aleaório gerador do índice ICB menos

69 68 compeiivo em um deerminado leilão de energia nova, enreano, funcionam como aproximações razoáveis para que se possa invesigar o aspeco qualiaivo dos incenivos gerados pela regra do ICB. As simulações com o lucro esperado do empreendedor são realizadas para diversos valores de ˆR e ĉ consruindo, assim, uma grade de valores para o lucro esperado. Desa maneira, é feio um mapeameno compleo da superfície de lucro esperado do empreendedor a parir de pequenas mudanças discreas nas variáveis de escolha ˆR e ĉ. Mais especificamene, os valores de ˆR uilizados na simulação se iniciam em R$ 55,0 milhões, ou seja, no exao valor do parâmero de cuso fixo anual R( D, c, θ ), e sofrem incremenos graduais de R$ 0,5 milhão por vez, aé que alcancem o valor final de R$ 65,0 milhões. Os valores para o parâmero são cenrados em orno do verdadeiro valor de cuso variável ( c = R$ 267,14) e variam de uma em uma unidade aé que enham se deslocado em 50 unidades a parir do valor cenral c. Sendo assim, os valores de ĉ são os 101 valores (com disâncias uniárias enre si) perencenes ao inervalo ( c 50, c + 50). Desa forma, a grade de valores do lucro esperado consiui-se de uma mariz de dimensão 101 x 21. A primeira simulação realizada com o lucro esperado pressupõe que os empreendedores possuam expecaivas idênicas às do governo a respeio dos preços fuuros de energia ou que eses invesidores não formulem expecaivas próprias acerca do cenário fuuro do seor elérico e, desa forma, apenas confiam nas esimaivas realizadas pelas enidades governamenais. Desa maneira, o ermo que represena a quanidade média esperada pelos invesidores Q( D, c ˆ) na expressão é subsiuído por Geraij ( D, cˆ ) que represena a quanidade média esperada ij i j pelo governo. Sendo assim, a função de lucro esperado uilizada na primeira simulação é a seguine:

70 69 = Max Rˆ, cˆ Gera ij ( D, cˆ ) ij i j E( π) [ Rˆ R( D, c, θ) + ( cˆ c). ] [1 F ( ICB( D, Rˆ, cˆ ))] L Os resulados enconrados para o lucro esperado como função das variáveis de escolha ˆR e ĉ podem ser visualizados no GRÁFICO 4, abaixo: GRÁFICO 4 Superfície do Lucro Esperado 5 x 10 6 Lucro Esperado Cuso Variável (CV) ,0 57,0 67,0 64,5 62,0 59,5 Receia Fixa (R$ milhões) Noa: No eixo do CV, os valores foram normalizados de al forma que zero (0) represena o CV verdadeiro. O GRAF. 4 mosra um resulado curioso: o lucro esperado do invesidor ermelérico é maximizado quando ese repora à EPE um valor de cuso variável muio inferior ao verdadeiro valor. Ese resulado é de cera forma surpreendene, endo em visa o alinhameno das expecaivas acerca dos preços fuuros de energia enre os invesidores e o governo conemplado nese cenário de simulação. Desa maneira, mesmo que os empreendedores enham expecaivas idênicas às do governo a respeio dos preços fuuros de energia, o desenho do mecanismo (leilão associado à regra do ICB) é al que a esraégia óima para eles é a de reporar um cuso variável

71 70 que seja consideravelmene inferior ao seu cuso variável verdadeiro e requisiar, paralelamene, uma receia fixa anual maior que aquela que seria soliciada caso o empreendedor declarasse seu CV verdadeiro à EPE. O máximo global da superfície não foi alcançado denro dos inervalos considerados na simulação. O pono de máximo aingido na simulação (máximo local) foi de um ganho esperado de R$ 4,78 milhões, obido com o empreendedor 6 soliciando / reporando o seguine par: ( Rˆ = 65, 0 10 ; cˆ = c 47). Iso é, com o invesidor requisiando uma receia fixa anual no leilão de R$ 65 milhões e reporando um CV que é R$ 47,00 inferior ao seu verdadeiro CV de R$ 267,14. O GRÁFICO 5, a seguir, apresena os mesmos resulados, porém, em uma formaação diferene que expressa de forma mais simples o comporameno do lucro esperado do empreendedor como função de suas variáveis de escolha. Os ons mais próximos de vermelho represenam lucros esperados mais elevados. GRÁFICO 5 Imagem do Lucro Esperado Cuso Variável (CV) Receia Fixa (R$ milhões) Noa: No eixo do CV, os valores foram normalizados de al forma que zero (0) represena o CV verdadeiro. O GRAF. 5 expõe de maneira clara a esraégia óima do empreendedor. Caso

72 71 ele fosse forçado a declarar seu CV verdadeiro, a receia fixa anual soliciada seria de R$ 59,5 milhões, pois ese seria o lance no leilão que maximizaria seus ganhos esperados. Porém, o invesidor se depara com um claro incenivo no senido de soliciar uma receia fixa anual mais elevada no leilão e forjar arificialmene para baixo o seu CV declarado à EPE, com o inuio de reequilibrar a compeiividade de seu empreendimeno dado pelo índice ICB. Embora o máximo global não enha sido alcançado na simulação, a coninuidade da função lucro esperado assegura que o pono de máximo ocorre para escolhas elevadas de ˆR conrabalançadas por declarações de valores baixos para ĉ, iso é, na coninuação da diagonal que vai em direção ao cano direio superior do GRAF. 5. Sendo assim, o próprio mecanismo elaborado pelo governo, mesmo com um alinhameno perfeio das expecaivas, produz um claro incenivo no senido de induzir uma declaração de cuso variável arificialmene baixa. Conforme discuido na subseção 6.1, a declaração de um CV que não corresponde ao verdadeiro é prejudicial ao sisema, uma vez que produz uma classificação incorrea da ordem de mério de despacho do ONS, o que acaba por implicar em cusos mais elevados de operação para o sisema elérico como um odo. Enreano, algumas evidências empíricas parecem não corroborar a ese de que os agenes ermeléricos se deparam com ese incenivo a sub reporar à EPE o valor de seu CV. No Quaro Leilão de Energia Nova (TAB. 3 da Seção 3), por exemplo, o governo inroduziu uma nova regulamenação que proibiu a paricipação no leilão de empreendimenos ermeléricos cujo CV fosse superior à meade do Preço de Liquidação de Diferenças (PLD) máximo. Com um PLD máximo fixado pela ANEEL em R$ 534,30 / MWh para o ano de 2007, o CV máximo permiido no leilão foi de R$ 267,15. Tal como mosra a TAB. 3, diversas usinas reporaram um CV igual ou apenas poucos cenavos abaixo do valor máximo permiido pela legislação em vigor. Mais especificamene, oio dos doze empreendimenos reporaram um CV maior ou igual a R$ 267,00 / MWh. Esa agluinação do CV reporado pelos agenes produores em orno do CV máximo permiido pelo governo parece sugerir exaamene o conrário do aponado pelos procedimenos de simulação. Porém, exisem duas explicações basane plausíveis para jusificar al fenômeno. A primeira

73 72 possibilidade é a de que esas usinas a óleo combusível do Quaro Leilão de Energia Nova enham de fao cusos variáveis que sejam consideravelmene superiores ao CV máximo permiido pela regulamenação em vigor para aquele leilão. Desa maneira, a regulamenação do CV máximo em R$ 267,15 já esaria levando ais usinas a reporarem um CV aé mesmo inferior ao que seria reporado no pono de óimo global da função lucro esperado, caso não houvesse al regulamenação impediiva. Se ese for o caso, esas evidências empíricas não corroboram nem refuam a ese de que os agenes produores de energia se deparam com um incenivo econômico de declararem CVs à EPE que sejam arificialmene baixos. No enano, exise uma segunda explicação mais ineressane que jusificaria al fenômeno e que será averiguada no resane desa subseção. De acordo com a equação 6.1.2, os empreendedores que reporarem um CV diferene do verdadeiro valor de CV esariam se expondo ao risco operacional represenado pelo ermo ( cˆ c) Q( D, cˆ ). Desa forma, a esraégia óima para o caso em que as expecaivas do agene produor e do governo esejam alinhadas de sub reporar o valor do CV expõe o empreendedor a um prejuízo financeiro sempre quando ese for soliciado a operar pelo ONS, uma vez que o ermo ( cˆ c) é negaivo quando esa esraégia é implemenada. Porém, desde que os invesidores acrediem que serão chamados a operar com a freqüência esimada pelo governo Geraij ( D, cˆ ) ij i j eses prejuízos seriam mais que inegralmene compensados 3 pelos ganhos adicionais advindos de uma maior cobrança da receia fixa anual. Conudo, caso os preços fuuros de energia venham a ser mais elevados que o previso e, conseqüenemene, que as usinas ermeléricas sejam requisiadas a operar com uma freqüência maior que a previsa pelo governo, esa esraégia de sub reporar o CV pode gerar grandes perdas financeiras aos invesidores. Sendo assim, odos aqueles empreendedores que acrediarem em preços fuuros de energia mais elevados ou mesmo aqueles que simplesmene não quiserem ficar exposos a ese risco 3 Supondo que as expecaivas dos agenes produores de energia, que nese caso são idênicas às do governo, se verifiquem como as correas no longo prazo.

74 73 operacional deverão adoar uma esraégia disina. Aqueles que acrediarem em preços mais elevados e, conseqüenemene, em uma freqüência de operação igualmene mais elevada podem não só declarar um CV mais próximo do verdadeiro, como podem, inclusive, declarar um CV à EPE que seja superior ao CV verdadeiro, dependendo das crenças que eses invesidores venham a formar a respeio do cenário fuuro do seor elérico. Esa seria uma explicação basane verossímil para o fenômeno da agluinação em orno do CV máximo permiido pela regulamenação em vigor no Quaro Leilão de Energia Nova. Os invesidores de cera forma gosariam de er reporado CVs maiores, aposando em uma ala da energia mas esbarraram na resrição, de modo que boa pare dos CVs reporados foram muio próximos do valor máximo permiido. Tendo em visa o exposo, seria ineressane averiguar como se compora a função de lucro esperado e, principalmene, como se modifica a esraégia óima para a declaração do CV à EPE, à medida que as expecaivas a respeio dos preços fuuros de energia dos invesidores vão sendo incremenadas em relação ao cenário de referência em que os invesidores esabelecem crenças idênicas às do governo. Com o inuio de realizar al apuração, foram realizados ouros seis procedimenos de simulação. A cada procedimeno, a mariz de preços fuuros esperados pelo empreendedor sofria uma majoração adicional em relação à mariz de esimaivas do governo. Em odos os procedimenos, esa mariz de preços do invesidor era sempre idênica à mariz do governo a menos da muliplicação por um faor escalar. Os faores de majoração uilizados foram os seguines: [1,1.125,1.25,1.375,1.5,1.625,1.75]. Assim, no úlimo cenário conemplado nas simulações, o invesidor chegaria a formular expecaivas a respeio dos preços fuuros de energia que seriam em média 75% mais elevadas que as esimaivas do governo. Em odas as simulações, exceo na primeira (faor 1.0) e na úlima (faor 1.75), a superfície do lucro esperado alcançou um pono de óimo global denro da região delimiada pelos inervalos simulados de ˆR e ĉ. No apêndice dese arigo (seção 9.2) se enconram os gráficos de imagem do lucro esperado para odas as simulações

75 74 realizadas. É ineressane visualizar a modificação das imagens à medida que o faor escalar de majoração para os preços fuuros esperados vai sendo ampliado. Para efeio de comparação com os resulados obidos na primeira simulação (GRAF. 4 e 5), abaixo se apresena o GRÁFICO 6 que ilusra o comporameno da função lucro esperado para o úlimo procedimeno realizado: GRÁFICO 6 Imagem do Lucro Esperado (faor 1.75) Cuso Variável (CV) Receia Fixa (R$ milhões) Noa: No eixo do CV, os valores foram normalizados de al forma que zero (0) represena o CV verdadeiro. O GRAF. 6 demonsra a níida mudança que ocorre na esraégia óima dos invesidores quando eses êm a expecaiva de um cenário de preços muio elevados. Nese panorama de ala média de 75% nos preços, fica evidene que o invesidor passa a er uma esraégia óima diameralmene oposa à esraégia óima quando ese confia plenamene nas esimaivas do governo. Nese cenário de preços inflacionados, o óimo é requisiar em leilão um receia fixa anual relaivamene baixa e reporar à EPE um CV consideravelmene acima de seu verdadeiro CV, obendo desa maneira oda a remuneração de seu empreendimeno via o spread enre o CV declarado e o CV verdadeiro. Conforme mencionado, o pono de óimo global não ocorre na região reraada no GRAF. 6. O lucro esperado máximo (local) obido na simulação foi de

76 75 R$ 4,48 milhões. Ese é um resulado de cano obido quando o invesidor requisia 6 / repora o seguine par: ( Rˆ = ; cˆ = c + 40). Por coninuidade da função lucro esperado, no óimo global o invesidor soliciaria uma receia fixa menor que R$ 55,0 milhões (abaixo, porano, de seu próprio cuso fixo anual) e reporaria um CV mais de R$ 40,00 acima de seu verdadeiro CV. Na TABELA 6, abaixo, esão caracerizados os ponos de óimo obidos em cada cenário simulado. TABELA 6 Caracerização dos Ponos de Máximo Cenários Lucro Esperado Máximo (x 10 6 ) CV reporado Receia Fixa soliciada (x 10 6 ) Faor = R$ 4,7820 ** Faor = R$ 4, Faor = R$ 3, ,5 Faor = R$ 3, ,5 Faor = R$ 3, ,5 Faor = R$ 4, Faor = R$ 4,4661 ** Noa: Os lucros marcados com (**) são ponos de óimo locais. A TAB. 6 em conjuno com a seqüência dos gráficos de imagem do apêndice evidenciam que o comporameno óimo do empreendedor é basane dependene de suas crenças a respeio do cenário fuuro do seor. Como cada empreendedor formula crenças disinas acerca do fuuro, a esraégia óima no que diz respeio ao CV a ser reporado à EPE não é igual para odos os invesidores, mesmo que eses venham a er projeos ermeléricos ecnicamene muio parecidos. Esa dependência da esraégia óima com relação às crenças de cada agene produor é um argumeno que reforça a hipóese de que o ONS consiui sua ordem de mério de despacho em uma classificação que não corresponde àquela dada pela seqüência correa dos CVs verdadeiros das usinas. Pois do conrário, iso é, se o viés óimo fosse percebido de maneira semelhane por odos os empreendedores, o ONS coninuaria a operar o sisema com dados incorreos a respeio dos CVs das usinas ermeléricas, mas possivelmene a ordem de mério (óima) de despacho não seria ão prejudicada uma vez que odos os CVs reporados eriam um viés semelhane.

77 76 Esa seção apresenou algumas evidências eóricas e empíricas que aponam para falhas no mecanismo uilizado pelo governo para a seleção de novas usinas ermeléricas. O criério de escolha de um projeo ermelérico pelo menor índice ICB não é compaível em incenivos. Desa maneira, o mecanismo elaborado pelo governo não proporciona um alinhameno enre os ineresses do empreendedor ermelérico, ineresses eses relacionados à maximização do valor (ou do lucro esperado) de seu empreendimeno, e os ineresses do governo, relacionados à obenção de dados confiáveis e correos a respeio do cuso variável verdadeiro das usinas ermeléricas que conribuirão para que o ONS possa operar o Sisema Inerligado Nacional de maneira óima. Ademais, mosrou-se nesa seção que o CV óimo reporado pelos empreendedores, além de provavelmene não ser o verdadeiro, é dependene das crenças que eses esabelecem acerca das condições fuuras do sisema.

78 7 Conclusão Os recenes leilões de energia nova, realizados sob o novo arcabouço insiucional do seor elérico, vêm apresenando uma ofera de energia ermelérica muio concenrada em ecnologias sujas e de alo cuso variável. Ese esudo mosrou, primeiramene, como as caracerísicas ecnológicas de cuso fixo e de cuso variável das usinas ermeléricas se ineragem com os aspecos insiucionais do sisema elérico. Esa ineração se dá, em grande medida, por meio do cálculo do índice ICB que é o mecanismo uilizado pelas enidades governamenais para a seleção dos projeos ermeléricos mais eficienes. Mosrou-se que ese criério, em conjuno com sua componene principal, iso é, o ermo de Garania Física, aribui grande peso às caracerísicas relacionadas à poência insalada em derimeno das caracerísicas relacionadas ao fornecimeno médio esperado de energia. Esa maneira própria de ponderação resula na criação de vanagens compeiivas em favor das usinas ermeléricas de alo cuso variável, uma vez que o nível reduzido de fornecimeno médio de energia no longo prazo não prejudica demasiadamene sua compeiividade. Também foram discuidas as dificuldades envolvidas em se realizar, de maneira cenralizada, por meio de mecanismos que simulem arificialmene a operação de um mercado compeiivo, uma escolha ecnológica adequada para a expansão da capacidade insalada ermelérica que reflia correamene as preferências dos disribuidores e dos consumidores finais de energia. Poseriormene, ese esudo apresenou, ainda, algumas evidências eóricas que em conjuno com os resulados obidos nos procedimenos de simulação aponaram para falhas no mecanismo uilizado pelo governo para a seleção de novas usinas ermeléricas. O criério de escolha pelo menor índice ICB, com os empreendedores soliciando uma receia fixa anual nos leilões de energia e declarando seu cuso variável direamene à EPE, não proporciona um alinhameno enre os ineresses do empreendedor ermelérico, ineresses eses relacionados à maximização do valor (ou do lucro esperado) de seu empreendimeno, e os ineresses do governo, relacionados à

79 78 obenção de dados confiáveis e correos a respeio do cuso variável verdadeiro das usinas ermeléricas que conribuirão para que o ONS opere o Sisema Inerligado Nacional de maneira óima. Por fim, os resulados mosraram que o CV óimo reporado pelos empreendedores à EPE, além de provavelmene não ser o verdadeiro, é dependene das crenças que eses esabelecem acerca das condições fuuras do sisema que, por sua vez, podem perfeiamene diferir das esimaivas realizadas pelas enidades governamenais.

80 8 Referências Bibliográficas ALMEIDA, E. L. F.; JUNIOR, H. Q. P. Reform in Brazilian elecriciy indusry: he search for a new model. Inernaional Journal of Global Energy Issues, Rio de Janeiro, v. 23, n. 2/3, p , ANUATTI-NETO, F.; HOCHESTETLER, R. L. Brazil s elecriciy marke design: an assessmen. Mimeo, Faculdade de Economia Adminisração e Conabilidade, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preo, BAJAY, S. V. Inegraing compeiion and planning: a mixed insiuional model of he Brazilian elecric power secor. Energy, Elsevier, Campinas, v. 31, n. 6-7, p , May/June CRAMTON, P. Elecriciy marke design: he good, he bad, and he ugly. Proceedings of he Hawaii Inernaional Conference on Sysem Sciences, p. 1-8, January CRETI, A.; FABRA, N. Capaciy Markes for Elecriciy. Mimeo, Universiy of Tolouse, November, GARCIA, A.; CAMPOS, E.; REITZE, J. Dynamic pricing and learning in eleciciy markes. Mimeo, Universiy of Virginia, Charloesville, November GARCIA, A.; REITZES, J.; STACCHETTI, J. Sraegic pricing when elecriciy is sorable. Journal of Regulaory Economics; v.20, n.3, p , JANNUZZI, G. M. Power secor reforms in Brazil and is impacs on energy efficiency and research and developmen aciviies. Energy Policy, Elsevier, Campinas, v. 33, p , JOSKOW, P. L. Compeiive elecriciy markes and invesmen in new generaing capaciy. AEI- Brookings Join Cener Working Paper, n , May JOSKOW, P. L. Elecriciy secor resrucuring and compeiion: lessons learned. Cuadernos de Economía: Lain American journal of economics, v. 40, n. 121, p , December JOSKOW, P.; TIROLE, J. Reail Elericiy Compeiion.Social Science Research Nework Paper Collecion Workin Paper, n , April LIMA, H. F. Reail compeiion: he Brazilian challenge o empower consumers o choose heir elecriciy supplier. Mimeo, Insiue of Brazilian Business and Public Managemen Issues, The George Washingon Universiy, Washingon, p. 1-72, 2003.

81 80 MATSUMURA, E. H. Ensaios sobre liberalização, regulação e invesimenos em sisemas hidroérmicos., Rio de Janeiro, 2003, Tese de Douorado (Economia), Faculdade de Ciências Econômicas, Universidade PUC-Rio. MENDONÇA, A. F.; DAHL, C. The Brazilian elecrical sysem reform. Energy Policy, Elsevier, v. 27, p.73-83, MOITA, R. M. S. Enry and exernaliy: Hydroeleric generaors in Brazil. IBMEC Working Paper WPE 13. São Paulo, se MOREIRA, A.; ROCHA, K.; DAVID, P. Thermopower generaion invesmen in Brazil: economic condiions. Energy Policy, Elsevier, Rio de Janeiro, v.32, p , OLIVEIRA, R. G.; MANECO, J. M. Naural gás power generaion in Brazil: new window of opporuniy? Energy Policy, Elsevier, v. 34, p , RUDNICK, H. e al. Souh American Reform Lessons: weeny years of resrucuring and reform in Argenina, Brazil, Chile. IEE power e energy magazine, p.49-59, July/Augus RUDNICK, H.; ZOLEZZI, J. Eleric secor deregulaion and resrucuring in Lain America: lessons o be learn and possible ways forward. IEE proc. Gener. Transm. Disrib., vol.148, n. 2, p , March SILVA, E. L. Supply adequacy in elecriciy markes based on hydrosysems- he Brazilian case. Energy Policy, Elsevier, Sana Caarina,v.34, p , STOFT, S. PJM s Capaciy Marke in a Price-Spike World. Power, Berkeley, May UDAETA, M. E. M. Análise ponderada do novo modelo de seor elérico Brasileiro.Mimeo, GEPEA, USP, WILSON, J. F. Scarciy, Marke Power and Price Caps in Wholesale Elecric Power Markes. The Eleciciy Journal, Elsevier Science Inc, v.13, n.9, p , November 2000.

82 81 9 Apêndice 9.1 Tabelas TABELA A1 Dados Técnicos das Usinas Termeléricas Empreendimeno Termelérico Poência Disp GF CV Campina Grande Global I Global II Nova Olinda Tocaninopolis Iapebi Mone Pascoal Termocabo Termonordese Termeparaiba Maracanau I Viana Palmeiras De Goias Macae Merchan Do Alânico Baia Formosa Camaçari Polo De Apoio I Camaçari Muricy I Perolina Cisframa Poiguar Poiguar III Pau Ferro I Termomananus

83 Gráficos GRÁFICO A1 Cuso Esperado de Operação (COP) 3.5 x COP (R$) Cuso Variável (CV)

84 83 GRÁFICO A2 Cuso Esperado de Operação (CEC) 5 x CEC (R$) Cuso Variável (CV)

85 84 Abaixo, seguem os gráficos de imagem das funções (uma para cada cenário de simulação) de lucro esperado do empreendedor que são discuidas, em dealhe, na subseção 6.2. GRÁFICO A3 Lucro Esperado (Faor 1.000) GRÁFICO A4 Lucro Esperado (Faor 1.125) Cuso Variável (CV) Cuso Variável (CV) Receia Fixa (R$ milhões) Receia Fixa (R$ milhões) GRÁFICO A5 Lucro Esperado (Faor 1.250) GRÁFICO A6 Lucro Esperado (Faor 1.375) Cuso Variável (CV) Cuso Variável (CV) Receia Fixa (R$ milhões) Receia Fixa (R$ milhões)