EFEITO DAS CURVAS DE AVERSÃO SOBRE A OPERAÇÃO DO SISTEMA INTERLIGADO BRASILEIRO. Relatório Final(Versão 2)

EFEITO DAS CURVAS DE AVERSÃO SOBRE A OPERAÇÃO DO SISTEMA INTERLIGADO BRASILEIRO Relatório Final(Versão 2) Preparado para DUKE ENERGY Preparado por MERCADOS DE ENERGIA/PSR Janeiro 24

ÍNDICE 1 OBJETIVO... 3 2 CURVA DE AVERSÃO AO RISCO ASPECTOS METODOLÓGICOS... 4 2.1 IMPLANTAÇÃO DAS CURVAS DE AVERSÃO AO RISCO NO SDDP... 6 3 COMPARAÇÃO ENTRE SDDP E NEWAVE... 7 4 SDDP SEM AS CURVAS DE AVERSÃO AO RISCO (ALT I)... 8 4.1 EVOLUÇÃO DOS PREÇOS FUTUROS NO MERCADO SPOT DE ENERGIA... 8 4.2 CRÉDITOS NO MRE... 8 5 SDDP COM AS CURVAS DE AVERSÃO AO RISCO (ALT II)... 13 5.1 EVOLUÇÃO DOS PREÇOS FUTUROS NO MERCADO SPOT DE ENERGIA... 13 5.2 CRÉDITOS NO MRE... 13 6 CONCLUSÕES... 18 Duke Energy Curvas de aversão ao risco 2

1 OBJETIVO O ONS está atualmente implantando o conceito de curva de aversão ao risco no modelo computacional NEWAVE. Este documento consolida os resultados do estudo para a Duke Energy voltados para a avaliação dos efeitos da adoção de curvas de aversão ao risco sobre a operação do Sistema Interligado Brasileiro e seus efeitos sobre a evolução futura dos preços de energia elétrica no mercado spot. Para tanto foi considerado como estudo de caso o Plano Mensal de Operação do ONS de novembro de 23 e, utilizando-se o modelo SDDP desenvolvido pela PSR, foram produzidos os seguintes resultados: Efeito na qualidade de atendimento através dos custos marginais de operação; Efeito na comercialização de energia através dos créditos no MRE para as usinas hidroelétricas da Duke e do submercado Sudeste/Centro-Oeste. Duke Energy Curvas de aversão ao risco 3

2 CURVA DE AVERSÃO AO RISCO ASPECTOS METODOLÓGICOS A Resolução GCE 19 determinou que o despacho hidrotérmico e o cálculo do CMO devem levar em consideração uma curva de aversão a risco. De maneira resumida, se o nível de armazenamento do sistema for inferior a um determinado limite a curva de aversão a risco (CAR) - seria acionada geração térmica suficiente para levar este armazenamento para um valor seguro. Este procedimento é ilustrado nas Figuras 2.1 e 2.2. 12 1 curva de aversao ao risco Energia armazenada 8 GWh 6 4 2 May-2 Jun-2 Jul-2 Aug-2 Sep-2 Oct-2 Nov-2 Dec-2 Jan-3 Feb-3 Mar-3 Apr-3 May-3 Jun-3 Jul-3 Figura 2.1 Evolução na energia armazenada sem curva de aversão a risco 12 1 curva de aversao ao risco Energia armazenada 8 GWh 6 4 2 May-2 Jun-2 Jul-2 Aug-2 Sep-2 Oct-2 Nov-2 Dec-2 Jan-3 Feb-3 Mar-3 Apr-3 May-3 Jun-3 Jul-3 Figura 2.2 Evolução na energia armazenada com curva de aversão a risco A Figura 2.1 mostra a evolução da energia armazenada do sistema para um determinado cenário hidrológico (linha contínua) sem a representação da curva de aversão a risco. Somente como referência, esta curva está representada na mesma Figura como uma área sombreada. Observa-se que o nível de armazenamento violaria a curva de aversão a risco a partir de Novembro de 22, se a mesma estivesse de fato incluída na simulação. Duke Energy Curvas de aversão ao risco 4

A Figura 2.2 mostra a evolução da energia armazenada para a mesma configuração e série, mas agora representando a curva de aversão a risco. Observa-se que a energia armazenada aumenta a partir de Novembro de 22, comparada com a situação da Figura 2.1. Como comentado anteriormente, isto se deve ao acionamento da geração térmica quando a curva é violada. O problema da CAR pode ser formulado de maneira analítica e compatível com o uso de modelos computacionais. Se isto não fosse possível, não seria recomendável sua utilização, pois a formulação analítica é um requisito básico para o desenvolvimento de qualquer modelo. Como já foi mencionado, a CAR tem como objetivo acionar a geração térmica disponível se o nível de armazenamento de uma ou mais regiões for inferior a determinados limites, calculados para cada região e cada estágio. Dado que o despacho econômico do sistema utiliza os recursos de geração (térmicas e hidrelétricas) em ordem crescente de custo operativo, se o nível de armazenamento em uma dada região é inferior à curva de aversão, o valor da energia hidrelétrica armazenada nesta região (R$/MWh) recebe um valor no mínimo igual ao custo variável de operação (R$/MWh) da térmica mais cara do sistema, e isto faz com que todas as térmicas sejam despachadas antes de qualquer hidrelétrica. A Tabela 2.1 abaixo mostra os valores da percentagem de Energia Armazenada da curva de aversão a risco por região e por mês para o biênio 23-24. Estes valores e a metodologia empregada estão explicados na Nota Técnica número 84 de 23 do ONS (Revisão 3). Para os demais anos simulados foram repetidos os valores de 24: Região ano Jan Fev Mar Abr May Jun Jul Ago Set Out Nov Dez SE/CO S NE N 23 35% 39% 42% 44% 45% 43% 39% 34% 28% 22% 19% 21% 24 25% 28% 3% 32% 33% 34% 3% 26% 2% 14% 1% 1% 23 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 24 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 23 3% 31% 32% 31% 28% 25% 22% 18% 14% 11% 1% 14% 24 25% 28% 3% 3% 28% 25% 22% 18% 14% 11% 1% 1% 23 % % % % % % % % % % 24% 5% 24 % % % % % % % % % % 26% 5% Tabela 2.1 Percentagem de Energia Armazenada da Curva de Aversão a Risco. Duke Energy Curvas de aversão ao risco 5

2.1 Implantação das curvas de aversão ao risco no SDDP A metodologia das CAR está sendo implantada no NEWAVE. Um Grupo de Trabalho específico coordenado pelo ONS está monitorando essa implantação, estando previsto, a princípio, um prazo de 6 (seis) meses para completa validação da metodologia. O modelo SDDP contempla duas opções de implementação das CAR. A primeira opção representa as CAR através de volumes de alerta individuais por reservatório, cuja violação é penalizada por um custo equivalente ao de operação da usina termoelétrica mais cara. Nesse caso uma boa aproximação para uma CAR de x% da energia armazenada máxima de um subsistema seria o de considerar em cada reservatório do subsistema um nível de alerta de x% de seu volume útil máximo. A segunda opção representa as CAR através da energia armazenada por subsistema, calculada pela soma das energias armazenadas dos reservatórios que o compõe, coerente, portanto, com a metodologia adotada pelo ONS. A violação dessas CAR também é penalizada pelo custo de operação da usina termoelétrica mais cara. É importante ressaltar que, embora esta última opção seja teoricamente compatível com a utilizada pelo NEWAVE, o cálculo da energia armazenada no SDDP, por representar individualmente cada usina, é feito pelas somas individuais. Pelo exposto o grupo consultor adotou para esse estudo a metodologia da primeira opção em função dos seguintes pontos: Um valor de x% de volume útil é um bom proxy para x% de energia armazenada; Esta opção tende a produzir no SDDP valores mais aderentes aos que venham a ser obtidos pelo NEWAVE. Duke Energy Curvas de aversão ao risco 6

3 COMPARAÇÃO ENTRE SDDP E NEWAVE A partir dos dados do NEWAVE relativos ao PMO de novembro de 23 o grupo consultor executou um programa conversor desenvolvido pela PSR, que reproduz as informações para o formato de dados do SDDP. A título apenas de comparação e validação dos resultados do estudo, o Gráfico 3.1 apresenta, para o submercado Sudeste/Centro-Oeste, as evoluções dos custos marginais de operação obtidos para as seguintes simulações: Simulação do PMO de novembro de 23 do ONS com o NEWAVE; Simulação do PMO de novembro de 23 do ONS com o SDDP após a conversão dos dados do formato NEWAVE para o formato SDDP. Gráfico 3.1 Custos marginais de operação PMO de novembro de 23 12 CUSTOS MARGINAIS DE OPERAÇÃO (R$/MWh) Submercado Sudeste/Centro-Oeste PMO DE NOVEMBRO DE 23 SDDP x NEWAVE 1 8 NEWAVE SDDP 6 4 2 Nov-3 May-4 R$/MWh Duke Energy Curvas de aversão ao risco 7

4 SDDP SEM AS CURVAS DE AVERSÃO AO RISCO (ALT I) A partir da simulação da operação do sistema com o SDDP são apresentados a seguir os principais resultados obtidos para a Alternativa I (sem Curva de Aversão ao Risco). 4.1 Evolução dos preços futuros no mercado spot de energia O Gráfico 4.1 apresenta a evolução dos preços futuros de energia obtidos para a Alternativa I (sem curva de aversão a risco). A simulação foi realizada para 8 (oitenta) cenários hidrológicos gerados sinteticamente. Vale ressaltar que a evolução dos preços futuros no mercado spot contempla níveis de piso de 16.95 R$/MWh e teto de 452 R$/MWh. Gráfico 4.1 Evolução dos preços futuros no mercado spot de energia Alternativa I 9 PMO de Novembro de 23 SDDP sem curva de aversão ao risco - Alternativa I Evolução dos preços futuros no mercado spot de energia (R$/MWh) Sistemas Sul, Sudeste/Centro-Oeste e Nordeste 8 7 6 5 4 3 2 1 4.2 Créditos no MRE Sudeste/C.Oeste Sul Nordeste May-4 Piso = 16.95 R$/MWh Teto = 452 R$/MWh Com os resultados obtidos no SDDP, executou-se o modelo SMAE (Simulação do MAE), desenvolvido pela PSR. Os gráficos a seguir apresentam os créditos no MRE para as usinas hidroelétricas da Duke Energy. Duke Energy Curvas de aversão ao risco 8

5 PMO de Novembro de 23 SDDP sem curva de aversão ao risco - Alternativa I UHE CANOAS 1 - Créditos no MRE (GWh) 45 4 35 3 25 2 15 1 5 45 4 May-4 PMO de Novembro de 23 SDDP sem curva de aversão ao risco - Alternativa I UHE CANOAS 2 - Créditos no MRE (GWh) Creditos CANOAS 1 NE Creditos CANOAS 1 NO Creditos CANOAS 1 SU Creditos CANOAS 1 SE 35 3 25 2 15 1 5 Creditos CANOAS 2 NE Creditos CANOAS 2 NO Creditos CANOAS 2 SU Creditos CANOAS 2 SE May-4 Duke Energy Curvas de aversão ao risco 9

18 PMO de Novembro de 23 SDDP sem curva de aversão ao risco - Alternativa I UHE TAQUARUÇU - Créditos no MRE (GWh) 16 14 12 1 8 Creditos TAQUARUCU NE 6 Creditos TAQUARUCU NO Creditos TAQUARUCU SU 4 2 16 May-4 PMO de Novembro de 23 SDDP sem curva de aversão ao risco - Alternativa I UHE ROSANA - Créditos no MRE (GWh) Creditos TAQUARUCU SE 14 12 1 8 6 4 2 Creditos ROSANA NE Creditos ROSANA NO Creditos ROSANA SU Creditos ROSANA SE May-4 Duke Energy Curvas de aversão ao risco 1

3 PMO de Novembro de 23 SDDP sem curva de aversão ao risco - Alternativa I UHE CAPIVARA - Créditos no MRE (GWh) 25 2 15 Creditos CAPIVARA NE 1 Creditos CAPIVARA NO Creditos CAPVARA SU 5 16 May-4 PMO de Novembro de 23 SDDP sem curva de aversão ao risco - Alternativa I UHE CHAVANTES - Créditos no MRE (GWh) Creditos CAPIVARA SE 14 12 1 8 6 4 2 Creditos CHAVANTES NE Creditos CHAVANTES NO Creditos CHAVANTES SU Creditos CHAVANTES SE May-4 Duke Energy Curvas de aversão ao risco 11

45 PMO de Novembro de 23 SDDP sem curva de aversão ao risco - Alternativa I UHE JURUMIRIM - Créditos no MRE (GWh) 4 35 3 25 2 Creditos JURUMIRIM NE 15 Creditos JURUMIRIM NO Creditos JURUMIRIM SU 1 5 5 May-4 PMO de Novembro de 23 SDDP sem curva de aversão ao risco - Alternativa I UHE LN GARCEZ - Créditos no MRE (GWh) Creditos JURUMIRIM SE 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Creditos LN GARCEZ NE Creditos LN GARCEZ NO Creditos LN GARCEZ SU Creditos LN GARCEZ SE May-4 Duke Energy Curvas de aversão ao risco 12

5 SDDP COM AS CURVAS DE AVERSÃO AO RISCO (ALT II) Considerando as curvas de aversão a risco disponibilizadas pelo ONS, as simulações com o SDDP foram realizadas de acordo com a metodologia exposta anteriormente. 5.1 Evolução dos preços futuros no mercado spot de energia O Gráfico 5.1 apresenta a evolução dos preços futuros de energia obtidos para a Alternativa II (com curva de aversão a risco). Aqui também a evolução dos preços futuros no mercado spot contempla níveis de piso de 16.95 R$/MWh e teto de 452 R$/MWh. Gráfico 5.1 Evolução dos preços futuros no mercado spot de energia Alternativa II 12 PMO de Novembro de 23 SDDP com curva de aversão ao risco - Alternativa II Evolução dos preços futuros no mercado spot de energia (R$/MWh) Sistemas Sul, Sudeste/Centro-Oeste e Nordeste 1 8 6 4 2 5.2 Créditos no MRE Sudeste/C.Oeste Sul Nordeste May-4 Piso = 16.95 R$/MWh Teto = 452 R$/MWh Com os resultados obtidos no SDDP, executou-se o modelo SMAE (Simulação do MAE), desenvolvido pela PSR. Os gráficos a seguir apresentam os créditos no MRE para as usinas hidroelétricas da Duke Energy, obtidos através da execução do modelo SMAE, desenvolvido pela PSR. Duke Energy Curvas de aversão ao risco 13

5 PMO de Novembro de 23 SDDP com curva de aversão ao risco - Alternativa II UHE CANOAS 1 - Créditos no MRE (GWh) 45 4 35 3 25 2 Creditos CANOAS 1 NE 15 Creditos CANOAS 1 NO Creditos CANOAS 1 SU 1 5 45 May-4 PMO de Novembro de 23 SDDP com curva de aversão ao risco - Alternativa II UHE CANOAS 2 - Créditos no MRE (GWh) Creditos CANOAS 1 SE 4 35 3 25 2 15 1 5 Creditos CANOAS 2 NE Creditos CANOAS 2 NO Creditos CANOAS 2 SU Creditos CANOAS 2 SE May-4 Duke Energy Curvas de aversão ao risco 14

18 PMO de Novembro de 23 SDDP com curva de aversão ao risco - Alternativa II UHE TAQUARUCU - Créditos no MRE (GWh) 16 14 12 1 8 6 4 2 16 14 May-4 PMO de Novembro de 23 SDDP com curva de aversão ao risco - Alternativa II UHE ROSANA - Créditos no MRE (GWh) Creditos TAQUARUCU NE Creditos TAQUARUCU NO Creditos TAQUARUCU SU Creditos TAQUARUCU SE 12 1 8 6 4 2 Creditos ROSANA NE Creditos ROSANA NO Creditos ROSANA SU Creditos ROSANA SE May-4 Duke Energy Curvas de aversão ao risco 15

3 PMO de Novembro de 23 SDDP com curva de aversão ao risco - Alternativa II UHE CAPIVARA - Créditos no MRE (GWh) 25 2 15 Creditos CAPIVARA NE 1 Creditos CAPIVARA NO Creditos CAPVARA SU 5 16 May-4 PMO de Novembro de 23 SDDP com curva de aversão ao risco - Alternativa II UHE CHAVANTES - Créditos no MRE (GWh) Creditos CAPIVARA SE 14 12 1 8 6 4 2 Creditos CHAVANTES NE Creditos CHAVANTES NO Creditos CHAVANTES SU Creditos CHAVANTES SE May-4 Duke Energy Curvas de aversão ao risco 16

45 PMO de Novembro de 23 SDDP com curva de aversão ao risco - Alternativa II UHE JURUMIRIM - Créditos no MRE (GWh) 4 35 3 25 2 15 1 5 5 May-4 PMO de Novembro de 23 SDDP com curva de aversão ao risco - Alternativa II UHE LN GARCEZ - Créditos no MRE (GWh) Creditos JURUMIRIM NE Creditos JURUMIRIM NO Creditos JURUMIRIM SU Creditos JURUMIRIM SE 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Creditos LN GARCEZ NE Creditos LN GARCEZ NO Creditos LN GARCEZ SU Creditos LN GARCEZ SE May-4 Duke Energy Curvas de aversão ao risco 17

6 CONCLUSÕES A análise dos resultados mostra uma elevação nos preços futuros no mercado spot de energia quando se utiliza a metodologia de curvas de aversão a risco. Essa elevação representa em termos médios no período 24 a 27 algo como 3% nos preços spot. Por outro lado, os créditos totais no MRE das usinas hidroelétricas e termoelétricas (CCC) do submercado Sudeste/Centro-Oeste se reduzem apenas entre 1% e 2% ao se adotar a metodologia de curvas de aversão ao risco. Em particular, as usinas hidroelétricas da Duke Energy são contempladas com uma redução nos créditos um pouco menor que o submercado como um todo. A redução dessas usinas se situa entre 1% e 1.5%. A constatação dessa redução nos créditos no MRE das usinas hidroelétricas pode ser confirmado pelos Gráficos 6.1 e 6.2, que apresentam respectivamente, as gerações hidroelétricas e termoelétricas no Sistema Interligado Brasileiro para as duas alternativas. Gráfico 6.1 Sistema Interligado Brasileiro Geração hidroelétrica (GWh) 37 PMO de Novembro de 23 Geração hidroelétrica no Sistema Interligado Brasileiro (GWh) Comparacao Alternativa I x Alternativa II 35 33 31 29 27 25 Nov-3 May-4 Alt I (sem CAR) Alt II (com CAR) Duke Energy Curvas de aversão ao risco 18

Gráfico 6.2 Sistema Interligado Brasileiro Geração termoelétrica (GWh) 55 PMO de Novembro de 23 Geração termoelétrica no Sistema Interligado Brasileiro (GWh) Comparacao Alternativa I x Alternativa II 5 45 4 35 3 May-4 Alt I (sem CAR) Alt II (com CAR) Duke Energy Curvas de aversão ao risco 19