Otimização de Portfólio de Novos Empreendimentos de Energia Através de Leilões Combinatórios Debora Yamazaki Lacorte Orientador: Paulo de Barros Correia Planejamento de Sistemas Energéticos Universidade Estadual de Campinas Dez/11
Sumário Introdução Leilões Leilões Combinatórios Comercialização no Setor Elétrico Formação do Preço de Liquidação das Diferenças Teoria do Portfólio Método Monte Carlo Metodologia Resultados Conclusão
Introdução Atualmente os leilões de energia elétrica estão divididos em categorias que separam os objetos de leilão pelos diferentes tipos de geração ou contratação. Para agentes que desejam realizar investimentos em fontes leiloadas separadamente, um leilão do tipo combinatório pode oferecer uma redução nos riscos do agente para a aquisição de um portfólio em um único lance. O objetivo do trabalho é realizar uma análise de investimento utilizando a teoria do portfólio e a análise de VPL de maneira a explorar as complementaridades dos diferentes tipos de fonte de geração de energia para um participante de um leilão combinatório de novos investimentos.
Leilões Leilões são mecanismos de revelação de preço de mercado bastante eficientes. O tipo mais conhecido de leilão é o ascendente de primeiro preço, no qual o vencedor é aquele que ofertou o maior lance dentre todos os participantes e pagou por ele o preço do lance ofertado. A teoria de leilões faz parte da teoria dos jogos de informação incompleta Mecanismos como leilões são projetados para incentivar a competição entre agentes sendo ao mesmo tempo eficientes em termos econômicos. Maldição do Ganhador
Leilões Combinatórios Leilões combinatórios são leilões onde os licitantes podem dar seus lances tanto em combinações de itens, chamados pacotes, quanto em itens individuais (Cramton, Shoham, Steinberg, 2006). Quando a natureza dos bens é importante na alocação dos mesmos, um leilão combinatório pode ser o mecanismo de venda mais vantajoso a se empregar. Leilões combinatórios exploram a natureza complementar dos bens, fazendo com que o agente atribua uma utilidade maior ao pacote que aos bens individuais.
Comercialização no Setor Elétrico Fonte: CCEE
Comercialização no Setor Elétrico No Ambiente de Contratação Regulado há basicamente dois tipos de contratos: contratos por quantidade de energia contratos por disponibilidade de energia A Garantia Física de uma usina participante de um leilão de energia nova, calculada pela Empresa de Pesquisa Energética EPE, corresponde ao montante de energia expresso em MWmédios que essa usina pode vender em leilão. O proprietário da usina poderá optar por vender no leilão a totalidade de sua Garantia Física ou parte dela, neste caso viabilizando a negociação da sobra da sua Garantia Física no ambiente livre. Fonte: CCEE
Formação do PLD PLD Preço da Liquidação das Diferenças O Preço de Liquidação das Diferenças (PLD) é medido com base no custo marginal de operação (CMO) calculado pelos softwares Newave e Decomp, delimitado por valores de mínimo e máximo estabelecidos e uma curva de aversão ao risco. O PLD é o preço da energia dado em R$/MWh exercido no mercado Spot, que varia de acordo com o submercado e o qual serve de base para a contratação de energia elétrica no mercado livre.
0r Min x i i ij, j rx ii i i, x1 j i I i, j I x xr i x1 j Onde ij Teoria do Portfólio A teoria do portifólio foi proposta pela primeira vez por Markowitz em 1952 como uma ferramenta para a escolha de uma carteira de investimentos. Markowitz percebeu que é possível obter retornos iguais com menores riscos quando se considera uma carteira balanceada de ativos diversificados, o que pode ser demonstrado pelo modelo da média-variância (Luenberger, 1998).
Método Monte Carlo O método consiste na geração de sucessivos números aleatórios em termos das variáveis do problema que serão então testados contra um modelo estatístico que tem como base a distribuição de probabilidade dada pelo risco do problema tratado. Cada amostra corresponde a uma iteração do método. O método de Monte Carlo fornece então uma estimativa do valor esperado do problema, com um baixo erro para essa estimativa dado o elevado número de iterações (Fernandes, 2005).
Metodologia O trabalho tem como objetivo simular uma ferramenta de apoio à decisão destinada a um participante que deseja adquirir um portfólio de usinas em um leilão combinatório de novos empreendimentos de geração de energia elétrica (como abordado em Silva (2010)). A ferramenta tem como entrada dados baseados na carga de energia fornecida pelas diversas usinas ao sistema nos diversos submercados. Previsões do PLD também são supostas como dados de entrada da ferramenta para a previsão de preços do mercado spot futuro
Metodologia As previsões do PLD são utilizadas para se estimar uma receita do empreendedor para a parte de energia gerada fora do limite alocado em leilão, supondo, por simplificação, que todo excedente ou déficit de geração, em relação à porcentagem da energia destinada ao ACR, será liquidada no mercado spot ao preço do PLD para o mês de geração. Os diversos empreendimentos são postos em um leilão combinatório. Um agente que deseja analisar as complementaridades das usinas realiza uma otimização do portfólio de empreendimentos, tendo como função objetivo a minimização da matriz de covariâncias dos empreendimentos em base energética
Metodologia A análise dos projetos de investimento é baseada na análise de valor presente líquido (VPL), levando em consideração os custos médios da geração de eletricidade em R$/MWh para os tipos de fontes consideradas extraído do PEN 2030 para uma condição hidrológica média e taxa mínima de atratividade de 11 a 13% a.a. Tabela 1. Custo médio da geração de Eletricidade Biomassa da Cana 23 US$/MWh 40,25 R$/MWh PCH 36 US$/MWh 63 R$/MWh Eólicas 75 US$/MWh 131,25 R$/MWh *Taxa de conversão de 1 dólar = 1,75 reais. Biomassa da cana não inclui o custo de combustível.
Metodologia Para que o empreendedor elabore uma estratégia para vencer o leilão e adquirir seu portfólio ótimo, uma análise dos possíveis lances para os empreendimentos individuais é realizada através do Método Monte Carlo. Três perfis de investidores oponentes são criados, tendo cada um deles uma avaliação para cada empreendimento individual dada por uma distribuição de probabilidade de lances atribuída a ele. Um sorteio de 10.000 séries é gerado para cada perfil tendo como intervalo de sorteio a média ponderada dos lances em R$/MWh, com pesos dados pelas capacidades de geração de cada.
Resultados
jan mar mai jul set nov jan mar mai jul set nov jan mar mai jul set nov jan mar mai jul set nov MWh Resultados 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 Carga Portfolio 2010 2011 2012 2013 UEE (S)+PCH(SE-CO)+PCH(S)
Resultados
Resultados Usinas Lance Provável Probabilidade de Vencer UEE SU 98 R$/MWh 92% PCH SE 45 R$/MWh 85% PCH SU 54 R$/MWh 89% Portfólio 52 R$/MWh 90%
Conclusões Observa-se que para um investidor que deseja obter um portfólio de empreendimentos complementares é possível, em um leilão do tipo combinatório, que ele ofereça um lance melhor no pacote que os possíveis lances de interessados no mesmo pacote, mantendo sua taxa mínima de atratividade. Cabe lembrar que o investidor está sendo beneficiado pela formatação do leilão que permite que ele adquira todos os empreendimentos desejados conjuntamente, permitindo que ele seja mais competitivo para adquirir um portfólio mais interessante com riscos reduzidos a nível da geração total. O leilão combinatório consiste apenas em um mecanismo possível de ser empregado no mercado de energia, mas certamente haveria muitos fatores da regulação que deveriam ser adaptados para que esse tipo de formatação se tornasse viável e interessante para o setor
Conclusões Há uma grande dificuldade em realizar previsões sobre o PLD num horizonte de 15 anos, pois sua volatilidade é alta e mesmo o modelo de previsão dos preços a longo prazo Newave não é capaz de realizar uma previsão confiável para uma análise de investimento para um período de 15 anos. Explorar as complementaridades das diversas fontes pode ser muito interessante tanto para o agente quanto para o governo. Um mecanismo como o leilão combinatório pode favorecer a exploração dessas complementaridades tanto pelo agente que deseja reduzir riscos tendo em vista viabilizar seu investimento, quanto para o governo a nível de modicidade tarifária.
Referências Citadas CCEE, Câmara de Comercialização de Energia Elétrica. 2010a. Visão Geral das Operações na CCEE - Versão 2010.. 2010b. Regras de Comercialização 2010. Cramton, P.; Shoham, Y.; Steinberg, R. Combinatorial Auctions. 1st edition. The MIT Press, 2006. Fernandes, C. A. B. A. Gerenciamento de Riscos em Projetos: como usar o Microsoft Excel para realizar a simulação Monte Carlo, 2005. Luenberger, D. G. Investment Science. Oxford University Press. 1998. Silva, B. E. Metodologia e simulação de leilão simultâneo combinatório para novos empreendimentos de geração de energia. Dissertação de Mestrado. Universidade Estadual de Campinas. 2010.