Estratégias de investimento em mercados liberalizados de energia elétrica

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo Energia

Com a introdução da concorrência no setor de produção de eletricidade, o processo de decisão de investimento na geração de energia mudou drasticamente. Agora, os investimentos são a consequência de decisões individuais com o objetivo de maximizar o lucro da empresa. As decisões de investimento têm um forte impacto sobre os resultados a longo prazo de empresas de geração, pois estas determinam a sua carteira de geração futura com a exposição a certos fatores de risco tais como a evolução dos preços dos combustíveis e CO2, a evolução do consumo e da produção renovável, as alterações legislativas e regulatórias, entre outras. Existem vários métodos utilizados por empresas e autoridades reguladoras, a fim de levar a cabo uma decisão de investimento eficiente. Um desses métodos, que é aquele em que esta dissertação se foca, é a utilização de modelos matemáticos, mais concretamente a Teoria de Jogos. Neste contexto, o objetivo da presente dissertação é estabelecer uma metodologia para três estratégias de investimento (Estratégia 1 – custo específico de investimento, Estratégia 2 – custo médio no período corrente e Estratégia 3 – previsão do custo médio), onde recorrendo à Teoria de Jogos, se procuram os equilíbrios de Nash para um conjunto de quotas alvo e para um conjunto de estratégias desenvolvidas. Estas estratégias foram implementadas e experimentadas no simulador ITEM-Game. Os resultados exprimentais obtidos nas simulações efetuadas com o ITEM-Game, confirmam a existência de vários equilíbrios de Nash, que coincidem com a situação em que a potência total instalada no mercado, por todos os participantes, é despachada e satisfaz o consumo de energia. Em relação às estratégias propostas, constatou-se que não existe vantagem em utilizar a Estratégia 1, visto que a sua carteira de geração depende dos preços variáveis das suas fontes não renováveis, enquanto a Estratégia 3 tem melhores resultados aquando utilizada por um único participante.

Abstract: With the introduction of competition in the electricity production sector, the investment decision process in energy generation has changed dramatically. Now, investments are the result of individual decisions in order to maximize the company's profit. Investment decisions have a strong impact on long-term outcomes of generation companies, because they determine its future generation portfolio with exposure to certain risk factors such as fuel and CO2 prices, power demand, renewable generation evolution, legislative and regulatory changes, among others. There are several methods used by companies and regulatory authorities in order to carry out an efficient investment decision. One of these methods, which is where this thesis is focused, is the use of mathematical models, more specifically the Game Theory. In this context, the thesis objective is to establish a methodology for three investment strategies (Strategy 1 - specific investment cost, Strategy 2 - average cost in the current period and Strategy 3 - average cost forecast), where using the Game Theory, it is intended to search for Nash Equilibriums for a set of target shares and a set of strategies developed. These strategies have been implemented and experimented in the simulator ITEM-Game. The experimental results, gathered from the simulations performed with the ITEMGame, confirm that thereare several Nash Equilibriums, which match with the situation where the total installed capacity in the market by all participants, is dispatched and satisfies the power consumption. Regarding the strategies proposed, it was found that there is no benefit in using the Strategy 1, since their generation portfolio depends on the variable prices of its non-renewable sources, while Strategy 3 has better results when used by a single participant.