Nova sistemática de leilão combinatório para o setor elétrico brasileiro : proposta para mitigação do descasamento na contratação dos serviços de geração e de transmissão

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva Granada, Laura Jessenia, 1988-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641693
Resumo: Orientadores: Paulo de Barros Correia, Kelly Cristina Poldi
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spelling Nova sistemática de leilão combinatório para o setor elétrico brasileiro : proposta para mitigação do descasamento na contratação dos serviços de geração e de transmissãoNew combinatorial auction format for the Brazilian electricity sector : a proposal to mitigate the mismatch in generation and transmission services contractingLeilõesSetor elétricoProgramação matemáticaAuctionsElectricity sectorMathematical programmingOrientadores: Paulo de Barros Correia, Kelly Cristina PoldiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Na década de 1990, o Setor Elétrico Brasileiro (SEB) foi desverticalizado, separando as atividades de geração, transmissão e distribuição de energia. Consequentemente, os leilões utilizados para promover a expansão do sistema elétrico foram segmentados em leilões de empreendimentos de geração e leilões de empreendimentos de transmissão. O planejamento e a coordenação desses leilões são fundamentais para evitar descasamentos entre ativos de geração e transmissão, que resultam em ineficiências econômicas e energéticas. Um dos desafios desta coordenação é possibilitar uma estratégia combinada de contratação de geração e transmissão que harmonize cronogramas de implantação dos empreendimentos leiloados. No entanto, o atual mecanismo de leilão adotado pelo setor elétrico brasileiro não permite explorar complementaridades entre os diferentes produtos leiloados. A implementação de complementaridades nos leilões, além de mitigar o risco de não conexão das usinas de geração, pode resultar em vantagens econômicas e operacionais ao combinar usinas de geração que compartilhem um mesmo terreno ou que integrem seus processos de produção de energia. Nos empreendimentos de transmissão também existem benefícios de economia de escala devido à sinergia construtiva, operacional e de manutenção. Neste sentido, esta tese tem como objetivo desenvolver um novo formato de Leilão Reverso Combinatório (LRC) de geração e transmissão para o SEB. O formato proposto permite aos participantes explorar sinergias entre os empreendimentos por meio da formação de pacotes e garante a integração ao Sistema Interligado Nacional (SIN) de usinas sem conexão. A sistemática proposta é um LRC híbrido, dividido em três fases, cada uma delas relacionada com o produto leiloado. Cada fase está dividida em duas etapas: aberta (leilão clock simultâneo) e fechada (combinatória de primeiro preço). O Problema de Identificação do Vencedor (PIV) determina entre todos os lances a combinação de pacotes não conflitantes que minimiza o custo da expansão conjunta geração-transmissão. Este PIV foi modelado como um problema de Programação Linear Inteira Binária (PLIB) e resolvido via solver através de abordagens exatas. Sendo o PIV um problema NP-hard, instâncias tratáveis foram definidas restringido a quantidade de pacotes submetidos pelos licitantes através de regras de empacotamento. Regras de atividade foram implementadas com o intuito de obrigar os licitantes a mostrar suas verdadeiras intenções na concorrência. O desempenho da nova sistemática foi analisado por meio da comparação de três exemplos de teste. No Exemplo A foi simulado um leilão reverso sequencial, sem formação de pacotes e sem regras de atividade. Nos Exemplos B.1 e B.2 foi simulado um LRC considerando regras de empacotamento e de atividade. Os três exemplos atingiram as restrições de seus respectivos PIVs. Os Exemplos B.1 e B.2, que consideraram as restrições de conexão e associação na formulação do PIV, mostraram reduções significativas nos valores pagos pela expansão conjunta geração-transmissão. O tempo de resolução do PIV para um LRC dobrou o tempo de resolução do Exemplo A. No entanto, estes tempos foram inferiores a dois segundos. Finalmente, a sistemática proposta mostrou bom desempenho na mitigação do problema de descasamento geração-transmissão. Além disso, os licitantes ofereceram lances mais competitivos nos pacotes, reduzindo os custos da expansão do setor elétricoAbstract: In the 1990s, the Brazilian electricity sector was unboundled, separating the generation, transmission, and distribution activities. Consequently, the auctions used to promote the electricity system's expansion were segmented into generation assets auctions and transmission assets auctions. The planning and coordination of these auctions are essential to avoid mismatches between generation and transmission assets, which can result in economic and energy ineficiencies. One of the challenges of this process is to enable a combined strategy to contract generation and transmission with coordinated schedules. However, the current Brazilian auction mechanism does not allow exploring complementarities between the auctioned products. Complementarities in auctions mitigate the risk of generation assets temporarily disconnected from the grid. Other economic and operational advantages such as joint generation assets that share the same land or integration of energy production processes are also associated with complementarities. In transmission assets, there are economies of scale due to construction, operational, and maintenance synergy. This thesis aims to develop a new generation and transmission Combinatorial Reverse Auction (CRA) format for the Brazilian electricity sector. The proposed CRA allows participants to explore synergies between the assets forming packages and guarantees their integration to the National Interconnected System (NIS). The proposed format is a hybrid CRA, divided into three phases, each one according to the auctioned product. Each phase is divided into two stages: an open simultaneous clock auction and a closed combinatorial first price stage. The Winner Determination Problem (WDP) determines, among all bids, the combination of non-conflicting packages that minimizes the costs of expansion. This WDP was modeled as a Binary Integer Programming Problem and solved by a commercial solver using exact solution approaches. As the WDP is an NP-hard problem, treatable instances have been defined restricting the number of packages submitted by bidders through packaging rules. Activity rules were implemented to compel bidders to show their true intentions in the competition. The performance of the new format was analyzed by comparing three examples. In Example A, a sequential reverse auction was simulated with no package formation and no activity rules. In Examples B.1 and B.2, a CRA was simulated considering packing and activity rules. The three examples met the restrictions of their respective WDPs. Examples B.1 and B.2, which considered the connection and association constraints in the formulation of the WDP, show a significant reduction in the amounts paid for the generation-transmission expansion. The resolution time of the WDP for CRA doubled the resolution time of Example A. However, these diferences were less than two seconds. Finally, the approach developed in this thesis showed good performance in mitigating the generation transmission mismatch problem. Also, bidders offered more competitive bids on packages, reducing the costs of expanding the electricity sectorDoutoradoPlanejamento de Sistemas EnergéticosDoutora em Planejamento de Sistemas EnergéticosCAPES33003017FuncampPD-00063-3042-/2018[s.n.]Correia, Paulo de Barros, 1954-Poldi, Kelly Cristina, 1979-Silva, Elisa BastosZucarato, Alexandre NunesBajay, Sérgio ValdirUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Planejamento de Sistemas EnergéticosUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSilva Granada, Laura Jessenia, 1988-20212021-03-11T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (157 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641693SILVA GRANADA, Laura Jessenia. Nova sistemática de leilão combinatório para o setor elétrico brasileiro: proposta para mitigação do descasamento na contratação dos serviços de geração e de transmissão. 2021. 1 recurso online (157 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641693. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1165447Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-06-28T16:35:53Zoai::1165447Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-06-28T16:35:53Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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