Um modelo de otimização estocástica para apoio à decisão na comercialização de energia elétrica de pequenas centrais hidrelétricas com técnicas de aversão ao risco

Abstract

Esta dissertação apresenta uma metodologia de suporte à decisão para a comercialização de energia elétrica de Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs) no contexto brasileiro. O problema é formulado como um modelo de otimização estocástica linear multi-estágio e, para tal, é utilizada a árvore de cenários multi-estágios de dois níveis, pois representa no primeiro nível (estratégico) todas as decisões anuais de comercialização, enquanto que no segundo nível (operativo) são avaliados mensalmente a estratégia do primeiro nível de acordo com as regras e oportunidades do mercado. Desta forma, na formulação são consideradas no nível estratégico o plano anual de comercialização da empresa, como por exemplo, a sazonalização e os possíveis contratos de longo prazo. Por sua vez, no nível operativo são consideradas as especificidades do mercado, por exemplo, penalidade por insuficiência de lastro e o Mecanismo de Realocação de Energia, bem como aspectos estocásticos (como o Preço de Liquidação das Diferenças e a geração das PCHs e das usinas hidrelétricas do Sistema Interligado Nacional Brasileiro). As características das fontes de geração (Potência instalada e Garantia Física) estão definidas em ambos os níveis, e a formulação que busca a maximização do retorno da empresa também incorpora uma métrica de aversão ao risco. A métrica de aversão ao risco é utilizada para aumentar a segurança na estratégia de comercialização da empresa, pois tende a permitir que o decisor faça uma melhor avaliação da possibilidade de mitigar riscos eventuais, bem como evitar decisões que não enfatizam os cenários adversos que podem proporcionar perdas financeiras ao agente. Para avaliar o modelo proposto, são apresentados estudos de casos considerando um horizonte de planejamento de três anos de um agente que tem em seu portfólio um conjunto de PCHs, com intuito de apresentar sua viabilidade prática e conceitual.<br>

Abstract: This thesis presents a methodology of decision support for the energy commercialization related to Small Hydroelectric Plants (SHPs) in the Brazilian context. The problem is formulated as a model of multi-stage linear stochastic optimization, and for this, the multi-stage two-level scenarios tree is used because it represents the first level (strategic) for all commercialization annual decisions, while in the second level (operative) are evaluated monthly strategy of the first level in accordance with the rules and market opportunities. Thus, in the formulation are considered at the strategic level the annual commercialization plan of the company, such as the seasonality and possible long-term contracts. In turn, in the operating level are considered the specificities of the market, for example, the penalty for insufficient reserves and energy reallocation mechanism, just as well stochastic aspects (such as the price of settlement differences, generation of SHPs and the generation of hydroelectric Brazilian National Interconnected System. The characteristics of generation sources (Installed Power and Physical Guarantee) are defined on both levels, and the formulation that quest the company maximizing return also incorporates a risk aversion metric. The risk aversion metric is used to increase the security of the company commercialization strategy, because it tends to allow the decision maker to make a better assessment of the possibility to mitigate any risks and avoid decisions which, not emphasize the adverse scenarios that may provide losses to the agent. To evaluate the proposed model, is presented case studies considering a planning horizon of tree years of an agent that has in its portfolio a number of SHPs, in order to present their practical and conceptual viability.