Código da disciplina para matrícula: ELE2506 (PÓS-GRADUAÇÃO)
Público alvo: Alunos de pós de todas as engenharias, matemática, economia e administração. A disciplina é indicada a todos os alunos de exatas buscando uma formação inicial para atuar no mercado de energia elétrica. Alunos da graduação são bem vindos.
Ementa:
- Conceitos básicos de sistemas elétricos; planejamento da operação de sistemas puramente termelétricos e hidrotérmicos; planejamento da expansão de sistemas puramente termelétricos e hidrotérmicos; mecanismos de mercado; equilíbrio de mercados; o mercado de energia do Brasil e no mundo; os ambientes regulado e livre de comercialização e seus desafios.
AULA 1) INTRODUÇÃO
- Apresentação do escopo geral da disciplina, ferramentas computacionais que serão utilizadas e bibliografia
- Revisão de conceitos de estatística básica
- Variáveis aleatórias
- Distribuição de probabilidade: função acumulada e densidade
- Valor esperado e variância
- Revisão de conceitos básicos de otimização linear
- Modelo linear
- Solução gráfica
- Dualidade
AULAS 2-3) CONCEITOS BÁSICOS DE SISTEMAS ELÉTRICOS
Aula 2: História de sistemas e mercados elétricos e sua estruturação atual
- Revisão da história da energia elétrica
- Evolução dos sistemas elétricos e dos mercados de energia elétrica
- Futuro dos mercados de energia elétrica
Aula 3: Conceitos básicos de sistemas elétricos
- Conceitos físicos da geração, transmissão e consumo
- Fluxo de potência AC e DC
- Ferramentas computacionais (utilizaremos Julia nesse curso: https://julialang.org/)
AULAS 4-6) PLANEJAMENTO DA OPERAÇÃO DE SISTEMAS HIDROTÉRMICOS
Aula 4: Despacho ótimo de sistemas puramente termelétricos, confiabilidade, custo marginal de operação e restrições de transmissão
- Modelo de despacho econômico linear sem transmissão
- Ordem de mérito
- Custo marginal de operação (CMO)
- Restrições de transmissão
- Custo marginal nodal: diferença de CMO entre barras vs. congestão da rede
- Reservas para garantir confiabilidade: falhas de equipamentos e variações de carga
- Restrições de unit commitment: custos fixos de start-up e shut-down, rampas e mínimo tempo up and down.
Aula 5: Sistemas hidrotérmicos com grandes reservatórios e incerteza nas afluências, custo de oportunidade do uso da água, tomada de decisão sob incerteza
- Acoplamento temporal e restrições hídricas
- Custo de déficit
- Custo de oportunidade do uso da água
- Formulação do problema de despacho HT como um modelo de otimização
- Abordagem para solucionar o problema: solução direta ou abordagem por espaço de estados (custo imediato vs. Futuro)
- Introduzindo incerteza nas vazões
- Medindo o risco na operação: custo médio vs. CVaR
Aula 6: Principais técnicas e modelos computacionais utilizados no Brasil
- Programação dinâmica
- Programação dinâmica dual estocástica
- Modelos de curto e longo prazo
Aula 7: Estado da arte da literatura, críticas, e o custo escondido da inconsistência entre planejamento e operação
- Estado da arte da literatura para solucionar problemas multi-estágio
- Inconsistência temporal
- Modelos de precificação da energia de curto prazo: preços marginais em problemas não convexos, preço das reservas, etc.
AULAS 8) PLANEJAMENTO DA EXPANSÃO
- Formulação matemática e metodologias de solução
- Estado da arte sobre expansão da geração e transmissão
- Inconsistência entre planejamento e operação: custos escondidos e o crescente aumento do custo da energia
- Os múltiplos custos de oportunidade e papéis que as linhas desempenham
- Necessidade de se modelar incertezas de curto prazo em modelos de longo prazo
- Elementos de flexibilidade e seus benefícios: baterias, centrais reversíveis, resposta da demanda, FACTS, Inversores, etc.
AULAS 9-10) O AMBIENTE DE MERCADO PARA A COMERCIALIZAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Aulas 9:Motivação, objetivos e implementação
- Reforma do setor elétrico mundial: energia como commodity?
- As “novas” instituições
- Funcionamento de um mercado atacadista de energia
- Despacho por custos auditados e por preços
- Preço spot, contabilização e liquidação no mercado de curto prazo
- Renda spot e sinais para expansão da geração
- A aversão ao risco e o papel dos contratos de energia
- Interface entre mecanismos de mercado e planejamento para a expansão
Aula 10: Riscos na comercialização de energia
- Risco de preço e quantidade
- Risco de crédito
- Risco operacional
- Risco de submercado (diferença de preços nodais)
- Medidas de risco e otimização de contratos
AULAS 11-13) O MERCADO DE ENERGIA ELÉTRICA BRASILEIRO
Aula 11: Visão geral
- As reformas do setor elétrico brasileiro
- Principais diretrizes e objetivo do marco regulatório de 2004
- Panorama atualizado do setor elétrico e suas instituições
- Garantia física como respaldo dos contratos de suprimento
- A ideia dos múltiplos atributos e papeis das fontes e do consumidor
- O duplo papel dos contratos: mitigação de risco e lastro de suprimento
- Ambientes de comercialização energia elétrica: mercado regulado e livre
- Sinais da transmissão para a geração
- Próximos passos e avanços regulatórios
Aula 12: Expansão da geração via leilões de energia no ambiente de contratação regulada
- O papel dos leilões no marco regulatório brasileiro de 2004
- Leilões como mecanismos de expansão
- Expansão da geração distribuída e seus desafios
- Do MRE ao PLD, falhas do modelo atual e a constante necessidade de avanços regulatórios
Aula 13: Comercialização de energia no ambiente de contratação livre
- Tipos de contrato no ACL: quantidade, quantidade com flexibilidade, collar, opções
- Portfólio de fontes renováveis para mitigação de risco de preço e quantidade
- POOL de renováveis e MRE’s descentralizados via mercado
- A agenda de liberalização
- O ambiente livre como mecanismo indutor de inovação e expansão do sistema e seus desafios