Ánalise de práticas anticompetitivas por meio do método de cournot na geração da energia elétrica no Brasil: período 1998 a 2005

PROGRAMA DE POS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

ANÁLISE DE PRÁTICAS ANTICOMPETITIVAS POR MEIO DO MÉTODO DE COURNOT NA GERAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA

NO BRASIL: PERÍODO 1998 A 2005

ENORI CARELLI

ANÁLISE DE PRÁTICAS ANTICOMPETITIVAS POR MEIO DO MÉTODO DE COURNOT NA GERAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA

NO BRASIL: PERÍODO 1998 A 2005

Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenhara de Produção da Universidade de Santa Cata-rina como requisito parcial para obtenção do título de Doutor em Engenharia de Produção.

Área de concentração: Gestão da qualidade e produtivi-dade.

Orientador: Prof. Edvaldo Alves Santana, Dr

MÉTODO DE COURNOT NA GERAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL: PERÍODO 1998 A 2005

ENORI CARELLI

Esta tese foi julgada adequada para obtenção do título de doutor em engenharia — especialidade em engenharia de produção, e aprovada na sua forma final pelo programa de pós-graduação em engenharia de produção.

Prof. Edson Pacheco Paladini, Dr. Enga

BANCA EXAMINADORA

Prof. Edvaldo Alves Santana, Dr. Enga.(Orientador)

Prof. André Luís da Silva Leite, Dr. Enga.

Prof. Pedro Paulo Brandão Bramont, Dr. Enga.

Prof. Paulo Roberto Cavalcanti de Souza, Dr. Enga.

às minhas filhas Giovana e Paola e à minha esposa Mariluci

Agradecimentos

A elaboração deste trabalho foi possível graças à contribuição das Instituições UDESC e UNIVILLE, às quais estou ligado profissionalmente, e às pessoas que, de forma direta ou indireta, contribuiram para sua realização. Em especial, agradeço às pessoas e instituições abaixo relacionadas.

Ao professor e orientador Dr. Edvaldo Alves de Santana, pela amizade, paciência, orientação, apoio e contribuições valiosas desde o início deste trabalho.

Ao professor Dr. Carlos Raul Borenstein - UFSC - e à professora Mariluci Neis Carelli - UNIVILLE - pelo empenho na viabilização do convênio UFSC/UNIVILLE, oportunizando a participação da comunidade acadêmina da UNIVILLE no programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção da UFSC.

Aos professores Dario Nolli, Luiz Antônio Ferreira Coelho, Paulo Roberto Cavalcati Sousa, Pedro Paulo Brandão Bramont e Rogério de Aguiar pelo incentivo e esclarecimentos prestados.

Aos colegas dos Departamentos de Matemática da UDESC-Joinville e da UNIVILLE, pela amizade, solidariedade e cooperação.

À Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC, pelo apoio durante a elaboração deste trabalho, bem como pela liberação de atividades acadêmicas.

À Universidade da Região de Joinville - UNIVILLE, pelo apoio financeiro durante e disponibilização de material durante a realização deste trebalho.

Lista de figuras . . . ii

Lista de tabelas . . . iii

Simbologia iv Resumo . . . vii

Abstract . . . viii

1

INTRODUÇÃO

1.2 Descrição do tema e do problema . . . 2

1.3 Objetivos . . . 3

1.3.1 Objetivo geral . . . 4

1.3.2 Objetivos específicos . . . 4

1.4 Justificativa para o tema . . . 4

1.5 Estrutura do trabalho . . . 6 2

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.3.2 Modelo de Cournot para um oligopólio . . . 11

2.4 Índice de concentração industrial . . . 12

2.5 Poder de mercado . . . 13

2.6 A competição no setor elétrico . . . 15

2.6.1 Simulação do comportamento estratégico . . . 15

2.6.2 A competição segundo o modelo de Cournot . . . 16

2.6.4 Comparação entre as soluções obtidas nos dois modelos . . . 18

2.6.5 Uma simulação com duas usinas hidrelétricas dominantes . . . 20

2.7 Considerações finais . . . 22

3

O SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO

3.2 Órgãos que compõem o novo modelo . . . 25

3.2.1 A Agência Nacional de Energia Elétrica — ANEEL . . . 26

3.2.2 O Mercado Atacadista de Energia Elétrica — MAE . . . 26

3.2.3 Operador Nacional do Sistema Elétrico — ONS . . . 27

3.2.4 Comitê Coordenador do Planejamento da Expansão — CCPE . . 27

3.3 Regras operacionais no setor elétrico . . . 28

3.3.1 Despacho centralizado pelo ONS . . . 28

3.3.2 Estabelecimento do MAE . . . 28

3.3.3 Contratação compulsória das demandas . . . 29

3.3.4 Contratos bilaterais . . . 29

3.3.5 Tarifação da transmissão . . . 30

3.4 Regras para implementação do novo modelo . . . 31

3.4.1 Mecanismo de Realocação de Energia (MRE) . . . 31

3.4.2 Implementação de um esquema de oferta de preços . . . 32

3.4.3 Balanço de pagamentos no MAE - com MRE . . . 33

3.5 Formação de preços no mercado de curto prazo . . . 34

3.5.1 Modelo de oferta de preços . . . 34

3.5.2 Modelo de despacho por custo . . . 34

3.5.3 Comparações entre os dois modelos . . . 35

3.6 Processo de formação de preços no setor elétrico . . . 37

3.6.1 Formação dos preços num sistema térmico . . . 37

3.6.2 Formação de preços num sistema hidrotérmico . . . 38

3.7 Restrições de transmissão entre regiões . . . 39

3.8 Direitos de transmissão . . . 39

3.8.1 Excesso de demanda e poder de mercado . . . 41

3.9 A reforma em outros países . . . 42

4

METODOLOGIA

4.1 Caracterização da pesquisa: tipo e natureza . . . 48

4.2 Enfoque e método de investigação . . . 49

4.3 Os limites da pesquisa . . . 49

4.4 Definição dos termos e variáveis principais . . . 50

4.5 Técnica de coleta e tratamento dos dados . . . 51

4.6 Pontos relevantes para a pesquisa . . . 51

5

AÇÕES PARA A FORMAÇÃO DO AMBIENTE

COMPETITIVO NO SETOR ELÉTRICO

5.2 Desverticalização das empresas de geração e distribuição . . . 54

5.3 Capacidade do sistema de transmissão . . . 56

5.4 Capacidade de geração . . . 59

5.4.1 Capacidade de geração instalada . . . 59

5.4.2 Limites na capacidade de geração e comercialização . . . 62

5.5 Confiabilidade do sistema . . . 65

5.6 Combinação de preços entre as empresas . . . 66

5.7 Capacidade agregada do conjunto de pequenas geradoras . . . 67

5.8 Adoção de medidas mitigatórias . . . 68

5.8.1 Contratos bilaterais e obrigações . . . 68

5.8.2 Curvas de ofertas . . . 70

5.8.3 Participação ativa no lado da demanda . . . 71

5.8.4 Incentivo à competição . . . 71

5.9 Considerações finais . . . 74

6

RESULTADOS OBSERVADOS NO BRASIL

6.1.1 Visão geral do modelo 2004 . . . 81

6.2 Leilão de compra e venda de energia elétrica . . . 84

6.2.1 Sistemática do Leilão . . . 86

6.2.2 Características do Leilão . . . 87

6.2.3 Primeira fase . . . 88

6.2.4 Segunda fase . . . 93

7

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

2.1 Ponto de equilíbrio do Nash-Cournot. Fonte: Cabral (2000) . . . 11 2.2 Preço spot para Nash-Cournot e mínimo custo (centralizada). Fonte:

(GCE, 2002o) . . . 21 2.3 Geração hidrelétrica para o equilíbrio Nash-Cournot, operação de mínimo

custo e energia afluente. Fonte: (GCE, 2002o) . . . 22 2.4 Custo de operação X energia afluente ao sistema (mínimo custo). Fonte:

(GCE, 2002o) . . . 23 2.5 Custo de operação X energia afluente ao sistema (descentralizado). Fonte:

(GCE, 2002o) . . . 23 3.1 Curvas de oferta e demanda de energia. Fonte: (GCE, 2002a) . . . 35 3.2 Direitos de transmissão. Elaborada por CARELLI, E. (2004). Fonte:

Stoft (2002) . . . 41 3.3 Razão entre o consumo dado em GWh e a capacidade instalada dada em

MW. Figura elaborada por CARELLI, E. (2004). . . 47 5.1 Linhas de transmissão, em km, que entraram em operação, e, que deverão

entrar, no período 1998 - 2006. Figura elaborada por CARELLI, E. (2004). Fonte: ONS (2004) . . . 58 6.1 Preços da EE no MAE registrados na Região Centro Oeste entre setembro

de 2000 e janeiro de 2005. Figura elaborada por CARELLI, E. (2005). Fonte: MAE (2005) . . . 77 6.2 Preços da EE no MAE registrados na Região Sul entre setembro de 2000

e janeiro de 2005. Figura elaborada por Carelli, E. (2005). Fonte: MAE (2005) . . . 78

6.3 Preços da EE no MAE registrados na Região Nordeste entre setembro de 2000 e janeiro de 2005. Figura elaborada por CARELLI, E. (2005). Fonte: MAE (2005) . . . 79 6.4 Preços da EE no MAE registrados na Região Norte entre setembro de

2000 e janeiro de 2005. Figura elaborada por CARELLI, E. (2005). Fonte: MAE (2005) . . . 79 6.5 Nova Estrutura do Setor Elétrico Brasileiro. Figura elaborada por CARELLI,

E. (2005). Fonte: BRASIL (2004a), BRASIL (2004b), BRASIL (2004c). . 83 6.6 Evolução dos preços da energia elétrica durante a primeira fase do Leilão

1-2004 para o produto 2005-08. Figura elaborada por CARELLI, E. (2005). Fonte: CCEE (2005) . . . 95 6.7 Evolução dos preços da energia elétrica durante a primeira fase do Leilão

1-2004 para o produto 2006-08. Figura elaborada por CARELLI, E. (2005). Fonte: CCEE (2005) . . . 95 6.8 Evolução dos preços da energia elétrica durante a primeira fase do Leilão

1-2004 para o produto 2007-08. Figura elaborada por CARELLI, E. (2005). Fonte: CCEE (2005) . . . 96

2.1 Produção de equilíbrio Nash-Cournot X custo mínimo . . . 19

3.1 Custos operativos e despachos ótimos em um sitema térmico . . . 38

3.2 Crescimento do consumo de energia e da capacidade instalada 1980 -2000 . . . 46

5.1 Agentes distribuídos entre os destinos da energia . . . 59

5.2 Empreendimentos em operação e capacidade de geração até fev de 2005 . 60 5.3 Importação de energia de paises vizinhos . . . 60

5.4 Empreendimentos outorgados entre 1998 e 2005 em construção . . . 61

5.5 Empreendimentos em construção até fevereiro de 2005 . . . 61

5.6 limites nas nas atividades do setor de energia elétrica brasileiro . . . 63

5.7 Participação dos geradores no mercado de energia elétrica em que a par-ticipação nacional e regional em MW é maior do que um por cento . . . . 64

5.8 Comparativo entre as ações sugeridas pela literatura para formação de um ambiente competitivo no setor elétrico e as ações contempladas no modelo para o setor elétrico brasileiro . . . 75

6.1 Comparativo entre as principais modificações do modelo vigente até março de 2004 e o modelo implantado a partir de então . . . 85

6.2 Resultados do Leilão na rodada n . . . 91

6.3 Resultados do Leilão na rodada n+1 . . . 91

6.4 Resultados do Leilão na rodada n+2 . . . 92

6.5 Resultados do Leilão na rodada n+3 . . . 92

6.6 Classificação do produto 2005-08 por ordem crescente de preços . . . 94

6.7 Resultados esperados segundo o modelo de Cournot e resultados obser-vados no Leilão realizado pela ANEEL em 2004 . . . 97

7.1 Principais práticas anticompetitivas que podem ser implementadas no setor elétrico e as medidas incorporadas ao modelo brasileiro para coibi-las 104

Siglas e simbolos Significados

α Proporção de mercado da firma

AN EEL Agência Nacional de Energia Elétrica

β Parâmetro escalar que mede a produção das geradoras termoelétricas para um determinado preço p

CCEAR Contrato de Comercialização de Energia Elétrica no Ambiente Regulado

CCEE Câmara de Comercialização de Energia elétrica CCP E Comitê Coordenador do Planejamento da Expansão CDSA Ccompanhia Energética Cachoeira Dourada

CEA Certificado de Energia Assegurada CEEE Companhia Estadual de Energia Elétrica CERAN Companhia Energética Rio das Antas CESP Companhia Energética de São Paulo CHESF Companhia Hidrelétrica do São Francisco

CM Custo Marginal de produção

CM SE Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico CEM IG Companhia Energética de Minas Gerais CCGT Ciclo Combinado de Turbinas a Gás CM O Custo Marginal de Operação

Ci Custo de produção da firma i

CN P E Conselho Nacional de Política Energética

COP EL Copel Geração S.A.

CADE Conselho Administrativo de Defesa Econômica CP ST Contrato de Prestação de Serviços de Transmissão

DU KE Duke Energy International, Geração Paranapanema S.A. ELET RON ORT E Centrais Elétricas do Norte do Brasil S.A.

EM AE Empresa Metropolitana de Águas e Energia S.A ESCELSA Espírito Santo Centrais Elétricas S.A.

ESS Encargos de Serviços do Sistema F U RN AS Furnas Centrais Elétricas S.A.

ε Elasticidade de demanda

F CI Função Custo Imediato

F F C Função Custo Futuro

GCE Câmara de Gestão da Crise de Energia Elétrica

GCP S Grupos de Coordenadores para Operação e Planejamento do Sistema

GW h Giga Watt hora

HHI Índice de Hirschman-Herfindahl

H Gerador hidrelétrico

Ki Índice de concentração industrial da firma i

Km Índice de concentração industrial de m firmas

L Índice de Lerner

LIGHT Light Serviços de Eletricidade S.A

M AA Mercado Atacadista da Água

M AE Mercado Atacadista de Energia Elétrica M RE Mecanismo de Realocação de Energia

M P Medida Provisória

M W h Mega Watt hora

ON S Operador Nacional do Sistema Elétrico P DE Programação Dinâmica Estocástica P IE Produtores Independentes de Energia pc Preço para contratos futuros

pi Preço escolhido pela firma i

πi Lucro da firma i

p∗

i Escolha ótima de produção da firma i

qM Produção que maximiza o lucro do monopólio

Q Produção do monopólio

qe _{Produção de equilíbrio do mercado}

R$/M W h Preço por Mega Wattshora

SOL Central Geradora Solar Fotovotaica

SEAE Secretariade Acompanhamento Econômico SDE Secretariade Direito Econômico

T Gerador térmico

T M O Tarifa Marginal de Operação T RACT EBEL Tractebel Energia S.A.

Resumo

Em 1990, na Inglaterra, teve início a reforma do Setor Elétrico com a reestruturação e privatização do setor. Desde então, outros países, dentre eles EUA, Nova Zelândia e Brasil, iniciaram o processo de reforma e desregulamentação do setor elétrico, objeti-vando a introdução da competição no setor e o direcionamento de investimentos para a expansão da oferta de energia, de modo a assegurar a eficiência econômica do setor, bem como reduzir os preços. Em geral, tais reformas introduziram a competição nos se-tores de geração e comercialização para consumidores livres e mantiveram os monopólios regulados nas atividades de transmissão e distribuição. Esses princípios também foram adotados na reforma do Setor Elétrico Brasileiro. Além de ser um insumo básico de pro-dução, a energia elétrica possui também caráter social, por ser considerada um serviço de utilidade pública. Por outro lado, não havendo possibilidade de armazenar energia economicamente, sua produção é simultânea ao consumo, acarretando que sua produção seja equivalente à demanda e que a competição entre as empresas geradoras ocorra na quantidade de produção. Com a introdução de um modelo de competição no setor elétrico, uma das preocupações dos países que fizeram a reforma foi a possibilidade das empresas ou grupos de empresas exercerem poder de mercado por meio de práticas anti-competitivas. Isto posto, o tema de pesquisa escolhido para este trabalho foi “a análise das práticas anticompetitivas visando a estabelecer práticas competitivas na geração da energia elétrica, utilizando o modelo de Cournot-Nash”. O objetivo geral desta tese é: “identificar quais medidas sugeridas pela literatura especializada para evitar a adoção de práticas anticompetitivas e reduzir o poder de mercado estão sendo consideradas na implementação do novo modelo para o setor elétrico brasileiro, tendo como referência teórica o modelo de Cournot-Nash”. A motivação para escolha desse tema está no fato de que, se a variável estratégica escolhida para a competição for a quantidade de energia gerada, o modelo de Cournot é o mais adequado para analisar o setor; sendo a eletrici-dade um produto homogêneo, podem-se obter preços significativamente acima do custo marginal, desde que a oferta desse produto seja administrada explorando a capacidade de usina geradora. Assim, o setor deve ser regulado para restringir as possibilidades de adoção de práticas anticompetitivas pelos geradores ou grupo de geradores. A técnica de coleta de dados utilizada para a efetivação deste trabalho consistiu na comparação e análise de documentos publicados pelos órgãos que atuam no Setor Elétrico Brasileiro, em especial o MME, a ANEEL, o MAE e o ONS, e da pesquisa bibliográfica associada ao tema. A comparação permitiu avaliar se as medidas adotadas para o modelo brasileiro contemplam as recomendações sugeridas na literatura pertinente e, conseqüentemente, verificar se o modelo implementado no Setor Elétrico Brasileiro restringe a possibilidade das empresas geradoras de energia exercer poder de mercado por meio da adoção de práticas anticompetitivas, como a manipulação da quantidade de energia ofertada.

In 1990, in England, the reform of the Electric Sector with the reorganization and privatization of the sector had beginning. Since then, other countries, amongst them U.S.A., New Zealand and Brazil, had initiated the reform process and deregulation of the electric sector, objectifying the introduction of the competition in the sector and the aiming of investments for the expansion of offers of energy, in order to assure the economic efficiency of the sector, as well as reducing the prices. In general, such reforms had introduced the competition in the generation sectors and commercialization for free consumers and had kept the monopolies regulated in the activities of transmission and distribution. These principles had been also adopted in the reform of the Brazilian Electric Sector. Besides being one basic factor of production, the electric energy also possesses social character, by that being considered a service of public utility. On the other hand, not having possibility to store energy economically, its production is simultaneous to the consumption, it mean that the production management may be signalized by the demand and that the competition between the generating companies occurs in the amount of production. With the introduction of a competition model in the electric sector, one of the concerns of the countries that had made the reform was the possibility of the companies or groups of companies are able to exert market power by means of anticompetitive practical. In view that, the theme chosen for the present research was "the analysis of practical the anticompetitive aiming to establish practical competitive in the generation of the electric energy, using the model of Cournot-Nash". The general objective of this thesis is: "to identify which measures suggested for specialized literature for to prevent the adoption of anticompetitive practical and to reduce the market power are being considered in the implementation of the new model for the Brazilian electric sector, having as theoretical reference the model of Cournot-Nash". The motivation to choose this theme is the fact that, if the strategical variable chosen for competition will be the amount of generated energy, the model of Cournot is adjusted to analyze the sector. Being the electricity a homogeneous product the prices can be increased significantly above of the cost marginal, since whom offers this product manage exploring the capacity of generating plant. Thus, the sector must be regulated to restrict the possibilities of adoption of anticompetitive practical for the generators or group of generators. The technique of data collect used for the validation of this work consisted in a comparison and the analysis of the document published by the agencies that act in the Brazilian Electric Sector, in special the MME, the ANEEL, the MAE and the ONS, and of the bibliographical research associate to the subject. The comparison allowed to evaluate if the measures adopted for the Brazilian model contemplates the recommendations suggested in pertinent literature and, consequently, to verify if the model implemented in the Brazilian Electric Sector restricts the possibility of the generating companies of energy to exert market power by means of the adoption of anticompetitive practical, as the manipulation of the amount of offered energy.

Capítulo 1

INTRODUÇÃO

1.1

Exposição do assunto

Em 1990, na Inglaterra, teve início a reforma do Setor Elétrico com a reestru-turação e privatização do setor (WOLFRAM, 1999). Desde então, outros países, dentre eles EUA, Nova Zelândia e Brasil, iniciaram o processo de reforma e desregulamentação do setor elétrico, objetivando a introdução da competição no setor e o direcionamento de investimentos para a expansão da oferta de energia, visando assegurar a eficiência econômica do setor, bem como reduzir os preços. Em geral, tais reformas introduzi-ram a competição nos setores de geração e comercialização para consumidores cativos e mantiveram os monopólios regulados nas atividades de transmissão e distribuição. Na reforma do Setor Elétrico Brasileiro, esses princípios também foram adotados para que os objetivos básicos fossem atingidos (GCE, 2002n).

Com o advento da globalização, que provocou a abertura econômica sem precedentes na história do Brasil, culminando com a privatização de empresas estatais, também o Setor Elétrico Brasileiro sofreu uma reestruturação e, com isso, a instauração de um novo modelo para geração e comercialização da energia elétrica.

As mudanças no Setor Elétrico, que diferenciam o modelo antigo do novo, são: o financiamento, que era feito por recursos públicos, passou a incluir também recursos privados; as empresas, que antes eram verticalizadas, foram divididas por atividades, isto é, empresas de geração, transmissão, distribuição e comercialização1_{; a maioria}

1_{Algumas importantes empresas permaneceram verticalizadas em razão de não existir até então}

legislação federal obrigando a separação das atividades. A desverticalização passou a ser obrigatória com a sanção da Lei no_10.848/04.

das empresas eram estatais, agora o mercado está aberto à empresas privadas; havia monopólio na geração e comercialização, no novo modelo o ambiente é de competição nesses segmentos; os consumidores eram cativos, hoje são divididos em cativos e livres; as tarifas praticadas na geração eram reguladas pelo governo e passaram a ser negociadas livremente.

Portanto, o principal objetivo da reforma é estabelecer competição nos seg-mentos de geração e comercialização da energia elétrica para consumidores livres, além de aumentar a eficiência, reduzir os preços e regulamentar os monopólios que atuam na distribuição da energia.

O sistema de geração de energia elétrica brasileiro é predominantemente hidrelétrico, com diversas usinas na mesma bacia, decorrendo daí uma situação de co-laboração entre elas, e não de competição. Além disso, em virtude do Brasil comportar regiões com diferenças climáticas acentuadas, os cenários hidrológicos são diferenciados e, muitas vezes, até opostos. Enquanto ocorrem enchentes na Região Sul, em outras Regiões ocorrem estiagens prolongadas ou vice versa. Esses cenários influenciam forte-mente na geração e nos preços da energia elétrica comercializada.

Este trabalho apresenta um estudo sobre o modelo idealizado pelo Comitê de Revitalização, criado pela Resolução 18, de 22/6/2001, cuja missão foi encaminhar pro-postas que corrijam as disfunções existentes e aperfeiçoem o Modelo do Setor Elétrico, praticado desde 1998, para a geração, transmissão, comercialização e distribuição da energia elétrica no Brasil. A partir disso, são discutidas algumas condições gerais e específicas que permitem interpretar esse modelo como um oligopólio do tipo verticali-zado.

1.2

Descrição do tema e do problema

Em mercados oligopolistas, apenas algumas firmas são responsáveis pela maior parte ou toda a produção do mercado e, além disso, os produtos podem ser homogêneos ou diferenciados. Nesses mercados, as barreiras à entrada e medidas es-tratégicas desestimulam e, praticamente, inviabilizam a instalação de novas empresas. Isso possibilita, à maioria delas ou a todas, auferir lucros substanciais a longo prazo. No caso da geração da energia elétrica, não há possibilidade de haver diferenciação do produto, porém, pode haver diferenciação na qualidade da energia. A importância do problema que envolve a geração da energia elétrica é destacada por Souza (2002, p. 2),

quando afirma que “ a energia elétrica constitui para a indústria de um país o que a água significa para agricultura: condição sine qua non”.

Nos países desenvolvidos, principalmente da Europa, EUA e Japão, depen-dentes quase que exclusivamente de energia de origem fóssil, a base industrial está migrando para indústrias de alta tecnologia, mais econômicas em relação ao consumo energético, porém, em função da sensibilidade dos equipamentos quanto à variação da tensão e de prejuízos com interrupção do fornecimento, essas empresas estão mais exi-gentes na qualidade da energia (SOUZA, 2002). Além de ser um insumo básico, a energia elétrica possui também o caráter social por ser considerada um serviço de uti-lidade pública. Por outro lado, após a energia ter sido gerada não há como estocá-la, isto é, a energia só é produzida se houver demanda simultânea. Isso significa que o gerenciamento da produção deve ser sinalizado pela demanda e que a competição entre as empresas geradoras se dá na quantidade de produção (GCE, 2002n).

Dessa forma, segundo Borenstein, Bushnell e Kahn(1996, p. 10 ), "[...] o modelo de competição mais adequado ao setor elétrico é o modelo de Cournot, em que as empresas geradoras definem a quantidade de energia a ser produzida, admitindo a quantidade produzida por seus concorrentes ". Diante desse quadro, definiu-se como tema de pesquisa deste trabalho a análise das práticas anticompetitivas segundo as quais seja possível, por meio do modelo de Cournot-Nash, para o caso brasileiro, estabelecer as práticas competitivas na geração da energia elétrica.

No Brasil, uma das maiores dificuldades está na definição de regras que pro-movam a competição no setor da geração. Dois instrumentos básicos são utilizados: a) o despacho centralizado pelo Operador Nacional do Sistema - ONS; e b) o pagamento aos geradores pela produção e a cobrança dos demandantes pelo consumo através do MAE (GCE, 2002n).

Nesta perspectiva, o tema sinaliza o seguinte problema de pesquisa: “Quais são as práticas anticompetitivas que podem ser detectadas, por meio do modelo de Cournot, na geração da energia elétrica no mercado livre brasileiro?”

1.3

Objetivos

A discussão do tema e do problema permitem determinar os objetivos a serem alcançados.

1.3.1

Objetivo geral

Tendo como referência teórica o modelo de Cournot-Nash, identificar quais medidas sugeridas pela literatura especializada para evitar a adoção de práticas anti-competitivas e reduzir o poder de mercado estão sendo consideradas na implementação do novo modelo para o setor elétrico brasileiro.

1.3.2

Objetivos específicos

1. Analisar o modelo para geração da energia elétrica no Brasil proposto pelo Go-verno;

2. Analisar o modelo de comercialização de energia no mercado livre proposto pelo Governo;

3. Analisar a divisão do mercado de energia entre os geradores, identificando os agentes que podem exercer poder de mercado;

4. Identificar os problemas estruturais que influenciam na geração, transmissão e distribuição da energia elétrica no Brasil e que possibilitam o exercício do poder de mercado por meio da manipulação da quantidade de energia disponibilizada; 5. Verificar se os pontos que podem permitir a ocorrência de práticas

anticompetiti-vas, detectadas através do modelo de Cournot-Nash, com influência nos preços no mercado spot, já descritas pela literatura especializada, estão sendo considerados no processo de geração da energia.

1.4

Justificativa para o tema

Durante a segunda metade do século XX, aproximadamente 99% da capaci-dade instalada de geração, comercialização e distribuição de energia elétrica pertencia ao setor público. Foram construídas as grandes hidrelétricas e linhas de transmissão, as quais eram de propriedade de firmas verticalizadas. Porém, com as sucessivas crises econômicas, iniciadas no final da década de 70, o Estado foi perdendo a capacidade de investimentos. Além disso, a ausência de competição entre as empresas geradoras con-tribuiu para inibição da expansão da oferta e a ampliação da capacidade de transmissão, acarretando, portanto, defasagem da oferta em relação à demanda. O sistema passou

a operar no limite e ficou fortemente exposto aos regimes hidrológicos. Para modificar esse panorama, desde meados da década de 90 o Setor Elétrico Brasileiro vem sendo reformado. O principal objetivo da reforma é estabelecer competição nos segmentos de geração e comercialização da energia elétrica para consumidores livres, além de aumentar a eficiência, reduzir os preços e regulamentar os monopólios que atuam na distribuição da energia. Dentre os órgãos criados com a reforma, encontram-se a Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL, o MAE, o ONS e o Comitê Coordenador do Planejamento da Expansão — CCPE, todos com funções específicas.

Em ambientes econômicos oligopolizados, a competição entre as firmas é ca-racterizada por meio da discriminação de preços, diferenciação de produtos, segmentação do mercado, reserva de mercado, política de patentes etc. Como já foi mencionado, no caso da eletricidade não há possibilidade de diferenciação de produtos e, desse modo, torna-se impraticável a segmentação do mercado. Em função do respeito às normas que disciplinam o setor, é impossível adotar a política de reserva de mercado. Portanto, a competição pode ser feita pela diferenciação de preços ou pela quantidade que pode ser ofertada. Esses dois formatos de competição podem ser examinados tendo como base a teoria dos jogos, em que cada jogador tem uma função resposta pressupondo o comportamento do jogador concorrente.

O modelo competitivo que descreve o comportamento dos jogadores quando o jogo envolve a diferenciação de preços é conhecido como Modelo de Bertrand. Se o jogo envolver a quantidade ofertada, o modelo que descreve o comportamento dos jogadores é o Modelo de Cournot. O modelo de Cournot é o mais adequado para o setor elétrico, pois Cournot modelou a competição tendo a quantidade como a variável estratégica, isto é, uma vez escolhido o tamanho de uma usina (por exemplo, 1000MW), este não poderá ser alterado com facilidade. Daí o fato de ser considerada uma variável estratégica. Sendo a eletricidade um bem homogêneo, pode-se obter preços significativamente acima do custo marginal, desde que seja administrada a oferta desse bem, explorando a capacidade de usina geradora, dependendo da elasticidade de preço. No Modelo de Bertrand, havendo equilíbrio entre a oferta e a demanda, os preços praticados não devem ser muito diferentes dos custos marginais (BORENSTEIN, BUSHNELL, KAHN,1996).

Considerando o exposto acima, o ineditismo deste trabalho é caracterizado no fato da não existência, até o momento, de trabalhos publicados que façam a comparação entre as medidas sugeridas pela literatura e as medidas incorporadas ao modelo para restringir a possibilidades de implementação das práticas anticompetitivas, apontadas

por meio do modelo de Cournot, na comercialização da energia elétrica no mercado spot brasileiro e que permitem o exercício do poder de mercado.

O presente trabalho pretende apenas apresentar subsídios para que a le-gislação que regulamenta esse setor possa ser aperfeiçoada de forma a implementar a concorrência, minimizando a possibilidade para o exercício do poder de mercado por uma empresa ou grupo de empresas.

Procura também contribuir com os seguintes aspectos: com a definição de contornos para ações reguladoras que compõe a política do setor elétrico no item comer-cialização da energia e para a adequação, se necessário, de regras que regulamentem a competição no setor elétrico brasileiro.

1.5

Estrutura do trabalho

Este trabalho está dividido em sete capítulos e seu conteúdo distribuído em conformidade com a descrição que segue. O primeiro capítulo, introdutório ao assunto em estudo, apresenta a exposição do tema e sua organização. É discutida uma visão geral da reforma do setor elétrico, enfatizando a concorrência na geração da energia elétrica e suas implicações no comportamento dos preços no mercado spot brasileiro. São ainda apresentados o tema e o problema de pesquisa, a definição dos objetivos da pesquisa, a justificativa, originalidade, ineditismo, relevância, contribuição e limites preliminares do trabalho.

O segundo capítulo apresenta a fundamentação teórica, com a descrição dos conceitos da economia industrial referentes à competição e concorrência no setor de energia elétrica, com destaque aos parâmetros para estimar o grau do poder de mercado de uma empresa ou grupo de empresas em um ambiente de oligopólio, especialmente na região da Califórnia, nos EUA, por ter um sistema elétrico semelhante ao brasileiro.

O terceiro capítulo é dedicado à descrição do novo modelo para o setor elétrico brasileiro, de acordo com o que foi proposto pelo Comitê de Revitalização do Modelo do Setor Elétrico tendo por base os relatórios desse Comitê, especialmente os Relatórios de Progresso números dois e três e os anexos A a M, também produzidos pelo referido Comitê.

O quarto capítulo apresenta a metodologia para o desenvolvimento da tese, caracterizando o tipo e a natureza da pesquisa, enfoque do método de investigação bem como alguns indicadores dos pontos relevantes para a pesquisa.

O quinto capítulo é dedicado à descrição das ações que contribuem para a formação de um ambiente competitivo no setor elétrico segundo o modelo de Cournot contempladas pelo modelo implantado em 1998, bem como as modificações relevan-tes impostas pelas Leis números 10.847/04 e 10.848/04 e suas possíveis implicações no ambiente competitivo.

No capítulo sexto, é apresentada a descrição do comportamento dos preços no mercado spot nas diferentes regiões produtoras de energia, no período compreendido entre setembro de 2000 e janeiro de 2005, segundo dados publicados no site do Mercado Atacadista de Energia Elétrica - MAE, bem como os resultados do primeiro Leilão de compra de venda de energia elétrica proveniente de empreendimentos de geração existentes. Finalmente, o sétimo capítulo é dedicado à síntese e às conclusões.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1

Considerações iniciais

A competição entre as firmas oligopolistas pode ser explicada também pela teoria dos jogos. Nela, os atores são entidades tais como firmas, pessoas individuais ou governos responsáveis pela tomada de decisão e são chamados jogadores. As posições ou decisões que esses jogadores tomam são chamadas estratégias. Desse modo, uma firma pode escolher como estratégia de competição a quantidade q de produção, enquanto que outra pode escolher o preço p do produto. Uma lista de estratégias, escolhida uma para cada jogador é chamada combinação de estratégias. Os participantes da competição jogam presumindo a estratégia dos seus oponentes. Por isso, o objetivo central da teoria dos jogos é prever a combinação de estratégias a ser implementada e, com base nessa previsão, escolher a melhor resposta, objetivando recompensa ou payoff1 _{no final do}

jogo.

Cada jogador escolhe sua própria estratégia de forma a maximizar sua re-compensa, pressupondo e admitindo como dadas as estratégias dos outros jogadores, de acordo com Eaton B. e Eaton D. (1999). A função melhor resposta é definida como sendo a função que relaciona as estratégias que maximizam a recompensa do próprio jogador com as estratégias dos outros jogadores. Uma combinação de estratégias em que cada jogador escolhe a estratégia de melhor resposta às estratégias dos outros jogadores é uma estratégia de equilíbrio. Na primeira metade do século XIX, o matemático Au-gustin Cournot desenvolveu um modelo de combinação de estratégias de equilíbrio que se tornou conhecido como Modelo de Cournot e voltou a ser discutido a partir de 1930.

No modelo de Cournot, ou duopólio de Cournot, a estratégia é a escolha da quantidade de produção. O ponto de referência é que cada jogador considera fixa a quantidade de produção que seu concorrente adotou como estratégia e toma sua própria decisão definindo a melhor resposta. O equilíbrio de Cournot ocorre no ponto de inter-seção das funções melhor resposta dos dois jogadores.

Um dos estudiosos da teoria dos jogos foi o matemático americano John Nash. Em 1950, Nash generalizou as idéias desenvolvidas por Cournot e Bertrand e, por essa razão, o ponto de equilíbrio muitas vezes é denominado equilíbrio de Nash. O equilíbrio de Nash ocorre quando cada firma escolhe a função melhor resposta pressupondo a estratégia adotada pelos concorrentes como dada. Na seqüência serão apresentados os modelos de Bertrenad e Cournot, com ênfase no segundo pois é a referência deste trabalho.

2.2

Modelo de Bertrand

O modelo de Bertrand admite que os jogadores escolham como estratégia o preço de produção. Para simplificar, considera-se um duopólio, ou seja, apenas duas firmas disputando fatias do mercado. Seja p1 o preço escolhido pela firma 1 como melhor

resposta admitindo que a firma 2 escolhe o preço p2, e seja D (p) a demanda do mercado.

A demanda da firma 1 será igual à demanda do mercado se p1 < p2, 1₂ da demanda de

mercado se p1 = p2 e zero se p1 > p2. Sendo C o custo de produção da firma 1, então

seu lucro será dado por

π (p1, p2) =          π1(p1, p2) = (p1− C)D(p) se p1 < p2 π1(p1, p2) = (p1− C)D(p) 2 se p1 = p2 π1(p1, p2) = 0 se p1 > p2

O equilíbrio ocorre quando as firmas escolhem um par de preços que maxi-mizam seus lucros (TIROLE, 1998, p. 211).

2.3

Modelo de Cournot

O principal mérito desse modelo, que realça a interdependência entre as firmas produtoras e/ou vendedoras, consiste na introdução das funções de reação.

2.3.1

Equilíbrio de Cournot-Nash

Como já foi dito, no modelo de Cournot, as firmas escolhem a quantidade ou capacidade de produção de acordo com sua variável estratégica. De início, a des-crição do modelo admite um duopólio. Segundo Cabral (2000), pode-se admitir que as quantidades q1 e q2 sejam as produções escolhidas pelas firmas 1 e 2

respectiva-mente, P (q1+ q2)o preço de cada unidade de produção do duopólio e C (q1)o custo do

produção de cada unidade da firma 1. Então a receita da firma 1 é dada por:

R (q1+ q2) = P (q1+ q2) q1 (2.1)

e o lucro é dado por:

π1(q1, q2) = P (q1+ q2) qi− C1(q1). (2.2)

A firma 1 escolhe a produção q∗1, em que a receita marginal é igual ao custo

marginal, isto é, ∂π (q1, q2) ∂qi

= C0

1(q1). Ou seja P (q1+ q2) + qiP0(q1+ q2) = C10(q1)

maximiza o lucro da firma 1. Por outro lado, fazendo ∂πi(q1, q2) ∂q1

= 0, pode-se escever: P (q1+ q2) + q1P0(q1+ q2)− C10(q1) = 0. (2.3)

Da equação 2.3 obtém-se a produção q1 que maximiza o lucro da firma 1, ou seja

q1 =−

P (q1 + q2)− C10(q1)

P0_{(q1+ q2)} . (2.4)

Seja Q = q1 + q2, como a elasticidade de demanda é dada por ε = −

∂Q ∂P P Q, obtém-se a relação P (Q)_{− C}0_(q 1) P =− q1 Q 1 ε (2.5) e, fazendo α1 = − q1

Q, que representa a fatia de mercado da firma 1, na equação 2.5, chega-se à equação P (Q)_{− C}0_(q 1) P = α1 ε (2.6)

denominada Índice de Lerner2, L1, para firma 1 . Portanto, o Índice de Lerner é

pro-porcional à fatia de mercado da firma 1 e inversamente propro-porcional à elasticidade de demanda D (TIROLE, 1998, p.219).

Admitindo que, q∗

1(q2) e q∗2(q1) sejam as escolhas ótimas feitas pela firma

1, dada a produção q2 da firma 2 e pela firma 2 dada a produção q1 da firma 1,

2_{No caso de monopólio, a fatia de mercado da firma é α = 1, de modo que} P (Q)−C0(Q)

P =

1 ε.

Q Q Ponto de Equilíbrio de Nash-Cournot q q* * 1 1 2 2

Figura 2.1: Ponto de equilíbrio do Nash-Cournot. Fonte: Cabral (2000)

respectivamente, então quando ocorre o equilíbrio de Cournot, o ponto de equilíbrio (qe

1(q2) , qe2(q1)) pertence à interseção das curvas de reação das firmas 1 e 2, isto é

(qe

1(q2) = q2e(q1)) (CABRAL, 2000). Seja qM a produção que maximiza o lucro do

monopólio, então tem-se qM _{= q}e

1(q2) + q2e(q1). A figura 2.1 representa graficamente as

curvas de reação de cada firma e o ponto de equilíbrio. Substituindo a expressão 2.4 na igualdade qe

1(q2) = q2e(q1) obtém-se P1(Q)− C0(q1) P0 1 = P2(Q)− C 0_(q 2) P0 2 , (2.7)

ou, em outras palavras, no ponto de equilíbrio de Cournot ambas as firmas apresentam o mesmo Índice de Lerner.

2.3.2

Modelo de Cournot para um oligopólio

Para um oligopólio, o modelo de Cournot é uma generalização do modelo para um duopólio.

Segundo Tirole (1998), admitindo-se q1, q2, ..qi...qn como sendo as produções

escolhidas pelas firmas i = 1, 2....n, tomando Q = q1+ q2+ .. + qi+ ... + qn a produção

do oligopólio, P (Q) o preço de cada unidade de produção do monopólio e C (qi)o custo

da produção de cada unidade da firma i, então a receita da firma i será dada por:

Ri(q1, q2, ..qi...qn) = P (q1, q2, ..qi...qn) qi (2.8)

e o lucro dado por:

Para maximizar seu lucro, a firma i escolhe a produção qi∗ em que a receita

marginal é igual ao custo marginal, isto é, ∂πi(q1, q2, ..qi...qn)

∂qi

= C0(qi),

que resulta na equação

Pi(q1, q2, ..qi...qn) + qiPi0(q1, q2, ..qi...qn)− C0(qi) = 0. (2.10)

Seja q∗

i (q1, q2...qn) a escolha ótima feita pela firma i dada a produção qj,

j = 1, 2, ....n _{e j 6= i da firma j, então quando ocorre o equilíbrio de Cournot, o} ponto (qe

1(q2...qn) , ..., qne(q1, q2,...qn−1)) pertence à interseção das curvas de reação das

firmas. Seja qM _{a produção que maximiza o lucro do monopólio, então tem-se q}M ₌ n

X

i=1

qe

i (q1...qn). O índice de Lerner para empresa i pertencente ao oligopólio é:

P (Q)_{− C}0_(q i) P = αi ε em que αi = − qi

Q. No caso especial de haver n firmas, todas com a mesma proporção de mercado, pode-se escrever P (Q)− C

0_(q i)

P =

1

nε. Em particular, se a elasticidade for ε = 0, 1 e n = 20, então o preço de venda de cada unidade do produto poderá exceder em até 100% o custo marginal. Isso significa que, se a elasticidade de demanda for muito baixa, mesmo num mercado relativamente desconcentrado, o preço de uma unidade de produto pode exceder em muito o custo marginal, como, por exemplo, no setor elétrico.

2.4

Índice de concentração industrial

São usados índices para medir a concentração industrial. Segundo Tirole (1998), uma medida para estimar a concentração industrial da firma i tem sido o índice de concentração, que representa a taxa de produção da firma i em relação ao mercado e é dado por:

Ki =

qi

Q (2.11)

sendo qi a produção da firma i e Q. Fazendo αi =

qi

Para medir concentração do oligopólio com m firmas, é usado o coeficiente Km =

m

P

i=1

αi, em que α1 > α2 > .... > αm. Sendo n > m, o total de firmas no mercado,

tem-se

n

P

i=1

αi = 1 (TIROLE, 1998, p. 21).

Outra medida amplamente usada para estimar a concentração de mercado é o Índice Hirschman-Herfindahl - HHI - definido como a soma dos quadrados da porção de mercado de cada empresa, dado pela equação

HHI =

n

X

i=1

α2i (2.12)

O Índice Hirschman-Herfindahl - HHI - varia entre zero, quando não há nenhuma concentração, e um, no caso de monopólio, e, geralmente, o valor HHI é multiplicado por 10 000 (TIROLE, 1998).

2.5

Poder de mercado

Segundo Cabral (2000, p. 6), o poder de mercado pode ser definido como “a capacidade de atribuir preços acima do custo, especificamente, acima do custo marginal”. O poder de mercado pode ser exercido horizontalmente, quando a firma consegue impor o preço de um bem ao mercado pela participação em uma única atividade da cadeia de produção, e, verticalmente, quando a firma participa de duas ou mais atividades relacionadas. Uma firma com poder de mercado tem condições para obter altos lucros, impondo ao mercado preços acima do custo marginal. Adquirir e manter poder de mer-cado é uma importante parte da estratégia para maximizar o valor da firma. As firmas podem adquirir poder de mercado através de proteção legal pelo registro de patentes de produtos e/ou tecnologias, impedindo, desse modo, a entrada de novos competidores. Criar poder de mercado, porém, não basta. A firma deve ser capaz de manter o poder de mercado, pois patentes expiram e imitações de produtos, antes patenteados, passam a inundar o mercado. Além disso, um mercado pode ser desregulamentado e indús-trias, antes protegidas, passam a disputar fatias desse mercado. Portanto, desenvolver estratégias visando a manutenção do poder de mercado é decisivo para a manutenção dos preços acima do custo marginal e auferir altos lucros.

Uma preocupação dos economistas tem sido encontrar um índice economé-trico ou matemático que expresse a medida do poder de mercado da firma, empresa ou grupo de firmas dominantes. Uma medida usual é uma generalização do Índice de

Lerner definido por: L = n X i=1 αi P (Q)_{− C}0_(q i) P (Q)

É facil ver que, para o caso do monopólio o índice de Lerner depende apenas da elasticidade da demanda, isto é, P (Q)− C

0_(q)

P (Q) =

1

ε, donde conclui-se que o grau de poder do monopólio está inversamente relacionado à elasticidade de demanda enfrentada pela empresa (CABRAL, 2000, p. 73).

Considerando o modelo Cournot generalizado para n firmas, o Índice de Lerner para firma i, é Li =

P (Q)_{− C}0_(q i)

P (Q) , e, o Índice de Lerner para as n-firmas é L = HHI

ε (TIROLE, 1998).

Segundo Borenstein (2001), um ponto relevante evidenciado pelas fórmulas desses índices é que, tanto para estimar o poder de mercado pelo Índice de Lerner como pelo índice HHI, é necessário conhecer a proporção do mercado de cada firma. Além disso, outro fator com influência relevante na estimativa do grau de poder de mercado é a elasticidade de demanda.

Dois fatores, em geral, determinam o nível de poder de mercado que uma empresa pode exercer: a elasticidade de demanda do mercado e o grau de competição entre as firmas. Num ambiente de competição perfeita, a elasticidade de preço da de-manda fica irrelevante devido à intensidade de competição; num ambiente de monopólio, apenas a elasticidade de demanda interessa, pois não há nenhum competidor; e num am-biente de oligopólio, tanto a elasticidade de demanda como o grau de competição entre as firmas influenciam o grau de mercado (BORENSTEIN, BUSHNELL, KAHN, 1996). Como pode ser observado na equação 2.12, o HHI mede o grau de competição entre as empresas, mas não dá nenhuma indicação sobre a elasticidade de demanda. Desse modo, não pode ser tomado como uma boa estimativa do grau do poder de mercado. O HHI assume também, implicitamente, que todos os competidores estão se comportando de forma semelhante, isto é, admite um oligopólio típico, porém esta suposição pode não ser verificada quando o mercado contém muitas firmas marginais com capacidade de produção agregada significante3 _{(BORENSTEIN, BUSHNELL, KAHN, 1996).}

No caso do setor de energia elétrica após a desregulamentação, o uso de índices de concentração de mercado para estimar o grau de poder de mercado de um gerador, ou conjunto de geradores, não tem sido considerado satisfatório. Segundo

3_{Borenstein (1996) descreve um exemplo para o setor elétrico que tenha um mercado monopolizado}

Borenstein, Bushnell e Kahn (1996, p. 1) "em parte isso acontece porque os índices de concentração dependem de dados históricos, tais como comercialização e congestão de transmissão, os quais passaram a ter influência sobre o índice, pois houve incentivos para a empresas se reestruturarem ". E, com objetivo de fazer uma análise aproximada do poder de mercado no setor de energia elétrica, eles sugerem que seja simulado o comportamento estratégico das firmas no mercado, baseados nos custos e características de produção, considerando o conjunto de geradores proprietários ou outros geradores, sob um cenário de desregulamentação por meio do modelo de Cournot. Para Borenstein, Bushnell e Knittel (1999), o modelo Cournot-Nash, embora não seja perfeito, pois ignora, por exemplo, aspectos dinâmicos da competição, oferece várias vantagens significativas em relação à análise por meio de índices de concentração.

2.6

A competição no setor elétrico

2.6.1

Simulação do comportamento estratégico

Segundo a análise do Comitê de Revitalização do Setor Elétrico Brasileiro, que será descrita no capítulo três, a abordagem mais rápida para detectar e analisar o exercício do poder de mercado em Mercados Atacadistas de Energia "consiste em simular a operação e monitorar diretamente o impacto do comportamento estratégico dos agentes nos preços de mercado, rendas das empresas e outras variáveis de interesse "(GCE, 2002o, p. 63). Para realizar essa simulação, admite-se um modelo de oligopólio com base na teoria dos jogos, estuda-se o comportamento estratégico das empresas no mercado através de um jogo não-cooperativo. Por meio desse modelo, é possível avaliar o exercício do poder de mercado diretamente, sem a inferência, a partir de um índice de concentração simples e estático como o índice HHI. Os dois enfoques clássicos para este tipo de modelagem são os modelos de Bertrand e Cournot, descritos nos items 2.2 e 2.3, respectivamente.

A primeira etapa na modelagem desse mercado é a admissão de um conjunto de n produtores com poder de mercado, isto é, que possuem capacidade para ajustar suas ofertas a ponto de provocar alteração do preço da energia no mercado, chamados de produtores estratégicos denominados ou price makers. É assumido, por hipótese, que cada um desses produtores possui um custo de operação variável ci, i = 1, ..., n, dado

por uma função de custos linear, dependente da sua quantidade produzida, Ei. Existe

hipótese, não conseguem influenciar o preço do mercado (BORENSTEIN, BUSHNELL, KAHN, 1996).

Barroso (2000) supôs que o custo de operação dos produtores dependentes é uma função quadrática4 _{do total por eles ofertado dada por, F (O) =} O2

2β, em que

O, dada pela diferença entre a demanda D do sistema e a quantidade total energia Q produzida pelos produtores estratégicos, é a oferta total dos produtores dependentes e β é um parâmetro escalar que mede a produção das usinas térmicas para um dado preço p, e, sendo custo marginal de produção é dado pela derivada dF (O)

dO , escreveu a equação da produção total dos produtores dependentes como uma função linear do preço spot p, ou seja O(p) = βp.

2.6.2

A competição segundo o modelo de Cournot

Barroso (2000), assumindo as hipóteses descritas acima, estudou o problema da competição no setor elétrico segundo o modelo de Cournot, também denominada descentralizada, e, como resultado, encontrou as segunites funções:

p (Q) = D₋ n P k=1 Ek β (2.13)

para o preço do oligopólio em função da produção total dos produtores estratégicos se Ei, i = 1, . . . , n for a oferta de cada produtor estratégico i;

πi = [p(Q)− ci]Ei (2.14)

como função do lucro do produtor i, no caso da existência de n produtores estratégicos no mercado e conhecidas as quantidades de energia produzidas por seus n−1 competidores; e 2Ei∗ = D− βci − N X k6=i Ek (2.15) em que E∗

i é produção do produtor independente i que maximiza seu lucro em relação

a produção das demais empresas concorrentes. O resultado 2.15 é a solução da equação ∂πi

∂Ei

= 0.

4_{Kelman (1999), considerou a função F (O) =} O2

2β+ bO + c, em que o custo marginal, se a oferta dos

produtores estratégicos atendesse totalmente a demanda, corresponderia ao custo do primeiro produtor dependente. Não há perda de generalidade ao considerar F (O) = O_2β2.

Considerando que a expressão 2.15 determina a produção de energia E∗ i, que

maximiza o lucro do produtor estratégico i, assumindo como conhecidas as produções de seus competidores e admitindo que todos os outros produtores estão simultaneamente tentando maximizar seus próprios lucros sem o conhecimento das decisões de seus con-correntes, o modelo de concorrência de Cournot, discutido em 2.3, proporciona a solução de equilíbrio Cournot-Nash para esse problema.

A expressão 2.15, que maximiza os lucros dos n produtores independentes, pode ser escrita em forma5 _{de sistema linear com n equações maximizadoras dos lucros}

dos i geradores independentes e n incógnitas como segue                    2E1+ E2+ ... + En= [D− βc1] E1+ 2E2+ ... + En= [D− βc2] ... ... E1+ E2 + ... + 2En = [D− βcn] (2.16)

A solução do sistema 2.16 é obtida convencionalmente. Seja M a matriz dos coeficientes do sitema linear 2.16, E a matriz que representa a produção de cada gerador e Π a matriz que representa as diferenças D − βc, i = 1, 2, ...., n, então o sistema 2.16 assume a forma matricial M E = Π cuja solução é E = M−1Π. A solução desse sistema proporciona o ponto de equilíbrio de Cournot-Nash (BARRROSO, 2000), em que a melhor resposta procurada para a usina geradora i é Ee

i.

A generalização dos resultados, obtida por meio da manipulação algébrica das equações que descrevem as variáveis envolvidas, foram descritas por Barroso (2000) e consistem nas equações:

Eie = D_{− nβc}i+ β n P k6=i ck n + 1 (2.17)

que dá a produção de cada produtor estratégico no ponto de equilíbrio,

Qe(n) = n X i=1 E_ie= nD_{− β} n P i=1 ci n + 1 (2.18)

5_{Para a função F (O) =} O2

2β + bO + c, a equação é escrita na forma 2Ei+ N

P

k6=i

Ek = D − β(ci+ b),

que determina a quantidade total de produção de equilíbrio e pe(n) = D + β n P i=1 ci β (n + 1) (2.19)

que estima o preço spot do sistema em função do número de empresas no ponto de equilíbrio.

2.6.3

A competição pelo mínimo custo

Outra forma de concorrência está associada ao problema de mínimo custo, e resulta da solução do seguinte problema de otimização:

Z = (D− Q) 2β

2

+ cQ

em que Z é a equação dos custos de produção, (D−Q)_2β 2 é o custo de operação dos produ-tores dependentes, quando eles atendem à demanda residual D − Q, e Q é a produção total dos produtores estratégicos (BARROSO, 2000).

A geração dos produtores estratégicos que minimiza o custo de produção total é obtida fazendo _∂Q∂Z = 0, o que implica em

Qc= D_{− βc} (2.20)

e, nesse caso, a quantidade ótima que corresponde à produção de cada um dos N agentes é dada por:

E_ic∗ = D− βc

N (2.21)

e o preço spot corresponde a

pc=

D_{− Q}c

β = c (2.22)

isto é, o preço spot é igual ao custo marginal (GCE, 2002o).

2.6.4

Comparação entre as soluções obtidas nos dois modelos

Admitindo que os n produtores estratégicos tenham o mesmo custo de pro-dução e comparando as solução de Cournot-Nash com a solução de de mínimo custo 2.18 e 2.20, nota-se que n(D−βc)_n+1 < D_{− βc para todo n ∈ N, donde vem Q}e _{< Q}c_{. Portanto,}

se agentes price-makers buscarem o equilíbrio Qe, forçarão a desigualdade pc > c e,

Com o objetivo de comparar a evolução das quantidades Qe _{e Q}c _em

re-lação ao número de empresas estratégicas, foi elaborada a tabela 2.1, que apresenta a proporção de Qe _{em relação a Q}c_{, conforme o número n de agentes no mercado}

Tabela 2.1: Produção de equilíbrio Nash-Cournot X custo mínimo

n 1 2 4 6 8 10 100 _∞ Qe Qc 2 2Qc 3 4Qc 5 6Qc 7 8Qc 9 10Qc 11 100Qc 101 Q c

Fonte: Elaborada por Carelli, E. (2003)

Como pode se observado, as soluções de equilíbrio obtidas através do modelo de Cournot e as soluções obtidas pela função de mínimo custo convergem na medida em que o número de geradores cresce, ou, em outras palavras, à proporção em que a competição aumenta.

Segundo o GCE (2002o), na descrição precedente, o equilíbrio de Cournot-Nash em sistemas hidrotérmicos é estabelecido para uma situação estática, isto é, cada hidrelétrica produz a quantidade de energia que maximiza seu lucro imediato, sem pro-jeções para o futuro. Não são considerados as oportunidades futuras para uso dos estoques de energia armazenados nos reservatórios, nem o fato de que são limitados e que sofrem interferências climáticas.

Na realidade, porém, a quantidade de energia armazenada e a quantidade de energia produzida em um intervalo de tempo qualquer dependem tanto do tamanho do reservatório quanto da capacidade instalada. Estando o mercado liberalizado e baseado em ofertas de quantidade de energia, os proprietários das usinas hidrelétricas deverão decidir pela produção de energia hoje e remuneração ao preço spot atual, ou optar por gerar no futuro, apostando que o preço spot futuro será mais alto que o atual (GCE,2002o).

Conforme o GCE (2002o), "a complexidade do problema aumenta quando o proprietário da hidrelétrica percebe que o preço spot hoje é uma função de sua decisão ". Se ele decide por uma grande oferta de energia, haverá economia de escala das usinas térmicas e muito provavelmente uma redução do preço spot, visto que, até então, no Brasil, o despacho é pelo menor custo. Por outro lado, fixado um preço spot, o aumento do lucro é diretamente proporcional ao aumento da oferta.

Borenstein e Bushnell (1998), usando dados históricos de custos, simularam a comercialização da eletricidade no mercado da Califórnia depois da desregulamen-tação. Para isso, adotaram o modelo de Cournot como sendo estático, admitindo um

conjunto de empresas geradoras tomadoras de preços, com capacidade agregada compe-titiva. A conclusão foi que, para os proprietários das empresas geradoras sob estrutura pré-desregulamentação, há um potencial para o exercício do poder de mercado, princi-palmente nas horas de pico da demanda, particularmente no verão, quando a produção hidrelétrica não atende à demanda. Os resultados mostram que os dois fatores que determinam a extensão e a intensidade do poder de mercado são o nível de produção hidrelétrica disponível e a elasticidade de demanda.

2.6.5

Uma simulação com duas usinas hidrelétricas dominantes

O Comitê de Revitalização do Setor Elétrico realizou um estudo de caso, valendo-se de um modelo de programação dinâmica estocástica, desenvolvido a partir de dados do sistema brasileiro, tomando como agentes duas usinas hidrelétricas domi-nantes, portanto formadoras de preço, e 23 usinas térmicas, tomadoras de preços, com capacidade agregada instalada igual a 8210 MW (GCE, 2002o).

A metodologia usada foi a recursividade de Programação Dinâmica Estocás-tica - PDE, com cálculo do equilíbrio de Cournot-Nash em cada estágio e série de afluên-cias para um horizonte de planejamento de três anos e etapas mensais, com adição de cinco anos ao final do horizonte de planejamento, com o objetivo de evitar o efeito esva-ziamento dos reservatórios. Após calculadas as funções de receitas futuras, simulou-se a operação do sistema com 1000 cenários de vazões afluentes. Na maioria das iterações, foi encontrado o equilíbrio de Cournot-Nash, embora em algumas delas tenha acontecido equilíbrios múltiplos de Nash. Nesses casos, foi selecionado o equilíbrio que apresen-tava as maiores receitas para ambas usinas hidrelétricas, prática usual no dia a dia das empresas (GCE, 2002o).

Os resultados esperados para os preços spot estão distribuídos no gráfico 2.2. Na análise gráfica, pode-se observar que as usinas hidrelétricas são capazes de aumentar fortemente os preços spot do sistema (GCE, 2002o).

Por outro lado, o gráfico 2.3 apresenta os resultados esperados para a pro-dução total de energia hidrelétrica, tanto para o caso de Cournot-Nash como para caso de mínimo custo e para a energia afluente.

Segundo GCE (2002o), pelos resultados dessa simulação, percebe-se que as usinas hidrelétricas, além de reduzir sua produção, também reduzem a transferência de água dos períodos úmidos para os períodos secos, conseqüentemente aumentando os vertimentos.

Figura 2.2: Preço spot para Nash-Cournot e mínimo custo (centralizada). Fonte: (GCE, 2002o)

O gráfico 2.4 mostra o custo de operação esperado de operação centralizada em cada mês, para a operação centralizada do sistema, e o total da energia afluente ao sistema. As energias afluentes são obtidas para cada usina, pelo produto da vazão natural mensal afluente à usina (m3_{/s) pelo coeficiente de produção (M W/m}3_{/s)e pelo}

número de horas do mês.

Na leitura gráfica, percebe-se uma correlação negativa entre esta energia afluente ao sistema e os custos operativos. Isso é esperado, pois quando a hidrologia é favorável, a operação térmica diminui e, com ela os custos operativos (GCE, 2002o).

O gráfico 2.5 apresenta o custo esperado de operação descentralizada, em cada mês, para a operação centralizada do sistema, e o total da energia afluente ao sistema, para a operação baseada em ofertas.

Também nesse caso, segundo GCE(2000o), a correlação existente entre a energia afluente ao sistema e custos operativos é negativa. Porém, devido ao potencial para manipulação de preços neste tipo de operação, custos operativos mensais são mais elevados do que os preços relativos ao despacho de mínimo custo.

Figura 2.3: Geração hidrelétrica para o equilíbrio Nash-Cournot, operação de mínimo custo e energia afluente. Fonte: (GCE, 2002o)

2.7

Considerações finais

Este capítulo apresentou uma descrição dos conceitos da economia industrial referentes à competição e concorrência em setores oligopolizados, mais precisamente no setor de energia elétrica, com destaque aos parâmetros para estimar o grau de poder de mercado de uma empresa ou grupo de empresas num ambiente de oligopólio com base nos estudos publicados na literatura especializada com relação ao problema da concorrência nesse setor. Deu-se ênfase, sobretudo aos conceitos e pontos que contribuem de forma relevante para alcançar os objetivos propostos neste trabalho.

Figura 2.4: Custo de operação X energia afluente ao sistema (mínimo custo). Fonte: (GCE, 2002o)

Figura 2.5: Custo de operação X energia afluente ao sistema (descentralizado). Fonte: (GCE, 2002o)

O SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO

3.1

Considerações iniciais

O modelo do Setor Elétrico Brasileiro aqui descrito tem como base os latórios do Comitê de Revitalização do Modelo do Setor Elétrico, especialmente o Re-latório de Progresso no _{2 (GCE, 2002n), de 01/02/02, e documentos de apoio A a M, e}

o Relatório de Progresso no 3 (GCE, 2002o), de 05/06/02.

Serão descritos os objetivos da reforma, os órgãos que compõem o Novo Modelo, as regras operacionais, as regras para implementação, a formação dos preços no Novo Modelo, os parâmetros de entrada no modelo de despacho, a eficiência eco-nômica dos preços spot em um modelo hidrelétrico, o equacionamento dos problemas de congestionamento de transmissão entre regiões, as bases conceituais para tarifas de comercialização e a concorrência no setor elétrico.

Desde meados da década de 90, o Setor Elétrico Brasileiro está sendo refor-mulado. Antes da reforma, menos de 0,1% de todos os ativos de geração, distribuição e comercialização pertencia ao setor privado e 99,9% a empresas estatais. Nesse sentido, "os objetivos básicos da reforma foram: garantir investimentos visando a expansão da oferta de energia e assegurar a eficiência econômica do setor "(GCE, 2002, p. 11).

Outros países que fizeram a reforma procuraram estabelecer a competição nos segmentos de geração e comercialização da energia para os consumidores livres e visaram, com isso, ao aumento da eficiência e à redução dos preços. Em geral, tais re-formas, mantiveram os monopólios regulados nas atividades de transmissão, distribuição e comercialização para consumidores cativos. Na reforma do Setor Elétrico Brasileiro, esses princípios também foram adotados para que os objetivos básicos da reforma fossem

atingidos.

Um dos grandes desafios na implementação das reformas no setor elétrico é a coexistência de setores regulados e competitivos. Para que isso seja possível, a regulação é feita através de duas medidas, a saber:

a - regulamentação por incentivos para os segmentos de monopólio natural, com a implementação de ações que estimulem a eficiência e a modicidade dos preços dos segmentos regulados; e

b - defesa da concorrência, através da regulação da conduta com o objetivo de coibir o poder de mercado, e da estrutura, com o objetivo de promover o livre acesso às redes de transmissão e distribuição.

Para garantir o livre acesso às redes de transmissão e distribuição, é ne-cessário que seja promovida a separação entre as atividades de geração, transmissão, distribuição e comercialização, isto é a desverticalização do setor (GCE, 2000n). Assim, para satisfazer essas condições, o Setor Elétrico brasileiro passaria a ter suas atividades agrupadas em quatro segmentos principais: geração, transmissão, distribuição e comer-cialização da energia elétrica.

O segmento geração é formado basicamente pelas usinas hidrelétricas1_.

Atu-almente, o serviço de geração é exercido por concessionários de serviço público e Produ-tores Independentes de Energia — PIE.

A transmissão está relacionada com as atividades de transporte da ener-gia até os centros consumidores. A complementação do transporte da enerener-gia até os consumidores finais é feito pelo segmento denominado distribuição. Por outro lado, a comercialização da energia envolve as atividades de contratação da geração e revenda aos consumidores finais.

3.2

Órgãos que compõem o novo modelo

Com a reforma do Setor Elétrico, surgiram novas funções e foram modificados os conteúdos e a forma de atividades como regulamentação, tornando necessária a criação de novas entidades. As mais relevantes entidades para o setor são:

1_{O segmento de geração é formado em mais de 90% por hidrelétricas e complementado por usinas}

3.2.1

A Agência Nacional de Energia Elétrica — ANEEL

A Agência Nacional de Energia Elétrica — ANEEL - foi criada pela Lei N◦

9.427, de 26 de dezembro de 1996, e regulamentada pelo Decreto N◦ _{2.335, de 06 de}

outubro de 1997. Essa lei foi posteriormente alterada pela Lei N◦ _{9.648, de 27 de maio}

de 1998. A ANEEL é o órgão regulador e fiscalizador do Setor Elétrico, estando en-tre suas atribuições as seguintes: promover as licitações destinadas à contratação de concessionárias de serviço público para produção, transmissão e distribuição de energia elétrica; outorga de concessão para aproveitamento de potenciais hidráulicos; celebrar e gerir os contratos de concessão ou de permissão de serviços públicos de energia elé-trica, de concessão de uso de bem público; expedir as autorizações para PIE; regular as tarifas e estabelecer as condições gerais de contratação do acesso e uso dos sistemas de transmissão e de distribuição de energia elétrica por concessionário, permissionário e autorizado, bem como pelos consumidores livres; definir as regras de participação no MAE; autorizar as atividades do ONS e fiscalizar todas as atividades concedidas e autorizadas (GCE, 2002n, p. 13).

3.2.2

O Mercado Atacadista de Energia Elétrica — MAE

O Mercado Atacadista de Energia Elétrica — MAE2 _{- foi criado pela Lei N}◦

9.648, de 27 de maio de 1998, regulamentada pelo Decreto N◦ _{2655, de 02 de julho de}

1998 e modificado pela Lei no 10.433, de 24 de abril de 2002. Pelo Artigo primeiro dessa lei, o MAE fica caracterizado como “pessoa jurídica de direito privado, sem fins lucrativos, submetido à autorização, regulamentação e fiscalização pela Agência Nacional de Energia Elétrica — ANEEL ". Integram o MAE os titulares de concessão, permissão ou autorização, bem como outros agentes vinculados aos serviços e às instalações de energia elétrica, com a finalidade de viabilizar as transações de compra e venda de energia elétrica nos sistemas interligados. O MAE é o ambiente onde são realizadas as transações que envolvem compra e venda de energia elétrica no Sistema Interligado Brasileiro, que não tenham sido objeto de contratos bilaterais a preços determinados, conforme a Convenção e as Regras de Mercado (GCE, 2002n, p. 13).

2_{Com a Lei N}o _{10.848/04, o MAE foi substituído pela Câmara de Comercialização de Energia}