Economic modeling of the smart electricity market with power distribution utilities, consumers and prosumers

The integration of distributed generation (DG) into the distribution network has been increasing intensely, especially the photovoltaic generation, due to the reduction of technology costs, economic incentive policies and the growing concern regarding the environment. Although the benefits of inserting renewable energy sources into the network are unquestionable, it is essencial to have an effective regulation that ensure the sustainability of the market formed by prosumers (consumers who own DG sys-tems), consumers and power distribution utility. The current tariff regulation (Net Me-tering) states that the surplus energy from the DG system must be compensated by the utility, leading to credits on the energy bill. The utility receive and distribute the energy into its network and the prosumer has up to 5 years to consume the energy credit during the same respective tariff period. As the number of prosumers in-creases, the utility’s revenue deacreses, resulting in a tariff raise by the regulatory agency in the next tariff review cycle, which acts to guarantee the utility’s economic and financial balance. The tariff raise encourage even more consumers to purchase DG systems, which again implies in a decrease of the utility’s revenue. This process is popularly referred to as “Reverse Robin Hood”, since it results in massive social impacts, and the most affected consumers are those who cannot afford to buy and install DG systems. This dissertation aims to start the representation of the smart market of the electric sector based on the Optimized Tariff Model (TAROT), with the objective of maximizing the socioeconomic welfare and ensuring the sustainability of the market, only attainable with more efficient regulation.Agência 1A integração de geração distribuída (GD) à rede de distribuição tem crescido de ma-neira acentuada, especialmente a geração fotovoltaica, devido ao barateamento da tecnologia, políticas econômicas de incentivo e ao aumento da preocupação com o meio ambiente. Embora os benefícios da inserção de fontes renováveis na rede elé-trica sejam inquestionáveis, é imprescindível que haja uma regulação eficaz que ga-ranta a sustentabilidade do mercado formado por prosumers (consumidores que de-tém sistemas de GD), consumidores e concessionária. A regulação tarifária vigente (Net Metering) prevê que o excedente de energia proveniente do sistema de GD seja compensado pela concessionária, através de créditos na conta de energia. A con-cessionária recebe e distribui na sua rede o excedente de energia e o prosumer, tem até 5 anos para poder consumir o crédito de energia no mesmo posto tarifário. Na medida em que o número de prosumers aumenta, a receita da concessionária dimi-nui, o que resulta num aumento da tarifa pelo agente regulador no próximo ciclo de revisão tarifária, já que atua no sentido de garantir o equilíbrio econômico-financeiro da concessionária. O aumento da tarifa incentiva ainda mais consumidores a adqui-rirem sistemas de GD, o que implica, novamente, numa diminuição da receita da concessionária. Este processo é chamado popularmente de “Robin Hood às Aves-sas”, visto que resulta em crescentes impactos sociais, e os consumidores mais afe-tados são os que não têm condições financeiras de investir em sistemas de GD. Esta dissertação tem como objetivo iniciar a representação do mercado inteligente do se-tor elétrico a partir do Modelo Econômico TAROT – Tarifa Otimizada visando maxi-mizar o bem-estar socioeconômico e garantir a sustentabilidade do mercado, so-mente atingível a partir de uma regulação mais eficiente