A PJM adquire Serviços Ancilares em seus mercados atacadistas para garantir a confiabilidade da rede. Esses serviços existem, principalmente, para dois propósitos:

• manter continuamente a frequência da rede próxima de 60 Hz, e
• fornecer capacidade adicional rapidamente para eventos imprevistos, como a falha de um gerador.

Existem outros serviços – como o Serviço Black Start – que a PJM mantém para outras finalidades, como reiniciar a rede em caso de apagão. A PJM não adquire esses serviços nos mercados atacadistas, e apenas um pequeno subconjunto de recursos se qualifica.

​O que são os Serviços Ancilares da PJM e para que servem?

A PJM adquire quatro Serviços Ancilares por meio de mercados atacadistas:

• Regulação,
• Serviços de Reserva Sincronizada (SRS),
• Serviços de Reserva Primária (PRS) e
• Serviços de Reserva de 30 minutos (TMRS).

Os três serviços de reserva diferem nos tipos de recursos que podem se qualificar para fornecê-los e na resposta esperada quando acionados.

O SRS inclui apenas recursos sincronizados – ou seja, recursos que estão ativos online e podem responder em até 10 minutos ou menos.

O PRS abrange todos os fornecedores de SRS e recursos adicionais não sincronizados – recursos offline que também podem responder em até 10 minutos ou menos.

Por fim, o TMRS inclui todos os fornecedores de SRS e PRS, além de recursos secundários adicionais – permitindo a elegibilidade de recursos offline e online que possam responder entre 10 e 30 minutos.

Quem fornece Serviços Ancilares?

Os recursos são elegíveis para fornecer Regulação se eles:

• estiverem dentro da área de controle da PJM,
• forem capazes de receber e responder a sinais automáticos de controle de geração do operador do sistema,
• demonstrar capacidade de cumprir os requisitos mínimos de desempenho e passar em um teste inicial definido pela PJM, e
• puderem fornecer pelo menos 0,1 MW de capacidade de Regulação durante o intervalo de aquisição – ou seja, se um recurso normalmente for elegível, mas não tiver margem disponível, não poderá ser premiado com Regulação.

Quase todos os recursos são elegíveis para oferecer capacidade nos mercados de reserva se eles:

• estiverem dentro da área de controle da PJM,
• não estiverem sinalizados como "somente emergências",
• não forem classificados como geração nuclear, eólica ou solar (a menos que haja isenção aprovada), e
• puderem fornecer pelo menos 0,1 MW de capacidade de reserva no intervalo de aquisição.

Além disso, os seguintes tipos de recursos não são elegíveis para participar como recursos não sincronizados:

• Resposta Econômica de Carga – um programa em que empresas reduzem o consumo de eletricidade durante períodos de oferta restrita,
• Recursos Híbridos – recurso que utiliza múltiplas tecnologias em um único ponto de conexão,
• Recursos de Armazenamento de Energia em Bateria inscritos no modelo de participação ESR – uma estrutura que permite que recursos de armazenamento participem dos mercados de energia, capacidade e Serviços Ancilares, e
• Recursos de Hidrelétricas Reversíveis não incluídos no modelo otimizado de armazenamento bombeado da PJM – uma ferramenta de programação antecipada que otimiza bombeamento, geração e reservas.

Embora uma variedade de recursos participe dos mercados de Serviços Ancilares da PJM, tipos específicos de recursos tendem a se encaixar em diferentes funções, conforme suas capacidades.

Por exemplo, baterias e geradores a gás natural constituem a maior parte do volume de Regulação fornecido. Entre os Serviços Ancilares de reserva, os serviços não sincronizados geralmente são fornecidos por hidrelétricas e recursos movidos a óleo, enquanto gás natural e carvão fornecem a maior parte dos volumes de reserva sincronizada.

​Quando a PJM aciona seus Serviços Ancilares?

Os operadores do sistema acionam a Regulação continuamente para manter o equilíbrio entre oferta e demanda. Quando a frequência sobe acima ou cai abaixo de 60 Hz, a PJM notifica os fornecedores de Regulação para aumentar ou diminuir a produção.

A PJM aciona os serviços de reserva apenas após a ocorrência de uma perturbação. Na PJM, uma perturbação é definida como um período de 60 segundos em que o sistema perde 900 MW ou 80% da maior contingência individual.

Nos últimos 10 anos, ocorreram 175 dessas perturbações, cada uma com duração média de aproximadamente 10 minutos.

O Serviço de Reserva Sincronizada e o Serviço de Reserva Primária – ou SRS e PRS – têm a exigência de manter a produção apenas por 30 minutos. A PJM aciona o Serviço de Reserva de 30 minutos (TMRS) se precisar de reserva por mais de 30 minutos.

Todos os recursos que fornecem serviços de reserva – incluindo TMRS – só são obrigados a responder por até 30 minutos após o acionamento.

Nos últimos 10 anos, houve apenas três eventos de reserva que excederam 30 minutos, todos ocorridos durante a tempestade de inverno Elliot, em dezembro de 2022. Em termos de precificação, isso explica por que o TMRS normalmente é liquidado a US$0/MW – pois raramente é acionado.

​Qual o tamanho do mercado de cada Serviço Ancilar na PJM?

A PJM define seus requisitos de Regulação para atender aos padrões de controle da North American Electric Reliability Corporation (NERC), mantendo a frequência dentro dos limites predefinidos e corrigindo pequenas variações.

O operador do sistema inicialmente definiu o requisito de aquisição como uma porcentagem da carga prevista, mas depois mudou para um valor fixo de MW efetivo. Esse valor varia ao longo do dia, dependendo se a PJM está em período de rampa ou não.

Regras separadas de confiabilidade da NERC – que estabelecem expectativas de resposta após uma perturbação de frequência mais severa – e requisitos estendidos de serviço definem a demanda pelos serviços de reserva.

O tamanho das maiores contingências da PJM define, em última análise, o requisito de confiabilidade. Condições temporárias, como alertas climáticos e emergências, estabelecem o requisito de serviço estendido, que utiliza uma base de 190 MW para as três reservas.

Para o SRS, o requisito de confiabilidade é igual à perda da contingência individual mais severa na PJM – normalmente a perda de grandes recursos de geração, como usinas nucleares. Para o PRS, o requisito é 1,5 vezes essa perda de contingência. Para o TMRS, o requisito de confiabilidade é o maior entre o requisito do PRS, a maior contingência de gás ou 3.000 MW.

Ao cumprir requisitos em serviços menos restritivos como o TMRS, a PJM contabiliza recursos já alocados em serviços mais restritivos. Por exemplo, os volumes de SRS são considerados para os requisitos de PRS e TMRS.

​Como os recursos que fornecem esses serviços recebem receita e como os Serviços Ancilares são precificados?

Os serviços de Regulação são adquiridos exclusivamente no Mercado em Tempo Real. Os pagamentos feitos às entidades participantes são baseados em três fatores: capacidade, desempenho e custo de oportunidade perdido. Clique aqui para saber mais sobre como a PJM calcula os requisitos de Regulação.

A PJM adquire serviços de reserva tanto nos mercados em Tempo Real quanto no Dia Anterior. A PJM otimiza para a combinação de menor custo para atender a cada requisito de reserva – juntamente com Regulação e Energia – sujeita à capacidade de entrega.

O preço de liquidação do mercado é calculado como o preço marginal do recurso mais caro a receber um prêmio em um determinado mercado de reserva, somado aos preços marginais dos mercados de reserva mais gerais aos quais ele contribui.

Como resultado, os preços nos mercados de reserva da PJM têm uma estrutura aninhada, e fornecer um serviço mais ‘específico’ automaticamente satisfaz os requisitos dos serviços mais amplos.

Na prática, isso significa que o preço de liquidação do SRS é a soma do preço marginal não só do mercado SRS, mas também dos outros dois mercados de reserva. O preço de liquidação do PRS, então, é a soma dos preços marginais do PRS e do TMRS. Por fim, o preço de liquidação do TMRS é o preço marginal apenas desse mercado.

Quais Serviços Ancilares historicamente foram mais valiosos para fornecer na PJM?

A Regulação tem sido consistentemente liquidada em valores mais altos do que serviços de reserva como PRS e SRS, superando-os em mais de 5 vezes.

Assim, as baterias na PJM têm se concentrado principalmente nos serviços de Regulação até o momento. No entanto, à medida que mais baterias entram em operação comercial, esse mercado continuará amadurecendo e haverá uma competição crescente entre os participantes. Isso – juntamente com o redesenho do mercado de Regulação – provavelmente levará à queda dos preços de Regulação.

Com a queda dos preços, as baterias passarão a focar mais em SRS e PRS.

Os recentes aumentos de preço nesses mercados de reserva sugerem que eles também podem passar a oferecer oportunidades mais atraentes para o armazenamento de energia em baterias. Isso tem sido impulsionado, em grande parte, pelo aumento da escassez do sistema na PJM – e, como resultado, pelo aumento dos preços de energia.

Se essa tendência persistir, como sugerem os resultados do mercado de capacidade, as reservas podem gerar valor significativo para BESS no curto prazo. Isso até que o nível de implantação atinja patamares vistos em mercados como o ERCOT, onde a saturação frequentemente reduz a receita em relação à arbitragem de Energia – quando uma bateria compra energia a preços baixos e vende a preços altos ao longo do dia operacional.