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

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

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

O que são os Serviços Auxiliares da PJM e qual é a sua função?

A PJM adquire quatro Serviços Auxiliares através dos 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 – neste caso, significa recursos que estão online e podem responder em até 10 minutos.

O PRS abrange todos os provedores de SRS e outros recursos não sincronizados – recursos offline que podem responder em até 10 minutos.

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

Quem fornece os Serviços Auxiliares?

Recursos são elegíveis para fornecer Regulação se:

• estiverem dentro da área de controle da PJM,
• conseguirem receber e responder a sinais automáticos de controle de geração do operador do sistema,
• demonstrar capacidade de atender aos requisitos mínimos de desempenho e passar em um teste inicial definido pela PJM, e
• conseguir fornecer pelo menos 0,1 MW de capacidade de Regulação durante o intervalo de aquisição – ou seja, se um recurso normalmente é elegível, mas não tem margem disponível, não pode ser premiado com Regulação.

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

• estiverem dentro da área de controle da PJM,
• não estiverem marcados como “apenas para emergências”,
• não forem classificados como geração nuclear, eólica ou solar (a menos que haja isenção aprovada), e
• conseguirem 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 em períodos de oferta restrita,
• Recursos Híbridos – recursos que usam múltiplas tecnologias em um único ponto de conexão,
• Recursos de Armazenamento de Energia por Bateria cadastrados no modelo de participação ESR – um modelo que permite que recursos de armazenamento se auto-programem e participem dos mercados de energia, capacidade e serviços auxiliares, e
• Recursos Hidrelétricos Bombeados não incluídos no modelo de armazenamento bombeado otimizado pela PJM – uma ferramenta de programação para o dia seguinte que co-otimiza bombeamento, geração e reservas.

Embora vários recursos participem dos mercados de Serviços Auxiliares da PJM, tipos específicos de recursos tendem a assumir funções diferentes conforme suas capacidades.

Por exemplo, baterias e geradores a gás natural representam a maior parte do volume de Regulação fornecido. Entre os Serviços Auxiliares de reserva, os serviços não sincronizados são frequentemente fornecidos por hidrelétricas e recursos a óleo, enquanto gás natural e carvão fornecem a maior parte das reservas sincronizadas.

Quando a PJM aciona seus Serviços Auxiliares?

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 provedores de Regulação para aumentar ou diminuir a produção.

A PJM aciona os serviços de reserva apenas após uma perturbação. Na PJM, uma perturbação é definida como um período de 60 segundos no qual 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.

Os Serviços de Reserva Sincronizada e Primária – ou SRS e PRS – têm o requisito de sustentar a produção por apenas 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 – 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. Isso explica por que o TMRS normalmente liquida a US$0/MW, já que raramente é acionado.

Qual o tamanho do mercado para cada Serviço Auxiliar 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 e corrigindo pequenas variações.

O operador inicialmente definiu o requisito de aquisição como uma porcentagem da carga prevista, mas depois mudou para um valor fixo em MW efetivos. 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 detalham expectativas para resposta após distúrbios graves de frequência – e requisitos de serviço estendido definem a demanda por serviços de reserva.

O tamanho das maiores contingências da PJM define, em última análise, o requisito de confiabilidade. Condições temporárias como alertas de tempo e emergências definem o requisito de serviço estendido, que utiliza uma base de 190 MW para todas 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 usinas, como as nucleares. Para o PRS, o requisito é 1,5 vez essa perda. 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 considera os volumes atribuídos a recursos em serviços mais restritivos. Por exemplo, os volumes de SRS contam para os requisitos de PRS e TMRS.

Como os recursos que fornecem esses serviços geram receita e como os Serviços Auxiliares são precificados?

Os serviços de Regulação são adquiridos exclusivamente no Mercado em Tempo Real. Os pagamentos feitos aos 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 no Mercado em Tempo Real quanto no Mercado do Dia Seguinte. A PJM otimiza para a combinação de menor custo para atender cada requisito de reserva – juntamente com Regulação e Energia – considerando a entrega.

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

Assim, os preços nos mercados de reserva da PJM têm uma estrutura aninhada, e fornecer um serviço mais ‘específico’ automaticamente satisfaz os requisitos de 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 é então a soma dos preços marginais do PRS e do TMRS. Por fim, o preço de liquidação do TMRS é apenas o preço marginal desse mercado.

Quais Serviços Auxiliares historicamente foram os mais valiosos para fornecer na PJM?

A Regulação tem sido consistentemente liquidada em valores superiores aos dos serviços de reserva como PRS e SRS em mais de 5 vezes.

Por isso, baterias na PJM têm focado principalmente nos serviços de Regulação. Entretanto, à medida que mais baterias entram em operação comercial, esse mercado continuará amadurecendo e haverá maior competição entre os participantes. Isso – junto com o redesenho do mercado de Regulação – provavelmente levará à queda dos preços de Regulação.

Com a queda dos preços, as baterias vão direcionar seu foco para SRS e PRS.

Os recentes aumentos de preço nesses mercados de reserva sugerem que eles também podem se tornar oportunidades mais atrativas para o armazenamento de energia por baterias. Isso tem sido impulsionado principalmente pelo aumento da escassez do sistema na PJM – e, como resultado, do aumento dos preços da energia.

Se essa tendência persistir, como sugerem os resultados do mercado de capacidade, as reservas podem trazer valor significativo para sistemas BESS no curto prazo. Ou seja, até que a implantação atinja níveis vistos em mercados como o ERCOT, onde a saturação frequentemente reduz as receitas em relação à realização de arbitragem de energia – quando uma bateria compra energia a preços baixos e vende a preços altos em um mesmo dia operacional.