uso de contratos inteligentes en la comercialización de
TRANSCRIPT
Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica
en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Smart contracts for electrical energy commercialization in Colombia using Blockchain technology
Oscar Alberto Arias Villa
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Minas, Departamento de ingeniería eléctrica y automática
Medellín, Colombia
2019
Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica
en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Smart contracts for electrical energy commercialization in Colombia using Blockchain technology
Oscar Alberto Arias Villa
Trabajo final de maestría en perfil de profundización presentado como requisito parcial
para optar al título de:
Magister en Ingeniería – Ingeniería Eléctrica
Director (a):
Ph.D. Germán Zapata Madrigal
Línea de Investigación:
Sistemas Eléctricos de Potencia
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Minas, Departamento de energía eléctrica y automática
Medellín, Colombia
2019
Resumen y Abstract V
Resumen
La comercialización de energía eléctrica en Colombia presenta una diversidad de
mecanismos contractuales y escenarios de negociación en los que se realizan acuerdos
como los contratos de energía real y financieros. Los mecanismos que soportan los
acuerdos, aunque válidos, se encuentra limitados para gestionar de manera activa la
comercialización de la electricidad y no cuentan con la capacidad de establecerse como
una plataforma para futuras aplicaciones. En este trabajo se analizan los principales
esquemas transaccionales del sistema comercial eléctrico colombiano, evidenciando
diferentes fallas de mercado y algunas carencias normativas, entre las que se encuentran
la baja cobertura de riesgos, los bajos índices de fluidez y profundidad, la monopolización
de los clientes, la inexistencia de un mercado de opciones y de un mercado de contratos
anónimos estandarizados, la baja penetración del mercado de futuros, entre otros. Se
seleccionaron un conjunto de contratos típicos de energía, de liquidación del mercado
eléctrico mayorista y de mercados de futuros y opciones, sobre los cuales se desarrollaron
contratos inteligentes en el lenguaje de programación Solidity y se verificó su
funcionamiento en la red REMIX, enfocada a la prueba de contratos inteligentes en la
Blockchain Ethereum. Se identifica que las propiedades inherentes de las Blockchain
están alineadas a los principios rectores y características propuestas por la Comisión de
Regulación de Energía y Gas para la creación de los mecanismos transaccionales, lo cual
la viabiliza como una plataforma de interés para la administración de la estructura
transaccional que necesita el sistema en sus diferentes submercados.
Palabras clave: Mercados de energía, contratos inteligentes, Blockchain, sistemas
distribuidos, modernización de la red.
VI Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Abstract
The electricity commercialization in Colombia presents a variety of contractual mechanisms
and negotiation scenarios where the agreements such as real and financial energy
contracts are made. The mechanisms that support the agreements, although valid, are
limited to actively manage the commercialization of electricity and are not able to establish
themselves as a platform for future applications. In this work, the main transactional
schemes of the Colombian electricity commercial system are analyzed. Different market
failures and some regulatory deficiencies are evidenced, such as low risk coverage, low
flow index and low depth index, customer monopolization, lack of market of options and a
lack of market of standardized anonymous contracts, low penetration of the forwards
market, among others. A set of typical energy contracts, liquidation of the wholesale
electricity market and forwards and options markets were selected to develop for each one
a smart contract using the Solidity programming language. Its operation was verified in the
REMIX network, created for testing smart contracts in the Blockchain Ethereum. It is
identified that the inherent properties of the Blockchain are aligned with the guiding
principles and characteristics proposed by the Comisión de Regulación de Energía y Gas
for the creation of transactional mechanisms. It makes it viable as a platform of interest for
the administration of the transactional structure that the system needs in its different
submarkets.
Keywords: Energy markets, smart contracts, Blockchain, distributed systems, grid
modernization.
Contenido VII
Contenido
Lista de figuras .............................................................................................................. IX
Lista de tablas .............................................................................................................. 10
Introducción ................................................................................................................. 13
1. Marco teórico ......................................................................................................... 21
1.1 Mercado mayorista de energía eléctrica en Colombia................................. 21
1.2 Blockchain ...................................................................................................... 25
1.3 Contratos inteligentes ................................................................................... 28
1.3.1 Ejemplos de aplicaciones actuales ............................................................ 30
2. Condiciones normativas y regulatorias .................................................................. 33
2.1 Contratos bilaterales en el mercado eléctrico mayorista ............................ 33
2.1.1 Contratos tradicionales .............................................................................. 33
2.1.2 Otros tipos de contrato .............................................................................. 34
2.1.3 Riesgos del Mercado Eléctrico Mayorista (MEM) ...................................... 35
2.2 Limitaciones en el mercado de excedentes de energía eléctrica de usuarios
regulados .................................................................................................................. 47
2.2.1 Alternativas de entrega de los excedentes de AGPE ................................ 47
2.2.2 Reconocimiento de los excedentes de AGPE ........................................... 48
2.3 Propuesta de creación de un mercado de contratos anónimos
estandarizados en el Mercado Eléctrico Mayorista ................................................ 50
2.3.1 Mercado Primario ...................................................................................... 50
2.3.2 Mercado secundario. ................................................................................. 51
2.3.3 Limitaciones legales .................................................................................. 51
2.4 Mercados de futuros y opciones ................................................................... 51
2.4.1 Ganancia en los mercados de opciones .................................................... 52
VIII Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
2.4.2 Beneficios de las opciones financieras ...................................................... 52
2.4.3 Costos de la operación .............................................................................. 53
3 Automatización de contratos ................................................................................ 55
3.1 Contratos tradicionales de energía ............................................................... 55
3.1.1 Contratos “pague lo contratado” ................................................................ 55
3.1.2 Contratos “pague lo demandado” .............................................................. 58
3.1.3 Contratos “pague lo contratado- condicionado” ......................................... 60
3.2 Sistemas automáticos de liquidación del Mercado Eléctrico Mayorista .... 62
3.2.1 Sistema automático de liquidación del Mercado Eléctrico Mayorista -
Comercializador ...................................................................................................... 63
3.2.2 Sistema automático de liquidación de contratos MEM-Generador ............. 66
3.3 Mercado de Futuros y opciones .................................................................... 69
3.3.1 Contrato de futuros .................................................................................... 69
3.3.2 Contrato de opciones ................................................................................ 71
4 Comparativa entre los esquemas tradicionales y el modelo basado en contratos
inteligentes ................................................................................................................... 75
4.1 Criterios de comparación .............................................................................. 75
4.2 Comparación .................................................................................................. 77
4.3 Beneficios y limitaciones de un sistema de intercambios minorista ......... 82
5 Conclusiones y recomendaciones ........................................................................... 87
5.1 Conclusiones .................................................................................................. 87
5.2 Recomendaciones .......................................................................................... 88
6 Referencias ............................................................................................................ 91
Contenido IX
Lista de figuras
Figura 1.1-1: Esquema de formación del precio de bolsa horario. [13]. ......................... 22
Figura 1.1-2: Participación de las ventas por tipo de cliente (Regulado-No Regulado)
Tomado de [14]. ............................................................................................................. 24
Figura 1.1-3: Esquema de mercado colombiano. Tomado de [15]. ................................ 25
Figura 1.2-1: Estructura típica de una Blockchain. Tomado de [16]. .............................. 27
Figura 1.3-1: Comparativa conceptual entre un contrato típico y un contrato inteligente.
Tomada de [21] .............................................................................................................. 29
Figura 1.3-2: Chainlink- Aplicativo para conectar Blockchains con APIS y otras
aplicaciones externas. Tomada de [23] .......................................................................... 30
Figura 2.1-1: Compra de energía en bolsa como porcentaje de la demanda por
comercializador y promedio general 2014-2016. Tomado de [24]. ................................. 36
Figura 2.1-2: Diferencia precios de contratos a Usuarios Regulados y Usuarios No
regulados.-Variaciones porcentuales Años 2014-2017. Tomado de [24]. ....................... 38
Figura 2.1-3: Diferencia precios de contratos a Usuarios Regulados y Usuarios No
regulados.-Variaciones porcentuales Años 2003-2016. Tomado de [14]. ....................... 38
Figura 2.1-4: Histograma de diferencia porcentual de precios entre contratos tratos a
usuarios regulados y usuarios no regulados. Tomado de [14]. ....................................... 39
Figura 2.1-5: Volumen mensual de electricidad negociada en los mercados europeos más
líquidos. Tomado de [32]. ............................................................................................... 40
Figura 2.1-6: Indicador de profundidad Mercados eléctricos Europeos -Primer trimestre de
2019. Tomado de [32]. ................................................................................................... 41
Figura 2.1-7: Indicador de profundidad del mercado eléctrico colombiano años 2003-2016
Tomado de [14]. ............................................................................................................. 41
Figura 2.1-8: Número de contratos ELM transados a través de Derivex 2011-2016.
Tomado de [34]. ............................................................................................................. 43
Figura 2.1-9: Comparación de los volúmenes comercializados de electricidad en algunos
mercados importantes diarios, futuros y OTC, primer trimestre de 2019. Tomado de [32].
....................................................................................................................................... 44
Figura 2.1-10: Cantidad de agentes por tipo de integración. Tomado de [14]. ............... 46
Figura 2.1-11: Participación en ventas por tipo de integración entre agentes. Tomado de
[14]. ................................................................................................................................ 46
Lista de tablas
Tabla 2-1: Principales características contratos ELM y ELS de Derivex [33]. ................. 42
Tabla 2-2: Relación entre la energía transada en contratos ELM y la demanda total por
año. Tomado de [34]. ..................................................................................................... 43
Tabla 2-3: Porcentaje de participación de los mayores comercializadores en el mercado
eléctrico colombiano año 2016. Tomado de [14]............................................................. 45
Tabla 4-1. Comparación de la eficiencia entre los esquemas tradicionales y los esquemas
con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia. ................................................... 77
Tabla 4-2. Comparación de la transparencia entre los esquemas tradicionales y los
esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia. .................................. 78
Tabla 4-3. Comparación de la igualdad / neutralidad entre los esquemas tradicionales y
los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia. ............................ 78
Tabla 4-4. Comparación de la centralización entre los esquemas tradicionales y los
esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia. .................................. 79
Tabla 4-5. Comparación del anonimato entre los esquemas tradicionales y los esquemas
con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia. ................................................... 79
Tabla 4-6. Comparación de la seguridad entre los esquemas tradicionales y los esquemas
con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia. ................................................... 80
Tabla 4-7. Comparación de la independencia entre los esquemas tradicionales y los
esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia. .................................. 80
Tabla 4-8. Comparación de la acreditación entre los esquemas tradicionales y los
esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia. .................................. 81
Tabla 4-9. Comparación de la liquidez entre los esquemas tradicionales y los esquemas
con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia. ................................................... 81
Tabla 4-10. Comparación de la gestión eficiente del riesgo entre los esquemas
tradicionales y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia. ..... 82
Tabla 4-11. Comparación de los reportes de información entre los esquemas tradicionales
y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia. .......................... 82
Contenido 11
Lista abreviaturas
Abreviaturas Abreviatura Término
AGPE Autogenerador a pequeña escala API Application Programming Interface CND Centro Nacional de Despacho CREG Comisión de Regulación de Energía y Gas CU Costo Unitario de prestación del servicio ELM Contrato Futuro de Electricidad Mensual ELS Contrato Mini de Futuro de Electricidad Mensual EVM Ethereum Virtual Machine FNCER Fuentes No Convencionales de Energía Renovable GD Generador Distribuido kWh Kilovatio hora MAE Mercado Anónimo Estandarizado MEM Mercado Eléctrico Mayorista MWh Megavatio hora OR Operador de Red OTC Over The Counter P2P Peer to Peer SIC Sistema de Intercambios Comerciales SIN Sistema Interconectado Nacional SUI Sistema Único de Información
URF Unidad de Proyección Normativa y Estudios de Regulación Financiera
Introducción
JUSTIFICACIÓN
El sector eléctrico se caracteriza por presentar un gran volumen de relaciones entre partes,
que se materializan típicamente a través de contratos especialmente en la gestión de la
comercialización de la energía eléctrica. Dada la naturaleza de la actividad de la
comercialización se presenta una diversidad de mecanismos contractuales, ya que existen
diferentes tipos de servicios, precios, condiciones y plazos. Tanto los contratos como los
mecanismos que soportan los acuerdos, aunque válidos, no tienen un desarrollo a la par
de los adelantos recientes del sector y se establecen básicamente como un medio pasivo
donde se consigna un pacto, limitados en su funcionalidad para gestionar de manera activa
la comercialización de la electricidad y sin la capacidad de establecerse como una
plataforma para futuras aplicaciones [1]–[3].
En Colombia la progresiva instalación de dispositivos inteligentes, sistemas de medición,
la penetración de fuentes renovables alternativas, la implementación de redes y ciudades
inteligentes y los nuevos roles de los usuarios abren la puerta para la implementación de
nuevas formas de negocio, que ameritan una estructura digital con la capacidad de
soportar adecuadamente el creciente número de aplicaciones con las que el sector espera
contar. A partir de la ley 1715 de 2014 [4] en la que se busca promover el desarrollo y la
utilización de las fuentes no convencionales de energía, y posteriormente con la resolución
CREG 030 de 2018 que regula las actividades de autogeneración a pequeña escala y de
generación distribuida en el sistema interconectado Nacional [5], se establecen las bases
normativas y regulatorias necesarias para que el sector responda y permita el despliegue
de nuevos sistemas digitales.
14 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Una de las soluciones planteadas para atender este problema es la tecnología Blockchain,
la cual es una estructura de datos que ofrece bajo un entorno criptográfico un registro
confiable, seguro, inmutable, distribuido y descentralizado. Esta tecnología se basa en una
cadena de bloques de información, en donde cada bloque se encuentra vinculado
criptográficamente al anterior. Esta cadena se distribuye a todos los integrantes de la red
quienes mediante un método de consenso validan dicha información, evitando la
participación de una tercera parte o intermediario de confianza y por ende reduciendo los
costos de las transacciones y los tiempos implícitos en estas [6], [7]. La tecnología
Blockchain no sólo permite el intercambio de activos mediante transacciones virtuales,
sino que además establece un marco sobre el cual se pueden desarrollar contratos
inteligentes, los cuales son máquinas de estado finito con la capacidad de ejecutar
instrucciones establecidas cuando se cumplen condiciones predefinidas o se han llevado
a cabo acciones específicas. Dichos contratos brindan la oportunidad de crear estructuras
relacionales más complejas y profundas entre los participantes de la Blockchain [7], [8].
ANTECEDENTES
Desde su implementación en criptomonedas, como es el caso del protocolo Bitcoin [8],
esta tecnología ha atraído a diferentes sectores por sus características y sus posibles
aplicaciones. Diversos autores han visualizado las Blockchain como estructuras de soporte
para el sector financiero, bancario, de servicios públicos o bienes inmuebles, además de
plataformas para el sector gubernamental y de la salud, el Internet de las cosas, la industria
4.0, entre otros [6], [8]. Aplicaciones que sólo podían ejecutarse a través de un
intermediario confiable, ahora pueden operar de forma distribuida, sin una autoridad
central, y lograr la misma funcionalidad.
Aunque todavía se encuentra en fases experimentales en ciertas aplicaciones, ya es
posible encontrar algunos casos exitosos de implementación de esta tecnología. En el
sector del internet de las cosas, en los intercambios vehículo-red o en la gestión de las
micro redes se ha avanzado en el tema, pues se han establecido diferentes protocolos de
consenso y se han atacado diferentes problemáticas inherentes a la manera en que se
despliegan las Blockchains. En [9] por ejemplo, se enmarcó un escenario típico unificado
para las Blockchain de energía eléctrica, basándose en una estrategia de optimización de
precio que facilita el intercambio de energía a bajos costos. En dicho trabajo, como
Introducción 15
elemento diferenciador los autores propusieron una distribución basada en agregadores
de energía que funcionan como mandos medios entre los dispositivos finales y la red
Blockchain. Además, definieron una estructura de créditos con la cual se logra atender el
sistema sorteando los retrasos en la red causados por el proceso de verificación de los
bloques.
Ante el creciente interés académico y empresarial se han desarrollado múltiples tipos de
Blockchain, razón por la que se hace necesario identificar las ventajas y desventajas de
cada una de estas. Algunos autores han investigado múltiples Blockchain y las han
evaluado en diferentes niveles, sometiéndolas a pruebas estandarizadas que permiten
evidenciar las limitaciones prácticas de cada una y han entregado información tabulada
que permite la toma de decisiones a los usuarios.
En [7] se analizó la capacidad de procesar información de las Blockchains comparando
las Blockchains públicas y privadas. Los resultados demuestran que las redes privadas
soportan de mejor manera el desarrollo de contratos inteligentes con transacciones lógicas
más complejas, lo que las hace especialmente atractivas para el sector financiero y
bancario. Por su parte, las redes públicas por sus características distribuidas y nodos con
acceso sin restricciones permiten el desarrollo de grandes redes.
En [10] se comparó un esquema Blockchain para el monitoreo de la red frente a otros
esquemas propuestos en la literatura y se concluye que la tecnología Blockchain permite
agrupar en una sola tecnología múltiples características que han sido perfeccionadas de
manera aislada en otros desarrollos. La capacidad de compartir información, mantener
dicha información abierta a los usuarios para su gestión, permitir un sistema auditable,
confidencial y confiable, la convierten en un esquema completo y flexible para tener en
cuenta en futuros desarrollos.
En [1] se amplió el concepto de los contratos inteligentes y se describieron múltiples
aplicaciones como los intercambios electrónicos de información, manejo de inventarios,
compras y recepción, créditos, facturación. Sin embargo, para la época se carecía de una
plataforma que sustentara los requerimientos criptográficos y de seguridad necesarios
para la formalización de este tipo de contratos. Con el perfeccionamiento de la tecnología
16 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Blockchain, los contratos inteligentes encuentran una estructura ideal que permite sortear
las diferentes preocupaciones para su despliegue masivo.
En [2] y [3] convergen en que los procesos de estandarización del lenguaje, la confiabilidad
de los datos de entrada y la atención de las inflexibilidades impondrán costos más severos
que aquellos que buscan mitigar, restringiendo así la escalabilidad de los contratos
inteligentes. A su vez sugieren que cuando ya existan fuertes relaciones de confianza, en
donde las partes prefieran evitar acuerdos detallados, el monitoreo del contrato pueda ser
costoso y especialmente en donde exista baja incertidumbre, las relaciones se podrían
traducir en contratos inteligentes.
Desde hace ya varias décadas se ha desarrollado el concepto de contrato inteligente, en
el cual distintos tipos de cláusulas contractuales pueden ser embebidas
computacionalmente a través de la combinación de diferentes protocolos e interfaces de
usuario, facilitando todos los pasos en un proceso contractual: búsqueda, negociación,
compromiso, desempeño y adjudicación. Con los contratos inteligentes se busca la
digitalización de las leyes y procedimientos con el objetivo de formalizar ciertas
instituciones digitales capaces de reducir costos mentales y transaccionales de las partes.
Autores más enfocados en los cuestionamientos legales han investigado sobre las
dificultades de implementar los contratos inteligentes en aplicaciones reales.
Algunos autores ya han implementado Blockchains y contratos inteligentes enfocados a
las redes eléctricas. En [11] simularon una red Blockchain privada, en donde se automatizó
la negociación, asignación y el pago del suministro de energía eléctrica a más de 1000
usuarios simulados mediante contratos inteligentes desarrollados en el lenguaje de
programación Solidity. Los autores incluyeron dentro del programa factores de
compensación para recompensar a aquellos nodos que asumen las cargas o potencia de
aquellos que se desajustaban del programa propuesto. Al igual que en otros trabajos [10],
[12] se concluye que estas tecnologías abren la oportunidad a las empresas prestadoras
del servicio de energía eléctrica de automatizar sus reglas de negocio y permiten que los
usuarios finales evolucionen en la manera en que interactúan con el sistemas eléctrico,
brindándoles a través de convenios inteligentes la información que pueden utilizar para
beneficiarse de la red.
Introducción 17
Otros autores han tomado nota de estos beneficios y han llevado la tecnología Blockchain
a las redes inteligentes [6] en donde gracias a sus características se han realizado
transacciones de energía descentralizadas sin necesidad de una tercera parte. Al utilizar
pruebas de trabajo inmunes a ataques bizantinos, esquemas multi-firma, mensajes
anónimos encriptados y distribuyendo la información entre todos los nodos que se
encuentren activos, han logrado realizar transacciones Peer to Peer (P2P) resistentes a
diversos tipos de ataques, manteniendo las transacciones, perfiles e información financiera
seguras.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En la comercialización de energía eléctrica en Colombia, se presentan una diversidad de
modalidades de contratación bilaterales, indexados a diferentes variables y con diferentes
plazos entre comercializadores y usuarios no regulados, en los cuales se dificulta realizar
seguimientos y homologaciones por su naturaleza variable. Por su parte, para los usuarios
regulados se establece un contrato de mandato en donde las partes están acotadas por
un contrato inflexible, dejándolos sin la capacidad de negociación necesaria para
aprovechar las posibilidades que la normatividad les abre para transar con la energía que
producen o dejen de consumir.
Los procesos de facturación representan a su vez un punto susceptible de mejora, pues
toman una gran cantidad de recursos y tiempo por parte de los comercializadores.
Adicionalmente, con la llegada de la movilidad eléctrica y la evaluación de los costos del
kWh, este tipo de relaciones evolucionarán rápidamente aumentando su complejidad, por
lo que amerita una herramienta de gestión más avanzada.
Diversos autores concuerdan en la existencia de una gama de sectores y aplicaciones
donde la implementación de la tecnología Blockchain podría ser significativa [6], [8], [11],
especialmente si se combina con el uso de contratos inteligentes. Con lo mencionado
anteriormente y producto de los recientes cambios normativos y regulatorios dados en
respuesta a la penetración de energías renovables distribuidas y de las redes inteligentes,
el sector eléctrico colombiano se identifica como un marco idóneo para implementar
nuevas estructuras transaccionales, que aumenten las funcionalidades de los contratos de
comercialización de la energía eléctrica y ayuden a disminuir los impactos de las
limitaciones en el proceso.
18 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Aunque se han realizado algunos trabajos a nivel teórico y experimental como los
desarrollados en [9]–[12], no se ha tratado en detalle el tema de los contratos inteligentes
en la comercialización de energía eléctrica. Debido a esto, en este trabajo se propondrán
mecanismos transaccionales bajo la tecnología Blockchain que permitan aumentar la
funcionalidad de los contratos con los que se gestiona la comercialización de energía
eléctrica en Colombia. Esto ayudaría a reducir los costos asociados a facturación, a la
implementación de la facturación en tiempo real, a evitar los fraudes comerciales, a
implementar sistemas auditables y a crear nuevos y novedosos esquemas de negocio. Lo
que se traduciría finalmente en la reducción del precio de la energía eléctrica y en la
posible creación de un esquema de transacciones con mayor liquidez y participantes.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar un conjunto de mecanismos transaccionales para la comercialización de
energía eléctrica en Colombia basado en contratos inteligentes que permitan aumentar la
funcionalidad de los contratos actuales entre comercializadores y usuarios.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
▪ Identificar las condiciones normativas y regulatorias de las relaciones comerciales
en el sector eléctrico colombiano que sean susceptibles a tratar mediante contratos
inteligentes.
▪ Proponer un conjunto de contratos inteligentes desarrollados en una plataforma
Blockchain que brinden un mecanismo transaccional para la comercialización de
energía eléctrica en Colombia.
▪ Probar el desempeño de los contratos inteligentes desarrollados frente a los
contratos tradicionales.
Introducción 19
METODOLOGÍA A UTILIZAR
Para alcanzar los objetivos planteados se recurrirá en primer lugar a una revisión
bibliográfica de la normatividad vigente para el sector eléctrico colombiano, enfocado
principalmente en la comercialización de energía eléctrica, en donde se identificarán y
seleccionarán los casos que serán sujetos a dinamizar mediante contratos inteligentes.
Posteriormente, se procederá a simular contratos inteligentes en una plataforma
Blockchain de prueba que soporte este tipo de aplicaciones. Por último, se realizará una
comparación directa de los contratos desarrollados frente a los contratos actuales.
ALCANCES DEL TRABAJO
▪ Documentar el marco normativo asociado a la comercialización de electricidad en
Colombia, identificando los mecanismos de transacción actuales que sean
susceptibles de flexibilización mediante contratos inteligentes y sus limitaciones frente
a las nuevas propuestas regulatorias.
▪ Simular los contratos inteligentes que se desarrollarán bajo tecnología Blockchain que
permitan corregir las limitaciones presentes en los contratos actuales.
▪ Comparar los resultados obtenidos mediante contratos inteligentes frente a los
contratos tradicionales, estableciendo las ventajas y desventajas de cada uno en los
casos de estudios propuestos.
▪ Como la orientación de este trabajo se dará entorno a los mecanismos transaccionales
por medio de los contratos inteligentes, se hará uso de una plataforma Blockchain ya
desarrollada.
1. Marco teórico
En este capítulo se realiza un breve recuento del mercado mayorista de energía eléctrica
en Colombia, de la historia de la tecnología Blockchain y de los contratos inteligentes,
describiendo sus principales aspectos, características y funcionamiento. Se resaltan las
razones por las cuales son herramientas ideales para la construcción de aplicaciones
descentralizadas y se brindan algunos ejemplos de aplicaciones ya desarrolladas en otros
sectores.
1.1 Mercado mayorista de energía eléctrica en Colombia
El Mercado Eléctrico Mayorista (MEM) colombiano es un conjunto de sistemas de
información entre generadores y comercializadores de grandes bloques de energía en el
Sistema Interconectado Nacional (SIN). Luego de la reestructuración del sector eléctrico
del país en 1994, la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG) en su resolución
024 de 1995 estableció un conjunto de reglas que regulan el funcionamiento del mercado
mayorista en los aspectos relacionados con las transacciones comerciales: contratos de
energía a largo plazo, contratos de energía en la bolsa, prestación de servicios asociados
de generación y tratamiento de las restricciones en las redes de transmisión y distribución.
Para poder comprender los sistemas transaccionales existentes en el mercado eléctrico
es importante entender un poco más sobre la manera en que se desarrolla el MEM. Cada
día los generadores de acuerdo a sus costos variables y fijos, atendiendo variables de
disponibilidad operativas y del recurso, envían al administrador del Sistema de Información
Comercial (SIC) el precio al cual estarían dispuestos a vender cierta cantidad de energía
declarada en cada periodo horario. Posteriormente, el operador mediante un trabajo de
minimización de costos organiza de menor a mayor los precios de la energía y va
asignando en orden de mérito la energía declarada hasta que este valor se cruza con la
demanda proyectada de dicho horario. El valor en donde estos elementos se cruzan se
22 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
conoce como valor marginal o precio de bolsa marginal, que a su vez determina el costo
al cual se pagará cada kWh a los generadores.
En la Figura 1.1-1 se puede ver gráficamente el proceso anteriormente mencionado, el
cual es conocido como despacho ideal. Este no tiene en cuenta las limitaciones físicas del
sistema, a excepción de las inflexibilidades de los generadores y es usado principalmente
para determinar un precio de bolsa eficiente, basado en la competencia entre generadores,
que refleja el costo de oportunidad de cada kilovatio producido.
Figura 1.1-1: Esquema de formación del precio de bolsa horario. [13].
Una vez calculado el precio de bolsa marginal, el Centro Nacional de Despacho (CND)
asigna el despacho programado de generación que busca atender una predicción de
demanda sujeto a las restricciones del sistema, considerando la declaración de
disponibilidad, la oferta en precios y asignando la generación por orden de méritos de
menor a mayor. El despacho real es una versión ejecutada del despacho programado pero
que ya tiene en cuenta la entrega de energía real efectuada por los generadores ya
medidos en punto de frontera.
Debido a que el precio de bolsa se calcula de manera horaria y depende de la oferta y
demanda que a su vez varían hora a hora, el precio de bolsa es muy volátil. Para aminorar
Marco teórico 23
esta condición los participantes encuentran en el mercado de contratos una alternativa que
les permite cubrirse ante el riesgo, pactando un precio fijo durante un intervalo de tiempo,
por lo cual se espera que en el mercado de contratos se revelen las expectativas de precio
de la energía en el futuro.
Es importante aclarar que el término “compra de energía” no se establece como un
compromiso de entrega física de energía, sino como una obligación financiera. Cuando un
comercializador compra energía en bolsa se refiere a que pagará el precio de bolsa horario
por la cantidad de energía que negoció. De igual forma, la compra en contratos hace
referencia a que el comercializador deberá pagar el precio del contrato al generador por la
cantidad determinada especificada en el contrato.
El entendimiento financiero de la comercialización de energía eléctrica se puede entender
más claramente al hablar de los comercializadores puros, que son aquellos que no poseen
capacidad de generación y en múltiples casos no tienen una demanda final de energía.
Estos comercializadores compran y venden contratos bilaterales de energía, y su rol final
es arbitrar riesgos de mercado asociados al precio del commodity. Este fenómeno lleva a
que, en función de la gestión activa del riesgo de mercado, el volumen de energía transada
en contratos bilaterales para vencimiento en una hora pueda superar a la cantidad de
energía física demandada por el sistema.
Finalmente, la regla de liquidación funciona de la siguiente manera: Cada comercializador
paga o recibe a precio de contrato lo que haya comprado o vendido en contratos y lo que
quede lo paga o lo recibe a precio de bolsa.
Tipos de usuario
En el mercado eléctrico colombiano se genera una clasificación de los usuarios en función
del tipo de mercado al que pertenezcan: al mercado eléctrico regulado o al no regulado.
Desde la normatividad en la resolución CREG 131 de 1998 se distinguen los dos siguientes
tipos de usuarios:
▪ Usuarios No regulados: Son aquellos cuyo consumo es mayor o igual a
55 MWh- mes o una potencia instalada mayor o igual a 100 kW. Estos pueden
pactar libremente con el comercializador que deseen la tarifa a pagar por los kWh
consumidos.
24 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
▪ Usuarios regulados: son aquellos cuyo consumo es menor a 55 MWh-mes y una
potencia instalada menor a 100 kW, las tarifas que los comercializadores de
energía del Sistema interconectado Nacional (SIN) pueden cobrar a este tipo de
usuarios se denomina costo unitario de prestación del servicio (CU), el cual se
encuentra determinado por la fórmula definida por la CREG en su resolución 119
de 2007.
En la Figura 1.1-2 se puede ver la participación en ventas para cada tipo de usuario desde
el año 2003 hasta el año 2016.
Figura 1.1-2: Participación de las ventas por tipo de cliente (Regulado-No Regulado) Tomado de [14].
Estructura tarifaria
La fórmula del CU se encuentra determinada por la Resolución CREG 119 de 2007,
conformado en su estructura por la adición de las remuneraciones de cada uno de los
elementos de la cadena que fueron necesarios para llevar la energía hasta el usuario final.
Este costo se encuentra discriminado en 6 componentes:
▪ Costo de compra de energía.
▪ Costo de transmisión.
▪ Costo de distribución.
▪ Costo de comercialización.
▪ Costo asociado a pérdidas.
▪ Costo de las restricciones.
Marco teórico 25
Como el sector eléctrico es un sector con un alto nivel de desarrollo tecnológico y su
mercado ha evolucionado en las últimas décadas ha permitido el desarrollo de nuevos
modelos de gestión de riesgos y de precios entre agentes. En este sentido la
diversificación de los mecanismos de comercialización de energía presentaría las ventajas
típicas de los mercados que experimentan una dinámica de cambio constante y acelerado.
En la Figura 1.1-3 se muestran los espacios donde los agentes pueden gestionar sus
portafolios de energía.
Figura 1.1-3: Esquema de mercado colombiano. Tomado de [15].
1.2 Blockchain
La idea del dinero digital fue planteada desde inicios de la década de 1980, pero tomó más
de un cuarto de siglo para su materialización. Si bien los primeros intentos para construir
monedas digitales necesitaban de una autoridad central, como los bancos, recientemente
se propuso la idea de usar la solución de un acertijo criptográfico o una prueba de trabajo
como una tarea recompensable, asemejando el concepto a una pieza de un metal precioso
o una moneda acuñada. De esta manera aquellas personas que desearan resolver el
acertijo se transformarían en mineros de oro digitales, si bien independientes de un banco,
26 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
asociados a una instancia central dueña de los registros. Para eliminar completamente el
intermediario, o instancia central, se propuso que el libro mayor con las cuentas de los
dueños del dinero digital fuera distribuido [16].
Un riesgo inherente del dinero digital, y especialmente del dinero digital distribuido, es el
fenómeno conocido como el doble gasto, en donde algún ente realiza dos transacciones
en paralelo transfiriendo la misma moneda en dos recipientes diferentes. En un sistema
tradicional en línea, el banco estaría en capacidad de detectar y prevenir este intento y
corregirlo. Sin embargo, lograr esto mismo en un sistema distribuido es un problema poco
trivial. La distribución de la información y el problema de ponerse de acuerdo en un estado
consistente es un reto, más aún en presencia de participantes maliciosos o egoístas.
Esta necesidad llevó a la idea de emplear sistemas de votación por Quorum, que aceptan
la posibilidad de existencia de información errada y entidades maliciosas en un ambiente
distribuido, lo cual implica que si la mayoría de cualquier subconjunto de participantes es
honesto, será posible encontrar el estado correcto del libro de cuentas. Sin embargo, esta
aproximación es vulnerable a un ataque Sybil, en donde una entidad maliciosa puede
tomar control de suficientes participantes de la red para subvertir la elección e inyectar
falsa información [16].
Estos obstáculos fueron sobrepasados con el diseño del Bitcoin que fue anunciado por
Satoshi Nakamoto en 2008 [17] y cuyo despliegue tomó menos de un año. El Bitcoin
inteligentemente combina décadas de investigación y soluciona problemas fundamentales
de una manera altamente sofisticada, original y práctica: utiliza un esquema de prueba de
trabajo para limitar el número de votos por participante de la red y por tanto hace práctica
la descentralización. Bitcoin anota todas las transacciones en un registro común conocido
como cadena de bloques (o Blockchain por su denominación en inglés), así cualquiera
puede verificar que el dinero que se le está transfiriendo no haya sido gastado
anteriormente. Este registro se crea, distribuye y almacena de manera distribuida, de tal
manera que todos los participantes están de acuerdo con su contenido sin la necesidad
de una tercera parte o entidad central [18].
El registro público de una Blockchain está formado por un conjunto de bloques enlazados
secuencialmente, cada cierto tiempo un nuevo bloque es creado y anexado a la cadena
existente. Las Blockchain, por lo tanto, solo permiten agregar nueva información mas no
alterar transacciones pasadas.
Marco teórico 27
Aquellos usuarios que se dedican a crear bloques son llamados mineros. Estos
coleccionan las transacciones válidas en un bloque y realizan una prueba de trabajo que
para el caso Bitcoin consiste en encontrar un valor al azar de nonce o valor de cabecera
para el nuevo bloque tal que el Hash del bloque sea inferior a un valor objetivo. Una vez
encontrado el bloque que resuelve el acertijo, se envía a toda la red y este bloque se
transforma en el último bloque de la cadena [18]. El bloque incluye tanto la solución como
las transacciones y es emitido a todas las otras entidades. Finalmente, el libro de cuentas
o Blockchain es actualizado.
El dueño de cada moneda puede ser determinado al recorrer la cadena de bloques hasta
que se encuentre la transacción más reciente de dicha moneda. Las bifurcaciones de la
cadena de bloques, ya sea por manipulaciones maliciosas o por propagación de retrasos,
se resuelven al considerar la bifurcación más larga, es decir, la cadena en donde más
trabajo se ha realizado se convierte en la nueva cadena de bloques. La prueba de trabajo
también induce a la creación de nuevas monedas como recompensa e incentivo para los
mineros.
Para determinar quién es el dueño de cada activo es deseable tener un orden completo
de los bloques y por tanto de las transacciones. Por esta razón cada bloque incluye un
puntero al bloque valido inmediatamente anterior en la cadena. Como se muestra en la
Figura 1.2-1, el puntero se implementa al incluir el hash del bloque precedente, con lo cual
la Blockchain tiene una estructura de lista vinculada. El bloque a su vez prueba que una
transacción en particular existió en cierto momento antes de la creación del bloque.
Figura 1.2-1: Estructura típica de una Blockchain. Tomado de [16].
Por diseño, las Blockchain incluyen algunas características como descentralización, la
seguridad criptográfica, la inmutabilidad, la flexibilidad, el anonimato y la auditabilidad [19].
Las plataformas Blockchain proveen mucha más flexibilidad que transferir monedas
(activos) de una cuenta a otra. De hecho, existe cierto grado de programabilidad sobre lo
28 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
que hacen las transacciones. En algunas plataformas se realiza mediante lenguajes
basados en pilas, diseñados para ser Turing-incompletos, de tal manera que son más
fáciles de manejar y los efectos indeseados más fáciles de evitar. La segunda generación
de criptomonedas implementó una nueva sintaxis de transacción con un lenguaje de
programación Turing-completo que llevó a la implementación de los smart contracts o
contratos inteligentes.
1.3 Contratos inteligentes
Los contratos inteligentes (o smart contracts como son conocidos en inglés) son contratos
autoejecutables en donde los términos pactados entre vendedor y comprador se
encuentran escritos directamente en líneas de código. Pueden ser definidos como
protocolos computacionales que verifican y soportan los contratos hechos entre dos partes
en una Blockchain. Como el código se guardará y verificará en una Blockchain, el contrato
será resistente a manipulaciones indeseadas, la ejecución se dará entre nodos sin un
control central, ni ninguna tercera parte se verá involucrada. Concebidos como un agente
inteligente, los contratos podrán tener sus propias criptomonedas o cualquier activo digital
y podrán transferirlos siempre que las condiciones predefinidas se cumplan [20].
Estos se programan generalmente en lenguajes como Solidity, C++, Go, Python, Java y
tienen como funciones principales mantener y controlar balances de criptomonedas o
tokens, e inclusive controlar otros contratos inteligentes.
Mientras que la primera generación de tecnologías distribuidas ofrecía pocas aplicaciones
de automatización, como lo es Bitcoin, la segunda generación como la red de Ethereum
cambió esto al agregar un lenguaje Turing completo a su tecnología. Lo último permite a
los usuarios escribir softwares complejos que interactúan con las billeteras distribuidas,
compartiendo no solo la versatilidad del código creado, sino también las características
propias de la Blockchain como la inmutabilidad, transparencia, etc.
El proceso de ejecución de los contratos inteligentes recae sobre los componentes de la
Blockchain, como el algoritmo de consenso, los mecanismos de incentivos, la red P2P.
Estos afectan el patrón de diseño, la eficiencia de la ejecución y la seguridad de los
contratos [20].
Marco teórico 29
Aunque el proceso completo es automático y este puede actuar como sustituto o
complemento para los contratos legales actuales, la intervención humana todavía es
posible ya sea para corregir algún error, cuando algún recurso judicial sea instaurado, o
como elemento para disuadir disputas.
Figura 1.3-1: Comparativa conceptual entre un contrato típico y un contrato inteligente. Tomada de [21]
Para garantizar la seguridad de las Blockchain algunos contratos inteligentes no tienen
permitido importar información externa directamente. Por tal razón los contratos necesitan
fuentes confiables de información (Oracles) que les proveen estados externos del mundo
real en forma de transacciones, garantizando los resultados determinísticos esperados en
el contrato [20]. Desarrollos como ChainLink mostrado en la Figura 1.3-2, han permitido
que los contratos inteligentes mantengan sus funcionalidades lógicas al obtener
información ya sea de entes humanos exteriores u otras aplicaciones programadas que
automáticamente envíen información a los contratos [22]. Los contratos inteligentes
pueden recibir así información externa necesaria y de esta forma cumplir con los requisitos
de algunas lógicas de programa. También pueden enviar a otras aplicaciones señales
producto de la lógica de su operación.
30 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Figura 1.3-2: Chainlink- Aplicativo para conectar Blockchains con APIS y otras aplicaciones externas. Tomada de [23]
Los contratos inteligentes presentan algunas vulnerabilidades que pueden ser explotados
por mineros maliciosos u otros usuarios con la finalidad de obtener beneficios, entre ellos
se encuentran la dependencia del orden de la transacción y de su estampa de tiempo, el
anidamiento de contratos con excepciones no programadas, vulnerabilidades de ciclos
infinitos que pueden vaciar las cuentas, entre otros [20].
1.3.1 Ejemplos de aplicaciones actuales
Aunque el escenario típico de uso de los contratos inteligentes actuales se basa en la
industria financiera, existen diferentes transacciones en donde pueden ser útiles, no
necesariamente financieros como se muestra a continuación [20].
▪ Compañías de seguros:
Las compañías de seguros Atlas en Malta y Axa en Francia, realizaron algunas pruebas
de contratos inteligentes en el año 2017, donde implementaron un esquema que
compensaba al cliente en caso de retardos en los vuelos.
Al momento en que el cliente compra su tiquete de vuelo, este envía X tokens al contrato
inteligente de compensación de retrasos, al mismo tiempo la empresa de seguros envía Y
tokens al contrato, de tal manera que el contrato tiene el control de X+Y tokens. En caso
Marco teórico 31
de que el vuelo llegue en el tiempo programado, el contrato envía automáticamente a la
empresa de seguros X+Y tokens y en el caso contrario, el contrato envía dicha sumatoria
de tokens al cliente como compensación por el retardo del vuelo.
▪ Sistemas médicos
Algunos contratos inteligentes asociados a los sistemas médicos permiten a los usuarios
tener control de sus historiales médicos y les permiten transmitir su información de forma
segura sin la necesidad de una tercera parte. Dado que los pacientes tienen el control
completo de sus historiales médicos pueden optar por vender esta información a
investigadores médicos, con la capacidad de seleccionar su comprador.
▪ Sistemas de votación
Cuando una transacción es escrita en la Blockchain es virtualmente imposible modificarla,
por esta razón esta tecnología es ideal para realizar sistemas de votación, debido a que
los protege de que se cometa fraude. Además, como el sistema siempre es justo, el
ganador siempre es el correcto y por sus características se hacen innecesarios los dobles
conteos.
▪ Manejos administrativos
En temas como pagos salariales, compensaciones, vacaciones o cualquier otro tipo de
desembolso periódico podría programarse desde el contrato inteligente, con lo que la
empresa lograría ahorrar tiempo y dinero y los trabajadores recibirían sus salarios a tiempo
y el valor exacto.
2. Condiciones normativas y regulatorias
Diversos documentos emitidos por la CREG logran evidenciar la necesidad latente de
generar mecanismos transaccionales de contratos de energía. Entre ellos se encuentra el
documento CREG 106 de 2017 (Circular 079/2017) que habla del marcador de precio
eficiente a ser trasladado en el costo de prestación del servicio (CU) al usuario regulado,
en donde se enumeran algunas alternativas para el traslado de precios de un mercado
anónimo estandarizado de contratos en el costo unitario del servicio de energía eléctrica
[24].
En este capítulo se analizan los principales esquemas transaccionales del esquema
comercial colombiano con énfasis en los contratos bilaterales del mercado mayorista, las
limitaciones en el mercado de excedentes de energía eléctrica de usuarios regulados, la
propuesta de creación de un mercado de contratos anónimos estandarizados en el
Mercado Eléctrico Mayorista enunciada por la CREG, la no existencia de un mercado de
opciones y la baja penetración del mercado de futuros.
2.1 Contratos bilaterales en el mercado eléctrico mayorista
Actualmente, el mercado de contratos está fundamentado en un esquema bilateral donde
cada comercializador tiene la libertad de firmar contratos con los generadores y usuarios
no regulados, con términos pactados libremente. Estos contratos se reportan al SIC y allí
se realizan todos los procedimientos enumerados en la resolución CREG 024 de 1995
[25], como registro, liquidación, facturación, entre otros.
2.1.1 Contratos tradicionales
Los contratos típicos que se firman en la comercialización de energía eléctrica se definen
en el anexo A-3 de la resolución CREG 024 de 1995 [25] como:
34 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
▪ “Pague lo contratado. Tipo de contrato en el que el comercializador se compromete a
pagar toda la energía contratada, independiente de que esta sea consumida o no. Si el
consumo es mayor que la energía contratada, la diferencia se paga al precio de la bolsa.
Si el consumo es menor que la energía contratada, este excedente se le paga al
comercializador al precio de la bolsa.
▪ Pague lo contratado - condicional: Tipo de contrato, que en caso de ser despachado,
tiene el tratamiento que se le da a un contrato tipo “Pague lo contratado”. Este contrato solo
se despacha si, con base en el precio (orden de méritos), se requiere total o parcialmente
para atender la demanda del comercializador.
▪ Pague lo demandado: Tipo de contrato en el que el agente comprador solamente paga (a
precio de contrato) su consumo, siempre y cuando éste sea inferior o igual a la cantidad de
energía contratada (Tope máximo). Si el consumo es superior, la diferencia se liquida al
precio de la Bolsa.”
2.1.2 Otros tipos de contrato
Existen otros tipos de contratos comerciales, los cuales si bien se ejecutan como los tres
anteriores se usan para otras aplicaciones más específicas. Algunos de estos se describen
en [26]:
▪ “Contrato Pague lo Generado: Es aquel contrato en el que el generador, asigna como
contrato el valor de su generación real y se entrega en esa cantidad el contrato con el
comercializador; se asigna como un contrato pague lo contratado, en la generación real.
▪ Contrato Generación Disponible: El generador se compromete a entregar como valor
máximo su disponibilidad real sin exceder la demanda del comercializador. Este, representa
una forma de contrato del tipo pague lo contratado.
▪ Contrato de Disponibilidad comercial: El generador se compromete a entregar como
valor máximo su disponibilidad comercial sin exceder la demanda del comercializador. Al
igual que al anterior, es un contrato del tipo pague lo contratado.
▪ Contratos No Regulados: La cantidad del contrato corresponde al valor de la demanda
con unas fronteras comerciales específicas; después de la determinación de la magnitud
del contrato, se asigna como uno del tipo pague lo contratado.
Condiciones normativas y regulatorias 35
▪ Contratos a plazo: Son conocidos como Forwards, se acuerdan con una fecha de
suministro en el futuro, el suministro se produce durante el plazo de tiempo que se requiera.
Su diferencia con los futuros, es que los forwards no tienen garantías que ofrecen los
contratos de futuros y no son estandarizados.”
2.1.3 Riesgos del Mercado Eléctrico Mayorista (MEM)
La comisión reguladora ha buscado mitigar los riesgos de mercado con la finalidad de
lograr una formación más eficiente y transparente de los precios de la energía que se
trasladan a los usuarios en la tarifa, finalidad que está alineada con los criterios propuestos
en la ley 142 de 1994, en donde se definen los lineamientos del régimen tarifario: “El
régimen tarifario estará orientado por los criterios de eficiencia económica, neutralidad,
solidaridad, redistribución, suficiencia financiera, simplicidad y transparencia.” [24] [27]. Se
enumeran a continuación algunos de los riesgos más latentes en el esquema de
comercialización actual:
Riesgo covariado
Este riesgo está asociado con los efectos macro que se pueden dar en todos los niveles
del mercado cuya correlación entre individuos sea alta. En caso de presentarse un evento
de riesgo en un individuo, la probabilidad de que este se materialice en otro es elevada.
En el mercado eléctrico colombiano el riesgo covariado se encuentra principalmente
reflejado en los aumentos significativos del precio de bolsa en épocas de fenómeno del
niño, lo que genera un riesgo en el incumplimiento de los compromisos asociados a la
compra de energía en bolsa, el cual se acrecienta con los agentes que tienen una alta
exposición a bolsa dentro de sus portafolios de trabajo. En la Figura 2.1-1 se puede ver la
compra de energía en bolsa como porcentaje de la demanda por comercializador y
promedio general en el periodo 2014-2016.
Per se, en caso de materializarse el riesgo y el agente sea capaz de asumir a totalidad los
efectos, aunque esto posiblemente represente altos costos, no se traduce en un riesgo
para el sistema. Sin embargo, en el mercado de energía mayorista las pérdidas potenciales
se encuentran acotadas en la medida en que los agentes pueden declararse insolventes
o en quiebra. Dándose así una asimetría de mercado en donde algunos agentes podrían
tomar altos riesgos ya que los efectos negativos no las debe asumir directamente el
tomador de la decisión, sino que el grupo de agentes con quienes tenga vínculos
36 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
contractuales. Esta externalidad negativa provocada por la desalineación de los incentivos
individuales de exposición en bolsa y el óptimo social, puede derivar en dos eventos de
tipo sistémico:
▪ El agente podría poner en riesgo la prestación del servicio por culpa del incumplimiento
de sus obligaciones (especialmente si se da en periodos de riesgo crítico).
▪ Se podría desestabilizar a las contrapartes en un efecto dominó, en la medida de que
el mercado eléctrico es un mercado concentrado.
Como consecuencia de dos eventos de mercado en 2009 y 2016, caracterizados como de
alto riesgo de contagio sistémico, se establecieron mecanismos de garantías que ayudan
a poner límites en los riesgos de mercado que un agente puede asumir. Sin embargo,
todavía no se encuentra en operación un mecanismo que ayude a proteger al sistema del
evento financiero en cascada en caso de que un agente se declare en quiebra.
Figura 2.1-1: Compra de energía en bolsa como porcentaje de la demanda por comercializador y promedio general 2014-2016. Tomado de [24].
Como consecuencia del riesgo de la exposición a bolsa en periodos de altos precios del
kWh en bolsa, el sistema se somete a un alto estrés financiero. Aunque el nivel de riesgo
sea una decisión propia de cada agente, obedeciendo a sus intereses, podría darse una
situación de una crisis inadmisible para la demanda especialmente a la luz de la existencia
de otras alternativas de gestión de riesgo que podrían evitar un evento sistémico como los
anteriormente mencionados.
Condiciones normativas y regulatorias 37
Valoración ineficiente del riesgo de crédito y distorsión del precio de la energía.
En los contratos bilaterales las partes deben pactar los precios de la energía contratada,
razón por la cual antes de definir el precio del contrato y las garantías, deben valorar el
riesgo de crédito de la contraparte e incluir lo que representa el costo estimado que implica
dicho riesgo de alguna manera en el precio final del contrato. Debido a que cada parte
debe gestionar y procesar información por fuera de su ámbito de acción se genera un
entorno de asimétrico y por consiguiente se da una valoración ineficiente del riesgo crédito,
el cual se refiere a la posibilidad de incurrir en una pérdida como consecuencia de que la
contraparte del contrato no cumpla con los pagos de sus obligaciones.
Se pueden identificar diferentes ineficiencias, entre ellas:
▪ Los comercializadores tienen una actividad de intermediarios de la demanda al
representarla frente al sistema. Al momento de la valoración del riesgo crédito se
incorpora al precio del contrato el riesgo de crédito del intermediario, riesgo asociado
al comercializador y no a la demanda misma y que es cobrado a la demanda.
▪ La valoración del riesgo de crédito es realizada por agentes cuya actividad principal
radica en la generación y compra/venta de energía, y no por entidades especializadas
en la gestión de este tipo de riesgos.
La gestión descentralizada del riesgo de crédito no es eficiente, pues no solo depende de
la percepción y evaluación de riesgo de crédito a partir de información limitada de cada
una de las partes con sus contrapartes, sino que también distorsiona el precio de energía
que se traslada al usuario final [28].
La literatura económica indica que la falta de transparencia en los mercados bilaterales y
la externalidad del riesgo de crédito resulta en asignaciones subóptimas en los mercados
Over The Counter (OTC), mientras que dicha ineficiencia se supera en mercados
centralizados. Considerando lo anterior, se podría tomar la decisión de separar el riesgo
del mercado del commodity de los riesgos inherentes a las partes del contrato, de tal
manera que el precio del commodity se mantenga lo más “limpio” posible y el riesgo de
crédito se gestione por aparte de manera eficiente [29].
Al analizar los precios que han venido pagando los usuarios regulados y no regulados
durante los últimos años se evidencia la existencia de diferencias injustificadas en los
precios celebrados en los contratos de energía eléctrica, como se puede ver en la Figura
38 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
2.1-2 y la Figura 2.1-3. Los clientes regulados, que equivalen en volumen al 70% de la
demanda total del sistema y corresponden a una demanda estable, poco variable e
inelástica, han tenido precios mayores que los usuarios no regulados, lo cuales
representan un volumen inferior, más dependientes de los ciclos económicos regionales y
mucho más volátiles.
Figura 2.1-2: Diferencia precios de contratos a Usuarios Regulados y Usuarios No regulados.-Variaciones porcentuales Años 2014-2017. Tomado de [24].
Figura 2.1-3: Diferencia precios de contratos a Usuarios Regulados y Usuarios No regulados.-Variaciones porcentuales Años 2003-2016. Tomado de [14].
Es evidente la discriminación de precios entre ambos mercados. En los últimos años se
presenta una diferencia de más de 20 $/kWh en los contratos cuyo objetivo es atender al
Condiciones normativas y regulatorias 39
mercado regulado frente al precio del no regulado. Especialmente al tener en cuenta que
para atender usuarios regulados los comercializadores deben realizar una convocatoria
en donde la competencia de generadores ayudará a alcanzar precios eficientes [30].
Figura 2.1-4: Histograma de diferencia porcentual de precios entre contratos tratos a usuarios regulados y usuarios no regulados. Tomado de [14].
En el histograma de la diferencia porcentual de la Figura 2.1-4 se ve que los contratos de
142 agentes entre 2003 y 2016 mantienen una diferencia de precio alrededor del 9% entre
ambos mercados. Esto demuestra que, si bien los usuarios regulados representan casi el
70% de la demanda del país en términos de energía y más del 90% en términos de
clientes, son expuestos a mayores precios por la energía que pagan.
Existen muchos factores que podrían generar esta diferencia tan marcada entre los precios
de los contratos de usuarios regulados y no regulados. Una de las posibles explicaciones
viene dada en función de que aunque la demanda regulada es más estable y no presenta
riesgos significativos, el intermediario (el comercializador) si puede ser riesgoso. Lo
anterior introduciría una distorsión del precio del commodity que resulta en que la demanda
pagaría por un riesgo que no es inherente a la prestación del servicio.
Otra posible explicación de este fenómeno radica en una discriminación de mercados, ya
que los usuarios regulados son más inelásticos que los usuarios no regulados.
Considerando que los primeros tienen una mayor disposición de pago, las ofertas que se
realizan para este tipo de mercados son de mayor cuantía, traduciéndose en que no se
cumpliría el criterio de traslado de eficiencias para la demanda regulada. En resumen, la
situación actual va en contravía al interés general como lo entiende la normatividad.
40 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Baja profundidad de mercados e imposibilidad de determinar la liquidez del mismo
Los mercados eficientes de commodities se caracterizan por ser líquidos y profundos. Un
mercado es líquido si es posible acudir a él para vender o comprar el producto, y realizar
la transacción en corto tiempo y a un precio similar al observado previamente a la
transacción, mientras la profundidad del mercado hace referencia al volumen de producto
transado [31]. Ambas características son necesarias para que el mercado sea competitivo
y tenga una formación de precio eficiente en la medida en que permite que los agentes
participantes encuentren una amplia oferta y demanda por el producto transado, y que al
mismo tiempo puedan tomar/salir/ajustar sus posiciones de forma rápida.
Un indicador típico de la profundidad de un mercado de contratos de energía es la razón
entre el volumen de energía transado a través de contratos y el total de energía consumida
en un periodo determinado. En el primer trimestre de 2019 la unión europea en su informe
de mercados eléctricos señala que el indicador de Alemania es entre 3 y 8 veces mayor
que cualquier otro de los mercados regionales en el primer trimestre del 2019, con un valor
de 13,5 (12.9 en el 2018). En la Figura 2.1-5 se puede ver el volumen mensual de
electricidad negociada en los mercados europeos más líquidos [32].
Figura 2.1-5: Volumen mensual de electricidad negociada en los mercados europeos más líquidos. Tomado de [32].
Condiciones normativas y regulatorias 41
Como se muestra en la Figura 2.1-6, aunque en el primer trimestre se ve una baja general
del indicador de profundidad respecto al trimestre anterior, por culpa del incremento en el
consumo que desincentivó la actividad de intercambios, se evidencia que en estos
mercados se da una gran liquidez
Figura 2.1-6: Indicador de profundidad Mercados eléctricos europeos -Primer trimestre de 2019. Tomado de [32].
En el caso colombiano se evidencian los siguientes indicadores de profundidad, mostrados en la Figura 2.1-7.
Figura 2.1-7: Indicador de profundidad del mercado eléctrico colombiano años 2003-2016 Tomado de [14].
Se puede concluir que el mercado colombiano es de baja profundidad ya que los valores
históricos están entre 0,95 y 1,2, lo que se traduce en que los mercados de contratos
corresponden a la energía que se consume.
42 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Analizando el mercado de derivados estandarizados de energía Derivex se puede
observar la reducida participación en este mercado. El mercado de derivados cuenta con
dos productos: el contrato futuro de electricidad mensual ELM y el contrato mini de
electricidad mensual ELS.
Las principales características de estos contratos se resumen en la Tabla 2-1.
Tabla 2-1: Principales características contratos ELM y ELS de Derivex [33].
Contrato Futuro de
Electricidad Mensual (ELM)
Contrato Mini de Futuro de
Electricidad Mensual (ELS)
Activo
Subyacente
Precio de electricidad (24
horas)
Precio de electricidad (24
horas)
Tamaño del
contrato 360.000 kWh 10.000 kWh
Generación de
contratos Mensual Mensual
Tick de precio 0,05 pesos por kilovatio hora 0,05 pesos por kilovatio hora
Método de
liquidación Liquidación financiera Liquidación financiera
Último día de
negociación
Último día hábil del mes de
entrega
Último día hábil del mes de
entrega
Día de
vencimiento
Segundo día hábil del mes
siguiente al mes de entrega
Segundo día hábil del mes
siguiente al mes de entrega
Precio de
liquidación
Promedio aritmético de los
precios de referencia del
subyacente de cada uno de los
días del mes
Promedio aritmético de los
precios de referencia del
subyacente de cada uno de los
días del mes
Parámetros de
cantidad para la
Celebración y
Registro
Cantidad máxima para ingresar
una orden: 2000 contratos. Se
podrá solicitar el registro de
operaciones por una cantidad
mínima de un (1) contrato
Cantidad máxima para ingresar
una orden: 72.000 contratos. Se
podrá solicitar el registro de
operaciones por una cantidad
mínima de un (1) contrato
Parámetro 1000 ticks 1000 ticks
Condiciones normativas y regulatorias 43
En la Figura 2.1-8 se ve el número de contratos ELM transados en cada mes desde 2011
hasta 2016 para Colombia.
Figura 2.1-8: Número de contratos ELM transados a través de Derivex 2011-2016. Tomado de [34].
En la Tabla 2-2 se contrasta la cantidad de energía transada en cada año y el número de
contratos. Se puede identificar que la energía transada en contratos ELM no representan
más del 1% de la demanda total de ese mismo año, por lo que se puede concluir que este
mercado es insignificante para efectos de la gestión de riesgos efectiva del sistema.
Tabla 2-2: Relación entre la energía transada en contratos ELM y la demanda total por año. Tomado de [34].
Año Contratos
ELM Energía [MWh-año] Demanda [MWh-año]
Relación
[%]
2011 590 212.400 56.738.783 0.374
2012 65 23.400 59.369.896 0.039
2013 8 2.880 60.890.277 0.005
2014 16 5.760 63.571.248 0.009
2015 463 166.680 66.006.530 0.253
2016 62 22.320 66.318.433 0.034
Es paradójico que a la luz de las fallas de mercado asociadas a la gestión de riesgo no se
dé una alta participación de generadores ni de comercializadores en este tipo de mercados
de derivados.
44 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Los mercados estandarizados presentan ventajas que los hacen atractivos ya que se
garantiza una formación transparente de precios mediante una participación anónima, que
además aseguran las mismas condiciones para la oferta y demanda. Quienes transan
estos productos obtienen una cobertura del riesgo de crédito ya que los contratos pactados
en este tipo de sistemas deben estar compensados diariamente a través de una cámara
central de riesgos de contraparte.
Al contrastar la situación del mercado eléctrico colombiano frente a lo reportado en el
primer trimestre del 2019 de la comisión europea se observa que en Europa existe una
convivencia entre diferentes mecanismos de comercialización. Los agentes participan
tanto en el mercado de corto plazo (bolsa de energía) como en el mercado de futuros
(exchange) y en los mecanismos de contratación bilateral, como se muestra en la Figura
2.1-9 Según los datos presentados previamente, la situación evidenciada en Colombia es
sintomática de algún tipo de barrera, costo o impedimento de participar en los mercados
estandarizados.
Figura 2.1-9: Comparación de los volúmenes comercializados de electricidad en algunos mercados importantes diarios, futuros y OTC, primer trimestre de 2019. Tomado de [32].
Concentración del mercado
La concentración del mercado es otra de las causas que podrían explicar las anomalías
en la contratación bilateral. En Colombia se puede evidenciar que existe una concentración
de mercado horizontal tanto en generación como en comercialización y a su vez vertical
con los comercializadores integrados verticalmente con generadores.
Condiciones normativas y regulatorias 45
En el año 2016 se encuentra que casi el 40% de la demanda total está atendida en
promedio por dos comercializadores mostrados en la Tabla 2-3. Al sumar la participación
de una tercera empresa se encuentra que tres empresas atienden al 60% del mercado.
Esta concentración horizontal hace viable la discriminación de precios entre segmentos de
la demanda final, en la medida en que los comercializadores no compiten efectivamente
por la demanda no regulada, o la tienen capturada como en el caso de la demanda
regulada.
Tabla 2-3: Porcentaje de participación de los mayores comercializadores en el mercado eléctrico colombiano año 2016. Tomado de [14].
Nombre Grupo Ventas 2016
[GWh]
% participación
Electrificadora Del
Caribe S.A E.S.P - 11.659 21,5
Empresas Públicas
de Medellín E.S.P EPM 9.645 17,8
Codensa S.A E.S.P Enel 8.323 15,4
Emgesa S.A E.S.P Enel 3.424 6,3
ISAGEN S.A E.S.P - 2.972 5,5
La concentración horizontal en la oferta implica que en las convocatorias, en las que por
diseño se conoce al comercializador que compra, los generadores pueden discriminar a
ciertos comercializadores para favorecer a su comercializador verticalmente integrado,
bien sea por una estrategia excluyente al restringir la oferta a la competencia o a través
de precios, lo que afecta aún más la eficiencia en la formación de precios en el mercado
de contratos.
Se dice que un mercado tiene las condiciones abiertas de competencia cuando se
presenta una participación considerable de comercializadores puros, en la Figura 2.1-10
se puede ver que en los últimos años solo 20% de los agentes participan como
comercializadores puros, resaltándose el año 2006 en donde 16 agentes (36%)
pertenecían a este tipo.
46 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Figura 2.1-10: Cantidad de agentes por tipo de integración. Tomado de [14].
Al complementar este análisis con la energía vendida, el panorama es menos alentador.
Como se ve en la Figura 2.1-11, en el año 2016 los comercializadores puros no superaron
el 1% del total de las ventas, lo cual ayuda a entender que los comercializadores puros
tienen una participación del mercado marginal y distribuida entre una gran cantidad de
agentes. Se puede identificar que el 64% del mercado es atendido por empresas
verticalmente integradas tipo generador-distribuidor-comercializador (G,D,C), que al
complementar con las comercializadoras integradas a la distribución (D,C) abarcan más
del 91% del mercado, lo que demuestra una alta concentración entre agentes integrados.
Figura 2.1-11: Participación en ventas por tipo de integración entre agentes. Tomado de [14].
Condiciones normativas y regulatorias 47
En resumen, dada la concentración de los mercados y la falta de anonimato en las
compras de energía se reduce la competencia a la que se deberían afrontar los grandes
comercializadores y generadores. Así mismo, limita la posibilidad de ciertos
comercializadores en acceder a contratos de energía con precios atractivos para atender
a sus mercados.
2.2 Limitaciones en el mercado de excedentes de energía eléctrica de usuarios regulados
En Colombia se emitió en el 2014 la ley 1715 que tiene por objeto promover el desarrollo
y la utilización de las fuentes no convencionales de energía en el SIN, principalmente
aquellas de carácter renovable y así mismo autoriza la entrega de excedentes de energía
a la red por parte de autogeneradores. Además, le otorgó a la CREG las facultades
asociadas a los procedimientos de conexión, operación, respaldo y comercialización de
energía de la autogeneración y de la generación distribuida [4]. Esta a su vez atendió la
tarea propuesta por la ley a través de la resolución de consulta 121 de 2017, y finalmente
con la resolución 030 de 2018 reguló las actividades de autogeneración a pequeña escala
y de generación distribuida en el SIN.
2.2.1 Alternativas de entrega de los excedentes de AGPE
En el capítulo III, la resolución 030 establece cuál es el método de comercialización de
energía mediante el cual los generadores distribuidos (GD) y los autogeneradores de
pequeña escala (AGPE) podrán entregar sus excedentes. En el caso de estos últimos, sus
alternativas se describen en el artículo 16 “Alternativas de entrega de los excedentes de
AGPE” [5] y se muestran a continuación:
“1. Si es un AGPE que no utiliza FNCER,
a) A un comercializador que atiende mercado regulado, directamente sin convocatoria
pública, siempre y cuando no exista relación de control entre el comprador y el vendedor,
entendido este en los términos del numeral 4 del artículo 45 del Decreto 2153 de 1992. En
este caso, el precio de venta será única y exclusivamente el precio en la bolsa de energía
en cada una de las horas correspondientes.
b) A generadores o comercializadores que destinen dicha energía a la atención exclusiva
de usuarios no regulados. En este caso, el precio de venta es pactado libremente.
48 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
c) Al comercializador integrado con el OR, quien está obligado a recibir los excedentes
ofrecidos. En este caso, el precio de venta es el precio horario en la bolsa de energía
2. Si es un AGPE que utiliza FNCER,
a) A un comercializador que atiende mercado regulado, directamente sin convocatoria
pública, siempre y cuando no exista relación de control entre el comprador y el vendedor,
entendido este en los términos del numeral 4 del artículo 45 del Decreto 2153 de 1992. En
este caso, el precio máximo de venta es el precio definido en el Artículo 17 de esta
resolución.
b) A generadores o comercializadores que destinen dicha energía a la atención exclusiva
de usuarios no regulados. En este caso, el precio de venta es pactado libremente.
c) Al comercializador integrado con el OR, quien está obligado a recibir los excedentes
ofrecidos. En este caso, el precio de venta es el precio definido en el Artículo 17 de esta
resolución.”
2.2.2 Reconocimiento de los excedentes de AGPE
En el Artículo 17 de la resolución 030 de 2018 se establece como se dará el
reconocimiento de excedentes de AGPE que utiliza FNCER. Al cierre de cada periodo de
facturación, los excedentes se reconocerán como créditos de energía al AGPE que utiliza
FNCER de acuerdo con las siguientes reglas [5]:
“1. Para AGPE con capacidad instalada menor o igual a 0,1 MW:
a) Los excedentes que sean menores o iguales a su importación serán permutados por su
importación de energía eléctrica de la red en el periodo de facturación.
Por estos excedentes, el comercializador cobrará al AGPE por cada kWh el costo de
comercialización que corresponde al componente Cvm,i,j, de la Resolución 119 de 2007 o
aquella que la modifique o sustituya.
b) Los excedentes que sobrepasen su importación de energía eléctrica de la red en el
periodo de facturación, se liquidarán al precio horario de bolsa de energía correspondiente.
2. Para AGPE con capacidad mayor a 0,1 MW:
a) Los excedentes que sean menores o iguales a su importación serán permutados por su
importación de energía eléctrica de la red en el periodo de facturación.
Condiciones normativas y regulatorias 49
Por estos excedentes, el comercializador cobrará al AGPE por cada kWh el costo de
comercialización el cual corresponde a la variable Cvm,i,j y el servicio del sistema como la
suma de las variables Tm, Dn,m, PRn,m,i,j y Rm,i; en ambos casos definidos en la
Resolución 119 de 2007 o aquella que la modifique o sustituya. En el caso de usuarios no
regulados, estas variables corresponden a las pactadas entre las partes.
b) Los excedentes que sobrepasen su importación de energía eléctrica de la red en el
periodo de facturación, se liquidarán al precio horario de bolsa de energía correspondiente.
Parágrafo. En los días en que exista periodo crítico se entiende que el precio de bolsa de
energía aplicable es el precio de escasez ponderado de ese día según se define en la
Resolución CREG 071 de 2006.”
El artículo 16 de la resolución la CREG permite la venta de cada kWh producido a un
comercializador, no necesariamente a su comercializador articulado a su operador de red.
Sin embargo, hoy en día no existe un mecanismo que permita a los usuarios finales vender
sus kWh de una manera natural. Especialmente, no existe un mecanismo que permita la
venta automática o manual de dicha energía, lo cual desincentiva la creación de un posible
submercado de energía eléctrica.
El decreto 348 de 2017 expresa que el mecanismo de los excedentes de autogeneración
a pequeña escala que utilicen fuentes no convencionales de energía renovable (FNCER),
que se entreguen a la red de distribución, se reconocerán como créditos de energía. El
contar con créditos de energía permite visualizar un submercado de energía eléctrica en
donde el producto a transar sean dichos créditos. La reglamentación permite a los usuarios
vender su energía a cualquier comercializador y puesto que estos excedentes están
registrados en forma de créditos de energía, se puede crear una especie de subasta en
donde los usuarios pueden poner sus excedentes a la venta a un precio específico, en
caso tal de que no sea comprado mediante el mecanismo de subasta será cruzado y
pagado por su comercializador articulado al OR al precio definido en la resolución CREG
030 de 2018.
Adecuación de contratos uniformes
El comercializador es responsable de adecuar los contratos de condiciones uniformes de
los usuarios regulados a quienes compre excedentes, para reflejar sus obligaciones con
ellos. Razón por la cual, está bajo potestad del comercializador definir un esquema de
50 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
contratación bilateral con sus usuarios, siempre y cuando se encuentre enmarcado en el
contrato uniforme y se respeten las condiciones establecidas por el regulador.
Ejercicio dominante por el comercializador incumbente
Según los datos del Sistema Único de Información (SUI), más del 98% de la demanda
regulada en Colombia es atendida por el operador de red, lo cual deja ver un ejercicio de
poder dominante por el comercializador incumbente, que se ve favorecido bajo el marco
regulatorio frente a otros comercializadores por operar la red de distribución. Los
comercializadores incumbentes, al atender clientes por defecto, no tienen incentivo alguno
a adaptar nuevas tecnologías o a favorecer la innovación en su propuesta de valor a los
usuarios regulados. Además, la gran mayoría de usuarios regulados desconoce la
posibilidad de elección de su comercializador de electricidad y se enfrenta a otras barreras
como los altos costos para cambiar de comercializador y la asimetría en la información
[14].
2.3 Propuesta de creación de un mercado de contratos anónimos estandarizados en el Mercado Eléctrico Mayorista
La CREG desarrolló la propuesta 106 de 2017(Circular 079/2017) de iniciativa regulatoria
con la finalidad de implementar un Mercado Anónimo Estandarizado (MAE) y algunas
alternativas para poder trasladar los precios de las transacciones que se realicen allí, en
el componente del CU del servicio de energía eléctrica.
Según la circular CREG 079 de 2017, el MAE deberá contar con dos instancias de
negociación: un mercado primario donde se deberán transar contratos de cobertura de
precios de energía con plazo de un año y precios constantes y uniformes durante dicho
plazo, y un mercado secundario continuo con la frecuencia suficiente que permita negociar
las obligaciones adquiridas en el mercado primario [24].
2.3.1 Mercado Primario
Este deberá tener una periodicidad inicial de al menos una vez por semana y con una
duración semejante a la de otros mercados similares. Deberá poseer un algoritmo de
casación que maximice la cantidad de energía tranzada y que minimice las cantidades
Condiciones normativas y regulatorias 51
remanentes. En esta subasta las puntas de compra y de venta se casarán únicamente
hasta que finalice el tiempo de dicha subasta, de esta forma otros agentes tendrán la
oportunidad de pujar por las oportunidades tomadas por los demás participantes. Las
ofertas de compra y venta deben tener carácter vinculante, ser registradas en el sistema
y ser compensadas por una cámara central de riesgo de contraparte. Para evitar la
manipulación de precios por parte de los participantes el sistema de mercado deberá
contar con mecanismos usados en otros mercados similares como los límites de
participación o reglas de finalización aleatoria.
2.3.2 Mercado secundario.
El mercado secundario debe permitir negociar cualquier obligación adquirida en el
mercado primario, sin limitarse únicamente a estos. En este mercado se busca que los
agentes puedan realizar operaciones que lleven a la gestión activa del riesgo de sus
portafolios.
2.3.3 Limitaciones legales
Los mercados de derivados son regulados por la Unidad de Proyección Normativa y
Estudios de Regulación Financiera (URF) del Ministerio de Hacienda y controlados por la
Superintendencia Financiera. Por tanto, les son aplicables disposiciones y objetivos de
intervención del estado que divergen de la actividad de la prestación del servicio de
energía eléctrica y en relación con los objetivos regulatorios por los que se debe guiar la
CREG en el cumplimiento de sus funciones. Las principales normas que rigen el mercado
de derivados son las leyes 964 de 2005 y el decreto 1796 y 1797 de 2008 y el decreto
2555 de 2010.
2.4 Mercados de futuros y opciones
Aunque existe la plataforma Derivex que funciona como un mercado de futuros, esta no
cumple con los requisitos de liquidez esperados tal cual como se describe en el aparte
2.1.3. Adicionalmente, no existe en Colombia una plataforma sobre la cual desarrollar un
mercado de opciones, limitando el fortalecimiento y la diversificación de las transacciones
del mercado.
52 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Las opciones financieras son instrumentos derivados que se establecen como un contrato
que a cambio del pago de un precio (prima) da a su comprador el derecho, pero no la
obligación, a comprar o vender bienes o valores. El comprador de una opción, paga la
prima de la operación y adquiere el derecho, pero no la obligación, de realizar una
transacción de compra (conocidos en inglés como opción call) o de venta (conocidos en
inglés como opción put) de un instrumento dado a un determinado nivel de strike. La
transacción se realiza en la fecha de vencimiento de la opción, pero el propietario de la
opción tiene la posibilidad de revender en el mercado el instrumento adquirido en cualquier
momento [35] [36].
2.4.1 Ganancia en los mercados de opciones
Existen dos tipos de ganancia en los mercados de opciones, la ganancia del vendedor y
la del comprador. La ganancia del vendedor de la opción corresponde al valor de la prima
obtenida a la hora de realizar una transacción cuyo importe total de la prima constituirá el
beneficio del vendedor sólo cuando el comprador no ejerce su derecho a ejecutar la
opción. Mientras que la ganancia del comprador podrá variar dependiendo del tipo de
opción, así, en la opción venta hay mayor beneficio para el tenedor de la opción cuanto
más a la baja esté el mercado el día de su vencimiento. En caso de que, en la fecha de
ajuste, el precio de mercado esté por encima del precio de ejecución, el tenedor tendrá
una pérdida por el valor total de la prima. En la opción de compra hay mayor beneficio
cuanto más al alza se encuentre el mercado el día de su vencimiento. En el caso de que,
a la fecha de vencimiento, el precio de mercado sea inferior al nivel de ejecución, el tenedor
tendrá una pérdida por el valor total de la prima c.
2.4.2 Beneficios de las opciones financieras
Se conoce que los momentos de mayor volatilidad o incertidumbre de los mercados son
aquellos en los que más se puede capitalizar o perder con las opciones. Las opciones son
ampliamente usadas para las operaciones de cobertura, por ejemplo, en el cambio de
divisas se minimizan de manera eficaz el riesgo relacionado con las variaciones que puede
afectar a su actividad económica. También es posible especular para obtener ganancias
al intentar predecir las tendencias futuras del mercado [35].
Condiciones normativas y regulatorias 53
2.4.3 Costos de la operación
En este tipo de operaciones solamente el comprador asume un costo cuyo valor se
determina a través de la prima. Sin embargo, en la fecha de vencimiento de la opción, el
vendedor puede verse obligado a costear la diferencia entre el precio de ejercicio de la
opción y el precio de mercado.
La relación entre el precio spot del subyacente y el precio de ejecución, la volatilidad del
mercado, los tipos de interés o de otros valores de financiación del elemento subyacente,
el tiempo que separa de la fecha de vencimiento de la opción determinan el valor de la
prima [35].
3 Automatización de contratos
A partir de la información recaudada en el capítulo 2 se seleccionaron diferentes casos de
estudio sobre los cuales se propuso un conjunto de contratos inteligentes desarrollados
en una plataforma Blockchain que brindan un mecanismo transaccional para la
comercialización de energía eléctrica en Colombia: Contratos típicos de energía eléctrica,
liquidación del mercado eléctrico mayorista, y el mercado de futuros y opciones. Se
desarrolla en cada caso un algoritmo en el lenguaje de programación Solidity, cuya sintaxis
es similar a la de JavaScript y está enfocado específicamente a la Máquina Virtual de
Ethereum (EVM por sus siglas en inglés) el cual es un entorno de ejecución de contratos
inteligentes en Ethereum [37].
Los contratos desarrollados se realizaron y se ejecutaron en el entorno de prueba REMIX
[38], que es una herramienta de código abierto que permite escribir, probar, depurar e
implementar contratos de Solidity. El código ejecutado en este entorno no tiene acceso a
ningún proceso, ni a la red ni al sistema de ficheros, inclusive, los contratos inteligentes
tienen acceso limitado a otros contratos inteligentes.
3.1 Contratos tradicionales de energía
De acuerdo a lo visto en el aparte 2.1.1, los principales esquemas de contratación con los
que se atiende la comercialización de energía son los contratos tipo pague lo contratado,
pague lo contratado condicional y pague lo demandado. Razón por la cual se desarrolló
para cada uno de estos un contrato inteligente capaz de liquidarlo.
3.1.1 Contratos “pague lo contratado”
Este contrato se despliega creando un usuario administrador (Admin) con la capacidad de
administrar el sistema. Este tiene la responsabilidad de crear la cantidad de activos de
cada agente en el sistema mediante la función CrearBalances y los contratos reportados
56 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
por los agentes mediante la función CrearContratos, que recibe como entradas la
información básica necesaria para establecer un contrato de energía de este tipo:
comprador, vendedor, energía negociada, precio pactado y el consumo del cliente (valor
que debe ser actualizado en la fecha de liquidación).
Existe un registro creado llamado balances que se encarga de almacenar el estado de
cuenta de cada uno de los agentes. A la hora de realizar la liquidación el administrador
debe enviarle a la aplicación el valor del precio de bolsa (función ModificarPrecioBolsa) y
los consumos de cada agente (función ModificarConsumo). De esta manera, al ejecutar la
función Liquidación se recorre cada uno de los contratos en el sistema y se evalúa la
energía contratada versus el consumo de cada agente y se transfiere la cantidad de
recursos pactados del comprador al vendedor, según la regla de liquidación propia de este
tipo de contratos, tal cual como se nombran en el aparte 2.1.1.
Al crearse un nuevo contrato y al realizar una transferencia de activos se emite un evento
que sirve para enlazar este contrato con cualquier tipo de aplicación externa o API que
podrían aumentar la interacción con otros contratos, interfaces externas o personas.
Algoritmo 1: Contrato Inteligente: Sistema automático de liquidación de contratos
“Pague lo contratado”
pragma experimental ABIEncoderV2; contract PagueloContratado { address public Admin; constructor() public { Admin = msg.sender; } modifier OnlyOwner() { require (msg.sender == Admin); _; } uint PrecioBolsa = 0; event NewContract (uint Id, address Vendedor, address Comprador); event Sent(address from, address to, uint amount); struct Contrato { string Vendedor; address payable VendedorAddress; string Comprador; address payable CompradorAddress;
Automatización de contratos 57
uint Energia; uint Precio; uint Consumo; //uint TimeInicial; //uint Timefinal; } Contrato[] private Contratos; mapping (address => uint) private balances; //function CrearContrato(string memory _Vendedor, address payable _VendedorAddress, string memory _Comprador, address payable _CompradorAddress,uint _Energia, uint _Precio, uint _Consumo, uint _TimeInicial, uint _TimeFinal) public { function CrearContrato(string memory _Vendedor, address payable _VendedorAddress, string memory _Comprador, address payable _CompradorAddress,uint _Energia, uint _Precio, uint _Consumo) public { //uint Id = Contratos.push(Contrato(_Vendedor, _VendedorAddress, _Comprador, _CompradorAddress,_Energia, _Precio, _Consumo, _TimeInicial, _TimeFinal)) - 1; uint Id = Contratos.push(Contrato(_Vendedor, _VendedorAddress, _Comprador, _CompradorAddress,_Energia, _Precio, _Consumo)) - 1; emit NewContract(Id, _VendedorAddress, _CompradorAddress); } //function OnTime(Contrato memory _contrato) private returns (bool) { // return (_contrato.TimeInicial <= now && _contrato.Timefinal >= now); // } function CrearBalance(address receiver, uint amount) external OnlyOwner { if (msg.sender != Admin) return; balances[receiver] += amount; } function ModificarConsumo(uint _ContractId, uint _Consumo) external OnlyOwner { Contratos[_ContractId].Consumo = _Consumo; } function ModificarPrecioBolsa(uint _PrecioBolsa) public OnlyOwner { PrecioBolsa = _PrecioBolsa; } function Send(address giver, address receiver, uint amount) private { if (balances[giver] < amount) return; balances[giver] -= amount; balances[receiver] += amount; emit Sent(giver, receiver, amount); } function Liquidacion() external OnlyOwner { for(uint i = 0; i < Contratos.length; i++){ uint Y= (Contratos[i].Energia - Contratos[i].Consumo) * PrecioBolsa; if (Contratos[i].Consumo <= Contratos[i].Energia){ Send(Contratos[i].CompradorAddress, Contratos[i].VendedorAddress, Y + Contratos[i].Consumo * Contratos[i].Precio); } else { Send(Contratos[i].CompradorAddress, Contratos[i].VendedorAddress, Y + Contratos[i].Energia * Contratos[i].Precio);
58 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
} } } }
3.1.2 Contratos “pague lo demandado”
Este contrato se despliega creando un usuario administrador (Admin) con la capacidad de
administrar el sistema. Este tiene la responsabilidad de crear la cantidad de activos de
cada agente en el sistema mediante la función CrearBalances y los contratos reportados
por los agentes mediante la función CrearContratos, que recibe como entradas la
información básica necesaria para establecer un contrato de energía de este tipo:
comprador, vendedor, energía negociada, precio pactado y el consumo del cliente (valor
que debe ser actualizado en la fecha de liquidación).
Existe un registro creado llamado balances que se encarga de almacenar el estado de
cuenta de cada uno de los agentes. A la hora de realizar la liquidación el administrador
debe enviarle a la aplicación el valor del precio de bolsa (función ModificarPrecioBolsa) y
los consumos de cada agente (función ModificarConsumo). De esta manera, al ejecutar la
función Liquidación se recorre cada uno de los contratos en el sistema y se evalúa la
energía contratada versus el consumo de cada agente y se transfiere la cantidad de
recursos pactados del comprador al vendedor, según la regla de liquidación propia de este
tipo de contratos, tal cual como se nombran en el aparte 2.1.1.
Al crearse un nuevo contrato y al realizar una transferencia de activos se emite un evento
que sirve para enlazar este contrato con cualquier tipo de aplicación externa o API que
podrían aumentar la interacción con otros contratos, interfaces externas o personas.
Algoritmo 2: Contrato Inteligente: Sistema automático de liquidación de contratos
“Pague lo demandado”
pragma experimental ABIEncoderV2; contract PagueloDemandado { address public Admin; constructor() public { Admin = msg.sender; }
Automatización de contratos 59
modifier OnlyOwner() { require (msg.sender == Admin); _; } uint PrecioBolsa = 0; event NewContract (uint Id, address Vendedor, address Comprador); event Sent(address from, address to, uint amount); struct Contrato { string Vendedor; address payable VendedorAddress; string Comprador; address payable CompradorAddress; uint Energia; uint Precio; uint Consumo; } Contrato[] private Contratos; mapping (address => uint) private balances; function CrearContrato(string memory _Vendedor, address payable _VendedorAddress, string memory _Comprador, address payable _CompradorAddress,uint _Energia, uint _Precio, uint _Consumo) public { uint Id = Contratos.push(Contrato(_Vendedor, _VendedorAddress, _Comprador, _CompradorAddress,_Energia, _Precio, _Consumo)) - 1; emit NewContract(Id, _VendedorAddress, _CompradorAddress); } //function OnTime(Contrato memory _contrato) private returns (bool) { // return (_contrato.TimeInicial <= now && _contrato.Timefinal >= now); // } function CrearBalance(address receiver, uint amount) external OnlyOwner { if (msg.sender != Admin) return; balances[receiver] += amount; } function ModificarConsumo(uint _ContractId, uint _Consumo) external OnlyOwner { Contratos[_ContractId].Consumo = _Consumo; } function ModificarPrecioBolsa(uint _PrecioBolsa) public OnlyOwner { PrecioBolsa = _PrecioBolsa; } function Send(address giver, address receiver, uint amount) private { if (balances[giver] < amount) return; balances[giver] -= amount; balances[receiver] += amount; emit Sent(giver, receiver, amount); } function Liquidacion() external OnlyOwner { for(uint i = 0; i < Contratos.length; i++){
60 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
uint Y= (Contratos[i].Energia - Contratos[i].Consumo) * PrecioBolsa; if (Contratos[i].Consumo <= Contratos[i].Energia){ Send(Contratos[i].CompradorAddress, Contratos[i].VendedorAddress, Contratos[i].Consumo * Contratos[i].Precio); } else { Send(Contratos[i].CompradorAddress, Contratos[i].VendedorAddress, Y + Contratos[i].Energia * Contratos[i].Precio); } } } }
3.1.3 Contratos “pague lo contratado- condicionado”
Este contrato se despliega creando un usuario administrador (Admin) con la capacidad de
administrar el sistema. Este tiene la responsabilidad de crear la cantidad de activos de
cada agente en el sistema mediante la función CrearBalances y los contratos reportados
por los agentes mediante la función CrearContratos, que recibe como entradas la
información básica necesaria para establecer un contrato de energía de este tipo:
comprador, vendedor, energía negociada, precio pactado y el consumo del cliente (valor
que debe ser actualizado en la fecha de liquidación).
Existe un registro creado llamado balances que se encarga de almacenar el estado de
cuenta de cada uno de los agentes. A la hora de realizar la liquidación el administrador
debe enviarle a la aplicación el valor del precio de bolsa (función ModificarPrecioBolsa) y
los consumos de cada agente (función ModificarConsumo). De esta manera, al ejecutar la
función Liquidación se recorre cada uno de los contratos en el sistema, y se verifica la
condición de ejecución almacenada en una variable booleana del contrato. Si este contrato
fue necesario para atender la demanda del comercializador, se evalúa la energía
contratada versus el consumo de cada agente y se transfiere la cantidad de recursos
pactados del comprador al vendedor, según la regla de liquidación propia de este tipo de
contratos, tal cual como se nombran en el aparte 2.1.1.
Al crearse un nuevo contrato y al realizar una transferencia de activos se emite un evento
que sirve para enlazar este contrato con cualquier tipo de aplicación externa o API que
podrían aumentar la interacción con otros contratos, interfaces externas o personas.
Automatización de contratos 61
Algoritmo 3: Contrato Inteligente: Sistema automático de liquidación de contratos
“Pague lo contratado-Condicionado”
pragma experimental ABIEncoderV2; contract PagueloContratadoCondicionado { address public Admin; constructor() public { Admin = msg.sender; } modifier OnlyOwner() { require (msg.sender == Admin); _; } uint PrecioBolsa = 0; event NewContract (uint Id, address Vendedor, address Comprador); event Sent(address from, address to, uint amount); struct Contrato { string Vendedor; address payable VendedorAddress; string Comprador; address payable CompradorAddress; uint Energia; uint Precio; uint Consumo; bool Condicion; //uint TimeInicial; //uint Timefinal; } Contrato[] private Contratos; mapping (address => uint) private balances; function CrearContrato(string memory _Vendedor, address payable _VendedorAddress, string memory _Comprador, address payable _CompradorAddress,uint _Energia, uint _Precio, uint _Consumo, bool _Condicion) public { uint Id = Contratos.push(Contrato(_Vendedor, _VendedorAddress, _Comprador, _CompradorAddress,_Energia, _Precio, _Consumo, _Condicion)) - 1; emit NewContract(Id, _VendedorAddress, _CompradorAddress); } //function OnTime(Contrato memory _contrato) private returns (bool) { // return (_contrato.TimeInicial <= now && _contrato.Timefinal >= now); // } function CrearBalance(address receiver, uint amount) external OnlyOwner { if (msg.sender != Admin) return;
62 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
balances[receiver] += amount; } function ModificarConsumo(uint _ContractId, uint _Consumo) external OnlyOwner { Contratos[_ContractId].Consumo = _Consumo; } function ModificarPrecioBolsa(uint _PrecioBolsa) public OnlyOwner { PrecioBolsa = _PrecioBolsa; } function Send(address giver, address receiver, uint amount) private { if (balances[giver] < amount) return; balances[giver] -= amount; balances[receiver] += amount; emit Sent(giver, receiver, amount); } function Liquidacion() external OnlyOwner { for(uint i = 0; i < Contratos.length; i++){ if (Contratos[i].Condicion = true){ uint Y= (Contratos[i].Energia - Contratos[i].Consumo) * PrecioBolsa; if (Contratos[i].Consumo <= Contratos[i].Energia){ Send(Contratos[i].CompradorAddress, Contratos[i].VendedorAddress, Y + Contratos[i].Consumo * Contratos[i].Precio); } else { Send(Contratos[i].CompradorAddress, Contratos[i].VendedorAddress, Y + Contratos[i].Energia * Contratos[i].Precio); } } } } }
3.2 Sistemas automáticos de liquidación del Mercado Eléctrico Mayorista
Para lograr atender la demanda del país se realiza cada día el proceso de despacho de
energía eléctrica y luego su posterior liquidación, en donde se puede evidenciar que todo
este proceso equivale a un sistema de balance que se puede automatizar mediante un
contrato inteligente.
Automatización de contratos 63
3.2.1 Sistema automático de liquidación del Mercado Eléctrico Mayorista - Comercializador
Se describe a continuación el proceso de liquidación según se detalla en la resolución
CREG 024 de 1994 [25]:
“Para cada comercializador, independiente de los tipos de contrato de energía a largo plazo
que haya suscrito y en cada período tarifario se realiza el siguiente proceso:
▪ Se toma como base su demanda comercial calculada.
▪ Se ordenan todos sus contratos en la siguiente forma: primero se ordenan por orden de
precio todos los contratos del tipo “Pague lo Contratado” y “Contratado Condicional”, a
continuación, se ubican también en orden ascendente de precios los contratos del tipo
“Pague lo demandado”.
▪ Se determinan los contratos necesarios para satisfacer la demanda real del comercializador
(demanda comercial), en el orden descrito anteriormente.
▪ Si la suma de todos los contratos del comercializador es menor o igual a la demanda
comercial, entonces todos los contratos se consideran asignados.
▪ Si los contratos no cubren su demanda real, el comercializador paga la diferencia al precio
de la bolsa en la Bolsa de energía.
▪ Si hay contratos del tipo “Pague lo contratado condicional” que, de acuerdo con el
ordenamiento inicial, no fueron requeridos para atender la demanda, estos no se
consideran despachados.
▪ Los contratos tipo «Pague lo contratado» siempre se consideran asignados y si la suma de
éstos supera la demanda comercial, el comercializador recibe un pago por la diferencia
liquidada al precio de la bolsa.
▪ Si hay uno o más contratos tipo «Pague lo demandado» del mismo precio que conlleven a
superar la demanda comercial, entonces se determina la porción de cada contrato asignada
en forma proporcional a las magnitudes de los contratos.
▪ Para todos los Agentes generadores involucrados se recalcula el volumen real de contratos
despachados, restando el excedente de contratos tipo “Pague lo demandado” no
entregados.”
En este contrato inteligente se desarrolla una versión aproximada del esquema de
liquidación del MEM-Comercializador. Este contrato se despliega creando un usuario
administrador (Admin) con la capacidad de administrar el sistema y un usuario definido
como Bolsa, que representará a la bolsa de energía. El primero tiene la responsabilidad
de crear la cantidad de activos de cada agente en el sistema mediante la función
64 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
CrearBalances y los contratos reportados por los agentes mediante la función
CrearContratos, que recibe como entradas la información básica necesaria para
establecer contratos de energía de diferentes tipos: comprador, vendedor, tipo de contrato,
energía negociada, precio pactado, consumo del cliente (valor que debe ser actualizado
en la fecha de liquidación).
Existe un registro creado llamado balances que se encarga de almacenar el estado de
cuenta de cada uno de los agentes. A la hora de realizar la liquidación el administrador
debe enviarle a la aplicación el valor del precio de bolsa (función ModificarPrecioBolsa) y
los consumos de cada agente (función ModificarConsumo), de esta manera al ejecutar la
función de Liquidación se recorre cada uno de los contratos en el sistema y se evalúa la
energía contratada versus el consumo de cada agente y se transfiere la cantidad de
recursos pactados del comprador al vendedor, según la regla de liquidación propia de este
tipo de contratos.
Al crearse un nuevo contrato y al realizar una transferencia de activos se crea un evento
que sirve para enlazar este contrato con cualquier tipo de aplicación externa o API que
podrían aumentar la interacción con otros contratos, interfaces externas o personas.
Algoritmo 4: Contrato Inteligente: Sistema automático de liquidación de contratos
MEM-Comercializador
pragma experimental ABIEncoderV2; contract LiquidacionMEM { address public Admin; address public Bolsa; constructor() public { Admin = msg.sender; Bolsa = msg.sender; } modifier OnlyOwner() { require (msg.sender == Admin); _; } uint PrecioBolsa = 0; event NewContract (uint Id, address Vendedor, address Comprador); event Sent(address from, address to, uint amount);
Automatización de contratos 65
struct Contrato { string Vendedor; address payable VendedorAddress; string Comprador; address payable CompradorAddress; uint Energia; uint Precio; uint DemandaComercialCalculada; //uint TimeInicial; //uint Timefinal; } Contrato[] private Contratos; mapping (address => uint) private balances; function CrearContrato(string memory _Vendedor, address payable _VendedorAddress, string memory _Comprador, address payable _CompradorAddress,uint _Energia, uint _Precio, uint _DemandaComercialCalculada) public { uint Id = Contratos.push(Contrato(_Vendedor, _VendedorAddress, _Comprador, _CompradorAddress,_Energia, _Precio, _GeneracionIdeal)) - 1; emit NewContract(Id, _VendedorAddress, _CompradorAddress); } //function OnTime(Contrato memory _contrato) private returns (bool) { // return (_contrato.TimeInicial <= now && _contrato.Timefinal >= now); // } function CrearBalance(address receiver, uint amount) external OnlyOwner { if (msg.sender != Admin) return; balances[receiver] += amount; } function ModificarDemandaComercialCalculada(uint _ContractId, uint _DemandaComercialCalculada) external OnlyOwner { Contratos[_ContractId].DemandaComercialCalculada = _DemandaComercialCalculada; } function ModificarPrecioBolsa(uint _PrecioBolsa) public OnlyOwner { PrecioBolsa = _PrecioBolsa; } function Send(address giver, address receiver, uint amount) private { if (balances[giver] < amount) return; balances[giver] -= amount; balances[receiver] += amount; emit Sent(giver, receiver, amount); } function Liquidacion() external OnlyOwner { uint Count= 0; for(uint i = 0; i < Contratos.length; i++){ Count = Count + Contratos[i].Energia; if (Count <= Contratos[i].DemandaComercialCalculada){ Send(Contratos[i].CompradorAddress, Contratos[i].VendedorAddress, Contratos[i].Energia * Contratos[i].Precio);
66 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
} else { Send(Contratos[i].CompradorAddress, Bolsa, Contratos[i].Energia * PrecioBolsa); } } } }
3.2.2 Sistema automático de liquidación de contratos MEM-Generador
Al igual que en el caso del proceso de liquidación de contratos MEM-Comercializador, el
proceso de liquidación para los generadores también se encuentra detallado en la
resolución CREG 024 de 1994 [25] tal como se describe a continuación:
“Para los generadores y para cada período de liquidación, los contratos asignados y las
compras o ventas a la bolsa se determinan en la siguiente forma:
▪ Con base en la programación SIC (despacho ideal), se determina el despacho ideal de
cada generador (sumatoria de sus unidades).
▪ Se compara el despacho ideal de cada generador con el total de sus contratos
despachados (asignados)
▪ Si el volumen total de los contratos es mayor que la generación total ideal para el generador,
éste es responsable de pagar esta diferencia al precio de la Bolsa.
▪ Si el volumen total de los contratos es menor que la generación ideal para el generador,
éste recibirá un pago correspondiente a la diferencia, liquidada al precio de la bolsa.
Los generadores no despachados centralmente y registrados ante el SIC no se consideran para
propósitos de fijar el Precio en la bolsa de energía; sin embargo, la parte de su generación
inyectada al sistema (no contratada) debe ser pagada al Precio de la energía en la bolsa.
Los consumos de los generadores y en general la energía que aparece como demanda de los
mismos se liquida al precio de la energía en la Bolsa.”
En este contrato inteligente se desarrolla una versión aproximada del esquema de
liquidación del MEM- Generador. Este se despliega creando un usuario administrador
(Admin) con la capacidad de administrar el sistema y un usuario definido como Bolsa, que
representará a la bolsa de energía. El primero tiene la responsabilidad de crear la cantidad
de activos de cada agente en el sistema mediante la función CrearBalances y los contratos
reportados por los agentes mediante la función CrearContratos, que recibe como entradas
Automatización de contratos 67
la información básica necesaria para establecer contratos de energía de diferentes tipos:
energía negociada, precio pactado, consumo del cliente (valor que debe ser actualizado
en la fecha de liquidación).
Existe un registro creado llamado balances que se encarga de almacenar el estado de
cuenta de cada uno de los agentes. A la hora de realizar la liquidación el administrador
debe enviarle a la aplicación el valor del precio de bolsa (función ModificarPrecioBolsa) y
el valor de generación ideal de cada generador (función ModificarGeneracionIdeal), de
esta manera al ejecutar la función Liquidación se recorre cada uno de los contratos en el
sistema y se evalúa la energía pactada en uno versus el consumo de cada agente y se
transfiere la cantidad de recursos pactados del comprador al vendedor, según la regla de
liquidación propia de este tipo de contratos.
Al crearse un nuevo contrato y al realizar una transferencia de activos se crea un evento
que sirve para enlazar este contrato con cualquier tipo de aplicación externa o API que
podrían aumentar la interacción con otros contratos, interfaces externas o personas.
Algoritmo 5: Contrato Inteligente: Sistema automático de liquidación de contratos
MEM-Generador
pragma experimental ABIEncoderV2; contract ContratoGeneradorMEM { address public Admin; address public Bolsa; constructor() public { Admin = msg.sender; Bolsa = msg.sender; } modifier OnlyOwner() { require (msg.sender == Admin); _; } uint PrecioBolsa = 0; event NewContract (uint Id, address Vendedor, address Comprador); event Sent(address from, address to, uint amount); struct Contrato { string Vendedor; address payable VendedorAddress; string Comprador;
68 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
address payable CompradorAddress; uint Energia; uint Precio; uint GeneracionIdeal; //uint TimeInicial; //uint Timefinal; } Contrato[] private Contratos; mapping (address => uint) private balances; function CrearContrato(string memory _Vendedor, address payable _VendedorAddress, string memory _Comprador, address payable _CompradorAddress,uint _Energia, uint _Precio, uint _GeneracionIdeal) public { uint Id = Contratos.push(Contrato(_Vendedor, _VendedorAddress, _Comprador, _CompradorAddress,_Energia, _Precio, _GeneracionIdeal)) - 1; emit NewContract(Id, _VendedorAddress, _CompradorAddress); } //function OnTime(Contrato memory _contrato) private returns (bool) { // return (_contrato.TimeInicial <= now && _contrato.Timefinal >= now); // } function CrearBalance(address receiver, uint amount) external OnlyOwner { if (msg.sender != Admin) return; balances[receiver] += amount; } function ModificarGeneracionIdeal(uint _ContractId, uint _GeneracionIdeal) external OnlyOwner { Contratos[_ContractId].GeneracionIdeal = _GeneracionIdeal; } function ModificarPrecioBolsa(uint _PrecioBolsa) public OnlyOwner { PrecioBolsa = _PrecioBolsa; } function Send(address giver, address receiver, uint amount) private { if (balances[giver] < amount) return; balances[giver] -= amount; balances[receiver] += amount; emit Sent(giver, receiver, amount); } function Liquidacion() external OnlyOwner { uint Count= 0; for(uint i = 0; i < Contratos.length; i++){ Count = Count + Contratos[i].Energia; if (Count <= Contratos[i].GeneracionIdeal){ Send(Contratos[i].CompradorAddress, Contratos[i].VendedorAddress, Contratos[i].Energia * Contratos[i].Precio); } else { Send(Contratos[i].CompradorAddress, Bolsa, Contratos[i].Energia * PrecioBolsa);
Automatización de contratos 69
} } } }
3.3 Mercado de Futuros y opciones
De acuerdo al aparte 2.1.3 la baja liquidez del mercado de futuro y la ausencia de un
mercado de opciones han aportado a los pequeños volúmenes de energía transados y a
la baja profundidad del mercado, lo que se traduce en una baja gestión del riesgo por parte
de los agentes y finalmente en una ineficiencia en el precio del CU para los usuarios.
Razón por la cual se presenta una versión simplificada de un sistema de mercados de
futuros y opciones.
3.3.1 Contrato de futuros
Este contrato se despliega creando un usuario administrador (Admin) con la capacidad de
administrar el sistema. Este tiene la responsabilidad de crear la cantidad de activos de
cada agente en el sistema mediante la función CrearBalances y los contratos reportados
por los agentes mediante la función CrearContratos, que recibe como entradas la
información básica necesaria para establecer un contrato de energía de este tipo:
comprador, vendedor, energía negociada, precio pactado, el consumo del cliente (valor
que debe ser actualizado en la fecha de liquidación) y fecha de cierre o Strike.
Existe un registro creado llamado balances que se encarga de almacenar el estado de
cuenta de cada uno de los agentes. A la hora de realizar la liquidación el administrador
debe enviarle a la aplicación el valor del precio de bolsa (función ModificarPrecioBolsa) y
los consumos de cada agente (función ModificarConsumo). De esta manera, al ejecutar la
función Liquidación se recorre cada uno de los contratos en el sistema, y se verifica si la
fecha actual de ejecución de la liquidación es mayor que la fecha de cierre o Strike. En
caso afirmativo, se transfiere la cantidad de recursos pactados del comprador al vendedor
y se cambia el estado de ejecutado a Falso para evitar que en una próxima liquidación
este contrato sea tenido en cuenta.
70 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Al crearse un nuevo contrato y al realizar una transferencia de activos se emite un evento
que sirve para enlazar este contrato con cualquier tipo de aplicación externa o API que
podrían aumentar la interacción con otros contratos, interfaces externas o personas.
Algoritmo 6: Contrato Inteligente: Mercado de futuros
pragma experimental ABIEncoderV2; contract Futuro { address public Admin; constructor() public { Admin = msg.sender; } modifier OnlyOwner() { require (msg.sender == Admin); _; } uint PrecioBolsa = 0; event NewContract (uint Id, address Vendedor, address Comprador); event Sent(address from, address to, uint amount); struct Contrato { string Vendedor; address payable VendedorAddress; string Comprador; address payable CompradorAddress; uint Energia; uint Precio; uint32 Strike; bool Ejecutado; //uint TimeInicial; //uint Timefinal; } Contrato[] private Contratos; mapping (address => uint) private balances; function CrearContrato(string memory _Vendedor, address payable _VendedorAddress, string memory _Comprador, address payable _CompradorAddress,uint _Energia, uint _Precio, uint32 _Strike, bool _Ejecutado) public { uint Id = Contratos.push(Contrato(_Vendedor, _VendedorAddress, _Comprador, _CompradorAddress,_Energia, _Precio, _Strike, _Ejecutado)) - 1; emit NewContract(Id, _VendedorAddress, _CompradorAddress); } //function OnTime(Contrato memory _contrato) private returns (bool) { // return (_contrato.TimeInicial <= now && _contrato.Timefinal >= now);
Automatización de contratos 71
// } function CrearBalance(address receiver, uint amount) external OnlyOwner { if (msg.sender != Admin) return; balances[receiver] += amount; } function ModificarPrecioBolsa(uint _PrecioBolsa) public OnlyOwner { PrecioBolsa = _PrecioBolsa; } function Send(address giver, address receiver, uint amount) private { if (balances[giver] < amount) return; balances[giver] -= amount; balances[receiver] += amount; emit Sent(giver, receiver, amount); } function Liquidacion() external OnlyOwner { for(uint i = 0; i < Contratos.length; i++){ if ((Contratos[i].Strike >= uint32(now)) && (Contratos[i].Ejecutado = false)){ Send(Contratos[i].CompradorAddress, Contratos[i].VendedorAddress, Contratos[i].Energia * Contratos[i].Precio); Contratos[i].Ejecutado = true; } } } }
3.3.2 Contrato de opciones
Este contrato se despliega creando un usuario administrador (Admin) con la capacidad de
administrar el sistema. Este tiene la responsabilidad de crear la cantidad de activos de
cada agente en el sistema mediante la función CrearBalances y los contratos reportados
por los agentes mediante la función CrearContratos, que recibe como entradas la
información básica necesaria para establecer un contrato de energía de este tipo:
comprador, vendedor, energía negociada, precio pactado, tipo (Opción de compra u
opción de venta) el consumo del cliente (valor que debe ser actualizado en la fecha de
liquidación) y fecha de cierre o Strike.
El código debe recibir tanto del comprador como del vendedor su posición respecto a la
opción. Estas decisiones serán almacenadas en dos estados: IntencionCompra e
IntencionVenta que servirán como variables auxiliares al momento del agente tomar la
opción o no hacerlo.
72 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Existe un registro creado llamado balances que se encarga de almacenar el estado de
cuenta de cada uno de los agentes. A la hora de realizar la liquidación el administrador
debe enviarle a la aplicación el valor del precio de bolsa (función ModificarPrecioBolsa) y
los consumos de cada agente (función ModificarConsumo). De esta manera, al ejecutar la
función Liquidación se recorre cada uno de los contratos en el sistema, y se verifica si la
fecha actual de ejecución de la liquidación es mayor que la fecha de cierre o Strike. En
caso afirmativo, se verifican los estados de IntencionVenta e IntencionCompra y si ambos
son verdaderos se transfiere la cantidad de recursos pactados del comprador al vendedor,
o del vendedor al comprador dependiendo del tipo de opción. Por último, se cambia el
estado de ejecutado a Falso para evitar que en una próxima liquidación este contrato sea
tenido en cuenta.
Al crearse un nuevo contrato y al realizar una transferencia de activos se emite un evento
que sirve para enlazar este contrato con cualquier tipo de aplicación externa o API que
podrían aumentar la interacción con otros contratos, interfaces externas o personas.
Algoritmo 7: Contrato Inteligente: Mercado de opciones
pragma experimental ABIEncoderV2; contract Opciones { address public Admin; constructor() public { Admin = msg.sender; } modifier OnlyOwner() { require (msg.sender == Admin); _; } uint PrecioBolsa = 0; event NewContract (uint Id, address Vendedor, address Comprador); event Sent(address from, address to, uint amount); struct Contrato { string Vendedor; address payable VendedorAddress; string Comprador; address payable CompradorAddress; uint Energia; uint Precio; string Tipo; // {CALL / PUT} uint Strike;
Automatización de contratos 73
bool Ejecutado; bool IntencionCompra; bool IntencionVenta; uint Prima; //uint TimeInicial; //uint Timefinal; } Contrato[] private Contratos; mapping (address => uint) private balances; function CrearContrato(string memory _Vendedor, address payable _VendedorAddress,
string memory _Comprador, address payable _CompradorAddress,uint _Energia, uint _Precio, string _Tipo, uint _Strike, bool _Ejecutado, bool _IntencionCompra, bool _IntencionVenta, uint _Prima) public OnlyOwner {
uint Id = Contratos.push(Contrato(_Vendedor, _VendedorAddress, _Comprador,
_CompradorAddress,_Energia, _Precio, _Tipo, _Strike, _Ejecutado, _IntencionCompra, _IntencionVenta, _Prima)) - 1;
emit NewContract(Id, _VendedorAddress, _CompradorAddress); if (keccak256(_Tipo) == keccak256("CALL")) { Send(_CompradorAddress, _VendedorAddress, _Prima); } else if (keccak256(_Tipo) == keccak256("PUT")) { Send(_VendedorAddress, _CompradorAddress, _Prima); } } //function OnTime(Contrato memory _contrato) private returns (bool) { // return (_contrato.TimeInicial <= now && _contrato.Timefinal >= now); // } function CrearBalance(address receiver, uint amount) external OnlyOwner { if (msg.sender != Admin) return; balances[receiver] += amount; } function ModificarPrecioBolsa(uint _PrecioBolsa) public OnlyOwner { PrecioBolsa = _PrecioBolsa; } function Send(address giver, address receiver, uint amount) private { if (balances[giver] < amount) return; balances[giver] -= amount; balances[receiver] += amount; emit Sent(giver, receiver, amount); } function ModificarIntencionCompra(uint _ContractId, bool _IntencionCompra) external
{ if (msg.sender != Contratos[_ContractId].CompradorAddress) return; Contratos[_ContractId].IntencionCompra = _IntencionCompra; } } function ModificarIntencionVenta(uint _ContractId, bool _IntencionVenta) external { if (msg.sender != Contratos[_ContractId].VendedorAddress) return;
74 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Contratos[_ContractId].IntencionVenta = _IntencionVenta; } } function Liquidacion() external OnlyOwner { for(uint i = 0; i < Contratos.length; i++){ if (Contratos[i].Ejecutado = true){ continue; } if (keccak256(Contratos[i].Tipo) == keccak256("CALL") &&
Contratos[i].IntencionCompra = true && Contratos[i].Strike >= uint32(now)){ Send(Contratos[i].CompradorAddress, Contratos[i].VendedorAddress,
Contratos[i].Energia * Contratos[i].Precio); Contratos[i].Ejecutado = true; } else if (keccak256(Contratos[i].Tipo) == keccak256("PUT") &&
Contratos[i].IntencionVenta = true && Contratos[i].Strike >= uint32(now)){ Send(Contratos[i].CompradorAddress, Contratos[i].VendedorAddress,
Contratos[i].Energia * Contratos[i].Precio); Contratos[i].Ejecutado = true; } } } }
4 Comparativa entre los esquemas tradicionales y el modelo basado en contratos inteligentes
Para comparar los mecanismos transaccionales actuales y los propuestos en este trabajo
se describe su desempeño frente a los principios rectores y características interpuestos
por la CREG para los posibles mercados eléctricos anónimos que han de aparecer en el
futuro.
4.1 Criterios de comparación
El precio se considera como la señal de mayor información de un mercado. Por tanto, un
mercado estandarizado de contratos debe garantizar ciertos principios rectores y
características [24] que garanticen que el precio que allí se forme pueda ser utilizado como
referente para el traslado del costo al usuario en concordancia con los principios
establecidos en la ley 142 de 1994.
Los principios rectores y características que debe cumplir un mercado son [24]:
▪ Eficiencia: La formación de precios debe estar libre de manipulación o ejercicio de
poder de mercado por parte de algún agente. Además, se debe garantizar que los
resultantes de las transacciones tengan amplia difusión y publicación. El mercado debe
estar alineado por este principio rector ya que es objetivo primordial de la regulación el
poder traspasar al usuario un precio eficiente.
▪ Transparencia: Todos los agentes deben disponer de la misma información al
momento de la toma de decisiones.
▪ Igualdad/Neutralidad: El sistema de mercado debe garantizar que las reglas de
funcionamiento del mercado contemplen el mismo trato para todos los participantes, y
76 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
que no favorezcan a alguno sin importar el tamaño o importancia del agente. Este
principio está relacionado con la prevención de cualquier práctica indebida.
▪ Centralización: El MAE debe permitir la consolidación de todas las ofertas y
demandas de cobertura de precio de energía eléctrica, para diferentes plazos y de
diferentes entes (Generadores, comercializadores, otros agentes).
▪ Anonimato: El MAE debe permitir que las transacciones sean anónimas y debe existir
un mecanismo de compensación ante una cámara central de riesgo de contraparte, de
tal manera que exista una manera eficiente de gestión de riesgo.
▪ Seguridad: El MAE debe asegurar el que todos los participantes se encuentren
protegidos contra todo tipo de prácticas fraudulentas. El sistema debe cumplir con
todas las normas de contabilidad vigentes, y debe tener un sistema de información
relevante y suficiente que esté al alcance de todos los participantes, de tal manera que
estos puedan evaluar los riesgos potenciales y beneficios a la hora de la toma de
decisiones.
▪ Independencia: Aquel que preste la infraestructura transaccional del MAE no podrá
tener ningún tipo de posición o participación dentro del MAE, y la gobernanza de este
garantice que no existan conflictos de interés de ningún tipo con los participantes.
▪ Acreditación: Con el objetivo de que se puedan cumplir las exigencias de las
contrapartes, aquellos que participen dentro del MAE deben haber pasado por un
proceso de registro y certificación, que cumplan con los criterios mínimos de capital y
recursos.
▪ Liquidez: Para que los entes participantes puedan comprar y vender rápidamente sus
posiciones, el MAE debe tener un volumen y frecuencia de transacciones que permita
realizarlo.
▪ Gestión eficiente del riesgo: El MAE deberá gestionar de forma eficiente el riesgo a
través de la definición de los requisitos sobre el capital y otros requisitos prudenciales
que sean suficientes para minimizar el riesgo de las transacciones. Por lo que se
Comparativa entre los esquemas tradicionales y el modelo basado en contratos inteligentes
77
requiere un proceso de compensación y liquidación debidamente supervisado y en
donde establezcan procedimientos efectivos y legales para lidiar con los casos de
incumplimiento.
▪ Reporte de información: El MAE deberá contar con un sistema de reportes de
información público, veraz y actualizado sobre los volúmenes transados, precios,
ofertas y demandas realizadas por los participantes.
4.2 Comparación
De la Tabla 4-1 a la Tabla 4-11 se comparan los mecanismos tradicionales de
comercialización frente aquellos automatizados mediante contratos inteligentes y se
utilizan para esto los criterios anteriormente expuestos.
Tabla 4-1. Comparación de la eficiencia entre los esquemas tradicionales y los esquemas
con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia.
Eficiencia
Mecanismos actuales
Según las consideraciones expuestas en el capítulo 2. Existen
diferentes fallas de mercado que han llevado a ineficiencias en el precio
que se le transmite al usuario final.
Contratos inteligentes
Según las consideraciones expresadas en las diferentes resoluciones
expedidas por la CREG, una plataforma de intercambios comerciales
que cumpla con los criterios descritos minimizaría las ineficiencias
presentadas en el capítulo 2. Y por tanto, ayudarían a llevar un precio
mucho más eficiente a los usuarios.
78 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Tabla 4-2. Comparación de la transparencia entre los esquemas tradicionales y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia.
Transparencia
Mecanismos actuales
Si el sistema de información utilizado no es una red distribuida entonces
debe contar con una tercera parte encargada de administrarlo, por lo
que existe la probabilidad de que este oculte o entregue información a
los demás usuarios de la red.
Contratos inteligentes
La plataforma puede ser parametrizada para que la información pueda
ser vista por todos los usuarios, y debido a su característica de
inmutabilidad se garantiza la transparencia en los datos.
Tabla 4-3. Comparación de la igualdad / neutralidad entre los esquemas tradicionales y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia.
Igualdad / neutralidad
Mecanismos actuales
En los sistemas actuales, tal cómo se describe en la sección de fallas
de mercado, las desigualdades de información y la falta de un sistema
de transacciones anónimas llevan a que algunos agentes tomen
decisiones que favorecen y/o perjudican a otros agentes, como es el
caso de altos costos de la electricidad para comercializadores con
carteras de difícil recaudo.
Contratos inteligentes
Debido a que los contratos inteligentes son máquinas de estado finito,
tendrán las mismas respuestas ante las mismas entradas, lo cual
garantiza que no dará lugar a tratos preferentes a ninguno de los
participantes.
Comparativa entre los esquemas tradicionales y el modelo basado en contratos inteligentes
79
Tabla 4-4. Comparación de la centralización entre los esquemas tradicionales y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia.
Centralización
Mecanismos actuales
Aunque en Colombia se cuenta con una modalidad para comercializar
la energía eléctrica para diferentes plazos, usuarios, y tipos de agentes,
los índices de profundidad demuestran que están rezagados para la
gestión de los contratos de energía, y hace falta más que una
plataforma para alcanzar los niveles transaccionales de otros mercados
más desarrollados.
Contratos inteligentes
Debido a que múltiples Blockchain de segunda generación cuentan con
lenguajes Turing-completos, es posible crear contratos inteligentes que
permitan la centralización de diferentes plazos y de diferentes usuarios,
tanto para generadores como comercializadores y otros participantes.
Además, sería posible establecer una sola Blockchain, ya sea
administrada por la SIC o por un grupo de agentes.
Tabla 4-5. Comparación del anonimato entre los esquemas tradicionales y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia.
Anonimato
Mecanismos actuales
Como la información debe pasar por una tercera parte, esta se puede
convertir en un nodo para prácticas indebidas o desleales frente al
mercado, pues puede filtrar información para favorecer y/o perjudicar a
algún agente.
Contratos inteligentes
Gracias a la infraestructura de Blockchain se declara que todas las
transacciones son anónimas, ya que sólo se conoce dirección pública
del ente que realiza la transacción.
80 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Tabla 4-6. Comparación de la seguridad entre los esquemas tradicionales y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia.
Seguridad
Mecanismos actuales
Se hace necesario un sistema de auditorías suficiente para evaluar que
las condiciones de seguridad establecidas se cumplan a cabalidad.
Contratos inteligentes
Su característica de registro criptográfico genera un histórico
prácticamente inmutable que garantiza la confiabilidad de la
información. De igual manera al ser una máquina de estados finitos se
encuentra blindada frente a las posibles prácticas fraudulentas que
puedan presentarse a nivel transaccional.
Tabla 4-7. Comparación de la independencia entre los esquemas tradicionales y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia.
Independencia
Mecanismos actuales
Este ítem debe cumplirse independiente de la plataforma en donde se
desarrolle el esquema planteado.
Contratos inteligentes
Este ítem debe cumplirse independiente de la plataforma en donde se
desarrolle el esquema planteado. Los contratos inteligentes permiten a
su vez limitar las opciones de parametrización a ciertos usuarios
específicamente definidos para garantizar que cumple con todos los
criterios de independencia declarados por la CREG.
Comparativa entre los esquemas tradicionales y el modelo basado en contratos inteligentes
81
Tabla 4-8. Comparación de la acreditación entre los esquemas tradicionales y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia.
Acreditación
Mecanismos actuales
Debe confiarse irremediablemente en una entidad tercera que realiza
los procesos de acreditación. Debe confiarse también a un organismo
independiente la administración de pólizas y cámaras de compensación
de riesgos.
Contratos inteligentes
Dentro del contrato inteligente se puede realizar un proceso de
inscripción robusto, que acompañado de un debido registro y
certificación eviten la participación de agentes que no cumplan los
criterios.
En cuanto a las garantías de capital y recursos, el sistema Blockchain
al ser diseñado principalmente para administrar billeteras permite la
fácil creación de registros contables y de pólizas de cumplimiento
sujetas a automatización.
Tabla 4-9. Comparación de la liquidez entre los esquemas tradicionales y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia.
Liquidez
Mecanismos actuales
Con la falta de un esquema transaccional diverso, y la baja cultura de
parte de los agentes para participar en otro tipo de negocios de
transacción de energía, tal cual como se detalla en el capítulo 2, en el
ítem de la profundidad del negocio, los volúmenes transados de energía
solo constituyen el valor de la demanda.
Contratos inteligentes
Con la implementación de un sistema transaccional basado en
contratos inteligentes se hace posible crear diferentes estancias de
mercado. Junto al MAE sería posible desarrollar un mercado de futuros,
opciones, cámaras de compensación de riesgos automáticas, salones
de subastas de contratos, con diferentes algoritmos de automatización
que ayuden a la optimización de energía transada o de precios, según
sea el deseado.
82 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
Tabla 4-10. Comparación de la gestión eficiente del riesgo entre los esquemas tradicionales y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia.
Gestión eficiente del riesgo
Mecanismos actuales
En los mercados de derivados se hace necesario que exista una
cámara de compensación de riesgos, pero esta debe ser una entidad
externa legalmente constituida lo cual es una desventaja frente a una
aplicación que puede estar embebida dentro del proceso de ejecución
del mercado.
Contratos inteligentes
Dentro de las capacidades que tienen los contratos inteligentes está la
habilidad de crear contrapartidas en dinero que sólo se ejecutan una
vez se cumplan ciertos criterios, con lo cual se pueden crear los
modelos de compensación, seguros de cumplimiento y cámaras de
compensación.
Tabla 4-11. Comparación de los reportes de información entre los esquemas tradicionales y los esquemas con uso de contratos inteligentes. Elaboración propia.
Reporte de información
Mecanismos actuales
Con respecto a la liquidez del mercado de contratos bilaterales, la forma
en cómo se realizan las transacciones y se reporta la información, no
hace posible el seguimiento del número de contratos que se transan en
cada mes. Por tanto, no es posible determinar la facilidad con la que
algún agente podría salir de su posición.
Por esta misma razón, no es posible establecer un momento dado del
tiempo a qué precio se están transando contratos con vencimiento en
un momento futuro del tiempo. Es decir, no existe la información para
crear un referente de precio forward, u opciones de los contratos.
Contratos inteligentes
Se garantiza que la información será pública, veraz y actualizada, pues
son características inherentes a la tecnología Blockchain.
4.3 Beneficios y limitaciones de un sistema de intercambios minorista
Hoy en día el usuario se crea en cada uno de los puntos de conexión del usuario a la red,
en el caso de crear un usuario agrupador o nodo Blockchain, se podrían registrar n puntos
Comparativa entre los esquemas tradicionales y el modelo basado en contratos inteligentes
83
de conexión al mismo usuario, con lo cual sería posible unificar todos los consumos y
exportaciones en un solo registro.
Con esto se podría lograr algunas flexibilidades como:
▪ Clientes que viven en ciudades podrían implementar sistemas de generación de
energía eléctrica en otros lugares y realizar el cierre frente a su facturación en las
ciudades. Esto podría crear nuevos tipos de negocio como el arriendo de instalaciones
generadoras, sin la necesidad de realizar un doble registro de facturación. En caso de
utilizar medidores con alguna interfaz Blockchain bastaría con modificar el usuario
dentro de la parametrización del contador.
▪ Personas o empresas que tengan a su cargo múltiples pagos (diferentes propiedades
o sedes) podrían unificar su tarifa y hacer un único pago, lo cual puede ayudar no solo
reduciendo la cantidad de trámites en el caso de pago sino también a la administración
financiera por parte del cliente.
Se puede ver como utilizando esta tecnología sería posible modificar el entendimiento que
se tiene del cliente y de cómo este se relaciona con el mercado. Aunque existe cierta
complejidad para cuantificar en términos económicos los beneficios de instaurar un
sistema de intercambios comerciales minorista es posible identificar algunos beneficios
como lo mencionados a continuación [14]:
▪ Disminución de la tarifa: al aumentar el número de oferentes de la prestación del
servicio de energía eléctrica y la liquidez del mercado, el precio de venta tiende al costo
marginal de producción.
▪ Mejoramiento del servicio: la inexistencia de mecanismos de cambio de
comercializador ágiles y eficientes y con la naturaleza inelástica de consumo de los
usuarios, especialmente el mercado regulado, se presenta una baja inversión en redes
por parte de los comercializadores incumbentes quienes se enfocan en ofrecer un
servicio y calidad de la energía sólo hasta donde la regulación lo exige. Los
prestadores de servicios tienen a no incursionan en nuevas formas de atención digital,
fidelización de clientes, sistemas innovadores de facturación, etc. Si existiera un
mercado que incentivara la competencia, los niveles de servicio podrían aumentar ya
que se darían los incentivos económicos necesarios para esta tarea.
84 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
▪ Disminución de poder de mercado de agentes integrados: con la implementación
de un MAE se lograría reducir significativamente el poder de mercado de generadores
articulados con la actividad de comercialización en la suscripción de contratos de
energía, lo que permitiría un ambiente más transparente de mercado y por ende un
precio más eficiente a ser trasladado a la tarifa final.
▪ Eficiencia en el sistema: incentivando al uso eficiente de las redes se logra disminuir
en el largo plazo las necesidades de expansión en la red
▪ Adopción de redes inteligentes: si se logra comercializar la energía eléctrica como
un producto homogéneo con un costo de venta cercano a su precio marginal, las
empresas comercializadoras deberán implementar esquemas diferenciadores que les
ayuden a captar y fidelizar clientes. Dentro de los posibles productos o servicios que
podrían incentivar dentro de sus clientes está la tecnología asociada a redes
inteligentes: sistemas de almacenamiento, generación solar, movilidad eléctrica,
sistemas de respuesta y control de la demanda, entre otros.
▪ Limitaciones regulatorias: al implementar una nueva estructura transaccional en el
sector eléctrico se vuelve imperativo analizar los alcances regulatorios de los mismos.
Se debe tener especial cuidado al momento de crear mercados de derivados, pues tal
como se expuso en el aparte 2.3.3, estos mercados son supervisados por la
superintendencia financiera, y no existe una clara señal de que los principios rectores
del sistema financiero puedan estar encaminados hacia el mismo norte que las leyes
eléctricas han propuesto.
▪ Limitaciones de una red Blockchain pública: aunque uno de los objetivos
principales de las redes públicas es eliminar el uso de una tercera parte, el uso de este
tipo de redes establece limitaciones respecto al poder computacional de cada contrato
ejecutado. Aunque ya existen algunos principios regulatorios que buscan crear una
forma de transmitir el costo de los nuevos mecanismos de transacción de energía a la
tarifa final del usuario, esto podría incentivar la reducción de la complejidad de los
contratos y estos costos podrían aumentar en función de las cantidades de agentes o
transacciones realizadas. Por tanto, el uso de una red mixta se establecería como un
Comparativa entre los esquemas tradicionales y el modelo basado en contratos inteligentes
85
buen elemento diferenciador, se podría crear una red Blockchain donde la prueba de
trabajo necesite la aprobación de cada uno de los comercializadores inscritos en el
sistema y no una validación por nodo o agente.
5 Conclusiones y recomendaciones
5.1 Conclusiones
Luego de analizar las condiciones normativas y regulatorias de las relaciones comerciales
en el sector eléctrico colombiano se pudieron evidenciar diferentes fallas de mercado y
carencias normativas que aquejan al modelo actual. La baja cobertura de riesgos, los bajos
índices de fluidez y profundidad, la monopolización de los clientes por parte del OR, el
desconocimiento regulatorio de los clientes sobre sus nuevas capacidades frente al
mercado, la baja cantidad de comercializadores puros, los altos índices de integración
vertical y horizontal, entre otros descritos en el capítulo 2, son pruebas de que el esquema
de formación de precios actual carga con múltiples ineficiencias. Se evidencia la
posibilidad de realizar algunas actualizaciones tecnológicas a las plataformas actuales de
negociación de energía y la necesidad de nuevos espacios de comercialización en el
sistema eléctrico colombiano, más agiles, simples y diversos, de tal manera que se
incentive el aumento los volúmenes de energía transados y de actores participantes. El
estado normativo actual es ideal para el desarrollo de nuevos mecanismos de transacción,
no solo para el mercado mayorista sino también para el minorista, debido al gran impulso
regulatorio y tecnológico que se está dando en el sector. Estos mecanismos pueden llevar
al establecimiento de un precio de mercado mucho más eficiente, cuyos precios puedan
ser trasladados al usuario final y así dar cumplimiento a los principios rectores del sector
eléctrico establecidos en la ley 142 de 1994.
Tal como se hizo en las propuestas de contratos inteligentes desarrollas en el capítulo 3,
los contratos codificados son algunos acercamientos que demuestran que mediante los
contratos inteligentes es posible automatizar algunos procesos actuales y crear nuevas
instancias con funcionalidades aumentadas a las del sistema que conocemos hoy. Aunque
es una tecnología relativamente reciente, las Blockchain se han desarrollado hasta el
punto de establecerse como una infraestructura informática con la capacidad de soportar
toda una diversidad de aplicaciones y escenarios. Gracias a la seguridad criptográfica, la
88 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
inmutabilidad, la flexibilidad y el anonimato que las Blockchains pueden proveer se hacen
una alternativa viable para materializar nuevos escenarios de comercialización de energía
eléctrica. Con el uso de plataformas Blockchain Turing completas con la habilidad de
despliegue de contratos inteligentes se abre la posibilidad de crear versiones aproximadas
de un mercado minorista, un mercado de excedentes de energía, la implementación de un
MAE con varias instancias de negociación, incentivar un mercado de futuros mucho más
dinámico y un mercado de opciones y otros que el sistema muestre necesidad de crear.
Al probar el desempeño de los contratos inteligentes desarrollados frente a los contratos
tradicionales se hacen notorios los beneficios de implementar esquemas basados en
contratos inteligentes. Igualmente, se hace necesario sortear ciertas problemáticas antes
de efectuar un despliegue masivo de estas plataformas, como los tiempos de latencia, la
complejidad en el desarrollo de los contratos, la selección del tipo de Blockchain, el tipo
de prueba de trabajo, la robustez de los algoritmos, entre otros. Se identifica que las
propiedades inherentes de las Blockchain están alineadas a los principios rectores y
características propuestas por la CREG para la creación de los mecanismos
transaccionales, estas se viabilizan como una plataforma idónea para la administración de
la estructura transaccional que necesita el sistema en sus diferentes submercados.
5.2 Recomendaciones
Debido a la complejidad que se puede lograr con los contratos se hace necesario explorar
más las capacidades funcionales de esta, por lo que en futuros trabajos se realizaría un
análisis extensivo de las limitaciones y beneficios de una lógica mucho más robusta. Como
la red se soporta en una Blockchain se pueden dar efectos de latencia y tiempos de espera
en la información, por lo que se hace necesario crear contratos mucho más robustos que
atiendan estos inconvenientes, ya sea por esquemas de créditos o acumuladores de
datos. También sería interesante analizar cuál es el hardware o software necesario para
hacer que los medidores de energía inteligentes puedan enviar una transacción a una
Blockchain.
Con el desarrollo de las Dapps (Aplicaciones descentralizadas) es posible crear entornos
gráficos mucho más agradables y entendibles para los clientes regulados, con la finalidad
de crear un camino más expedito para que estos hagan una gestión mucho más inteligente
Conclusiones y recomendaciones 89
de los recursos que consumen y transan, razón por la cual se establece como un punto a
desarrollar en trabajos futuros.
Los límites legales aparecen marcados en el tema de la creación de los mercados de
derivados de energía y se hace necesario una revisión exhaustiva de los límites y
procedimientos que existirían entre la CREG y la Superintendencia financiera. Pues la
estructura de mercado de derivados de energía estaría enmarcada en estas y los principios
que rigen ambos sectores distan de ser iguales.
6 Referencias
[1] N. Szabo, “Formalizing and securing relationships on Public Networks,” First
Monday., vol. 2, no. 9, 1997.
[2] J. M. Sklaroff, “Smart contracts and the cost of inflexibility,” Univ. PA. Law Rev., vol.
166, no. 1, pp. 263–303, Nov. 2017.
[3] E. Mik, “Smart contracts: terminology, technical limitations and real world
complexity,” Law, Innov. Technol., vol. 9, no. 2, pp. 269–300, 2017.
[4] UPME, Ley 1715 de 2014. Por medio de la cual se regula la integración de las
energías renovables no convencionales al sistema energético nacional. Colombia,
2014.
[5] CREG, Resolución 030 de 2018. Por la cual se regulan las actividades de
autogeneración a pequeña escala y de generación distribuida en el Sistema
Interconectado Nacional. Colombia, 2018.
[6] K. Christidis and M. Devetsikiotis, “Blockchains and Smart Contracts for the Internet
of Things,” IEEE Access, vol. 4, pp. 2292–2303, 2016.
[7] D. T. T. Anh, M. Zhang, B. C. Ooi, and G. Chen, “Untangling Blockchain: A Data
Processing View of Blockchain Systems,” IEEE Trans. Knowl. Data Eng., vol. 4347,
no. c, pp. 1–20, 2018.
[8] M. Crosby et al., “BlockChain Technology Beyond Bitcoin,” Sutardja Cent. Entrep.
Technol. Tech. Report. Berkeley Univ., 2016.
[9] Z. Li, J. Kang, R. Yu, D. Ye, Q. Deng, and Y. Zhang, “Consortium Blockchain for
Secure Energy Trading in Industrial Internet of Things,” IEEE Trans. Ind. Informatics,
vol. 3203, no. c, pp. 1–10, 2017.
92 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
[10] J. Gao et al., “GridMonitoring: Secured Sovereign Blockchain Based Monitoring on
Smart Grid,” IEEE Access, vol. 6, pp. 9917–9925, 2018.
[11] L. Thomas, C. Long, P. Burnap, J. Wu, and N. Jenkins, “Automation of the supplier
role in the GB power system using blockchain-based smart contracts,” CIRED -
Open Access Proc. J., vol. 2017, no. 1, pp. 2619–2623, 2017.
[12] N. Zhumabekuly Aitzhan and D. Svetinovic, “Security and Privacy in Decentralized
Energy Trading through Multi-signatures, Blockchain and Anonymous Messaging
Streams,” IEEE Trans. Dependable Secur. Comput., vol. 5971, no. c, pp. 1–1, 2016.
[13] XM S.A E.S.P, “Aseguramiento de la operación-Memorias seminario,” Medellín.
[14] S. Pérez Arango, “Competencia minorista en el mercado de electricidad en
Colombia: Diagnóstico y recomendaciones basadas en experiencias
internacionales,” EAFIT, 2018.
[15] XM S.A E.S.P, “Capacitación agentes-Introducción a la Operación y la
Administración del mercado.”
[16] F. Tschorsch and B. Scheuermann, “Bitcoin and Beyond : A Technical Survey on
Decentralized Digital Currencies,” IEEE Commun. Surv. TUTORIALS, vol. 18, no. 3,
pp. 2084–2123, 2016.
[17] S. Nakamoto, “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System,” 2013.
[18] P. Cristina, “Bitcoins y el problema de los generales bizantinos,” pp. 2–5, 2014.
[19] Y. Y. and F.-Y. Wang, “Blockchain and cryptocurrencies: Model, techniques, and
applications,” IEEE Trans. Syst., Man, Cybern., Syst., vol. 48, no. 9, pp. 1421–1428.
[20] S. Wang et al., “Blockchain-Enabled Smart Contracts : Architecture , Applications ,
and Future Trends,” IEEE Trans. Syst. Man, Cybern. Syst., vol. 49, no. 11, pp. 2266–
2277, 2019.
[21] “Contract to code.” [Online]. Available: https://bitsonblocks.net. [Accessed: 30-Aug-
2019].
[22] S. Ellis, A. Juels, and S. Nazarov, “ChainLink. A Decentralized Oracle Network,” vol.
Referencias 93
1.0, 2017.
[23] Chainlink, “Chainlink features,” 2019. [Online]. Available: https://chain.link/features/.
[Accessed: 30-Aug-2019].
[24] CREG, Documento CREG 106/2017- Marcador de precio eficiente a ser trasladado
en el costo de prestación del servicio al usuario regulado. Colombia, 2017.
[25] CREG, Resolución CREG 024/1994. Colombia, 1994.
[26] PEESA, “Contratos bilaterales,” 2015. [Online]. Available:
http://www.peesa.com.co/mercado-de-energia/contratos-bilaterales/.
[27] C. de Colombia, Ley 142 de 1994. Colombia, 1994.
[28] D. Jara, “Análisis del precio de escasez y del esquema de garantías para el mor,”
2016.
[29] V. Achayara and A. Bisin, “Counterpart risk externality: Centralized versus over the
counter markets,” J. Econ. Theory, vol. 149, pp. 153–182, 2014.
[30] CREG, Resolución CREG 020/1996. Colombia, 1996.
[31] T. Chordia, R. Roll, and A. Subrahmanyam, “Liquidity and market efficiency,” J.
financ. econ., vol. 87, no. 2, pp. 249–268.
[32] Market Observatory for Energy, “Quartely Report on European electricity Markets,”
2019.
[33] Derivex, “Contrato Futuro de Energía Eléctrica Mensual.” [Online]. Available:
http://www.derivex.com.co/Productos/Paginas/ContratoFuturodeEnergiaElectricaM
ensual.aspx. [Accessed: 30-Aug-2019].
[34] Derivex, “Información del Mercado.” [Online]. Available:
http://www.derivex.com.co/NegociacionesdelDia/Paginas/InformaciondelMercado.
aspx. [Accessed: 30-Aug-2019].
[35] BBVA, “Opciones financieras.” [Online]. Available: https://www.bbva.com/es/que-
son-las-opciones-financieras/. [Accessed: 30-Aug-2019].
[36] J. C. Hull, “Mechanics of options markets,” in Options, futures, and other derivatives,
94 Uso de contratos inteligentes en la comercialización de energía eléctrica en Colombia bajo la tecnología Blockchain
2000.
[37] “Solidity - Solidity 0.4.23 documentation.” [Online]. Available:
https://solidity.readthedocs.io/en/v0.4.23/. [Accessed: 24-Apr-2018].
[38] “Remix documentation- Remix, Ethereum-IDE 1 documentation.” [Online]. Available:
https://remix-ide.readthedocs.io/en/latest/#. [Accessed: 11-Jan-2020].