Fundamental market model design in turkish power market
Türkiye Elektrik Piyasası için temel model tasarımı
- Tez No: 766806
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLGÜN KAYAKUTLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Enerji Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim ve Teknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Türkiye elektrik endüstrisi 2000'li yılların başlarında özelleşmeye başlamış ve özel yatırımcıların üretimden dağıtıma tedarik zincirinin tüm katmanlarına yatırım yapabileceği bir evreye geçmiştir. Bu gelişmelerin doğal bir sonucu olarak Türkiye enerji piyasaları zaman içerisinde yapılanmış ve pek çok alıcı ve satıcının sisteme dahil olmasını mümkün kılmıştır. Sistemde yer edinme seviyesi farkı piyasalar için farklı seviyelerde olmaktadır. Öyle ki, doğalgaz piyasasındaki rekabet hala mükemmel olmaktan uzak ve devlet tekeli baskın olsa da özelleştirme süreçleri tamamlanmamasına rağmen elektrik piyasaları görece çok daha rekabetçi konumdadır. Dahası, bu liberalleşmenin ve üretimde artan kaynak çeşitliliğinin bir sonucu olarak elektriğin birim bedeli, vadeli ve spot piyasalarda arz ve talep kanunlarına göre belirlenebilmektedir. Elektrik piyasalarında arz ve talebi oluşturan unsurlar çok yüksek çeşitlilik ve sürekli bir dinamiklik hali içermektedir. Bununla birlikte, mikroekonominin en önde gelen prensibi çalışmaktadır. Arz miktarı yeterli olduğu sürece her miktarın bir fiyatı vardır. Elektrik piyasalarında miktar farklı üretim teknolojilerinin kurulu güçleri, fiyat ise bu santrallerin geleneksel mi yoksa yenilenebilir mi olduğuna göre değişen yakıt maliyetleridir. Öte yandan, talep tarafında, diğer emtiaların ikame etkisi kilit bir unsur olmakla birlikte talep tüketim noktalarının sıcaklık, kapasite kullanım oranı ve GSYH gibi değişkenlere verdiği tepki ile belirlenir. Şüphesiz ki liberal ve rekabetçi pazar ekonomilerinde fiyat hem tüketimin hem de üretimin en optimal şekilde karar verilmesindeki en temel sinyaldir. Dahası, fiyat oluşumunun anlaşırlığı ile birlikte ileriye dönük yapılabilecek fiyat analizleri ve tahminleri, Pazar büyüklüğündeki öngörülerle birlikte yeni yatırımların gelmesinde de en temel belirleyicilerdendir. Zira özel teşebbüsler vasıtasıyla gerçekleştirilen yatırımlar en nihayetinde kar elde etmek amacıyla yapılmaktadır. Bu noktada bir yatırım projesinin karlı olabilmesi için, yatırım sonucu üretilecek ürünlerin satışlarından elde edilen gelir, hem projenin sabit ve değişken yatırım ve operasyonel giderlerini karşılamalı hem de projenin hayata geçmesini sağlayan finansman ihtiyacını geri ödeyebilmeli ve en son olarak da özsermaye açısından istenen getiri oranını yatırımcıya kazandırmalıdır. Finansmanın büyük ölçüde dış finansörler, yani bankalar veya özel sermayedarlar ile karşılandığı ülkemizde, bir projenin gelecekte elde edeceği gelirler ne kadar yüksek belirliliğe ve en az riske sahipse, proje finansman maliyetleri de belirli oranlarda düşüş göstermektedir. Zira, finansör, sağladığı kredinin geri ödeneceği konusunda daha yüksek bir öngörüye sahip olur ve daha az riskli gördüğü yatırımlara daha çok para enjekte etme konusunda daha istekli olur. Vadeli piyasalarda yapılacak ileri dönem satışları ile gelir güvencesini artırmak mümkün olsa da, vadeli piyasaların yeteri kadar olgunlaşmadığı ülkelerde bunun en temel ikamelerinden biri yüksek öngörülebilirliktir. Yani yatırımcı geliştirdiği projenin para kazanacağına olabildiğince emin olmak ister. Yeterli karlılığa sahip olmayan projeler proje sahibini alternatif kanallarda bu yatırımları değerlendirmeye itebilir. Enerji sektöründe bu konu, inşa edilen üretim santrallerinin sökülüp başka coğrafyalara, daha yüksek garanti ve satış fiyatları güvencesiyle taşınabilmesi anlamına gelebilir. Bu durumsa hem piyasa regülatörü hem de sistem işletmecisi açısından arz güvenliğine karşı oluşabilecek bir tehdit olarak görülebilir. Bu doğrultuda ilgili piyasalardaki fiyat oluşumunu anlamak büyük önem arz eder hale gelmektedir. Herhangi bir piyasada fiyat oluşumu, üretimin ve ticaretin fiziki bağlamdaki münferit özelliklerinden ayrı düşünülemez. Elektrik günümüz koşullarında depolaması oldukça maliyetli olan bir emtia olduğundan, anlık olarak üretimi ve tüketimi birbirine eşit olmak zorundadır. Bu bağlamda, elektrik piyasalarındaki fiyat oluşumu, kömür, petrol, gaz gibi ikame sayılabilecek diğer emtilardan kısmen farklılıklar içermektedir. Bu farklar en temelde, kurgulanması gereken fiziksel piyasa yapısında kendini göstermektedir. Elektrik üretimi ve ticareti planlamaya esas işlemekte ve hem finansal hem de fiziksel boyutta bağımsız bir işletmeci tarafından denetlenmektedir. Piyasa işletmecisi adı altında çalışan bağımız kurumlar, ki ülkemizde Enerji Piyasaları İşletme A.Ş. bu görevi üstlenmektedir, elektriğin üretilmeden önce ticaretinin yapılıp üretim planlamasının optimal gerçekleştirebilmesi için piyasa katılımcılarını gün öncesi, gün içi ve vadeli piyasalar gibi piyasalarda buluşturarak sağlıklı bir fiyat oluşumunun gerçekleşmesini sağlarken, taraflar arası kredi risklerini ve nakit akışı problemlerini de ortak bir garantör olarak elimine etmektedir. Piyasa işletmecisi, alıcı ve satıcı taraflardan belirli formatlarda topladığı fiyat ve miktar içeren teklifleri eşleştirip taraflara ilgili teslimat dönemleri için oluşan üretim ve tüketim yükümlülüklerini iletmekte, taraflar da alacaklı veya borçlu oldukları ilgili ödemelerin gerçekleşebilmesi için bu yükümlülükleri yerine getirmeye çalışmaktadır. Ne var ki, arıza, doğal felaket, meteorolojik olaylar gibi beklenmedik hadiselerden dolayı oluşabilecek koşullar, planlanan üretim ve tüketimlerden sapmaları beraberinde getirebilmektedir. Bu noktada, Sistem İşletmecisi adı altında çalışan bağımsız kurum, ki ülkemizde Türkiye Elektrik İletim A.Ş. bu görevi üstlenmektedir, gerçek zamanda arz ve talebin birbirine eşit olmasını sağlamak amacıyla, yürüttüğü farklı ihale sistemleri ve dengeleme güç piyasası adını alan farklı bir piyasa işletimi ile oluşan bu sapmaların sisteme zarar vermesini önleyerek sistem güvenliğini sağlamaya çalışmaktadır. Bahsi geçen tüm bu piyasalarda taraflar kendi yapılarının getirdiği bir takım amaç fonksiyonlarını çözmeye çalışarak piyasada en optimal sonuçları elde etmeye çalışırlar. Bir elektrik üretim santrali, ticaret kanalları ile karını en büyüklemeye çalışırken, bir tüketim noktası, yine benzer ticaret kanallarını ve planlama tekniklerini kullanarak oluşacak maliyetlerini en küçüklemeye çalışmaktadır. Elektrik talebinin fiyat esnekliğinin düşük olduğu piyasalarda, ki bu durum, depolama, yük kaydırma, kojenerasyon, alternatik yakıt kullanımı gibi teknoloji ve tekniklerin yeterli olmadığı durumlarda kendini göstermektedir, fiyatlar büyük ölçüde arz tarafında yaşanan gelişmelere bağlı olarak değişim göstermektedir. Arz tarafında yaşanan değişimler ise, marjinal maliyeti sıfır veya sıfıra yakın olan, üretimini depolayamayan ve üretimi değişkenlik gösteren yenilenebilir santrallerin emre amadeliği, üretimini planlayabilen yakıt bağımlı doğal gaz, kömür gibi teknolojilere gören çalışan santrallerin üretim maliyetleri, haliyle yakıt maliyetleri gibi koşullar ile, planlı veya plansız santral bakım çalışmaları gibi diğer faktörlerden etkilenebilmektedir. Yakıt maliyetleri ise, yakıt tedariği konusunda dışa bağımlılığı yüksek ülkelerde bilinmezlik seviyesini daha üst bir seviyeye çıkarmakla birlikte, fiyat şoklarına karşı oluşacak kırılganlığı artırmakta ve maliyet kontrolünü de zorlaştırmaktadır. Haliyle, nihai tüketicilerin enerji maliyetleri de bu doğrultuda yüksek oynaklık gösterebilmektedir. İşte buna konu coğrafyalarda piyasa regülatörü, nihai tüketicileri korumak adına bir takım regülasyonel değişiklikler ile piyasaya müdahale edebilmekte ya da devlet kontrolündeki enerji piyasası unsurları ile, ki bu bir elektrik üretim santrali olabileceği gibi, bir gaz ticaret şirketi de olabilir, fiyat oluşumuna etki edebilmektedir. Tüm bu bilinmezler ve piyasa oyuncularının birbirinden farklı amaç fonksiyonları, fiyat oluşumunun modellenmesi ve anlaşılması için yapısal matematiksel modeller gerektirmektedir. Zira, gelecek her zaman geçmişle açıklanamayacağından ve gelecektre oluşabilecek olaylar, geçmişte hiç yaşanmamış olabileeğinden, değişken çevre şartlarında ancak senaryo üretimi ile farklı nihai sonuçlar elde edilebilir ve risk analizi doğru bir şekilde yürütülebilir. Bu tezde, elektrik piyasalarındaki arz ve talep unsurlarının modellenmesi açıklayıcı ve dikkatli bir üslupla ele alınmıştır. Tezin temel amacı farklı elektrik piyasası oyuncularının motivasyonlarının altını çizmek ve ortak bir piyasada amaç fonksiyonlarını maksimize ederken nasıl davrandıklarını ortaya koymaktır. Detaylı açıklamalar ve tarihsel kanıtlar sunulduktan sonra arz tarafını anlatabilmek adına bir yığın modeli oluşturulmuştur. Talep ise farklı etmenler göz önünde bulunarak ele alınmıştır. Nihayetinde, arz ve talep lineer programlama metotu kullanılarak bir araya getirilmiş ve maliyet minimizasyonu ile her bir teslimat dönemi için fiyat ve miktarlar belirlenecek hale gelinmiştir. Model çıktıları açıkça gösterdiği üzere, temel modeller elektrikli araçların fiyatlar üzerindeki etkisi ya da aşırı genişleyici fotovoltaik kurulumlarının saatlik fiyatlar üzerindeki ve geleneksel teknolojilerin karlılıkları üzerindeki etkileri gibi farklı çalışma alanlarında da kullanılabilecek haldedir. Sonuçlar aynı zamanda oldukça belirgin bir şekilde güçlü bir model performansı olduğunu göstermektedir. Son 10 yılın fiyatları 5.8% ortalama mutlak yüzde hata ile simüle edilebilmiştir. Dahası, tevzi edilebilir farklı santrallerin üretim seviyeleri gerçeklerle uyuşacak şekilde çıkmıştır. Belirgin bir diğer çıktı da rezervuarlı hidroelektrik santrallerin gaz santrallerinin ikamesi olarak kullanılmış ve kullanılabilmekte olduğudur. Bu konuya ilişkin detaylar tez içerisinde hidro santrallerin gölge fiyatlaması altında ele alınmıştır.
Özet (Çeviri)
Privatization in Turkish electricity industry has started during early 2000s and evolved into a state where private investors are highly motivated to invest in all the layers of supply chain from generation to distribution. As a natural outcome of this development, Turkish energy markets have structured in time, enabling many buyers and sellers to penetrate. The penetration level varies for different energy markets; such that, while the competition in natural gas market is still imperfect and a state firm is dominant, competition level in power market is relatively much higher even though the liberalization is not yet complete. Moreover, as a result of this liberalization and increasing variety of resources used in power generation, the price for kW of electricity in forward, future and spot markets, is determined based on the laws of supply and demand. The elements of supply and demand in power markets are of high variety and the underlying dynamics are ever changing. Nevertheless, the most outstanding principle of microeconomics still apply. Given the supply is sufficient enough, there is always a price tag for higher volumes. In power markets the volumes are the installed generation capacities of various technologies while the price tag on the volume is determined by whether the power plants are running on a cost basis, namely, fuel driven power plants or renewable power plants. On the other hand on the demand side, substitution of other commodities to power is a key element and demand is driven by consumption points and their reactions to drivers like temperature, capacity utilization and GDP. In this thesis a comprehensive modelling of supply and demand elements in power markets are handled with uppermost care. The main purpose of the thesis is to underline the motivations of different power market players and how they act in a common market place to maximize their individual objectives. After sufficient descriptions and historical evidences are presented, a stack model is built to reflect the supply side of power market and demand is handled based on various drivers. Finally the demand and supply is combined in a linear programming model for cost minimization to determine price and quantity factors for each delivery period. As model results clearly show, fundamental models can be utilized for different analysis requirements like the effect of electrical vehicle adoptions on prices or the effect of extensive photovoltaic penetration on hourly price curves and profits on conventional power plants and so on. The outcomes also show an outstanding model performance where prices of the last 10 years have been simulated with 5.8% mean absolute percentage error. Moreover, the generation levels of different dispatchable generation technologies are re-produced with high accuracy. One of the most outstanding highlights is that reservoir hydro power plants have been acting or are dispatched as substitute to gas power plants, which later on will be discussed in the thesis under shadow pricing behaviour of hydro power plants.
Benzer Tezler
- Elektrik enerjisi piyasaları ve çimento sektöründe elektrik enerjisi tüketim tahmininin önemi
Electricity markets and the importance of electricity consumption forecasting in cement sector
EZGİ KAYAHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERMİN ONAYGİL
- Türk otomotiv sektöründe otomobil grubunun dağıtım kanalları yapısının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
BİHTER TURANLI
- Sigortacılık sisteminde aktif-pasif yönetimi ve Türkiye hayat sigortası örneğinde portföy performansının boyutlarını belirleyen faktörlerin irdelenmesine ilişkin bir model denemesi
Assets and liablity management in the insurance sector and investigating sectors that are determinating dimensions of the portfolio performance by relating to model testing in the Turkish life insurance sector
ALİ İHSAN DOĞAN
Doktora
Türkçe
2001
SigortacılıkMarmara ÜniversitesiBankacılık Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ABDÜLGAFFAR AĞAOĞLU
- PTC ısıtıcı ünitesi geliştirilmesi tasarımı ve analizi
PTC heater unit development design and analysis
ALTAY TABANCACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK