Optimal design of the Turkish natural gas market
Türkiye doğal gaz piyasasının optimal tasarımı
- Tez No: 866944
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNAN ERTEMEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Ekonomi, Economics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İktisat Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İktisat Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Avrupa Komisyonu, doğal gaz piyasalarında etkili rekabeti sağlamak amacı ile ayrıştırma modellerinin uygulanması konusunda önerilerde bulunmaktadır. Hukuki ve mülkiyet, iki farklı ayrıştırma yaklaşımıdır. Mülkiyet ayrıştırması, dikey bütünleşik yapıdaki organizasyonlar için en kapsamlı düzenlemeler içermektedir. İletim faaliyetlerini sürdüren ve sahipliği kendisinde bulunan organizasyonlar aynı zamanda üretim ve ithalat gibi ek faaliyetlerde bulunamaz. Buna karşın, hukuki ayrıştırma yaklaşımı ise dikey bütünleşik yapıdaki organizasyonların aynı çatı altında faaliyetlerini sürdürmesine ancak karar verme sistemlerinin ve operasyonlarının birbirinden bağımsız yürütüldüğü sürece olanak tanımaktadır. Devam eden akademik ve politik tartışmalar, bu yaklaşımların etkinliği üzerine odaklanmaktadır. Türkiye, bölgesel doğal gaz piyasasında stratejik bir konumda bulunmaktadır. Avrupa ve Asya'da yer alan enerji tüketicilerini ve tedarikçilerini bir araya getirme rolünü üstlenebilen bir merkez olma potansiyeline sahiptir. Türkiye doğal gaz sektöründe ithalata bağımlıdır. Firmalar, genellikle uzun dönemli sözleşmeler ile gaz ithal eder ve ardından bunu iç piyasada satışa sunar. Dikey bütünleşik yapıya sahip mevcut kamu şirketi BOTAŞ, pazarda ithalat, iletim ve depolama faaliyetleri yürütmektedir. Bu faaliyetlerine ilişkin muhasebe ayrıştırması mevcuttur. Bu tez, Türkiye doğal gaz piyasası için optimal tasarım ortaya koyabilmek adına, piyasa için en etkili ayrıştırma yaklaşımları belirlemeye, mevcut kamu şirketi için en uygun rolleri değerlendirmeye ve mevcut kamu şirketinin tüketici odaklı yaklaşımının piyasa dengesi üzerindeki etkilerini incelemeye odaklanmaktadır. Ayrıca bu araştırma, Türkiye doğal gaz piyasası için endüstriyel organizasyon ve oyun teorisi prensiplerine dayalı bir teorik çerçeve sunmaktadır. Çalışma, hukuki ve mülkiyet ayrıştırmasının tüketici fazlası, sosyal refah ve rekabet üzerindeki etkilerini incelemektedir. Model, karma oligopol piyasa yapısı kapsamında, bir iletim sistemi operatörü, ithalat ve toptan satış faaliyetleri yürüten biri mevcut kamu şirketi ve diğeri özel şirket olan oyuncuları içermektedir. Ayrıca, daha verimli özel şirket sayısındaki artıştan kaynaklanan sonuçları değerlendirmek için iki özel şirketi içerecek şekilde model genişletilmiştir. Karma oligopol modelinde, homojen ürün varsayımı altında düzenleyici kuruluşun iletim sistemi operatörü (TSO) hakkında tam bilgiye sahip olduğu kabul edilmektedir. Düzenleyici kuruluşun, iletim sistemi operatörünün marjinal maliyetini esas alarak iletim tarife fiyatını belirlediği ve toplam faydayı maksimize etmeyi hedeflediği varsayılmıştır. İletim sistemi operatörünün (TSO) kâr amacı ile faaliyet göstermediği ve kapasite kısıtlarının bulunmadığı kabul edilmiştir. Kamu firması yöneticilerinin hedeflerinin kamu otoriteleri ile uyumlu olduğu kabul edilmiştir. İthalat ve toptan satış piyasalarındaki firmaların aynı teknoloji seviyesine ve aynı sabit maliyetlere sahip olduğu varsayılmaktadır. İthalat ve toptan satış faaliyeti yürüten firmalar için maliyet fonksiyonu U şeklinde; uzun vadeli ortalama maliyetin toptan satışa konu miktar ile ithalat miktarının eşit olduğu durumda minimize edildiği, birim maliyetleri içermektedir. Birim maliyetler, Türkiye sınırına kadar olan taşıma maliyetini içeren gaz satın alma maliyetini yansıtmaktadır. Ayrıca, kamu şirketinin özel şirkete kıyasla maliyetler ve operasyonel süreçler bakımından daha az verimli olduğu varsayılmıştır. Mevcut kamu şirketinin hukuki ayrıştırma kapsamında piyasada iletim ve ithalat faaliyetlerini iki farklı firma olarak aynı çatı altında yürüttüğü, ithalat faaliyeti yürüten kamu firmasının amaç fonksiyonunun tüketici fazlasını, iletim şirketinin kârını ve kendi kârını maksimize etmek olduğu modellenmiştir. Diğer yönden, mülkiyet ayrıştırması çerçevesinde ise iki farklı durum ele alınmıştır. İlk durumda, mevcut kamu şirketi iletim ve ithalat faaliyetini yürüten iki farklı firma olarak mülkiyet açısından tamamen ayrıdır, ancak her ikisi kamu şirketi statüsündedir. İthalat faaliyeti yürüten kamu firmasının amaç fonksiyonunun tüketici fazlasını ve kendi kârını maksimize etmek olduğu varsayılmıştır. İkinci durumda, TSO, arz güvenliği kapsamında bir kamu şirketi olarak kalırken, ithalat faaliyeti yürüten kamu firmasının sadece kendi kârını maksimize etmeye çalışan bir özel firma gibi piyasada hareket ettiği kabul edilmektedir. Geriye doğru tümevarım (backward induction) tekniği, alt oyun tam Nash dengesini (SPNE) bulmak için kullanılmaktadır. Teorik modelin sonuçları 3 aşamalı oyun çerçevesinde karmaşık ve denge çıktılarını yorumlamak bir takım zorluklar içermektedir. Bu nedenle, Türkiye doğal gaz piyasasındaki sanayi sektörü verilerinin kalibrasyonu aracılığıyla çeşitli senaryolarda simülasyonları içeren nicel analiz uygulanmaktadır. Ayrıca, daha kapsamlı analizler için karşılaştırmalı statik kullanılmaktadır. Ek olarak, simülasyon, daha verimli özel şirket sayısındaki artıştan kaynaklanan sonuçları değerlendirmek için kamu firması ile rekabet eden iki özel firmayı içerecek şekilde genişletilmiştir. Oyun üç aşamadan oluşmaktadır. İlk iki aşamada, ithalat piyasasındaki şirketler piyasaya gaz tedarik edebilmek için sıralı bir oyun çerçevesinde diğer ülke pazarlarındaki tedarikçiler ile uzun dönemli ithalat sözleşmelerine konu kontrat büyüklüğüne (ithalat miktarı) karar vermektedir. Son aşamada ise toptan satış piyasasında, kontrat büyüklüğü seçiminin gerçekleşmiş olduğu varsayımı altında müşteriye tedarik edilecek gaz miktarının belirlendiği bir Cournot oyunu oynanmaktadır. Aynı zamanda mevcut kamu şirketinin, ithalat piyasasında Stackelberg lideri veya takipçisi olarak hareket etmesinin etkisi de incelenmektedir. Senaryo 1 kapsamında mevcut kamu şirketinin ithalat piyasasında Stackelberg lideri olduğu ve Senaryo 2 kapsamında ise Stackelberg takipçisi olduğu durum incelenmiştir. Sözleşmelerde belirlenen kontrat büyüklüğü (ithalat miktarı) firmaların kapasitesi olarak varsayılmıştır. Al yada öde (take or pay) kısıtları bu anlaşmaların ana unsurlarından biridir. Bu kapsamda sözleşmeye konu gaz miktarının altında veya üstünde gaz tedarik etmek ek maliyetler içermektedir. Bu çalışmada firmaların olası davranışlarını gerçek piyasa koşullarına daha yakın analiz edebilmek için sözleşme miktarının altında veya üstünde gaz tedarikine ek birim başı ceza maliyeti yansıtılmamıştır. Ayrıca, bu sözleşmeler uzun dönemli olduğundan yıllar süresince toplam sözleşme miktarı firmalar tarafından farklı yıllarda dengelenebileceği varsayılmıştır. Hukuki ayrıştırma altında, iletim sistemi operatörü ve ithalat yapan kamu firması temelde aynı ekonomik kuruluşun bir parçasıdır. Bu nedenle, iletim tarife fiyatı TSO'nun marjinal maliyetine eşit olarak belirleniyor olsa dahi, TSO'nun ithalat faaliyeti yürüten kamu firması ile aynı çatı altında olmasından kaynaklı maliyetinin daha düşük olabileceği varsayılmıştır. Dolayısıyla, hukuki ayrıştırma altında ithalat faaliyeti yürüten kamu firması düşük kapasite tercih ederek, özel şirketlerin toptan satıştaki paylarının artmasına imkân sağlayıp hem maliyetlerini azaltma hemde tüketici fazlasına katkı sağlayabilmektedir. Mülkiyet ayrıştırması altında ise tam tersi yaklaşım söz konusudur. İthalat faaliyeti yürüten kamu firması, tüketici fazlasını ve kendi kârını maksimize edebilmek için aşırı kapasite tercih etmektedir. Diğer yönden özel firmalar ise ayrıştırma modellerinden bağımsız, daha fazla satış yapabilmek için aşırı kapasite oluşturmak istemektedir. Genel olarak, mülkiyet ayrıştırması altında rekabetin yüksek olduğu sonucuna varılmıştır. Ancak, ithalata bağımlılığın yüksek olduğu doğal gaz piyasalarında sadece rekabete odaklanmak, hem tüketici hem de ulusal kalkınma açısından etkisiz düzenlemelerin uygulanmasına yol açabilir. Bu bağlamda, özellikle üçüncü taraf erişimi, tarife dışı ayrımcılık ve ithalat serbestisi gibi temel faktörler düşünüldüğünde, hukuki ayrıştırmanın, özellikle mülkiyet ayrıştırmasına kıyasla Türkiye doğal gaz piyasasında tüketici fazlası ve sosyal refah açısından daha büyük avantajlar sunma eğiliminde olduğunu göstermektedir. Ayrıca, mevcut kamu şirketinin ithalat piyasasında Stackelberg takipçisi rolünü benimsemesinin, her iki ayrıştırma yaklaşımı altında tüketici fazlası, sosyal refah ve rekabet açısından avantaj oluşturduğu ortaya konmuştur. Bu tez, doğal gaz piyasalarındaki ayrıştırma modelleri konusundaki devam eden tartışmalara değerli bir bakış sunmaktadır. Dikey bütünleşik yapıdaki kamu şirketinin yer aldığı doğal gaz piyasası analizi üzerinden, rekabet, tüketici fazlası ve sosyal refahın karmaşık zorluklarıyla başa çıkmayı amaçlayarak politika yapıcılarına ve araştırmacılara pratik rehberlik sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The European Commission proposes unbundling to achieve effective competition in the natural gas market, mainly focusing on ownership and legal separation. The ownership unbundling restricts firms engaged in transmission activities and possessing ownership from participating in additional activities such as import. In contrast, the legal unbundling approach allows firms with a vertically integrated structure to continue their activities under the same corporation, as long as their decision-making systems and operational processes remain independent of each other. Ongoing academic and political discussions center on the effectiveness of these approaches. Türkiye holds strategic importance in the natural gas market owing to its geographical position. Although Türkiye depends heavily on imports in the natural gas industry, it can play the role of being a hub, providing competitive gas markets that attract energy consumers from Europe and Asia regions. Firms import gas from foreign suppliers, mainly with long-term contracts. Furthermore, there is a vertically integrated state-owned firm, BOTAŞ, which operates import, transmission, and storage activities in the market. It maintains separate accounts for each of its activities. To establish an optimal structure for the Turkish natural gas market, this thesis focuses on identifying the most appropriate unbundling approaches for the market, assessing the roles best suited for the state-owned incumbent, and examining the effects of a consumer-oriented approach by the state-owned incumbent on market equilibrium. This thesis introduces a theoretical framework for the Turkish natural gas market based on the principles of industrial organization and game theory. It investigates the effects of the legal and ownership unbundling on consumer surplus, social welfare, and competition. The model considers a mixed oligopoly with a transmission system operator (TSO), a state-owned incumbent, and a private firm. The state-owned incumbent is assumed to maximize consumer surplus and its own profit, while the private firm is assumed to be profit-maximizing. The game consists of three stages. In the first two stages, the state-owned incumbent and the private firm sequentially choose contract sizes in the upstream market. The impact of whether the state-owned incumbent firm acts as a Stackelberg leader or follower when choosing its contract size in the upstream market is also examined. In the last stage, a contract size-restricted Cournot game is played for quantity choice in the downstream market. The backward induction technique is used to find the subgame perfect Nash equilibrium (SPNE). The results of the theoretical model are complex, and interpreting the equilibrium outcomes is challenging. Therefore, quantitative analysis is applied, encompassing simulations in various scenarios, through the calibration of industrial sector data in the Turkish natural gas market. Comparative statics is utilized to conduct a more comprehensive analysis. Furthermore, the simulation is extended to include two private firms in competition with the state-owned incumbent to provide a more robust policy analysis assessing the resulting from an increase in the number of efficient private firms. The findings suggest that competition is high under ownership unbundling. However, focusing solely on competition in the natural gas markets may lead to the enforcement of ineffective regulations from both a consumer and a national development standpoint. In this context, legal unbundling appears to offer greater advantages for consumer surplus and social welfare in the Turkish natural gas market compared to ownership unbundling, particularly when considering key factors such as third-party access, non-tariff discrimination, and import liberalization. Furthermore, the results indicate that adopting the role of a Stackelberg follower by the state-owned incumbent in the upstream market is advantageous in terms of consumer surplus, social welfare, and competition under both unbundling approaches. This thesis provides valuable insights into the ongoing debate on unbundling in natural gas markets. Through an analysis of the natural gas market, which involves the vertically integrated state-owned incumbent, it offers practical guidance for policymakers and researchers aiming to address the complex challenges of competition, consumer surplus, and social welfare.
Benzer Tezler
- Combining strategic and operationaldecision making in liquefied natural gas(LNG) logistics
Başlık çevirisi yok
FURKAN KAHVECİ
- Fundamental market model design in turkish power market
Türkiye Elektrik Piyasası için temel model tasarımı
AVNİ ÖZÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLGÜN KAYAKUTLU
- Üçlü güç üretim (trijenerasyon) sistemlerinde ana güç üretim birimi seçimi ve sistem optimizasyonu
Power generation unit selection and system optimization in trigeneration systems
ALİ NADİ ÜNAL
Doktora
Türkçe
2016
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiHava Harp Okulu KomutanlığıEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLGÜN KAYAKUTLU
- Yapay sinir ağları kullanılarak Türkiye gün öncesi piyasası elektrik fiyat tahmini
Turkish day ahead market electricity clearing price forecasting using artificial neural network
ASLIHAN DALGIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLGÜN KAYAKUTLU
- Alternatif motor yakıtları ve LPG'nin motor yakıtı olarak benzinle deneysel olarak karşılaştırılması
Başlık çevirisi yok
B.MURAT ÇEVİKÖZ