Konumsal fiyatlandırma (nodal pricing)

Sistemde bir kısıtlılık olması durumunda piyasadaki fiyatın şebekenin her noktasında aynı olması, doğru fiyat sinyalleri vererek talep tarafını tüketim miktarlarını ayarlaması için teşvik etmediği gibi, yatırımcıları da yeni üretim tesislerinin ihtiyaç duyulan bölgelere kurulması için yönlendirmez. Elektrik enerjisinin gerçekçi bir şekilde fiyatlandırılması amacıyla geliştirilen konumsal fiyatlandırma metodu, bu soruna bir çözüm olarak getirilmiş olan ve diğerlerine nazaran serbest elektrik piyasası kavramı ile en uyumlu olduğu söylenebilecek kısıtlılık yönetimi metodudur.

Bu metottaki temel amaç, enerjinin fiyatını hat kayıplarını ve yaşanan kısıtlılığın maliyetini içeren “konumsal değerini yansıtacak şekilde” ayarlamaktır. Sistemin gerçek zamanlı olarak dengelenmesi zorunluluğu göz önüne alındığında, enerjinin konumsal değerinin tespit edilebilmesi için verilen fiyat tekliflerine ve şebekeye ait tüm teknik ve ekonomik bilgilerin gelişmiş merkezi bir piyasa işletmecisi tarafından sürekli olarak incelenmesi ve değerlendirilmesi gerekir. Nitekim konumsal fiyatlandırmanın uygulandığı PJM’de bu işlemler, karmaşık bir yazılım tarafından tüm

sistemin bilgilerini içeren sanal bir model aracılığıyla gerçek zamanlı olarak yapılmaktadır.

PJM’deki konumsal marjinal fiyatlar, Durum Kestirici, Konumsal Fiyat Algoritması Ön İşlemcisi, Konumsal Fiyat Algoritması ve Ünite Dağıtım Sistemi ana modüllerinden oluşan bir fiyatlandırma modeli aracılığıyla, sistem içerisindeki 1.700’den fazla bara ve 7.000’den fazla düğüm noktası için teker teker hesaplanır. Konumsal Marjinal Fiyatlandırma Modeli Şekil 4.5’de gösterilmektedir.

Şekil 4.5. Konumsal marjinal fiyatlandırma modeli

1) Yük Dağıtım Sistemi: Bu sistem, şebekenin mevcut durumunu, tahmin

edilen üretim-tüketim miktarlarını ve gerçekleşecek transfer işlemlerini göz önüne alarak optimal bir yük dağıtımı yapar ve bunu bir girdi olarak kendinden sonraki modüle sunar.

2) Durum Kestirici: Konumsal marjinal fiyatların hesaplanabilmesi ancak

sistemdeki yük akışlarının eksiksiz ve tutarlı olarak bilinebilmesine bağlıdır. PJM’de bu işlem Durum Kestirici tarafından yapılır. PJM Durum Kestiricisi, gerçek zamanlı verilerin toplanmasında aksaklıklar yaşanabileceği düşüncesinden hareketle, tüm kestiricilerin yaptığı gibi, sistem modeline dayalı olarak matematiksel açıdan tutarlı bir durum kestirimi yapar ve böylelikle tutarlı bir yük akışı çözümü oluşturarak konumsal fiyat hesaplama modüllerine girdi olarak sunar. Durum kestiricinin sağladığı girdiler, sistem modeline dayalı AC yük akışı çözümü, birim bazında gerçek üretim ve tüketim değerleri ve kısıtlılık yaşanan hatlardaki güç akışı gibi verilerdir.

3) Konumsal Marjinal Fiyatlandırma Algoritması Ön İşlemcisi: Konumsal

marjinal fiyatın hesaplanması, teorik optimal yük dağıtımından ziyade gerçek üretim değerlerine bağlı olacağından, bu bilgilerin sağlıklı bir şekilde elde edilmesine ihtiyaç

vardır. Böylelikle, Yük Dağıtım Sistemi’nin çıktısı olarak ortaya çıkan optimal yük dağıtımının ne ölçüde gerçekleştirilebileceği bilinerek sağlıklı bir hesaplama yapılabilir. Ön işlemci bu amaçla, üretim miktarını istenilen şekilde ayarlayabilecek esnek üniteler ile ayarlayamayacak olan esnek olmayan üniteleri ve bunların fiyat tekliflerini optimal yük dağıtımından çıkan rakamlarla birlikte asıl algoritmaya girdi olarak sunar.

4) Konumsal Marjinal Fiyatlandırma Algoritması: Konumsal marjinal

fiyatların hesaplanması için gerekli olan tüm veriler, bu algoritmanın işletildiği modüle sokulur. Bu modülün içerisinde algoritma işletilir ve sistemdeki bütün düğüm noktaları ve kontrol bölgeleri için konumsal marjinal fiyatlar hesaplanır.

Kısıtlılığın oluştuğu noktaların konumsal fiyatları aslında, sistemin dengesini en ekonomik şekilde sağlayan optimal yük dağıtımını yapabilmek için gerçekleştirilen optimal güç akışı hesaplamalarında ortaya çıkan Lagrange çarpanlarıdır. Daha açık bir ifadeyle, ilgili noktadaki talebin karşılanabilmesi için kullanılan ek bir birim enerjinin marjinal maliyetidir. Bu metot aşağıda bir örnekle açıklanmıştır.

Şekil 4.6. Kısıtlılık olmadığı durumda konumsal fiyatlandırma

Sistemin A, B ve C olmak üzere üç baradan (bölgeden) oluştuğu ve bu baralardaki her biri 200 MW kurulu gücü olan üretim tesislerine ait fiyat tekliflerinin sırasıyla 200 TL/MW, 300 TL/MW ve 500 TL/MW olduğu varsayılsın. Sistemdeki toplam talep de, L1 (100 MW) ve L2 (100 MW) olmak üzere toplam 200 MW olsun. Şekil 4.6’da görüldüğü üzere, sistemde herhangi iletim kapasitesinin sorununun yaşanmadığı ve böylelikle bir kısıtlılığın oluşmadığı durumda, sadece G1 üretim yapar ve enerjinin toplam maliyeti;

olurken, her bir noktadaki enerji maliyeti (A, B ve C) 200 TL/MW olarak eşit şekilde gerçekleşir. Böylelikle tüketimin karşılığı olarak elde edilen hasılatın tamamı, enerji maliyeti olarak üreticilere ödenir. Şimdi ise, A-B ve B-C arasındaki hatların sırasıyla, 100 MW ve 50 MW iletim kapasitesine sahip oldukları varsayılsın.

Şekil 4.7. Kısıtlılık olduğu durumda konumsal fiyatlandırma

Bu durumda, sistemde bir kısıtlılık yaşanır. Zira hatların kapasitesi düşük maliyetli elektriğin tamamının istenilen noktalara ulaştırılmasına izin vermemektedir. Bu nedenle toplam talebin karşılanabilmesi için, G1’in 100 MW, G2’nin 50 MW, G3’ün ise 50 MW üretim yapması gerekir. Böylelikle, A noktasındaki fiyat 200 TL/MW, B noktasındaki fiyat 300 TL/MW, C noktasındaki fiyat ise 500TL/MW olarak gerçekleşir. Bir noktada yapılan tüm tüketimler aynı fiyattan ücretlendirildiğinden, tüketimin karşılığı olarak elde edilen toplam hasılat;

(100 MWx300 TL/MW) + (100 MWx500 TL/MW) = 80.000 TL Üreticilere ödenecek olan toplam enerji maliyeti ise

(100 MWx200 TL/MW) + (50 MWx300 TL/MW) + (50 MWx500 TL/MW) = 60.000 TL olarak gerçekleşir. Tüketicilerden toplanan para ile üreticilere ödenen para arasındaki 20.000 TL’lik farka ticaret artığı (merhandising surplus) denir. Havuz sisteminin taraftarları, aradaki farkın, havuz işleticisine bırakılmasının olumsuz bir teşvik oluşturabileceğini düşündüğünden, havuzun işlerliğini artırmak amacıyla, kısıtlılığın finansal risklerini gidermek için ellerinde “iletim kısıtı sözleşmesi” gibi finansal araçları tutan sistem kullanıcılarına dağıtılması gerektiğini savunurlar. Nitekim konumsal marjinal fiyatlandırmanın uygulandığı PJM’de, kısıtlılık gelirleri,

oluşabilecek fiyat risklerini gidermek amacıyla kullanılmak üzere, Finansal İletim Hakkı sözleşmesi satın almış olan piyasa katılımcılarına dağıtılır (Kölmek, 2009).