Rüzgâr enerjisi tahminlerinin elektrik piyasasındaki ekonomik yorumu

serbestleşmesine yönelik olarak dünya çapında gerçekleştirilen reformlar neticesinde piyasa üzerindeki kısıtlayıcı düzenlemelerin büyük ölçüde kaldırıldığı bir yapı kazanmıştır. Gerçekleştirilen reformların özünde elektrik piyasalarındaki üreticilerin ve dağıtıcıların elektrik alım satımı için fiyat teklifi verebilecekleri türden toptan elektrik piyasalarının yapılandırılması amacı yatmaktadır. Genel olarak bu fiyat teklifleri, elektrik ticareti için bir spot fiyatın belirlendiği merkezi bir takas mekanizması aracılığıyla gerçekleştirilmektedir. Alım satıma konu olan metanın karmaşık doğası nedeniyle, bu spot fiyatların dinamikleri kısmen anlaşıldığı için geçerli öngörüler yapmak da zordur. Ancak, fiyat dinamiklerinin anlaşılmasıyla öngörülebilirliğin de artacağı ve bu durumun da tüm piyasa katılımcıları ve düzenleyicilerinin planlama, alım-satım, risk yönetimi ya da piyasa yapılandırması amaçlarına yönelik olarak üstünlük sağlayacağı belirtilmektedir (Jonsson et al. 2010).

Spot fiyatların karmaşık yapısının sayısız nedeni mevcuttur. Elektrik talebi, kısa dönemde oldukça inelastik olup ilk iki momenti kendine özgü karmaşık bir karaktere sahiptir. Elektrik arz fonksiyonu ise süreksiz, dışbükey ve yüksek talep neticesinde hızla artan bir yapıdadır. Yenilebilir enerji kaynakları ise düşük marjinal maliyetlerinden ve önceliklendirilmelerinden dolayı arz fonksiyonunun şeklinde dalgalanmalara neden olmaktadır. Ayrıca, piyasa yapısı da genellikle karmaşık olup bazı üretim tesisleri için sıkça değişen teşvik uygulamaları nedeniyle de yeniden yapılandırılma söz konusu olmaktadır. Bu faktörlerin bir sonucu olarak elektrik spot fiyatlarının davranışı diğer ticari mallarınkinden farklılaşmakta, fiyat zaman serileri çoğunlukla, mevsimsellik, gün içi ve gün aşırı korelâsyonlar, trendler, ortalamalarda geri dönen ani yükselişler, dağılımlarında pozitif çarpıklık ve kalın kuyruklar sergilemektedir. Bunun da ötesinde, dünya genelinde yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik üretiminde kullanılmasındaki artış eğilimi, kısmen de olsa bu kaynakların doğasındaki değişkenlik nedeniyle spot fiyatların daha da karmaşık bir yapı kazanmasına neden olmuştur (Jonsson vd. 2010).

Genellikle, elektrik piyasasında fiyat teklifleri gelecekteki üretim miktarı tahminlerine dayanarak yapılmaktadır. Rüzgâr enerjisi ile elektrik üretiminde ise söz konusu üretim miktarı rüzgâr şiddetine doğrudan bağlıdır. Bu açıdan bakıldığında rüzgâr şiddetinin veya rüzgâr şiddetine bağlı elektrik üretim düzeyinin küçük sapmalarla tahmin edilebilmesi, serbest elektrik piyasasında bir fiyat düzeyinin oluşmasında doğrudan etkilidir. Rüzgâr söz konusu olduğunda, üretim düzeyinin öngörülebilmesine yönelik çalışmaların önemli ve gelişen bir araştırma alanı olduğu görülmekte ve bu konuda çok sayıda çalışma bulunmaktadır (Costa et. al 2008). Rüzgâr enerjisi, çoğunlukla küçük veya orta ölçekli elektrik üretim tesislerinin dağıtım sistemi gerilim seviyesinden elektrik şebekesine bağlanmasıyla sisteme dahil edilen ve üretim düzeyi büyük değişkenlikler gösteren bir kaynaktır. Rüzgâr enerjisi üretimindeki süreksizlik, bir gün sonraki üretim düzeyinin tahmin edilmesinde olduğu gibi üreticilerin piyasaya verecekleri fiyat tekliflerin belirlenmesinde de zorluklara neden olmaktadır. Bu nedenle, rüzgâr elektriği üreticileri için elektrik piyasasında işlem yapmak diğer aktörler için olduğundan daha zordur. Üretilen elektriğin önemli miktarı büyük değişkenlikler gösteren kesikli bir üretimden gelmekteyse, böyle bir sistemin düzenleyici güce ihtiyacı da artar. Bu nedenle sistem operatörü üretimdeki öngörülemeyen değişkenliklere hazırlıklı olmalıdır. Bu noktada, rüzgâr enerjisi için iyi çalışan bir öngörü modeli hem üreticiler hem de sistem açısından sorunu hafifletebilir.

Bir gün ilerisi için yapılan tahminler güç istasyonlarının çalışma zamanlarının planlanmasında kullanılarak etkinlik arttırılabilir ki böylece tesislerin işletim maliyetleri de azaltılabilir (Holttinen 2005). Sistem işleyişinin, farklı seviyelerdeki rüzgâr gücü tahmin hataları için simüle edilmesi, tahmin hatalarının minimize edilmesinin rüzgâr enerjisi tesisinden faydalanım düzeyini arttırılabileceğini göstermiştir.

Bir rüzgâr çiftliği için tahmin yapmak yerine daha geniş bir alanı kapsayan onlarca veya yüzlerce rüzgâr çiftliği için tahmin yapmak tahmin hatalarının azaltılmasını sağlayabilir. Böylece, tüm üreticilerin tahminlere dayalı gelirlerinde önemli artışlar olacaktır. Piyasada aktif olan rüzgâr çiftliklerinden çevrimiçi üretim

düzeyi bilgisinin temini bugün için mümkün değilse de gelecekte neler başarılabileceğini vurgulamak açısından önemlidir (Holttinen 2005).

Rüzgâr türbinlerinden üretilen elektriğin spot fiyatlar üzerindeki etkisini araştıran bazı çalışmalar bulunmakla birlikte, bu çalışmaların rüzgâr elektriği üretimi ile spot fiyatlar arasındaki ilişkinin varlığını ispatladığını ancak ortalamalar üzerindeki doğrusal olmayan etkiler ve dağılımların karakteristiklerinin belirlenmesi noktasında eksik kaldığını ve önemli bir diğer eksikliğin de, öngörülerde rüzgâr gücünün fiyat alıcı kabul edilmesi olduğunu ifade eden Jonsson vd. (2010), rüzgâr gücünün kısa dönemde fiyat yapıcı kabul edilmesi durumunda rüzgârın esip esmeyeceğine dair öngörülerin elektrik fiyatları üzerindeki etkisinin nasıl olacağı sorusunu sormaktadır. Çalışmalarında yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının yoğunluğu (özellikle rüzgâr enerjisi) ve serbest piyasa koşulları açısından gelecekteki elektrik piyasası için temsili bir bölge olması yönüyle önem taşıyan bir bölge olan Batı Danimarka fiyat alanı (DK-1) verilerini kullanarak, rüzgâr enerjisi öngörülerinin piyasa fiyatları üzerindeki etkisini parametrik olmayan bir regresyon modeli ile analiz etmiştirler. Analiz bulguları, rüzgâr enerjisi tahminlerinin ortalama fiyat üzerinde doğrusal olmayan bir etkiye sahip olduğunu kanıtlamaktadır. Buna göre, rüzgâr enerjisinin sistemdeki öngörülen payı artarken spot fiyatlar düşmektedir. Olasılık dağılımın şekline yönelik bulgulara göre ise, rüzgâr gücü kullanımı düşükten yükseğe doğru ilerlerken düşük fiyat olasılıklarının artmasına ve yüksek fiyat sıklıklarının azalmasına bağlı olarak dağılım daha az çarpık bir hal almaktadır. Dünya genelinde rüzgâr enerjisinin kullanımı artarken düşük elektrik fiyatları ilk etapta cazip görünse de yeni tesislerin kurulumu noktasında yatırımcıların ilgisini azaltması ihtimali de bulunmaktadır. Bunun yanında, düşük elektrik fiyatları yüksek marjinal maliyetlerle üretim yapılan tesisler için de tehdit oluşturmaktadır. Bu açıdan bakıldığında yenilenebilir enerji kaynaklarının sisteme entegrasyonunda piyasa yapılandırılması sürecinde tahminlerin etkisinin dikkate alınması önemlidir.

1.9. Rüzgâr enerjisinin tahmininde ve modellenmesinde kullanılan teknikler