عنوان :

پایان نامه اعمال قدرت بازار و شیوه های تشخیص و کاهش قدرت بازار

تعداد صفحات :۱۳۶

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این پروژه ابتدا نگاهی گذرا به بازار برق ایران داریم و سپس ضمن آشنایی با مفهوم قدرت بازار و نحوه اعمال آن آشنا می شویم و سپس روش های تشخیص قدرت بازار را بررسی می کنیم و در پایان راهکارهای کاهش پتانسیل اعمال قدرت بازار را ارائه می دهیم.

تجدید ساختار در صنعت برق، تأثیرات گسترده و مهمی در تمامی بخش ها و مباحث مربوط به آن داشته است. از جمله این مسائل، مسئله ی برنامه ریزی به منظور بهینگی عملکرد اجزای صنعت برق می باشد. در سیستم تجدید ساختار یافته با ورود بازیگران جدید به سیستم، نقش و استراتژی های متفاوتی در قبال برنامه ریزی عملکرد  بهینه ایجاد می گردد. به عبارت دیگر با اتخاذ استراتژی های متفاوت توسط بازیگران اصل سیستم قدرت تجدید ساختار یافته، شیوه های برنامه ریزی در محیط تجدید ساختار یافته نسبت به محیط سنتی کاملا متمایز و گسترده تر می گردد. این مسائل سبب می گردد که مشکلات متعددی در حوزه برنامه ریزی و عملکردی محیط تجدید ساختار یافته ایجاد گردد یکی از مهمترین مشکلات موجود در بازارهای برق تعیین قیمت بازار توسط اجزای غالب بر آن است. در صنعت برق این عمل از طریق کاهش تولید (Courtnot) یا افزایش قیمت (Bertrand) توسط شرکت غالب انجام می گردد. این رخداد را تحت عنوان «قدرت بازار» می شناسیم. وجود استراتژی های مختلف تولید در بازار برق برای افزایش سود حاصله از تولید کننده می تواند بازار و قیمت تعادلی را تحت تأثیر قرار داده و موجب ایجاد انحصار در بازار رقابتی شود. بنابراین پیش بینی و کنترل استراتژی های تولید کنندگان از سوی ISO بسیار حائز اهمیت است تا با استفاده از متدهایی نظیر اعمال قوانین مانع از ایجاد قدرت انحصاری (Market power) شده.

در این پروژه شامل سه فصل  آشنایی با مفاهیم اولیه تجدید ساختار در صنعت برقونحوه ی اعمال قدرت بازار ، شیوه های تشخیص قدرت بازار و راه حل های موجود برای رفع آن و کنترل و تنظیم بازار و کاهش قدرت بازار در بازارهای برق بدون مرز بررسی شده است. از جمله راهکارهای عمده که معمولاً جهت کاهش قدرت بازار و شیوه های تشخیص و کاهش قدرت بازار بررسی شده است. از جمله راهکارهای عمده که معمولاً جهت کاهش قدرت بازار استفاده می شوند عبارتند از :

مدیریت بارهای قطع پذیر
افزایش تعداد واحدهای نیروگاهی
افزایش خطوط انتقال
مدیریت تراکم
انعطاف پذیری تقاضا نسبت به قیمت (اقتصاد خرد)

واژه های کلیدی: مدل رقابت، اعمال قدرت بازار، بازار برق ایران

فهرست مطالب

چکیده   ۱
فصل اول: آشنایی با مفاهیم اولیه تجدید ساختار در صنعت برق
۱-۱- مقدمه   ۴
۱-۲- بازیگران نمایش   ۵
۱-۳- مدلهای رقابت   ۷
۱-۳-۱ – مدل ۱: انحصاری   ۸
۱-۳-۲ – مدل ۲: بنگاه خرید   ۸
۱-۳-۳- مدل ۳: رقابت عمده فروشی   ۱۰
۱-۳-۴ مدل ۴: خرده فروشی   ۱۱
۱-۳-۵ رقابت و خصوصی سازی   ۱۲
فصل دوم: شیوه های تشخیص قدرت بازار و راه حل های موجود برای رفع آن
۲-۱- مقدمه   ۱۴
۲-۲- مروری بر نحوه عملکرد بازار برق ایران   ۱۶
۲-۳- شیوه های اعمال قدرت بازار   ۱۹
۲-۴-کاربرد تئوری نش در آنالیز قدرت بازار برق   ۲۰
۲-۴-۱- تئوری بازی   ۲۰
۲-۴-۲-کاربرد تئوری بازی   ۲۰
۲-۴-۳- آنالیز مدل   ۲۱
۲-۴-۴- اطلاعات شبکه   ۲۲
۲-۴-۵-عدم محدودیت برای خط انتقال   ۲۴
۲-۴-۶- تحلیل شبکه با در نظر گرفتن محدودیت خطوط   ۲۵
۲- ۴-۷-نتیجه گیری   ۲۸
۲-۵-کاربرد تئوری بازی همکارانه در آنالیز قدرت اقتصادی گروهی (تبانی)   ۲۹
۲-۵-۱- تئوری بازی همکارانه   ۳۲
۲-۵-۲- روش مورد استفاده   ۳۴
۲-۵-۳-  سیستم تست و شبیه سازی   ۳۷
۲-۵-۴- نتیجه گیری   ۴۳
۲-۶- تأثیر بارهای قطع پذیر بر کاهش قدرت بازار   ۴۵
۲-۶-۱-شیوه های تشخیص قدرت بازار   ۴۹
۲-۶-۲-۰شبیه سازی اعمال قدرت بازار   ۵۳
۲-۶-۲-نتیجه گیری   ۶۴
۲-۷- بررسی نقش Upfc جهت مدیریت پرشدگی خطوط انتقال   ۶۶
۲-۷-۱بازارهای کوتاه مدت تبادل انرژی الکتریکی   ۶۷
۲-۷-۲-مدیریت پرشدگی خطوط انتقال   ۶۹
۲-۷-۳- مدلسازی UPFC براساس مدل دوقطبی و روش تزریق توان   ۷۲
۲-۷-۳- پخش بار بهینه در ترکیب با UPFC   ۷۵
۲-۷-۴-مثال عددی و تحلیل نتایج   ۷۷
۲-۷-۵-  قیمت حاشیه ای محلی (LMP) باس ها   ۷۹
۲-۷-۶- توان های اکتیو تولیدی ژنراتورها و ضرایب  لاگرانژ متناظر   ۸۰
۲-۷-۷-توان ظاهری عبوری از خطوط و ضرایب لاگرانژ متناظر   ۸۰
۲-۷-۸- اطلاعات کلی شبکه   ۸۲
۲-۷-۹-تحلیل نتایج   ۸۴
۲-۸- به کارگیری انعطاف پذیری قیمتی(اقتصاد خرد) جهت مقابله با قدرت بازار   ۸۶
۲-۸-۱- مدل سازی طرفیت بازار برق   ۸۸
۲-۸-۲-فرآیند تسویۀ بازار   ۸۸
۲-۸-۳- انعطاف پذیری قیمتی تقاضا   ۹۱
۲-۸-۴-منحنی تقاضای تجمعی حدی مشترکین   ۹۲
۲-۸-۵- پیشنهاددهی استراتژیک تولید کننده   ۹۴
۲-۸-۶-شاخص های ارزیابی بازار   ۹۵
۲-۸-۷- شبیه سازی   ۹۶
۲-۸-۸-نتیجه گیری   ۹۹
فصل سوم: کنترل و تنظیم بازار و کاهش قدرت بازار در بازارهای برق بدون مرز
A- بریتانیای کبیر   ۱۰۲
۱-اختیارات قانونی برای کاهش قدرت بازار   ۱۰۳
۲- محرک‌ها برای کاهش قدرت بازار   ۱۰۴
۳-انواع روش‌هایی که در کاهش قدرت بازار استفاده می‌شود   ۱۰۶
B-سرمایه گذاری مشترک شمالی   ۱۱۰
۱-باز نگری بازار   ۱۱۰
۲-اختیارات قانونی برای کاهش قدرت بازار   ۱۱۱
۳-برگزیده‌ها / برانگیزنده‌ها برای کاهش قدرت بازار   ۱۱۱
۴-انواع روش‌های کاهش قدرت بازار   ۱۱۲
(۵ عملکرد بازار   ۱۱۳
منابع   ۱۳۲

منابع:

آئین نامه تعیین روش، نرخ و شرایط خرید و فروش برق در شبکه برق کشور, مصوب سال ۱۳۸۴
Harvey.S, Hogan.W, “Market Power and Withholding”, December 2001 .
Hogan.W, Kennedy.J, “Market Power and Electricity Competition”, ۵۰th Annual Antitrust Law Spring Meeting American Bar Association,Washington DC, April 2002 .
Hogan.W, Kennedy.J, “Market Power in Theory and Practice”, Power Conference University of California, Berkeley DC, March 2000 .
“Horizontal Market Power in Restructured Electricity Markets”, Office of Economic, Electricity and Natural Gas Analysis, Office of Policy, U.S. Department of Energy, Washington DC, March 2000 .
“Market–Based Rates for Wholesale Sales of  Electric Energy, Capacity, and Ancillary Services by Public Utilities”, FERC Docket No.RM04-7-000, May 2006
Newbery.D, Green.R, Neuhoff.K, Twomey.P, “A Review of the Monitoring of Market Power”, Cambridge, 2004 .
Newbery.D , “Addressing Market Power”, EnBW/EPRG/CEEPR Conference, Berlin, September 2005 .
مبانی اقتصادی سیستم‌های قدرت، پروفسور دنیل کرشن و دکتر گوران استربک، ترجمه غلامرضا یوسفی، انتشارات مرجان علم، پاییز ۸۶ .

۱۰٫ Rassenti.S, Smith.V, Wilson.B, “Structural Features That Contribute to Market Power in Electric Power Networks”, ۳۳th Hawawii International Conference on System Sciences, 2000 .

Shepherd.W, “Market Power in Electric Utility Industry”, University of Massachusetts, November 1997
F. C. Schweppe, M. C. Caramanis, R. E. Bohn, Spot Pricing of Electricity, Kluwer Academic Publishers, 1988.
R. Rajaraman, J. V. Sarlashkar, and F. L. Alvarado, “The Effect of Demand Elasticity on Security Prices for the Poolco and Multi-Lateral Contract Models,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 12, No. 3, pp. 1177 – ۱۱۸۴, August 1997.
J. G. Roos and I. E. Lane,”Industrial Power Demand Response analysis for one-part real-time pricing,”IEEE Trans. Power Syst., vol. 13, pp. 159-164, Feb. 1998.
Daniel S.Kirschen, G. Strbac, P. Cumperayot, and D. Mendes, “Factoring the Elasticity of demand in Electricity Prices,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 15, No. 2, pp. 612-617, May 2000.
D.H.M.Nguyen, K.P.Wong,” Analysis of Competitive Powr Market with Constant Elasticity Function”,IEE Proc.-Gener.Transm.Distrib., vol.150 , no.5 , pp.595-602, September 2003.
V. P.Gountis, G.Bakirtzis,”Efficient Determination of Cournot Equilibrium in Electricity markets”, IEEE Transaction on Power Systems, vol.19,pp.1837-1844, November 2004.
E. Bompard, Y. Ma, E. Ragazzi,”Micro-economic Analysis of the Physical Constrained Markets: Game Theory Application to Competitive Electricity Markets”, HERMES College Working Paper, pp. 1-7, 2006.
E. Bompard, Y. Ma, Roberto Napoli, G. Abrate, “The Demand Elasticity Impacts on the Strategic Bidding Behavior of the Electricity Producers”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol.22, No. 1, pp. 188 – ۱۹۷, February 2007.
M. Shahidepour, H. Yamin, Z. Li, “Market Operation in Electric Power System: Forecasting, Scheduling, and Risk Management”, John Wiley &Sons, pp. 469- 482, 2002.

۲۱٫ H.Singh “Game Theory Aplication in Electric Power Market” IEEE power engineering society winter meeting,1999.

۱-۱- مقدمه

تا اواخر دهه ۸۰ ساختار صنعت برق در بسیاری از کشورهای دنیا مطابق با توان الکتریکی از تولید کننده به مصرف کننده سازمان دهی می گردید. صنعت برق در اغلب کشورها تحت مالکیت دولت قرار داشته و یا اینکه با مالکیت خصوصی و تحت نظارت یک نهاد دولتی اداره می گردید. در ساختار سنتی وظیفه تولید ، انتقال و توزیع برق در هر منطقه بر عهده یک شرکت بوده و به این ترتیب این شرکت ها دارای حق انحصاری در آن منطقه بوده و به هیچ شرکت دیگری حق سرویس دهی به مشتریان واقع در آن منطقه را نمی داند. صنعت برق به عنوان زیر بنا در زیر ساخت اساسی فعالیتهای صنعتی ، اقتصادی، اجتماعی و کشاورزی هر کشوری نقش بسزایی را ایفا می کند. توسعه اقتصادی و صنعتی در جهان و افزایش روز افزون جمعیت، تقاضا برای مصرف انرژی الکتریکی در کل جهان را دوچندان کرده است. برای پاسخگویی به این افزایش تقاضا فشار سنگینی بر اقتصاد کشورها جهت توسعه زیر ساختارهای صنعت برق وارد شده است. لزوم تامین تقاضای انرژی الکتریکی مناسب و با قابلیت اطمینان بالا، تغییرات ساختاری عمده ای را همچون منابع دیگر در صنعت برق می طلبد. دولتها با این واقعیت انکار ناپذیر مواجه گردیده اند، که انحصار صنعت برق در دست دولت، تامین منابع کافی برای سرمایه گذاری در زیر ساختهای این صنعت را با مشکل مواجه می کند. از طرفی دیگر با گسترش رقابتهای جهانی و انقلابی اطلاعات و افزایش انتظارات مصرف کننده ها برای استفاده از کالاها و خدمات با کیفیت بهتر و حق انتخاب بیشتر، زمینه برای حرکت به سمت رقابتی کردن تولید و توزیع برق فراهم شده است. از این تحول به سوی بازار رقابتی برق ، به عنوان مقررات زدایی و تجدید ساختار برق نام برده می شود. در ساختار جدید از نظر تجاری انرژی الکتریکی و خدمات جانبی آن (شامل کنترل فرکانی=س، رزروگردان، رزرو وغیر گردان،  کنترل توان راکتیو و….) بعنوان کالا می توانند در سیستم بازار رقابتی بر اساس مقررات عرضه و تقاضا به فروش روند. انرژی الکتریکی می تواند توسط بنگاههای معاملاتی و یا بازار های واسطه بین فروشندگان(تولیدکنندگان) و خریداران(مصرف کنندگان) مبادله شود. در چنین سیستمی وجود یک سیستم نظارتی قوی بمنظور اطمینان از ایجاد فضای سالم رقابتی و جلوگیری از انحصار ضروری است. استقرار و ارزیابی مداوم بازار نیاز به متخصصین اقتصادی ، فنی و مدیریتی دارد. قانون گذاری و اصلاح قانون در یک سیستم تجدید ساختار یافته، می بایست کاملا پویا باشد

۱-۲- بازیگران نمایش 

قبل از عمیق شدن در بررسی بازارهای برق ، بهتر است انواع شرکت ها و سازمان هایی که در این بازارها نقش دارند، معرفی گردند. از آنجا که بازارها در کشورها و نواحی مختلف، نرخ‌های با مقدار و بعضاً جهت های متفاوت دارند ، نباید انتظار داشت تمام این موارد در هر بازاری یافت شوند. در بعضی حالتها، یک شرکتد یا سازمان ممکن است بیش از یکی از وظایفی را که در زیر توصیف می شوند، انجام دهند:

شرکت های برق یکپارچه عمودی مالکیت نیروگاهها و شبکه های انتقال و توزیع را دارا می باشند. در یک محیط با مقررات سنتی، انحصار عرضه برق در یک ناحیه جغرافیایی معین به عهده چنین شرکتی است . در راستای آزاد سازی بازار برق ، احتمالا فعالیتهای تولید و انتقال چنین شرکتی از هم تفکیک می شوند.

شرکت های تولید برق (GENCOs) انرژی الکتریکی را تولید کرده و به فروش می رسانند. این شرکتها چنین می توانند سرویس هایی نظیر تنظیم،کنترل ولتاژ و ذخیره را نیز برای فروش ارائه دهند که برای حفظ کیفیت و ایمنی عرضه برق مورد نیاز اپراتور سیستم است. یک شرکت تولید برق می تواند تنها دارای سبد تولید متشکل از چند نیروگاه با فن آوریهای مختلف باشد. در بعضی موارد به شرکتهای تولید برقی که با شرکتهای برق یکپارچه فن آوریهای مختلف باشد. در بعضی موارد در شرکتهای تولید برقی که با شرکتهای برق یکپارچه عمودی کار می کنند، تولیدکنندگان مستقل قدرت (IPPs) اطلاق می گردد.

شرکتهای توزیع برق (DISCOs) مالکیت و بهره برداری از شبکه های توزیع را به عهده دارند. در شرایط سنتی ، این شرکتها انحصار فروش انرژی الکتریکی به تمام مصرف کننده های متصل به شبکه خود را دارا می باشند. در محیط کاملا مقررات زدایی شده ، فروش انرژی به مصرف کننده ها از عملیات بهره برداری، نگهداری و توسعه شبکه توزیع ، تفکیک می گردد. در این شرایط انجام فروش انرژی به عهده خرده فروشان است.

خرده فروشان ، انرژی الکتریکی را در یک بازار عمده فروشی خریداری کرده و آنرا به مصرف کنندگانی می فروشند که تمایل یا اجازه شرکت در این بازار عمده فروشی را ندارند. لازم نیست خرده فروشان مالکیت دارایی های تولید، انتقال یا توزیع برق را داشته باشند. بعضی خرده فروشان، شرکتهای تابعه شرکتهای تولید یا توزیع برق هستند. لزومی ندارد که تمام مشتریان یک خرده فروش به شبکه یک شرکت توزیع برق متصل شده باشند.

اپراتور بازار (MO) نوعا به کمک یک سیستم کامپیوتری ، تطبیقی بین پیشنهادات فروش و در خواستهای خرید فروشندگان و خریداران انرژی الکتریکی بر قرار می کند. همچنین تسویه نهایی بین پیشنهادات فروش و درخواستهای خرید پذیرفته شده نیز مورد توجه اپراتور بازار است. بدین معنی که به دنبال تحویل انرژی، پرداخت خریدار را به فروشنده می رساند. اپراتور مستقل سیستم (ISO) معمولا مسؤل اجرای بازار آخرین راه حل و یا بازاری است که واقعا و در زمان فعلی بین تولید برق و بار آن توازن برقرار گرفته می شوند، نوعا بر عهده اپراتورهای مستقل بازار انتفاعی است.

اپراتور مستقل (ISO) مسؤولیت اصلی حفظ ایمنی سیستم قدرت را به عهده دارد. لفظ مستقل بدین علت اطلاق می شود که در یک محیط رقابتی ، سیستم باید بگونه بهره برداری شود که به نفع یا ضرر یکی از شرکت کنندگان در بازار نباشد. بطور عادی یک ISO تنها مالک دارایی های مربوط به ابزارهای محاسبات و مخابرات است که برای نظارت و کنترل سیستم قدرت مورد نیاز هستند. معمولا یک ISO مسؤولیت خود در بهره برداری از سیستم را با نقش اپراتور بازار آخرین راه حل ادغام می نماید.

شرکت های انتقال برق (TRANSCOs) مالک دارایی های انتقال، نظیر خطوط، کابلها، ترانسفورماتوها و تجهیزات جبرانسازی راکتیو هستند. این شرکتها تجهیزات انتقال را طبق فرامین اپراتور مستقل سیستم مورد بهره برداری قرار می دهند. در بعضی موارد شرکتهای انتقال در گروه شرکتهای تابعه شرکتهای مالک نیروگاهها قرار می گیرند. یک شرکت مستقل انتقال برق (ITC)  شرکت انتقالی است که مالک نیروگاهها نبوده و نظیر یک اپراتور مستقل عمل می کند.

قانونگذار نهادی دولتی است که مسؤول تضمین برقراری انصاف و بهره برداری دارای بازده در بخش صنعت برق می باشد. این نهاد، قوانین بازار برق را تعیین یا تأیید کرده و موارد مشکوک در استفاده نادرست از این بازار را بررسی می کند. قانونگذار، همچنین قیمت های تولیدات و خدماتی که بطور انحصاری عرضه می شوند را مشخص می نماید.

مصرف کنندگان کوچک برای خرید انرژی الکتریکی از یک خرده فروش ، یک انشعاب از سیستم قدرت را از شرکت توزیع برق محلی خود اجازه می نمایند. به شرطی که امکان انتخاب موجود باشد، میزان مشارکت این مصرف کننده ها در بازار برق، در حد انتخاب یک خرده فروش در بین مجموعه خرده فروشان است.

مصرف کنندگان بزرگ با خرید مستقیم انرژی الکتریکی مورد نیاز از بازار برق، اغلب نقش فعالی در بازار ایفا می کنند. بعضی از مصرف کننده های بزرگ کنترل بار خود را به عنوان وسیله ای که به کنترل سیستم کمک کند به ISO پیشنهاد می نمایند. بزرگترین مصرف کننده ها در بعضی موارد مستقیما به سیستم انتقال متصل می شوند.

۱-۳- مدلهای رقابت

Shuttleworth   ,   Hunt در سال ۱۹۹۶ چهار مدل را برای به تصویر کشیدن تحول در صنعت برق از حالت انحصاری دارای مقررات به حالت رقابتی کامل پیشنهاد کردند.

۱-۳-۱ – مدل ۱: انحصاری

اولین مدل که در شکل ۱-۱ نشان داده شده است مطابق با وضعیت سنتی شرکت انحصاری است. مدل فرعی (الف) مربوط به حالتی است که شرکت برق، تولید، انتقال و توزیع برق را یکپارچه نموده است. در مدل فرعی (ب) تولید و انتقال به عهده یک شرکت برق می باشد و این شرکت انرژی را به شرکتهای توزیع برق که انحصار محلی دارند، می فروشد. این مدل مانعی برای معاملات دو طرفه انرژی بین شرکتهای برق در نواحی جغرافیایی مختلف ایجاد نمی نماید. همانطور که در شکل ۱-۱ نشان داده شده است، اینگونه معاملات در سطح عمده فروشی صورت می پذیرد.

۱-۳-۲ – مدل ۲: بنگاه خرید

شکل ۱-۲ (الف) اولین گام ممکن به سمت ایجاد رقابت در عرضه برق را نشان می دهد. شرکت برق یکپارچه ، دیگر مالک تمام ظرفیت تولید نیست. تولید کنندگان مستقل قدرت (IPP) به شبکه متصل هستند و خروجی خود را به شرکت برقی می فروشند که نظیر یک کارگزار خرید رفتار می کند. شکل ۱-۲ شکل (ب) تحول بیشتری در این مدل را نشان می دهد که در آن شرکت برق صاحب ظرفیت تولید نبوده و تمام انرژی خود را از IPP ها می خرد. فعالیتهای توزیع و خرده فروشی نیز مجزا هستند. در این شرایط DISCO ها انرژی مورد نیاز مصرف کننده های خود را از بنگاه خرید عمده فروش، خریداری می نمایند. نرخهایی که بنگاه خرید بکار می برد، باید تحت مقررات باشند چرا که بنگاه خریدف انحصار عرضه توان به DISCO ها و انحصار خرید از IPPها را در اختیار دارد.

بنابراین چنین مدلی ، نشان دهنده قیمتی نیست که هزینه در آن نظیر وضعیت بازار آزاد لحاظ شده باشد (به فصل ۲ مراجعه کنید) . اما این مدل دارای این مزیت است که تا حدی بین تولیدکنندگان برق، رقابت پدید می آورد و این امر بدون صرف هزینه ایجاد یک بازار رقابتی نظیر آنچه که در مدلهای پیچیده تر وجود دارد و بعدا توصیف خواهیم نمود، صورت می پذیرد.

۱-۳-۳ مدل ۳: رقابت عمده فروشی

در این مدل که در شکل ۱-۳ نشان داده شده است، مسؤولیت تامین انرژی الکتریکی بر عهده یک سازمان مرکزی نمی باشد. در عوض، DISCO ها انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده های خود را مستقیما از شرکتهای تولید برق خریداری می نمایند. این مبادلات در یک بازار عمده فروشی برق صورت می پذیرد. مصرف کنندگان بزرگ اغلب اجازه دارند که انرژی الکتریکی را مستقیما از این بازار عمده فروشی خریداری نمایند. همانطور که در فصل ۳ خواهیم دید این بازار عمده فروشی می تواند شکل یک حوضچه یا مبادلات دو طرفه را داشته باشد. در سطح عمده فروشی تنها کارهایی که متمرکز باقی می مانند عبارتند از جریان بازار لحظه ای و بهره برداری از شبکه انتقال، سطح خرده فروشی این سیستم دارای تمرکز است چراکه هر DISCO علاوه بر بهره برداری از شبکه توزیع مربوطه ، خرید انرزی الکتریکی برای مصرف کنندگان واقع در ناحیه سرویس دهی خودرا نیز انجام می دهد.

 از آنجا که قیمت عمده فروشی بر مبنای عرضه و تقاضا تعیین می شود، این مدل امکان رقابت به مراتب بیشتری برای شرکتهای تولید برق فراهم می کند. از طرف دیگر قیمت خرده فروشی انرژی الکتریکی باید تنظیم شده (تحت مقررات) باقی بماند، چون در شرایطی که قیمت بالا باشد، برای مصرف کنندگان کوچک امکان انتخاب رقیب برای عرضه کننده انرژی وجود ندارند. این مساله شرکت های توزیع برق را در معرض افزایش های زیاد ناگهانی قیمت عمده فروشی انرژی قرار می دهد.

۱-۳-۴ مدل ۴: خرده فروشی

شکل ۱-۴ صورت نهایی بازار رقابتی برق را نشان می دهد که در آن تمام مصرف کنندگان می توانند عرضه کننده انرژی را انتخاب نمایند. به دلیل هزینه های مبادله ، تنها برای مصرف کننده های بزرگ ، خرید مستقیم انرژی از بازار عمده فروشی ، توجیه پذیر است. اغلب مصرف کننده های کوچک و متوسط، انرژی را از خرده فروش ها خریداری می کنند که آنها نیز به نوبه خود انرژی را از بازار عمده فروشی می خرند. در این مدل بطور طبیعی فعالیتهای برق رسانی شرکتهای توزیع برق از فعالیتهای خرده فروشی آنها تفکیک می شود چراکه این شرکتها دیگر انحصار برای عرضه انرژی الکتریکی در قلمرو شبکه خود را در اختیار ندارند. بدین ترتیب تنها اعمال انحصاری که در این مدل باقی می مانند عبارتند از ایجاد شبکه های انتقال و توزیع و بهره برداری از آنها.

پس از تشکیل بازارهای با امکان رقابت کافی ، نیاز به تنظیم (تحت مقررات بودن) قیمت خرده فروشی بر طرف می گردد، چراکه مصرف کنندگان کوچک می توانند خرده فروشی با قیمت پیشنهادی بهتر را انتخاب کنند. همانطور که در فصل ۲ خواهیم دید ، این مدل رضایت بخش ترین مدل است، چراکه قیمت های انرژی بر اساس فعل و انفعالات بازار تعیین می شود. البته اجرای چنین مدلی به میزان قابل توجهی مستلزم امکانات اندازه گیری، مخابراتی و پردازش داده است. هزینه شبکه های انتقال و توزیع همچنان به همه استفاده کنندگان آنها تحمیل می گردد. این امر بر اساس یکسری مقررات صورت می پذیرد چراکه این شبکه ها حالت انحصاری خود را دارا هستند.

۱-۳-۵ رقابت و خصوصی سازی

در بسیاری از کشورها ، ایجاد رقابت در عرضه برق توام با خصوصی سازی بخشی یا تمام اجزای این صنعت بوده است. خصوصی سازی فرآیندی است که در آن دولت شرکت های ملی برق را به سرمایه گذاران خصوصی می فروشد. در نتیجه، این شرکت های برق بصورت خصوصی یا شرکتهای انتفاعی در می آیند. باید توجه داشت که خصوصی سازی شرط لازم برای ایجاد رقابت نمی باشد. در هیچ یک از چهار مدل رقابت معرفی شده، اشاره ای به شکل خاصی از مالکیت به چشم نمی خورد. شرکتهای ملی برق در بسیاری از موارد می توانند در رقابت با شرکتهای خصوصی شرکت نمایند.

۲-۱- مقدمه

تجدید ساختار صنعت برق ، تأثیرات گسترده و مهمی در تمامی بخش ها و مباحث مربوط به آن داشته است . از جمله این مسائل، مسأله برنامه ریزی به منظور بهینگی عملکرد اجزای صنعت برق می باشد. در سیستم تجدید ساختار یافته با ورود بازیگران جدید به سیستم، نقش و استراتژ یهای متفاوتی در قبال برنامه ریزی عملکرد بهینه ایجاد می گردد . به عبارت دیگر با اتخاذ استرا تژیهای متفاوت توسط بازیگران اصلی سیستم  قدرت تجدید ساختار یافته ، شیوه های برنامه ریزی در محیط تجدید ساختار یافته نسبت به محیط سنتی کاملا متمایز و گسترده تر میگردد . این مسائل سبب میگردد که مشکلات متعددی در حوزه برنامه ریزی و عملکردی محیط تجدید ساختار یافته ایجاد گردد . یکی از مهمترین مشکلات موجود در بازارهای برق تعیین قیمت بازار توسط اجزای غالب بر آن است . در صنعت برق این عمل از طریق کاهش تولید یا افزایش قیمت توسط شرکت غالب انجام می گردد . این رخداد را تحت عنوان “قدرت بازار” می شناسیم . در این فصل نحوه اعمال قدرت بازار و شیوه های کاهش آن بررسی شده است . جهت اندازه گیری و یا تعیین پتانسیل قدرت بازار باید از دو پارامتر موثر بر قدرت بازار یعنی “ناحیه جغرافیایی” و “عامل اعمال قدرت” استفاده کرد . در بازار انرژی که مصرف کنندگان می توانند به سادگی محصولات دیگری را جا یگزین حامل انرژی که پتانسیل اعمال قدرت بازار دارد ، کنند و یا همان محصول را از حوزه دیگری از بازار خریداری کنند، پتانسیل اعمال قدرت بازار پایین تر است . معمولا پارامتریک نمودن شرایط بازار با هدف ارزیابی پتانسیل اعمال قدرت بازار، حتی در ساده ترین شرایط نیز مشکل می باشد و این مسئله در صنعت  برق پیچیده تر است . زیرا بازارهای برق پویا هستند و پارامترهای متعدد آن می توانند به طور قابل ملاحظه ای در چند ساعت تغییر کنند و فرصت هایی را برای اعمال قدرت بازار فراهم کنند . چگونگی اعمال قدرت بازار ، وابستگی کامل به ساختا ر بازار و مکانیزم های قیمت گذاری دارد . به منظور تعیین پتانسیل قدرت بازار آنالیزها و اندیسهایی وجود دارد که در سه دسته ساختاری، رفتاری و مدلهای شبیه سازی قرار می گیرند.

در این فصل ابتدا نگاهی گذرا به بازار برق ایران داریم و سپس ضمن آشنایی با مفهوم قدرت بازار و نحوه اعمال آن، با  آنالیزها و اندیس های تشخیص قدرت بازار آشنا می شویم و در نهایت با شبیه سازی چند شبکه ساده پتانسیل قدرت بازار را در حالت های مختلف بررسی می نماییم و به کمک آن راهکار های کاهش پتانسیل اعمال قدرت بازار را ارائه می دهیم.

۲-۲- مروری بر نحوه عملکرد بازار برق ایران

بازار برق ایران از سال ۱۳۸۲ به صورت بازار عمده فروشی راه اندازی شده است . مطابق آیین نامه بازار برق، ساختار برق ایران را سه نهاد اصلی هیات تنظیم بازار، مدیر بازار و مرکز تشکیل می دهند . مدیر بازار عملیات خرید و فروش برق و به عبارتی اجرای روزانه بازار انرژی را بر عهده دارد . راهبری شبکه برق کشور و اطمینان از شرایط بهره برداری ایمن از این شبکه بر عهده مرکز یا معاونت راهبری و پایش شبکه سراسری(دیسپاچینگ ملی ) است. هدایت و نظارت بر بازار برق جهت تسهیل تبادلات اقتصادی و نیز حل اختلافات بین اعضای اصلی بازار بر عهده هیات تنظیم بازار است . بدین ترتیب هیات تنظیم بازار را می توان نهاد قانون گذار بازار برق ایران نامید . بدلیل حساسیت و اهمیت وظایف و اختیارات این نهاد، استقلال این نهاد از اعضا بازار امری لازم و ضروری است.

نحوه اجرای بازار برق ایران مطابق رویه معمول اجرای بازار های اشتراکی[۱]  است . تولیدکنندگان یا فروشندگان، قیمت پیشنهادی انرژی خود را (با لحاظ کردن هزینه بی باری و راه اندازی) برای هر ساعت از روز مورد نظر تا ۳ روز قبل به مدیر بازار اعلام می کنند . نرخ پیشنهادی می تواند در چارچوب تعیین شده توسط هیات، در پله های مختلف اعلام گردد (حداکثر ۱۰ پله ). لیکن نرخ هر پله نباید بیش از ۵۰ درصد با پایه نرخ انرژی مصوب اختلاف داشته باشد . از طرفی مدیر بازار بابت هر مگاوات آمادگی یک واحد نیروگاهی، در هر ساعت مبلغ مشخصی را پرداخت می کند .

به منظور تشویق تولیدکنندگان به ارائه و نصب ظرفیت بیشتر، قیمت هر مگاوات آمادگی بیش از۴ برابر قیمت هر مگاوات انرژی در نظر گرفته شده است . لازم بذکر است که قیمت یا نرخ پذیرفته شده (نهایی) انرژی تولیدی برابر نرخ پیشنهاد انرژی تولیدی درنظر گرفته می شود[۲].

در بازار برق ایران، خریدار انرژی مورد نظر خود را به دو طریق خریداری می کند . به عبارتی نیاز مصرف خریدار شامل دو بخش نیاز مصرف با نرخ بازار و نیاز مصرف با نرخ پیشنهادی است . نیاز مصرف با نرخ بازار عبارت است از آن بخش از نیاز مصرف کل که به تشخیص خریدار در هر ساعت قطعاً مورد نیاز وی خو اهد بود و اعمال مدیریت بر آن مقدور نیست و خریدار موظف است آن را بر اساس نرخ بازار خریداری کند . نیاز مصرف با نرخ پیشنهادی عبارت است از آن بخش از نیاز مصرف کل که به تشخیص خریدار اعمال مدیریت بر آن مقدور و به صرفه بوده و خریدار با نرخ پیشنهادی خود مایل به خرید آن است . این بخش در واقع شامل بارهای قابل قطع نیز هست . در صورتیکه که واحد نیروگاهی به دلیل غیر موجه قادر به تولید تا سقف ظرفیت اعلام شده نباشد این امر آزمون ناموفق ظرفیت تلقی گردیده و متضرر خسارت خواهد شد . از طرفی چنانچه خریدار قادر به مصرف بر میزان نیاز کل مصرف خود نباشد آزمون نا موفق مصرف تلقی گردیده و چنانچه این موضوع به دلیل مسائل خارج از مسئولیت وی رخ نداده باشد مشمول پرداخت خسارت خواهد شد.

از نقطه نظر تخصیص واحد نیز، شبکه سراسری برق کشور به ۵ ناحیه تقسیم شده که در هنگام تخصیص واحد تنها قیود خطوط ارتبا طی بین این نواحی(حداکثر و حداقل ورود و خروج) در نظر گرفته می شود . برنامه بازار برق ایران که در اصل یک برنامه ورود و خروج واحدها، مشروط به برآورده شدن برخی محدودیتها براساس اطلاعات دریافتی از شرکتهای فروشنده برق است که در اختیار مدیر بازار قرار دارد و اطلاعات ورودی این برنامه عبارتند از:

–        مگاوات واحدها و مقدار پیشنهادی انرژی تولیدی

–     پیش بینی بار شبکه: اطلاعات بار برای ساعت به ساعت روز بعد در اختیار بازار برق می باشد. این پیش بینی شامل پیش بینی بار ۲۴ ساعته کل شبکه سراسری، پیش بینی ساعت پیک بار شرکتهای برق منطقه ای و ساعت پیک بار منطقه ای می باشد. در ضمن مقدار تبادل برون مرزی برای ساعت به ساعت روز بعد نیز مشخص می باشد. شمای کلی بازار برق ایران در شکل یک آمده است.

–        قیود یا محدودیت های شبکه : شامل محدودیت های تبادل بین نواحی، حداکثر و حداقل انرژی روزانه نیروگاهها، واحدهای بالاجبار روشن و خاموش و اطلاعات شناسنامه ای واحد های نیروگاهی.

روال کلی برنامه بازار برق به این صورت می باشد:

برنامه با توجه به اطلاعاتی که از شرکت های فروشنده دریافت می کند شروع به حل یک مساله بهینه سازی غیر خطی می نماید . در انتها پس از حل مساله بهینه سازی، برنامه یک سری خروجی تولید می نماید که مهمترین آنها آرایش تولید بازار و متوسط موزون قیمت پذیرفته شده در هر ساعت می باشد.

فروشندگان، پیشنهاد قیمت خود را برای هر واحد نیروگاهی و برای هر روز به صورت ساعتی و در حداکثر ۱۰ پله به بازار اعلام می کنند . اطلاعات مربوط به پیش بینی نیاز مصرف خریداران (شرکت های برق منطقه ای ) نیز روزانه و به صورت ساعتی به بازار اعلام می گردد . برای برگزاری بازار برق اطلاعات فنی نیز از معاونت راهبری شبکه دریافت می شود.

از جمله این اطلاعات می توان به انرژی تولیدی نیروگاهها، اطلاعات خطوط تبادلی، تولید و کد وضعیت واحد در ساعت پیک، قابلیت به صورت واحدی و نیروگاهی، پیش بینی بار شرکتهای برق منطقه ای، افت فرکانس و میزان خاموشی و میزان عدم همکاری نیروگاهها با مرکز کنترل، اشاره نمود.

۲-۳- شیوه های اعمال قدرت بازار