Farklı piyasa yapılarının elektrik piyasasına etkisi
The effect of different market structures on the electricity market
Yazar: HAKKI CAN ERGÜN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SALTUK BUĞRA SELÇUKLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Elektrik enerjisinin kesinti olmadan, kabul edilebilir bir fiyat ile verimli şekilde dağıtımı sürdürülebilirlik ve toplumsal refah açısından önem taşımaktadır. Bunun en iyi şekilde sağlanabilmesi için de elektrik piyasa yapıları kullanılmaktadır. Elektrik piyasaları, rekabeti teşvik ederek, verimliliği artırarak ve yatırımları çekerek enerji sistemlerinde kritik bir rol oynamaktadır. Serbest ve rekabete dayalı bir sistem ile üretim çeşitliliği, piyasadaki üretici sayısında artış, kapasite yeterliliği ve birim fiyatta verimlilik sağlanabilme olasılığı artmaktadır. Ticari faaliyetlerin kârlılığı ve sürdürülebilirliği için önemli olan unsurlardan biri de hangi elektrik piyasa yapısının daha uygun olduğudur. Elektrik piyasalarında genel olarak iki tip ihale yapısı kullanılmaktadır: Uniform Fiyatlama (UF) ve Teklif Kadar Öde (TKÖ) mekanizmalarıdır. Bu tezin amacı, elektrik piyasalarında kullanılmakta olan farklı piyasa yapılarının elektrik piyasalarının işleyişine, verimliliğine, sürdürülebilirliğine ve katılımcıların etkileşimlerine etkilerini incelemektir. Elektrik piyasalarını analiz etmek için kullanılan veriler, benzetim ile öğrenme için tasarlanmış bir elektrik ticareti oyunu olan EMGame platformu tarafından sağlanmıştır. The EMGame, TKÖ ve UF olmak üzere iki farklı piyasa mekanizmasını kapsamakta ve katılımcıların stratejilerini bu mekanizmalar altında test etmelerine olanak sağlamaktadır. EMGame platformu aracılığıyla, katılımcılar yenilenebilir enerji ve fosil yakıt santrallerinin karışımını içeren çeşitli senaryoları deneyimleme şansına sahiptir. EMGame platformu Erciyes Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümünde çeşitli lisans ve yüksek lisans derslerinde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, EMGame kullanılarak, iki farklı mekanizmayı, 10 farklı enerji kaynağını ve  üç farklı senaryoyu kapsayan 12 farklı oyundan elde edilen veriler analiz edilmiştir. Kullanılan veri seti, literatürde kullanılmış insan temelli deneysel veri setlerine kıyasla daha zengindir ve çeşitli ve derinlemesine inceleme imkânı sunmaktadır. Çalışmada, UF ve TKÖ mekanizmalarının elektrik piyasası üzerindeki etkileri insan temelli bir çalışma ile sunulmuş ve elektrik piyasalarının daha gerçekçi bir karşılaştırması sağlanarak literatüre katkı verilmeye çalışılmıştır. Her iki piyasa yapısı da enerji kaynaklarının piyasadaki etkileri ve arz stratejileri açısından farklı avantajlar ve dezavantajlar sunmuştur. Araştırma, piyasa yapısı ve enerji türü seçiminin piyasa katılımcılarının kararları, piyasa verimliliği ve rekabet üzerinde önemli bir etkisi olduğunu göstermektedir. UF mekanizması daha şeffaf ve az rekabetçi bir piyasa sağlarken, TKÖ mekanizması stratejik davranışlara karşı duyarlılık göstermekte ve rekabetçi bir piyasa ortamı sunmaktadır.

Abstract:
The uninterrupted, affordable, and efficient distribution of electricity is crucial for sustainability and societal well-being. For this to be achieved optimally, electricity market structures are utilized. Electricity markets play a critical role in energy systems by promoting competition, increasing efficiency, and attracting investments. A liberalized and competitive system increases the likelihood of achieving production diversity, a higher number of producers in the market, capacity adequacy, and unit price efficiency. One of the essential factors for the profitability and sustainability of commercial activities is determining the most suitable electricity market structure. In electricity markets, there are generally two types of auction structures used, namely, Uniform Pricing (UP) and Pay-as-Bid (PAB) mechanisms. This thesis aims to examine the effects of different market structures used in electricity markets on the functioning, efficiency, and sustainability of these markets, and the interactions among participants. The data used to analyze electricity markets are provided by the EMGame platform, an electricity trading game designed for simulation based learning. The EMGame encompasses two different market mechanisms, PAB and UP, and allows participants to test their strategies under these mechanisms. Through the EMGame platform, participants can experience various scenarios involving a mix of renewable energy and fossil fuel power plants. The EMGame platform is used in various undergraduate and graduate courses at the Department of Energy Systems Engineering, Erciyes University. In this study, using the EMGame, data obtained from 12 different games covering two different mechanisms, 10 different energy sources, and three different scenarios were analyzed. The data set used is richer and provides a more comprehensive and in-depth examination compared to human-based experimental data sets used in the literature. The study presents the effects of the UP and PAB mechanisms on the electricity market through a human-based study and aims to contribute to the literature by providing a more realistic comparison of electricity markets. Both market structures offered different advantages and disadvantages in terms of the impact of energy resources in the market and supply strategies. The research demonstrates that the choice of market structure and type of energy significantly influences market participants' decisions, market efficiency, and competition.