Analysing the effect of coalition on cost structure for Turkish liberal electricity market and allocation of profit surplus with cooperative game theory

Fiziksel elektrik tedarik zinciri; üretim, iletim, dağıtım ve perakende iş alanlarından oluşmaktadır. Üretim tarafı kullanılan kaynaklara göre; yenilenebilir hidro, rüzgar, güneş, jeotermal enerji santralleri ve termik doğal gaz, kömür enerji santrallerinden oluşmaktadır. Üretim tarafı ayrıca sahiplik bakımından devlete ait olan santraller, özel santraller ve belli bir kontrat doğrultusunda iş yapan Yap-İşlet, Yap-İşlet-Devret santrallerinden oluşmaktadır. Türkiye elektirik piyasasının liberalleşmesine yönelik düzenlemeler uzun yıllardır hayata geçirilmektedir. Dolayısıyla özel santrallerin toplam üretim içindeki payı özelleştirmeler ve yeni açılan santraller ile birlikte her geçen yıl artmaktadır. İletim tarafı doğal regüle monopol iş kolu olarak tanımlanabilmektedir. Dağıtım tarafı Türkiye'de bölgelere ayrılmış olup, faaliyetler söz konusu bölgeler bazında sürdürülmektedir. Bu kapsamda Türkiye 21 farklı bölgeye ayrılmıştır. Bu bölgelerde dağıtım şirketleri elektriğin fiziksel olarak son kullanıcıya ulaşmasını sağlayan altyapı şirketleri olarak faaliyetlerini yürütmektedir. Perakende şirketler temel olarak, görevli tedarik şirketleri veya normal tedarik şirketi bazında ayrıştırılmaktadır. Görevli tedarik şirketleri 21 bölge için son kaynak tedarikçisi olarak görev yapmaktadır. Diğer yandan perakende satış faaliyetleri elektriğin tüketicilere satılmasını ifade etmektedir. Perakendecilik faaliyetleri, düzenlenmiş ve liberal olmak üzere iki şekilde sürdürülür. Liberal tedarik zincirinde serbest tüketicilere hizmet verilmektedir. Düzenleyici otorite tarafından belirlenen tüketim miktarının üzerinde tüketime sahip ve ikili anlaşma yoluyla elektrik tedarik eden müşteriler serbest tükeci olarak nitelendirilmektedir. Serbest perakende elektrik pazarında piyasa oyuncuları, görevli tedarik şirketleri ve görevli olmayan perakende şirketleri, toptan piyasada elektrik alım satımı yapan toptancılar ve enerji üreticileridir. Türkiye'de elektriğin son kullanıcıya satış fiyatı iki farklı yolla belirlenmektedir. İlki düzenleyici otorite tarafından çeyreklik olarak açıklanan tarifelerdir. Bu tarifeler son kaynak tedariği almak durumunda kalan serbest olmayan müşteriler içindir. Ayrıca geçtiğimiz 2018 senesinde düzenleyici otoritenin yüksek tüketimli müşteri olarak tanımladığı müşterilere PTF ve YEKDEM bedeli üzerinden belirlediği maliyet bazlı tarife yapısı ile elektriğin fiyatı belirlenmektedir. Düzenleyici otorite söz konusu yeni tarife yapısı ile piyasayı zorunlu olarak serbestleşmeye itmekte ve aynı zamanda kendi üzerindeki yükü farklı taraflara devretmektedir. Öyle ki 2017 yılının başından itibaren geçerli tarifeler ile maliyetler toplamı arasında neredeyse hiç aralık kalmamış, bu durum düzenleyici otoritenin sırtına büyük bir yük getirmiştir. Düzenleyici otorite her sene yüksek tüketimli müşteriler için belirlenmiş tüketim limitini aşağı çekerek kendisini biraz daha rahatlatmakta ve bu şekilde serbest piyasanın önünü açmaktadır. Perakende elektrik pazarında doğrudan nihai müşteriye sadece satış yapan oyuncular, yüksek rekabet nedeniyle düşük karlılık seviyelerine katlanmak zorundadırlar. Emtia ürün pazarında, müşteriler en ucuz ürünü tercih ederler. Maliyetlerini düşürmeyen şirketler maalesef pazar payı kaybetmek veya faaliyetlerini sonlandırma gibi sonuçlarla karşı karşıya kalmaktadır. Dolayısıyla Türkiye perakende elektirik piyasasında operasyonel mükemmellik ile maliyetlerin düşürülmesi pazarda rekabet avantajı elde etmenin kritik faktörüdür. Maliyetleri azaltmak için şirketler verimli operasyonel süreç uygulamak ve hammaddelere ulaşmanın daha ucuz yolunu bulmak gibi yöntemlere başvurmaktadır. Türkiye ve dünyadaki perakende elektrik pazarının en temel sorunu da elektriğin bir emtia oluşudur. Öyle ki oyuncular katma değer sağlayabilmek için farklı yollar aramış ve en çok tercih edilen yöntem maliyetlerin minimize edilmesi yoluyla daha fazla karlılık sağlanması olmuştur. Bu çalışmada, yüksek tüketimli müşterilere perakende elektrik satışında, işbirliği yoluyla elde edilen fazladan karlılığı paylaşımında kooperatif oyun teorisi kullanılarak paylaşım yöntemleri incelenmiş ve farklı çözüm yöntemleri ile elde edilen sonuçlar kıyaslanarak analiz edilmiştir. Yapılan inceleme ve analiz sonuçlarına göre, perakende elektrik pazarındaki oyuncuların işbirliği yapmaları ve bu sayede daha etkin maliyet yapısının elde edilmesi önerilmektedir. Eletrik üretim santralleri üretim tarafında sahip oldukları varlıkları sayesinde perakende şirketlere göre daha düşük fiyatlı baz enerji maliyetine sahipken, perakende şirketleri sahip oldukları yaygın satış ağı, müşteri datasını analitik işleme kabiliyeti ve satış bilgisine sahiptir. İki tarafın yetkinliklerinin bir araya gelmesi ile sağlanacak yeni yapı pozitif sonuçlar doğuracaktır. Yapılacak işbirliği sayesinde daha etkin bir maliyet yapısı elde edilecek ve ortaya fazladan karlılık çıkacaktır. Bu çalışmada üretim tarafından özel santrallerden yerli kömür, ithal kömür ve doğalgaz üretim santralleri ayrı ayrı olacak şekilde perakende şirketi arasındaki oyun incelenmiştir. Ayrıca yüksek tüketimli müşteriler pazardaki mevcut müşteri segmentasyonu gereği üçe ayrılmıştır. Öyle ki ilk grupta 50 GWh ve üzeri, ikinci grupta 10-50 GWh arası ve üçüncü grupta 1-10 GWh arası tüketime sahip müşteriler alt hedef kitleler olarak belirlenmiştir. Müşterilerin üç gruba ayrılmasının sebebi oyuncuların iş modelleri ve kurumsal stratejileri gereği farklı maliyet ve satış fiyatının ortaya çıkmasından kaynaklanmaktadır. Üç farklı üretici tipi perakende işbirliği ve üç farklı segment için incelenmiş ve toplam dokuz farklı sonuç ortaya çıkarılmıştır. Koalisyon sayesinde elde edilebilecek kar fazlasının her bir senaryoya göre hesaplanması çalışmanın uygulama kapsamında ilk adımını oluşturmaktadır. Burada her bir koalisyonun mevcut duruma ilaveten sağlayacağı maliyet avantajları sayesinde elde edilecek kar büyüklükleri hesaplanmıştır. Söz konusu ilave kar büyüklüğü koalisyonun gerçekleşmemesi durumunda oluşmayacaktır. Sadece koalisyon ile sağlanacak bu kar büyüklüğü oyunun başında bilinmekte ve tarafların kendilerine düşen payı kabul ettikleri durumunda koasliyon sağlanabilecektir. Bu kapsamda oyuncuların rasyonel kararlar vermesi en temel ihtiyaçtır. Elde edilen ilave kar büyüklüğünün taraflar arasında ne şekilde pay edileceği uygulama kapsamının ikinci adımını oluşturmaktadır. Pratikte şirketlerin bu tür anlaşmalarda mutabakat sağlaması oldukça zorlu süreçlerin tamamlanmasını gerektirmektedir. Öyle ki her bir taraf kendi faydasını maksimize etmeye çalışacak ve kendi için en büyük değeri elde etmeye çalışacaktır. Bu doğrultuda uygulamanın ikinci adımı, koalisyon ile ortaya çıkabilecek ilave kar büyüklüğünün oyunular arasında nasıl paylaştırılacağı sorusunu ele almaktadır. Diğer bir deyişle bu çalışmada, kar paylaşım sisteminin analitik çözümü ve farklı çözüm yöntemleri ile elde edilen sonuçların karşılaştırılması gerçekleştirilmektedir. Bu doğrultuda uygulamada kullanılan çözüm yöntemleri; iki Oyunculu Nash Pazarlığı, Kalai-Smorodinsky Pazarlığı ve Ağırlıklı Shapley'dir. Kullanılan yöntemlerden ilki Nash Pazarlık çözümüdür. Bu çözüm yöntemi koalisyon ile elde edilen fazlalık faydayı maksimuma çıkarır ve oyuncular arasında paylaştırır. Uygulamada kullanılan ikinci yöntem Kalai-Smorodinsky Pazarlık çözümü, maksimum kazancın oyuncular arasındaki paylaştırılmasını eşit ağırlıkta yapmaktadır, diğer bir deyişle elde edilen fazlalık faydayı iki oyuncu arasında eşit dağıtmaktadır. Son çözüm yöntemi olarak uygulanan Ağırlıklı Shapley ise belirli bir ağırlıklandırma methodu ile oyuncular arasında fazladan faydanın dağıtım esasını ele almaktadır. Bu çözüm yöntemi oyuncuların koalisyon ile elde edilen fazladan faydayı farklılaşan oranlarda dağıtabilmeyi mümkün kılmaktadır. Pratikte de söz konusu farklılaşan oranlara ihtiyaç duyulmaktadır. Öyle ki herhangi bir durumun başarılı olabilmesi için gerçekleştirilen koalisyonda taraflardan birinin ya da birkaçının daha fazla katkı sağlaması gerekmesi durumunda elde edilecek fazladan faydayı da harcanan efor üzerinden dağıtılması talep edilebilmektedir. Böyle durumlarda elde edilen fazladan faydanın oyuncular arasında eşit dağıtılmasından ziyade belirlenecek kritere göre oyuncuların alacağı ağırlıkların farklılaştırılması oyunun gerçekleştirilmesini de mümkün kılan adım olabilmektedir. Nitekim fazladan efor sarf eden oyuncunun diğer oyuncular ile eşit hakka sahip olması her durumda kabul edilebilir olmayacaktır. Bu durumda koalisyon da gerçekleşemeyecektir. Ağırlıklı Shapley bu soruna çözüm getirerek oyuncuların eforlarına göre ağırlıklı olarak faydadan pay almasını sağlamaktadır. Koalisyon ile elde edilecek fazladan faydanın oyuncular arasında paylaşımı kapsamında uygulanan üç çözüm yöntemi sonuçları kıyaslandığında; Nash ve Kalai-Smorodinsky, fazladan karlılığı oyuna giren iki oyuncu arasında aynı miktarda paylaşıtırırken, ağırlıklı Shapley oyuncuların tek başında elde etmiş oldukları karlılık oransallığında paylaşım yapmaktadır. Karar aşamasında üç farkı çözümden hangisinin kullanılmasının gerektiği bakış açısına göre değişebilecektir. Öyle ki söz konusu fazladan karlılığın gerçekleşebilmesi iki oyuncunun da oyuna katılması durumunda geçerlidir. Eğer bir oyuncu koalisyona katılmaz ise diğer oyuncu kendi başına elde edeceği karlılığa razı gelmek durumunda kalır ve söz konusu fazladan karlılık oluşmayacaktır. Ancak oyuncuların tek başlarına elde ettikleri karlılığa baktığımızda özellikle kömür santralleri ve perakende şirketi arasındaki oyunda büyük bir uçurum olduğu görülmektedir. Bu sebeple kömür santrali fazla karlılığın eşit paylaşımını kabul etmemeyi tercih edebilecektir ve oyun gerçekleşmeyecektir ki bu durumda da bahsi geçen fazladan karlılık da gerçek olmayacaktır. Bu durumda işbirliğinin sağlanabilmesi için ağırlıklı Shapley yöntemi uygulamak gerekebilir. Türkiye perakende elektirik piyasası kapsamında değerlendirildiğinde işbirliği ile sağlanan ekstra karlılık kısa vadede söz konusu iki oyuncuya fayda sağlarken, orta-uzun vadede piyasada ikili işbirliği sayısının artması ile fayda nihai tüketiciye aktarılabilecektir. Tüm sektörler düşünüldüğünde ise elektriğin temel maliyet kalemi olması sebebi ile tüketim ürünleri fiyat seviyesi olumlu etkilenecektir.