YENİ ELEKTRİK PİYASASINDA İLETİM PLANLAMASI Mehmet KARA TEİAŞ, TÜRKİYE ELEKTRİK İLETİM A.Ş. ANKARA-TÜRKİYE ÖZET 4628 sayılı Elektrik Piyasası Kanununun yürürlüğe girmesi ile birlikte serbest piyasa yapısına uygun olarak bütün kullanıcıların iletim sistemine erişimini en az maliyetle sağlayacak ve hiçbir iletim darboğazına yol açmayacak yeni bir iletim planlaması metodolojisinin geliştirilmesi kaçınılmaz olmuştur. İletim sisteminin enterkonnekte olarak çalıştırılması üretim, iletim ve dağıtım sistemlerinde bir dizi teknik kuralın koordinasyon içerisinde uygulanması ile mümkündür. Elektrik enerjisinin frekans ve geriliminin kalitesi, sistemin stabilitesi ve arzın devamlılığı bu kuralların doğru olarak işletilmesine bağlıdır. Bu bildiride konu sadece iletim sistemi gelişim planları yönüyle ele alınmıştır. 1. İletim Sistemi Tarihçesi Türkiye de ilk elektrik enerjisi üretimi, bölgesel talebi karşılamak üzere, 2 kw kurulu gücündeki su dinamosu ile Tarsus ta 1902 yılında başlamış, ilk santral ise İstanbul Silahtarağa da 1913 yılında kurulmuştur. Ancak iletim sisteminin enterkonnekte yapıya doğru gidişi 1948 yılında Çatalağzı Termik Santralının Batı Karadeniz Bölgesinde kurularak İstanbul u beslemeye başlaması, İstanbul şebekesinin 154 kv iletim hattıyla 1952 yılında güçlendirilmesi ve ilk boğaz atlama hattının 1957 yılında 154 kv olarak tesis edilerek işletmeye alınması ile başlanmıştır. Bugüne gelindiğinde iletim hatlarının uzunluğu 45.8 bin km yi aşmış, trafo merkezi sayısı ise toplam 71897 MW kapasite ile 1088 e ulaşmıştır. Detaylı bilgiler Şekil 1 de verilmektedir.
Şekil 1: 400 kv Türkiye Elektrik Sistemi
2. İletim Sistemi Planlaması İletim sistemi 154 kv ve 380 kv sisteme bağlı üretim tesislerinden itibaren dağıtım sistemine kadar olan ve üretilen enerjinin tüketicilere doğrudan ve/veya dağıtım sistemi üzerinden ulaştırılmasını sağlayan Yüksek Gerilim ve Çok Yüksek Gerilim seviyesindeki tesislerdir. İletim sistemi gelişim planlarında, enerji arzının kalitesinin ve sürekliliğinin en yüksek seviyede tutulması; ekonomik, kolay işletilebilir ve gelişime açık bir sistem tasarlanması, mevcut tesislerin ekonomik ömrü süresince kullanılması ve bunların minimum yatırım maliyeti ile gerçekleştirilmesi temel prensiplerdir. Sistem güvenilirlik kriterleri ülkelerin gelişmişlik düzeyine ve hedeflerine bağlı olarak belirlenmekte olup, Türkiye nin Batı Avrupa Elektrik İleticileri Birliği ne (UCTE) entegrasyonu hedefi doğrultusunda bu sistemlerle uyumlu olacak şekilde iletim sistemi geliştirilmiştir. Bu doğrultuda, iletim sisteminin herhangi bir bileşeninin arıza dolayısıyla devre dışı kalması halinde (Birinci Arızi Durum; N-1); herhangi bir müşterinin kaybedilmemesi, sistemin kararlılığının bozulmaması ve sistemin parçalara bölünmemesi sağlanacak şekilde sistemin gelişimi planlanır. İletim sisteminin iki bileşeninin aynı anda servis dışı olması (ikinci arızi durum; N-2) gibi çok ağır hallerde ise, sistem oturmalarını önlemek amacıyla zaman zaman üretim ve/veya yük atma yöntemlerine başvurulabilmektedir. Yukarıda belirtilen prensipler doğrultusunda bir iletim sisteminin tasarlanması için; Yük Akışı Analizi Kısıtlılık Analizi Kısa Devre Analizi Kararlılık (Stabilite) Analizi gibi bir dizi çalışma yapılmaktadır. TEİAŞ bu analizler için kendini dünya çapında kabul ettirmiş bir yazılımı (PSS/E) kullanmaktadır.
İletim Sistemi Analizinde; Mevcut ve plan yılında serviste olması öngörülen iletim tesisleri, Mevcut ve plan yılında servise girmesi beklenen üretim tesisleri ve bunların çalışma rejimleri, İncelenen her senaryo için (yaz puantı, kış puantı ve minimum) trafo merkezi bazında talep tahminleri (MW ve MVar) Trafo merkezi bazında öngörülen toplam talep ile sistem kayıplarını karşılayacak üretim senaryosu dikkate alınarak sistem modellenir ve bu varsayımlarla sistem simülasyonu yapılır. Yapılan analizlerin sonucunda belirli bir üretim-tüketim senaryosu için; gerilim seviyeleri, iletim kayıpları, enerji transfer imkanları, iletim sisteminin yüklenme durumu belirlenir; Yeni İletim sistemi içim yatırım kararı: arızalar sonucu sistemde eksik hat, trafo veya üretim kaynağının sebep olabileceği olumsuzlukların ve çözümlerinin belirlenmesi, teçhizatın kısa devre akımlarına dayanabilirliğinin kontrol edilmesi arıza sonucu sistem elemanlarının devre dışı kalması ile sistem kararlılığının kalitesinin korunması, kısmi veya genel sistem çökmesinin olup olmayacağının tespiti hususları dikkate alınarak alınır. 3. Serbest Piyasa Öncesi İletim Planlama Metodolojisi Serbest piyasa öncesi TEAŞ dikey entegre bir yapıya sahip olup elektrik enerjisinin üretimi ve iletilen enerjinin dağıtımı TEAŞ kontrolünde olup İletim Planlama metodolojisi Üretim ve İletimin birlikte optimizasyonuna dayalı bir yapıya sahipti. Tüketicinin kaliteli enerji ihtiyacı iki tip yatırımla sağlanabilir:
1. Yeni İletim tesisi ile 2. Tüketime yakın yeni üretim tesisi ile. Serbest piyasa öncesinde TEAŞ bu yatırım tiplerini birlikte değerlendirerek hangisinin daha optimum bir çözüm olacağını değerlendirme imkanınsa sahipken yeni piyasa yapısında artık böyle bir imkan kalmamıştır. Üretim ve iletim sisteminin bir bütün olarak optimizasyonuna dayalı olarak yapılan iletim sistemi gelişim planlarında; sistem enerji ve puant güç talebine göre belirlenen üretim sistemi kurulu gücü, talebin bölgesel dağılımı, iletim sisteminin özelliklerine göre ilave üretim kapasitesinin yeri ve mevcut üretim tesislerinin optimum işletimi dikkate alınır. 4. Serbest Piyasa Yapısında İletim Sistemi Gelişim Planlarının Yapılmasında Karşılaşılan Sorunlar 4628 sayılı Elektrik Piyasası Kanunu ile otoprodüktör ve otoprodüktör grupları tarafından gerçekleştirilen üretim faaliyeti dışındaki elektrik enerjisi üretiminin Elektrik Üretim Anonim Şirketi (EÜAŞ) ve özel sektör şirketleri tarafından gerçekleştirilmesi, Elektrik Üretim A.Ş. ve özel sektör üretim şirketleri lisansları uyarınca gerçek ve tüzel kişilere elektrik enerjisi ve/veya kapasite satışı yapabilme hakkı, TEİAŞ a ise iletim sitemine bağlı ve bağlanacak olan serbest tüketiciler dahil tüm sistem kullanıcılarına şebeke yönetmeliği ve iletim lisansı hükümleri doğrultusunda eşit taraflar arasında ayırım gözetmeksizin iletim ve bağlantı hizmeti sunması yükümlülüğü getirmiştir. Bu durumda üretim-iletim sisteminin birlikte optimizasyonu yerine çok sayıda bilinmeyenle sistem gelişiminin sağlanması gerekmektedir. Yeni yapıda İletim Sistemi Planlamasında karşılaşılan temel sorunlar şöyle özetlenebilir:
Dağıtım sistemine bağlı üretim gelişiminin Trafo Merkezleri talep tahminini güçleştirmesi, (Tarihsel verilerde gürültü) Dağıtım Şirketlerinin doğru talep tahmini yapabilme yeteneklerinin henüz olmaması, (Talep tahminleri halen TEİAŞ tarafından yapılmaktadır) İlave üretim kapasitesinin yeri, tipi, miktarı ve servise giriş yılının kesinleştirilememesi, İletim sistemi simülasyonlarının temelini oluşturan üretim senaryosundaki belirsizlikler (yükün hangi üretim senaryosu ile karşılanacağı), Özel şirketlerce yeni üretim tesisleri 1-1.5 yıl gibi sürelerde tamamlanarak servise alınabildiği halde TEİAŞ ın bir iletim tesisini finansmanı bulunmak kaydıyla 3-5 yılda tamamlayabilmesi. TEİAŞ ın, kanunda tanımlanan yükümlülükleri doğrultusunda sisteme yeni bağlanacak üretim tesisine darboğazlar nedeniyle kısıtlamaya tabi olmayacak iletim kapasitesi sağlanması gerekmektedir. İletim darboğazı oluşması halinde üretici, müşterisinden sözleşmesi kapsamındaki ücreti üretim yapmış gibi almaya devam edecektir. Darboğaz yönetiminin getireceği ilave maliyet Dengeleme Piyasası ndan karşılanacaktır. 5. Serbest Piyasa Yapısında Uygulanmaya Başlanan Yeni Metodolojiler Yeni piyasa yapısında santralin kurulu gücü, tipi vs. ile birlikte tesis edileceği yer de yatırımcılar tarafından önerilmektedir. Yatırımcının iletim sisteminin uygun bölgelerine yönlendirilmesi için en önemli araç bölgesel iletim tarifesi uygulanması ile yer sinyali verilmesi olarak görülmektedir. İletim Ücretleri 4628 sayılı Kanunla belirlenen Bağlantı ücreti, Sistem Kullanım ücreti kalemlerinden oluşmaktadır. Bağlantı ücretleri belli bir kullanıcının iletim sistemine irtibatını sağlayan varlıklarla ilgili maliyetleri yansıtması gerekirken, bağlantı varlıkları teklif edildiği şekliyle
tanımlanmamış olup, bu varlıklar sadece iletken, izolatör, hırdavat vs. ile sınırlandırılmıştır. Bu nedenle bağlantı varlıklarının fazla bir önemi bulunmamakta, bütün yatırımlar sistem varlıkları adı altında toplanmaktadır. Bölgesel Sistem Kullanım Ücretleri, mümkün olan bağlantı miktarını belirtmemekle birlikte, yeni üretim tesisi bağlantısı için uygun bölgelere işaret etmektedir. Ancak yatırımcı, serbest elektrik piyasasına geçmiş diğer ülkelerdeki deneyimlerden de bilindiği kadarıyla, yüksek iletim tarifesi ödemeyi göze alıp en pahalı bölge için de bağlantı talep edebilmektedir. EPDK na, Yatırımcıya ve TEİAŞ a yol göstermek üzere bağlantı imkânlarının Sistem Kullanım tarife bölgeleri bazında incelendiği Bağlantı Fırsatları Dökümanı hazırlanmış olup onay aşamasındadır. Bu doküman 5 yıllık bir planlama dönemini içermekte olup bundan sonraki her yıl için güncellenecektir. İlerideki güncellemeler ile planlama dönemi 10 yıla kadar çıkarılacaktır. Serbest piyasa modelinde iletim sistemi gelişimi için alternatif yaklaşımlar; Tüm iletim darboğazlarının yeni iletim yatırımlarıyla çözülmesi, Gerekli yeni iletim yatırımlarına karar vermek için; darboğazları dengeleme piyasasında çözmenin maliyeti ile yeni iletim tesislerinin yatırım maliyetinin karşılaştırılarak optimum iletim yatırımlarının belirlenmesi olarak tanımlanabilir. Birinci yaklaşım, mevcut finansman ve tesis şartlarında her bir iletim tesisi için 3-5 yıl yatırım süresi gerekçesi ve çok büyük iletim yatırımı maliyetleri oluşturması nedeniyle uygulanabilir görülmemektedir. Elektrik Piyasası Şebeke Yönetmeliği ile TEİAŞ ın 10 Yıllık İletim Sistemi Gelişim Planı hazırlama yükümlülüğü bulunmaktadır. Ancak yukarıda açıklanan belirsizlikler nedeniyle ilk aşama olarak 5 yıllık süreci kapsayacak şekilde hazırlanan Bağlantı Fırsatları Dökümanı nda aşağıda açıklanan metodolojiler kullanılmıştır.
Sistem güvenilirliği için çalışması zorunlu üniteler dikkate alınarak her bir tarife bölgesindeki üretim artırılmış (herhangi bir iletim kısıtı ile karşılaşılıncaya kadar), incelenen bölgeyi etkilemeyen başka bir bölgeden üretim azaltılmış ve bu suretle bölgedeki üretimin bölge dışına çıkarılıp çıkarılamayacağı incelenmiştir. Bunun için bölge içi ve bölgeler arası hatlarda aşırı yüklenmeler ve limitlerin dışındaki gerilimler tespit edilmektedir. Bir yılda iletim sistemi kısıtı nedeniyle transfer edilemeyen enerji miktarı ve transfer edilemeyeceği için bölgede çalıştırılamayan üretim yerine diğer bölgelerde yapılacak ilave üretim için yıllık maliyet hesaplanmaktadır. Plan yılında bağlantısı incelenen yeni santralın, gerilim regülasyonu ve hatların taşıma kapasitesi yönüyle sisteme destek sağlayan mevcut santralın yerini alması durumunda gerekli olacak yeni iletim tesisi ve reaktif güç kompanzasyonu yatırımları belirlenerek yatırım maliyeti hesaplanmaktadır. Darboğaz yöntemi maliyeti ile iletim tesisi ve reaktif güç kompanzasyonu yatırım maliyeti karşılaştırılarak yatırım kararı alınmaktadır. 6. TEİAŞ ın İletim Sistemi Planlamasının Geliştirilmesi Serbest Piyasa nın yürürlüğe girmesi ile TEİAŞ ın yükümlülükleri de değişmiş, yeni yükümlülüklere rağmen yukarıda açıklanan belirsizlikler artmıştır. Bu belirsizliklerin aşılması için daha önce aynı deneyimi yaşamış İletim sistemi Şirketlerinden danışmanlık alma ihtiyacı doğmuştur. Bu kapsamda KEMA danışmanlık şirketinden İletim sistemi Planlamasının Geliştirilmesi konulu danışmanlık hizmeti alınmaya başlanmış olup proje çerçevesinde Hollanda İletim sistemi İşletmecisi TENNET ile birlikte çalışma imkânı doğmuştur. Söz konusu projenin finansmanı Hollanda Hükümeti tarafından karşılanmaktadır. 7. AB Direktifleri ve regülasyonları A. 2003/54/EC Yönetmeliği 26 Haziran 2003 te yürürlüğe giren bu direktif, üye ülkelerdeki üretim, iletim, dağıtım ve elektrik tedariğini düzenlemektedir. Direktif bu amaç için iletim ve dağıtım işletmecilerinin ayrılmasını tedarikçiler için CO2 emisyonları ve radyoaktif atıklar, tedarikçinin yakıt çeşitliliği gibi düzenlemeleri içermektedir.
Bu direktif ile bütün üye ve aday ülkeler için aşağıdaki yeni kavramlar getirlmiştir: a) Evrensel hizmet yükümülükleri / en son kaynağın arzı b) Arz güvenliği / Hizmet Kalitesi c) İletim sistemi ve Dağıtım sistemi İşletmecilerinin şirketin ticari kısımlarından ayrılması d) Üçüncü taraf erişimi e) Bağımsız ekonomik regülasyon f) Piyasanın tamamen açılması g) Enerji etiketlenmesi h) Sınır-ötesi ticaret ve doğrudan bağlantı B. 1228/2003 Yönetmeliği Direktif, üye ülkelerin sınır-ötesi ticareti için herhangi bir hüküm içermemektedir. Direktif sadece sınır-ötesi ticaret, anlaşmazlıkların çözümü gibi konularda genel bir çerçeve çizmekte olup, üye ülkelerin iletim tarifleme mekanizması ve enterkonnektörlere erişim konularının ulusal kanun ve yönetmeliklere nasıl yansıtacağı üye ülkelerin kendilerine bırakılmıştır. Bu yaklaşım birbirinden farklı ikili erişim anlaşmalarının doğmasına yol açmıştır. 1228/2003 sayılı yönetmelik ile sınır-ötesi ticaret için adil kurallar oluşturma amaçlanmıştır. Bu yönetmeliğin hedefi sınır-ötesi ticaret ücretlerinin ve emre amade enterkoneksiyon kapasite tahsisinin harmanlanmasıdır. Bu yönetmelik ile Avrupa iç elektrik piyasasının oluşmasına da katkıda bulunulacaktır. Hali hazırda farklı kapasite tahsisine sahip üye ülkelere bu düzenlemeden doğrudan etkilenecektir. C. 2005/89/EC Yönetmeliği Bu direktif elektrik arzının ve altyapı yatırımlarının güvenliği, Arz güvenliği ve elektrik iç pazarının iyi çalışmasını sağlayan hükümleri içerir. Elektrik yönetmeliği üye ülkelerin sınır-ötesi ticareti için herhangi bir hüküm içermemektedir. Bu direktif ile 2003/54/EC yönetmeliği bir adım ileri götürülmüştür. Bu direktifteki hedef yeterli miktarda üretim kapasitesi, uygun bir arz-talep dengesi, üye ülkeler arasında yeterli bir enterkoneksiyon kapasitesini oluşturabilmektir. Diğer bütün direktifler gibi burada da ana hatlar çizilir ve şeffaf, kararlı, taraflar arasında ayrım
gözetmeyen bir uygulamanın geliştirilmesi üye ülkelerden beklenir. Bu direktif ile aşağıdaki konular adreslenmiştir: Şebeke İşletme güvenliği Arz-talep dengesi İletim sistemi yatırımı Arz güvenliğinin raporlanarak izlenmesi Önceki 2003/54/EC direktifinden faklı olarak yukarıdaki konular daha ayrıntılı bir biçimde ele alınmıştır. Raporlama için minimum içerik şebeke işletme güvenliği, 5 yıllık arz-talep dengesi, arz güvenliği için 5-15 yıllık genel bakış, öngörülen iletim sistemi yatırımları konularıdır. Doğal olarak bu raporun İletim Sistemi İşletmecisinin mümkünse komşu sistem işletmecisi ile birlikte hazırlamasıdır. D. UCTE İşletme El Kitabı Türkiye UCTE (Union for Coordination of Transmission of Electricity Elektrik İletimi Koordinasyonu Birliği) üyesi olmamakla birlikte UCTE ye üyelik için çalışmalar devam etmektedir. UCTE İşletme El Kitabı UCTE şebekesine bağlı ülkelerin iletim sistemi işletmecilerinin uymak zorunda olduğu teknik ve organizasyonel kural ve önerileri içerir. UCTE İşletme el kitabı www.ucte.org adresinden temin edilebilir. 8. Avrupa da Yeni Piyasa Yapısında İletim Planlaması UCTE Avrupa daki 23 ülkenin iletim sistemi operatörlerinin üyesi olduğu bir kuruluştur. Kuruluşun ana amacı enterkonnekte iletim sisteminin işletme güvenilirliğinin sağlanmasıdır. 50 yıllık ortak aktivite UCTE ye enterkonnekte iletim işletmesinde öncü bir role taşımıştır. Bugün yaklaşık 450 milyon kişiye yıllık 2500 TWh enerji sağlayan bu kuruluş senkron paralel işletme konusunda ortak kuralları ve önerileri belirlemektedir.
Yeni serbest piyasa yapısının UCTE enterkonnekte sistemine etkileri son yıllarda daha açık bir şekilde görülmektedir. Yeni yapıda belirsizliklerin artmasıyla sistem işletmeciliğinde karşılaşılan zorluklar ve riskler artmıştır. Örneğin 4 Kasım 2006 saat 22.10 civarında Almanya nın kuzeyinden başlayan bir dizi olay sonucu UCTE sistemi 3 senkron bölgeye ayrılmış ve özellikle Avrupa nın batısında enerji kesintisine gidilmek zorunda kalınmıştır (yaklaşık 6000 MW). Konuyu incelemek için UCTE içerisinde bir inceleme komitesi oluşturulmuştur. İlk elde edilen sonuçlar şöyle sıralanmıştır: Enerji güvenliği konusunda her ülkenin bir yaklaşımı yerine bütün Avrupa da uygulanacak ortak bir yaklaşımın geliştirilmesi gereklidir. Avrupa daki enterkonnekte sistem güvenliğinin iyileştirilmesi gereklidir. Özellikle yeni piyasa yapısının getirdiği belirsizliklere karşı yeni yaklaşımlar gerekli olmuştur.
Ülkemizde de 1 Temmuz 2006 tarihinde bölgesel sistem çökmesi yaşanmış olup yeni iletim sistemi işletmeciliğinde bu tür risklerin bir daha yaşanmaması için piyasadaki belirsizliklerin azaltılması yoluna gidilmelidir. 9. Sonuç ve Öneriler KEMA ile birlikte yürütülen projede de vurgulandığı gibi TEİAŞ AB de yer alan direktif hükümlerini büyük ölçüde yerine getirmektedir. Yukarıda da belirtildiği gibi TEİAŞ yeni piyasa yapısında iletim kısıtlarını iki yaklaşımla ortadan kaldırabilir. Birinci yaklaşımda plan yılı içinde gerçekleşme sürelerine ve transfer edilemeyen enerjiye bakılmaksızın bütün iletim sistemi kısıtlarının yeni iletim tesisi yatırımları ile çözülmesidir. Bu yaklaşım çok yüksek yatırım maliyeti getirmekte, ayrıca planlama çalışmalarındaki varsayımların değişmesi halinde yapılan iletim tesislerin atıl kalma riski bulunmaktadır. İkinci yaklaşım ise iletim kısıtlarından oluşacak darboğazları dengeleme piyasasından çözmenin maliyeti ile yeni iletim tesislerinin yatırım maliyeti karşılaştırılarak yeni iletim tesislerine karar verilmesidir. Oluşacak darboğazların maliyetinin hesaplanabilmesi için bu darboğazın yılda ne kadar süreli ortaya çıkabileceğinin bilinmesi gerekmektedir. Bu durum plan yılının kış puantı, yaz puantı, minimum gibi belirli bir zamanın yerine bütün bir yılın modellenmesini gerektirmektedir. 1 Temmuz 2006 tarihindeki bölgesel çökmenin en önemli nedenlerinden birisi Oymapınar HES in Milli Yük Tevzi Merkezinden gelen talimata uymaması, Güneybatı Anadolu bölgesindeki otoprodüktör santrallerin üretimlerini durdurmaları olarak raporlanmıştır. Gerek bu olay, gerekse Avrupa da son yıllarda karşılaşılan bölgesel çökmeler göstermektedir ki İletim Sistemi Güvenilirliğinin yeni piyasa yapısında daha da güçlendirilmesi gerekmektedir. Bu tecrübeler göstermektedir ki İletim,Üretim ve Dağıtım ın bir bütün olarak ele alınması ve aralarında çok güçlü bir koordinasyonun kurulması, taraflar arasındaki ilişkilerin çok açık ve ayrıntılı kurallara bağlanması gereklidir. Yeni piyasa yapısının getirdiği belirsizlikler İletim Sistemi Planlamasını ve işletmeciliğini güçleştirmiştir. Aynı sorunlar ile karşılaşan Avrupa da yeni eğilim üretim bacağının daha da fazla regüle edilmesi ve birinci önceliğin Arz Güvenliği ve Kalitesine verilmesidir.