Türkiye elektrik piyasası kısa dönemli referans fiyat tahmini

Dünya genelinde değişen teknolojik alt yapı ve günlük yaşama olan adaptasyon göz önüne alındığında, geçtiğimiz yirmi yıl içindeki uyum aşaması yüksek bir ivme ile ilerleyişine devam etmiştir. Bu bağlamda evrenselleşen ve gelişen Dünyada enerji kavramının önemi daha da belirgin hale gelmiştir. Elektrik enerjisi ihtiyacının bu değişime paralel olarak göstermiş olduğu artış, özellikle enerji piyasalarının serbestleşme süreci ile beraber kendini daha etkin olarak hissettirmiştir. Türkiye Elektrik Piyasası, 2001 yılında 4628 no'lu kanun ile serbestleşme sürecine girmiştir. Bu kapsamda özelleşen ve serbestleşen piyasa içerisinde; şeffaflığın ön planda olduğu, yatırımcılara doğru Referans Fiyatı gösterebilme kabiliyetine sahip piyasanın oluşması hedeflenmiştir. Gelişen piyasa dinamiklerine paralel olarak zaman içerisinde Gün Öncesi Piyasası Referans Fiyatı'nın doğru tahmin edilebilmesi piyasa aktörü olan şirketler için ticari operasyonlarını yönetebilmeleri adına önem arz etmeye başlamıştır. Gün Öncesi Piyasası Referans Fiyat tahmini için; elektrik piyasası simülasyonu ve matematik modellere dayalı analiz temelli çalışmalar olmak üzere iki farklı yaklaşımdan bahsedilebilir. Bu tez çalışması kapsamında gizli katmanı 3,5,7 ve 9 olmak üzere farklı sayıda nöron miktarı içeren Levenberg-Marquardt geriye yayılma Yapay Sinir Ağları algoritması kullanılarak Türkiye Elektrik Piyasası kısa dönemli Referans Fiyat tahmin çalışması gerçekleştirilmiştir. Elektrik üretim ve tüketim faaliyetleri, elektrik piyasalarındaki Referans Fiyat'ın oluşumunda rol oynayan başlıca iki ana faktördür. Ancak serbestleşme aşamasını tamamlamamış Türkiye Elektrik Piyasası (TEP) içindeki elektrik üretim ve tüketim faaliyetlerine konu olan saatlik verilere kamuya açık servislerde erişilememektedir. TEP serbestleşme aşamasını tamamlasa dahi, elektrik enerjisine konu olan veri setleri iştirakçilerin stratejik ticari faaliyetlerini kapsayan ve birinci derecede önem arz eden bilgileri içerdikleri için, kamuya açık bir şekilde paylaşılamayabilir. Bu durum göz önüne alındığında, tez çalışmasında veri olarak, Piyasa Mali Uzlaştırma Merkezi (PMUM) tarafından kamuya açık bir şekilde paylaşılan, TEP'deki elektrik üretim ve tüketim faaliyetleri sonucu oluşan ve bu faaliyetlerin eğilimlerini kendi zaman serisi içinde barındıran Piyasa Takas Fiyatları (PTF) kullanılmıştır. Gün içerisinde saatlik bazda oluşan PTF, elektriğin ticari faaliyetleri içinde anılan Referans Fiyat kavramına karşılık gelmektedir. Çalışma, Kış ve Yaz olmak üzere iki farklı dönem için birer hafta örneklem seçilerek gerçekleştirilmiştir. Ocak 2012-Temmuz 2014 zaman dilimi çalışma aralığı olarak belirlenmiştir. Kış dönemi için 01.01.2012-05.01.2014, Yaz dönemi için 01.01.2012-06.07.2014 tahmin eğitim veri setlerine ait tarih aralığı olarak kullanılırken, yine Kış dönemi için 06-12.01.2014, Yaz dönemi için 07-13.07.2014 ise test veri setlerine ait tarih aralığı olarak kullanılmıştır. Modelin ana veri setini takvim günleri göz önüne alınarak, Ocak 2012 ve Temmuz 2014 zaman aralığına ait Piyasa Takas Fiyatı (Referans Fiyat) değerleri oluşturmuştur. Çalışma sonucunda, Kış döneminde saatlik ortalama %4,7 MAPE değeri ile gizli katmanı 7 ve 9 nörona sahip yapay sinir ağı modelleri, Yaz döneminde ise saatlik ortalama %6,3 MAPE değeri ile gizli katmanı 5 ve 9 nörona sahip yapay sinir ağı modelleri en başarılı modeller olurken, tüm nöron tiplerinde ise Kış dönemi için saatlik %4,9 ve günlük %2, Yaz dönemi için saatlik %6,4 ve ve günlük %3,9 ortalama MAPE değerleri hesaplanmıştır. Bugünkü TEP yapısında bulunan piyasa iştirakçilerinin, Gün Öncesi Piyasası içinde var olan kalemler ve elektrik talep-tahmin dengesizliğinden kaynaklanan mali yükümlülükler başta olmak üzere, saatlik bazda katlanmak zorunda oldukları uzlaştırma sonuçları söz konusudur. Bu bağlamda, yatırımcı taraftaki elektrik piyasası üretim veya tedarik şirketlerinin piyasa yapısı içindeki yakın geleceğe ilişkin ticari operasyonlarını doğru bir şekilde yönetebilmeleri için, Referans Fiyat tahmin çalışmaları yapmaları gerekmektedir. Önümüzdeki dönemlerde, TEP yeni yapılanmalara yönelecektir. Özellikle yakın gelecekte aktifleşecek Enerji Piyasaları Anonim Şirketi (EPİAŞ) ile hayata geçecek enerji borsası kavramı, Gün İçi Piyasası (GİP) ile arz-talep mekanizması işlerliğinin daha kontrollü olduğu bir yapı ve Borsa İstanbul kapsamında işlem hacminin yüksek miktarlara çıkacağı Baz Yük Elektrik Vadeli İşlem Sözleşmeleri (BYEVİS) ile Türkiye Elektrik Piyasasının serbestleşme yolunda daha güçlü ve dinamik bir yapı halini alması beklenmektedir. Bu gelişmeler doğrultusunda ihtiyaç duyulacağı düşünülerek bu tez kapsamında gerçekleştirilen çalışma, yatırımcılara Yapay Sinir Ağları ile TEP'de haftalık baz gibi kısa dönemli ticari faaliyetleri için yön gösterici Referans Fiyat tahmin sonuçları elde edilebileceğini göstermektedir. Tez bölümleri içerisindeki başlıklar altında genel olarak aşağıdaki konular incelenmiştir: Birinci bölümde, çalışmanın önemi, konunun seçilme nedeni ve tezin amacından bahsedilmektedir. Ayrıca, bugüne kadar yapılan literatür çalışmaları incelenerek, Türkiye Elektrik Piyasası'na uyarlanabilecek veya yön gösterebilecek çalışmalar özetlenmiştir. İkinci bölümde, değer ve fiyat kavramı tanımlarından başlanarak elektrik için piyasa kavramının oluşumu, Avrupa ve Türkiye elektrik piyasalarının yapısı incelenmiştir. Üçüncü bölümde, özellikle ileri beslemeli yapay sinir ağları olmak üzere, yapay sinir ağları modellerinin yapısı, işleyişi ve kullanılan yöntemler incelenmiştir. Dördüncü bölümde, Referans Fiyat'ın oluşmasına etki eden faktörler incelendikten sonra seçilen yapay sinir ağı modelinin Türkiye Elektrik Piyasası için uygulaması gerçekleştirilmiştir. Kullanılan veriler detaylandırılarak analizlere gidilmiştir. Son olarak beşinci bölümde, tez sonucunda hangi bulgulara ulaşıldığı ve gelecekte hangi konu başlıklarına ışık tutacağından bahsedilmiştir. Diğer piyasa tipleri yerine neden Gün Öncesi Piyasası üzerine çalışıldığı da yine bu kısımda detaylandırılmıştır.