1 تجدید ساختار سیستمهای قدرتجاوید خراسانی

2 مراجع Fundamentals Of Power System Economics Power System EconomicsD.S Kirschen Power System Economics Steven Stoft Market Operations In Electric Power Systems M. Shahidehpour مراجع

3 ارزیابی پایان ترم (12 نمره) تمرینات (3 تا 4 نمره) پروژه (6 نمره)پروژه (6 نمره) ارائه و شبیه سازی کار یک مقاله، دو نفره ارزیابی

4 عناوین مقدمه مفاهیم پایه اقتصاد بازارهای انرژی الکتریکیشرکت در بازارهای انرژی الکتریکی امنیت سیستم و خدمات جانبی شبکه های انتقال و بازارهای برق سرمایه گذاری در تولید توسعه انتقال مدیریت تراکم عناوین

5 فصل اول: مقدمه کاهش قیمت در اثر جایگزینی انحصار با بازار رقابت آزادافزایش بهره وری فناوریهای مختلف کاهش اثر سرمایه گذاریهای غیرمنطقی بر مصرف کنندگان فصل اول: مقدمه

6 ویژگیهای خاص برق و تفاوت آن با سایر کالاهااز ديدگاه فني از ديدگاه اقتصادي ويژگيهاي بنيادي صنعت برق از ديدگاه زيست محيطي از ديدگاه ملي (زيرساختارها) ویژگیهای خاص برق و تفاوت آن با سایر کالاها

7 از ديدگاه فني پيچيدگي و سطح بالاي فن آوريپيچيدگي و سطح بالاي فن آوري عدم امكان ذخيره سازي برق در مقياس تجاري و كلان لزوم ايمني، دقت و استاندارد بالا در بهره برداري تاسيسات زمان بر بودن طراحي و احداث تاسيسات سهولت تبديل به ديگر انواع انرژي راحتي انتقال انرژي الكتريكي بازدهي متوسط به هنگام تبديل ديگر انرژيها به انرژي الكتريكي

8 انرژي الكتريكي يك انرژي پاك محسوب ميشود، چون:از ديدگاه زيست محيطي انرژي الكتريكي يك انرژي پاك محسوب ميشود، چون: در هنگام مصرف برخلاف سوختهاي فسيلي آلودگي ايجاد نمي كند. برخی از روشهاي توليد برق عاري از آلودگيهاي زيست محيطي است. در برخي روشهاي توليد برق گازهاي مضر و آلاينده هاي زيست محيطي انتشار مي يابند ولي: نيروگاهها از مراكز جمعيتي فاصله داشته و كنترل آلودگي يك نيروگاه بسيار سهل تر و كم هزينه تر از الزام و هدايت مصرف كنندگان به استفاده مناسب از انرژيهاي حرارتي حاصل ازسوختهاي فسيلي است.

9 از ديدگاه زيرساختارهاي مليبرق به عنوان يكي از زيرساختارهاي مهم در امنيت ملي و ثبات سياسي اجتماعي كشور نقش تعيين كننده دارد. در ميزان توليدات صنعتي و كشاورزي اثر مستقيم دارد در زندگي روزمره مردم بويژه مناطق گرمسير داراي نقش مهمي است نظامها و تسهيلات درون شهري بويژه شهرهاي بزرگ (، مترو) به تداوم خدمات برق وابسته است.

10 از ديدگاه اقتصادي بدليل بالا بودن سطح فن آوري هنوز احداث تاسيسات برق از ارزبري بالايي برخوردار است. بدليل نياز به سرمايه گذاري بالا در بخشهاي توليد, انتقال و توزيع و لزوم بالابودن قابليت اطمينان, متغير بودن مصرف مشتركين و در نتيجه نياز به ذخيره گردان و پايين بودن ضريب بهره برداري: برق انرژي گران بوده و داراي قيمت تمام شده بالا مي باشد. (كاهش هزينه تمام شده نيازمند تغيير در فن آوري در سطح جهاني مي باشد.) بدليل نقش حساس برق در زندگي مردم و جامعه, نرخ برق علاوه بر عوامل اقتصادي به شدت متاثر از عوامل سياسي و اجتماعي است. خسارت عدم تامين برق, 50 تا 100 برابر هزينه تمام شده برق است.

11 مروري بر تاريخچه صنعت برقدر شروع شكل گيري، نيروگاههاي برق كوچك و توسط بخش خصوصي ايجاد و اداره ميشدند. منطقه محدودي در اطراف نيروگاه از برق توليدي آن استفاده و نيازي به شبكه انتقال نبود. مصرف كنندگان هزينه نسبتا بالائي براي بـــرق بعنوان يك كالاي تا حدودي تجملاتي پرداخت ميكردند. با توسعه فن آوري توليد برق، نيروگاههاي بزرگتر با بازده بالاتر ساخته شدند. شبكه هاي تحت پوشش نيروگاهها بتدريج بزرگتر و براي افزايش قابليت اطمينان و به دليل ملاحظات اقتصادي بهم متصل شدند. در بسياري از كشورها بخش خصوصي از ساخت و اداره نيـروگاههاي بزرگ و شبكه هاي بهم پيوسته انتقال ناتوان و دولتها اين وظايف را عهده دار شدند. در تمام كشورها دولتها ناچار به دخالت براي اداره شبكه هاي بزرگ برق شدند و بناچار در اداره صنعت برق نقش بيشتري بر عهده گرفتند. برق كه همواره يك كالاي انحصاري تلقي ميشد بتدريج شكل يك خدمت انحصاري كه دولت عرضه ميكند به خود گرفت. هزينه هاي بالاي ارائه اين خدمت، كارآئي پائين صنعت برق بدليل عدم رقابت، هزينه هاي بالاي توسعه تاسيسات براي پاسخگوئي به مصرف روزافزون دولتها را نيز در اداره أين صنعت با مشكل مواجه ساخت. مروري بر تاريخچه صنعت برق

12 جداسازي بخشهاي توليد، انتقال و توزيع و سپس بخش فروش از خدمات فني توزيع بعنوان اولين قدم براي أيجاد فضاي رقابت در صنعت برق شكل گرفت. براي رقابتي شدن صنعت برق و با توجه به انحصاري بودن شبكه هاي انتقال و توزيع مفهوم استخر (POOL) شكل گرفت. تمام توليد كنندگان توليد خود را در اين استخر واريز و تمام توزيع كنندگان عمده نياز خود را از آن برداشت ميكردند. مديريت استخر، با قيمتهاي رقابتي برق را از توليدكنندگان خريداري و به توزيع كنندگان عمده ميفروخت. همزمان در بسياري از كشورها بخش خصوصي در توليد و فروش برق فعال شد. در قدم بعد مديريت استخر موظف شد امكانات انتقال را بصورت يكسان در اختيار تمام توليد كنندگان و توزيع كنندگان عمده قرار دهد و الزام خريد و فروش از طريق استخر برداشته شد. در حال حاضر در بسياري از كشورها: برق مشابه ساير كالاها آزادانه خريد و فروش ميشود. بخش خصوصي در توليد و فروش آن مشاركت دارد. خدمات انحصاري انتقال و توزيع تحت نظارت در اختيار تمام توليدكنندگان و توزيع كنندگان ميباشد. چون دولت خود در توليد و يا توزيع برق ذينفع است أين نظارت توسط يك نهاد مستقل صورت ميگيرد.

13 تعريف و سابقه تجديد ساختار در صنعت برقسه دهه گذشته بعنوان سالهاي تجديد ساختار در صنعت برق در دنيا معرفي شده اند. تجديد ساختار در صنعت برق در اين سالها ابتدا در كشورهاي پيشرفته و بدنبال آن در كشورهاي در حال توسعه شكل گرفت و هنوز سالهاي تكامل خود را مي گذراند. تجديد ساختار در كشورهاي پيشرفته عمدتا از طريق گسترش رقابت و حذف انحصار در صنعت برق و با اهداف افزايش بهره وري اين صنعت و فراهم نمودن حق انتخاب براي مصرف كنندگان شكل گرفته است. اين در حالي است كه، در كشورهاي در حال توسعه اهداف ديگري از جمله تامين منابع براي گسترش توليد و تشويق بخش خصوصي به مشاركت در سرمايه گذاري نيز مد نظر بوده است. اين مهم از طريق فراهم نمودن محيط فاقد تبعيض و ايجاد امنيت براي سرمايه گذاران خصوصي تحقق مي پذيرد. تعريف و سابقه تجديد ساختار در صنعت برق

14 Networks (Distribution)سيستم قدرت Generation Transmission Networks (Distribution) Sales(Supply) پس از تجديد ساختار Transmission Distribution Supply Generation قبل از تجديد ساختار

15 دو مسير براي عبور يك كالامسير فيزيكي انتقال نيروگاه بهره بردار سيستم توزيع خدمات جانبي و انتقال بازارهاي مختلف برق مصرف كننده مسير مالي

16 مراحل تجديد ساختار مجزا سازي (Unbundling)بازنگري در مقررات (Reregulation) ايجاد محيط رقابتي (Competition) خصوصي سازي (Privatization) مراحل تجديد ساختار

17 It is known in different namesDeregulation is re-structuring of the rules and economic incentives that government setup to control and drive the electric supply industry. It is known in different names Re-regulated market Open Power Market Competitive power market Vertically unbundled power system Open access Power system restructuring( Privatization and deregulation) Reforms

18 صنعت برق در غالب كشورها تا دو دهه آخرين قرن نوزدهم ميلادي با ساختاري يكپارچه كه وظيفه توليد، توزيع ، انتقال و خدمات مشتركين را بر عهده داشت اداره مي‌شد نخستين بار در سال 1968 ميلادي با طرح اين پرسش كه « چرا شركتهاي برق بايد داراي ساختاري تنظيم شده باشند ؟» طبيعت انحصاري صنعت برق به چالش كشيده شد و ايده ايجاد رقابت عمومي در توليد توسط اين صنعت مورد توجه قرار گرفت. كشورهاي آمريكاي جنوبي از جمله آرژانتين و شيلي از اولين كشورهايي هستند كه به خصوصي سازي و ايجاد رقابت در صنعت برق در سال 1982 ميلادي اقدام نمودند. بدنبال تجربه موفق كشورهاي آمريكاي جنوبي، با تصويب قانون برق انگليس درسال 1989 (Electricity Act of 1989) ، صنعت برق اين كشور بعنوان اولين كشور اروپايي داراي تغييرات ساختاري عمده گرديد. تجديد ساختار و تغييرات قانونگذاري در صنعت برق كشور آمريكا داراي شروعي ديرتر از كشور انگليس مي‌باشد. در اين كشور قانون انرژي در 24 اكتبر سال 1992 بصورت رسمي توسط رئيس جمهوري وقت آمريكا به امضاء رسيد تاريخچه تجديد ساختار

19 پس از آمريكا تحولات ساختاري ابتدا در كشورهاي استراليا و كانادا و متعاقب آن در كشورهاي اروپايي و آسيايي نيز پيگيري گرديد. هدف معاهده سال 1957 رم بين جامعه اقتصادي اروپا، تاسيس يك بازار آزاد داخلي در اروپا بود كه بر اساس آن رقابت و جلوگيري از انحصار طي ساليان متمادي در اروپا تشويق گرديده است. تا سال 1990، لزوم سرمايه‌گذاري كلان در زمينه‌هاي توليد، انتقال و توزيع وجود انحصار توسط دولتها را در اين زمينه تا حدودي توجيه مي‌نمود. در تاريخ 29 اكتبر 1990 مصوبه‌اي با موضوع بحث عبور برق از شبكه‌هاي انتقال به تصويب شوراي اروپا رسيد. در تاريخ 19 دسامبر سال 1996 مصوبه ديگري در مورد بازار داخلي اروپا به تصويب رسيد بر اساس مصوبه مذكور در اين زمينه، اعضاء اتحاديه اروپا موظف شدند كه شرايط مناسبي را حداكثر تا پايان سال 2005 ميلادي بمنظور اطمينان از دسترسي توليدكنندگان و مشتريها به شبكه‌هاي انتقال و توزيع فراهم نمايند.

20 جريان تجديد ساختار در طول سالهای 1987 تا 2000Private Ownership Public Competition Market Structure Monopoly Denmark Netherlands Germany Canada Norway NZ England and Wales Italy Sweden Spain USA Japan منبع: گزارش بانک جهانی

21 برخي از بازارهاي برق ايجاد شده در دنياNetherlands (1999) Germany (2000) Ontario (1998) Nordpool (1996) Ireland (1999) Poland (2000) Russia (2004) England-Wales (1990) Ukraine (2001) Austria (2001) Spain (1998) Kazakstan (2004) Romania (2004) Iran (2003) California (1998) PJM (1998) France (2001) Texas (2002) Italy (2004) New-Zealand (1996) Chile (1988) SA (2000) Argentina (1992) Australia (1997)

22 عوامل و انگيزه هاي تجديد ساختاردو انگیزه اساسی افزايش بهره وري اقتصادی افزایش آگاهی عمومی از عواقب زیست محیطی استفاده روز افزون از انرژی باعث تصویب قوانین محدود کننده آلودگی در تولید برق مانند اسناد قابل انتقال انرژی های نو و محدودیتها، مالیات و جرایم نقدی برای آلودگی حاصل از نیروگاههای برق اگر چه هدف از رقابت، کاهش قوانین در سیستم است، اما این مساله قوانین را تا حدی افزایش می دهد. سایر انگیزه ها نتايج درخشان تجديد ساختار و ايجاد رقابت در صنايعي مانند هواپيمايي، مخابرات ، گاز و... جبران كمبودهاي سرمايه گذاري توسط بخش غيردولتي شفافيت هزينه ها در بخشهای توليد، انتقال و توزيع و امکان کنترل آن ايجاد محيط رقابتی و جلوگيري از انحصار كاهش تصدي گري دولت با حضور بخش خصوصی مشتري مداری با ترويج رقابت الزام تبعيت از قوانين بين المللي و شرايط منطقه اي بمنظور تامين شرايط لازم براي پيوستن به پروتكلهاي منطقه اي (همچون برخي كشورهاي عضو اتحاديه اروپا). عوامل و انگيزه هاي تجديد ساختار

23 محرکهای عمده تحولات در صنعت برقفشار سرمایه گذاران بخش غیر دولتی برای ورود به بازارانحصاری برق و کسب سود فشارهای ناشی از مصرف کنندگان برق (مصرف کنندگان عمده) برای کاهش قیمت برق از طریق شکستن بازار انحصاری فشارهای ناشی از کمبود منابع که پاسخگوی سرمایه گذاری کافی برای تامین نیازهای روز افزون برق باشد نظریه غالب برتری مکانیزم بازار در مقایسه با مکانیزم برنامه ریزی متمرکز تعرفه های زیاد و پرسنل اضافه بحرانهای اقتصادی سراسری اشکالات در قانون گذاری تغییرات سیاسی و ایدئولوژیکی ضعفهای مدیریتی پیشرفتهای تکنولوژیکی افزایش توجه به محیط زیست افزایش سطح آگاهی عمومی محرکهای عمده تحولات در صنعت برق

24 افزایش رقابت و در نتیجه بهره وری اقتصادی در بهره برداری سیستمهای قدرتتغییر هدف شرکتهای برق از حداقل کردن هزینه به حداکثر کردن سود عدم قطعیت (uncertainty) نقش بزرگی در نتایج بازار ایفا می کند و خود را در قیمتهای لحظه ای برق نشان می دهد؛ در حالی که در سیستمهای سنتی، تاثیر ناچیزی در تعرفه ها دارد. درجه بالای تصمیم سازی غیر متمرکز که می تواند در کنار عدم قطعیت قرار گیرد. نتایج خصوصی سازی

25 حرکت به سمت خصوصی سازی و رقابت باعث تغییرات عمده در چگونگی بهره برداری و سازماندهی سیستمهای قدرت می شود. سیستمهای قدرت، سیستمهای مهندسی بزرگ، به هم پیوسته و پیچیده هستند و برای عملکرد صحیحی نیازمند سطح مشخصی از هماهنگی و مدیریت متمرکز می باشند. با اینحال، انرژی الکتریکی خصوصیاتی منحصربفرد دارد که آن را از سایر کالاهای رقابتی متمایز می سازد. بهره برداری سازماندهی

26 خصوصیات برق تولید و مصرف همزمان و پیوسته عدم امکان ذخیره سازیتغییرات زیاد دیماند غیر قابل برگشت بودن (برق مصرف شده به تولیدکننده قابل برگشت نیست) کالایی اساسی برای جامعه در صورتی که سیستم به خوبی کنترل نشود، خاموشیهای بزرگ و جبران ناپذیر ممکن است اتفاق بیفتد. تولید و انتقال برق، هزینه های سرمایه گذاری بالایی طلب می کند. سرمایه گذاری زیاد اولیه می تواند مانع از ورود شرکت کنندگان جدید به بازار شود و به همین دلیل از تبدیل بازار به بازار رقابت کامل جلوگیری می کند. خصوصیات برق

27 خصوصیات برق خصوصی سازی سیستم قدرت، توجه خاصی را طلب می کند.هیچ اجماعی در بین محققین بر ساختار ایده ال یک بازار آزاد برای برق وجود ندارد. پاسخ بهینه به شدت به مشخصه های فیزیکی سیستم مورد نظر وابسته است و طرح های مختلف بازار در نقاط مختلف دنیا استفاده شده است. خصوصیات برق

28 سازمان سیستم قدرت را می توان به دو بخش مجزا با قوانین مختلف تفکیک نمود.بخش انحصاری انتقال و توزیع که ذاتا انحصاری هستند و دولتی یا ملی اداره می شوند. هزینه بهره برداری انتقال و توزیع، به صورت تعرفه به مصرف کنندگان نهایی تحمیل می شود. بخش رقابتی تولید و مصرف کنندگان به شبکه به صورت آزاد دسترسی دارند قیمت عمده فروشی برق از طریق مکانیزم بازار تعیین و به مصرف کنندگان به عنوان قیمت تولید برق ابلاغ می شود. باید اداره کردن بخشهای تولید و مصرف از دیگر بخشهای شبکه جدا شوند. (unbundling) سازماندهی

29 سازماندهی سیستم قدرت در محیط تجدید ساختار شده

30 System operator The system operator plays a very important role in the coordination and operation of the power system, and is responsible for always keeping supply equal to demand. Trading between generators and end users in the power market provides equilibrium between expected supply and demand. However, in order to keep the balance in real time under various contingencies, the system operator needs to purchase so called ancillary services. Congestion management and transmission pricing are also the responsibilities of the system operator.

31 Transmission providerThe transmission provider owns and operates the high voltage transmission grid in the power system. The system operator and the transmission provider can be the same entity, like in the Nordic countries, where the system operators own the main grids in the respective countries. However, the grid can also be owned by separate companies and coordinated through an independent system operator (ISO), as is frequently the case in the US. The costs related to running the transmission grid (investments, operating costs, transmission losses etc.) are recovered from the transmission tariff.

32 Distribution company (DistCo)The distribution companies are responsible for operating the lower voltage grids, and ensure that end users have access to their local network. This is also a monopoly service and total costs for investment and operation of the distribution grid is reflected in the distribution tariff.

33 T/D Regulator Transmission and distribution (T/D) are regulated as natural monopolies. The T/D regulator controls that there is open access to the T/D grid, and also regulates the tariffs and revenues for the transmission provider and the distribution companies.

34 Generation and Supply (Generators)The generators are responsible for feeding sufficient electricity into the grid. With open access to the network there is wholesale competition between generators of various technologies and ownership. The generators bid their power generation into the market, either through an organised power exchange or via bilateral contracts.

35 End users The end users usually participate in the power market through suppliers. Competition on the supply level ensures that the end users can buy their electricity from which supplier they want. Large scale customers with real time metering can also be able to participate directly in the wholesale electricity markets, by submitting their bids to the power exchange or directly to a generator.

36 Suppliers Suppliers represent end users in the wholesale market for electricity. Their bids into the market reflect the preferences of their customers. While the distribution company takes care of the physical transfer of power to the end users, the suppliers are responsible for the financial transactions between end users and generators. The metering of the end users is sometimes also the responsibility of the supplier. However, in the Norwegian system the distribution companies are mandated to take care of the metering.

37 Market operator The market operator is responsible for organising a public power exchange. A range of different products will typically be traded at the power exchange, from physical day ahead contracts to financial forward contracts with delivery several years into the future. Bilateral contracts serve as supplements to the contracts traded at the power exchange. In some other systems, for instance in the Northeast US (PJM, New York, New England), the system and market operator is the same entity. A separate entity owned by the system operators in Norway and Sweden.

38 G/S Regulator Regulation is still needed, even if the supply and demand for electric power is organised through a competitive market. An important responsibility for the generation and supply (G/S) regulator is to define rules for how the power market is operated. The G/S regulator is also responsible for preventing that participants can dominate the market and exercise market power.

39 G/S Regulator The regulation of G/S and T/D could be accomplished by the same regulatory body. However, in Norway there are two different entities involved in regulating the monopolistic and the competitive part of the electric power system.

40 Ancillary Services The term “ancillary services” is an expression for the set of system services that the system operator relies on in order to maintain real-time balance and security of supply in the power system. Different definitions exist for what is included in the ancillary services, and the exact list of services will also depend on the physical characteristics of the power system. A hydro-dominated power system with a high fraction of generating units that can adjust their output on very short notice will typically need a different set of ancillary services than a thermal system with a majority of slowly responding generators.

41 Ancillary Services However, the provision of operating reserves together with frequency and voltage control through balancing of real and reactive power in the system are always important elements of these services. Some of the ancillary services, such as the instant balancing of real power in the system, can be organised through a market mechanism.

42 Ancillary Services However, a problem when it comes to introducing full competition in the provision of ancillary services is that the system operator is usually the only participant in the power system that can coordinate and determine the demand for these services in real time. While competition can be introduced on the supply side, it is difficult to create a market for ancillary services with an active and decentralised demand side.

43 The Balance between Competition and RegulationThe electrical power system is a demanding system to control, not only from an engineering perspective, but also from and economic and regulatory point of view. There is a fundamental trade-off between the use of competition and regulation in order to provide cost efficiency and lower environmental impact, and at the same time maintain the security of supply in the power system

44 Balance between Competition and Regulation

45 Establishing an appropriate line of separation between the monopolistic and competitive parts in the operation of the power system (Ancillary services) Design of market rules that ensure efficient economic short-term operation of the electrical power system. Correct locational price signals and market power mitigation are important topics Some important points

46 Some important trade-offsImplementation of market rules and regulations that provide sufficient incentives for investments in the power system. Such incentives are crucial for the long-term security of supply Design of incentives which ensure that environmental considerations are taken into account in operation and expansion of the system. This is necessary to lower the environmental impacts of power generation

47 Electricity Market ModelsPoolCo Model. A centralized marketplace that clears the market for buyers and sellers. Bilateral Contracts Model. Hybrid Model.

48 Market Structure A possible market structure encompassing market entities Key Market Entities: The restructuring of electricity has changed the role of traditional entities in a vertically integrated utility and created new entities that can function independently. Here, we categorize market entities into market operator (ISO) and market participants. The ISO : the leading entity in the market, determine market rules.

49 Key Market Entities ISO GENCOs TRANSCOs DISCOs RETAILCOs AggregatorsBrokers Marketers Customers

50 ISO A competitive electricity market would necessitate an independent operational control of the grid. Control of the grid cannot be guaranteed without establishing the ISO. The ISO administers transmission tariffs, maintains the system security, coordinates maintenance scheduling, and has a role in coordinating long-term planning. The ISO should function independent of any market participants, such as transmission owners, generators, distribution companies, and end-users, and should provide nondiscriminatory open access to all transmission system users.

51 ISO Authority: To commit and dispatch some or all system resources and to curtail loads for maintaining the system security (i.e., remove transmission violations, balance supply and demand, and maintain the acceptable system frequency). Ensures that proper economic signals are sent to all market participants, which in turn, should encourage efficient use and motivate investment in resources capable of alleviating constraints.

52 MinISO Maintaining transmission security in the operations of the power market to the extent that the ISO is able to schedule transfers in a constrained transmission system. The ISO has no market role, since this structure of the ISO is based on the coordinated multilateral trade model Its objective is restricted to security, and its authority is modest (moderate). The California ISO is an example of this structure in which the ISO has no jurisdiction (legal authority) over forward energy markets and very limited control over actual generating unit schedules.

53 MaxISO Integrating power exchange (PX) to the ISOThe PX is an independent, non-government and non-profit entity that ensures a competitive marketplace by running an auction for electricity trades. The PX calculates the market-clearing price (MCP) In some market structures, the ISO and the PX are separate entities, although the PX functions within the same organization as the ISO.

54 MaxISO An optimal power flow dispatch model is used.Market participants must provide extensive data, such as cost data for every generator, and daily demand for every consumer or load. With these extensive data, the ISO obtains the unit commitment and dispatch that maximizes social welfare, and sets transmission congestion prices The PJM ISO and the National Grid Company (NGC) in the United Kingdom are examples of this structure having a wide-ranging of authority and control.

55 GENCOs Operates and maintains existing generating plants.A GENCO may own generating plants, or interact on behalf of plant owners with the short-term market (power exchange, power pool, or spot market). Have the opportunity to sell electricity to entities with whom they have negotiated sales contracts. GENCOs may also opt to sell electricity to the PX from which large customers such as DISCOs and aggregators may purchase electricity to meet their needs.

56 GENCOs In addition to real power, GENCOs may trade reactive power and operating reserves. GENCOs are not affiliated with the ISO or TRANSCOs. A GENCO may offer electric power at several locations that will ultimately be delivered through TRANSCOs and DISCOs to customers. The objective: to maximize profits. GENCOs may choose to take part in whatever markets (energy and ancillary services markets) and take whatever actions (arbitraging and gaming). It is a GENCO’s own responsibility to consider possible risks.

57 TRANSCOs A TRANSCO transmits electricity using a high-voltage, bulk transport system from GENCOs to DISCOs for delivery to customers. An integrated network is shared by all participants and radial connections that join generating units and large customers to the network. The use of TRANSCO assets will be under the control of the regional ISO, although the ownership continues to be held by original owners in the vertically integrated structure. TRANSCOs are regulated to provide non-discriminatory connections and comparable service for cost recovery.

58 TRANSCOs A TRANSCO has the role of building, owning, maintaining, and operating the transmission system in a certain geographical region TRANSCOs provide the wholesale transmission of electricity, offer open access, and have no common ownership or affiliation with other market participants (e.g., GENCOs and RETAILCOs).

59 TRANSCOs Authorities at the state and federal levels regulate TRANSCOs, and they recover their investment and operating costs of transmission facilities using access charges (which are usually paid by every user within the area/region), transmission usage charges (based on line flows contributed by each user), and congestion revenues collected by the ISO.

60 DISCOs A DISCO distributes the electricity, through its facilities, to customers in a certain geographical region. A DISCO is a regulated (by state regulatory agencies) electric utility that constructs and maintains distribution wires connecting the transmission grid to end-use customers. A DISCO is responsible for building and operating its electric system to maintain a certain degree of reliability and availability. DISCOs have the responsibility of responding to distribution network outages and power quality concerns. DISCOs are also responsible for maintenance and voltage support as well as ancillary services.

61 RETAILCOs A RETAILCO is a newly created entity in this competitive industry. It obtains legal approval to sell retail electricity. A RETAILCO takes title to the available electric power and re-sells it in the retail customer market. A retailer buys electric power and other services necessary to provide electricity to its customers and may combine electricity products and services in various packages for sale. A retailer may deal indirectly with end-use customers through aggregators.

62 Aggregators Combines customers into a buying groupThe group buys large blocks of electric power and other services at cheaper prices The aggregator may act as an agent (broker) between customers and retailers. When an aggregator purchases power and re-sells it to customers, it acts as a retailer and should initially qualify as a retailer.

63 Brokers Acts as a middleman in a marketplace in which those services are priced, purchased, and traded. A broker does not take title (does not have role) on available (existing) transactions, and does not generate, purchase, or sell electric energy but facilitates transactions between buyers and sellers. If a broker is interested in acquiring a title on electric energy transactions, then it is classified as a generator or a marketer. A broker may act as an agent between a GENCO, or an aggregation of generating companies, and marketers.

64 Marketers An entity or a firm that buys and re-sells electric power but does not own generating facilities. A marketer takes title, and is approved by FERC, to market electric energy services. A marketer performs as a wholesaler and acquires transmission services. A marketer may handle both marketing and retailing functions

65 Customers The end-user of electricity with certain facilities connected to the distribution system, in the case of small customers, and connected to transmission system, in the case of bulk customers. In a vertically integrated structure, a user obtains electric energy services from a utility that has legal rights to provide those services in the service territory where the customer is located.

66 Customers In a restructured system, customers are no longer obligated to purchase any services from their local utility company. Customers would have direct access to generators or contracts with other providers of power, and choose packages of services (e.g., the level of reliability) with the best overall value that meets customers’ needs.

67 بازیگران بازار بنگاه یکپارچه عمودی (vertical integrated utility)مالکیت انتقال، توزیع و حتی نیروگاهها شرکت تولید (Genco) تولید و فروش انرژی و تامین خدماتی چون کنترل ولتاژ، فرکانس و رزرو مالک یک یا چند واحد یا نیروگاه شرکت توزیع (Disco) مالک و بهره بردار توزیع در محیط بازار: فروش انرژی (توسط خرده فروشان است و) جدا از بهره برداری، تعمیرات و توسعه شبکه توزیع می باشد خرده فروش (Retailer) خرید از بازار عمده فروشی و فروش به مصرف کنندگان لزوما مالک بخشی از شبکه نیستند. همه مشتریان لزوما به یک شرکت توزیع متصل نیستند بازیگران بازار فصل اول: مقدمه

68 بازیگران بازار بهره بردار بازار(MO) بهره بردار مستقل سیستم (ISO)تطبیق پیشنهادهای خرید یا فروش تسویه پیشنهادهای پذیرفته شده (دریافت وجه از صرف کنندگان و پرداخت به فروشندگان) بهره بردار مستقل سیستم (ISO) حفظ امنیت سیستم بهره بردار بازار لحظه ای شرکت انتقال (transco) تنظیم کننده (regulator) قانونگذار بازار مصرف کنندگان کوچک و بزرگ بازیگران بازار فصل اول: مقدمه

69 Power Market Types Energy Market Ancillary ServicesTransmission Market Power Market Types

70 Energy Market Where the competitive trading of electricity occurs.A centralized mechanism that facilitates energy trading between buyers and sellers. The energy market’s prices are reliable prices indicators, for market participants, financial markets and consumers Has a neutral and independent clearing and settlement function. The ISO or the PX operates the energy market.

71 Energy Market In the MinISO model, the ISO (or PX) accepts demand and generation bids (a price and quantity pair) from the market participants, and determines the market-clearing price (MCP) at which energy is bought and sold. In general, the way to determine the MCP is as follows: Aggregate the supply bids into a supply curve and aggregate the demand bids into a demand curve. The intersection point of the supply curve and demand curve is the MCP. In the MaxISO model, the market participants must submit extensive information similar to that required by a regulated industry, such as energy offer, start-up cost, no-load cost, ramp rates, and minimum ON/OFF time. Implementing SCUC for maximizing social welfare. Setting transmission congestion prices or (LMPs) as in the PJM market.

72 Ancillary Services MarketAncillary services are needed for the power system to operate reliably. In the regulated industry, ancillary services are bundled with energy. In the restructured industry, ancillary services are mandated to be unbundled from energy. Ancillary services are procured through the market competitively. California, New York, and New England In general, ancillary services bids submitted by market participants consist of two parts: a capacity bid and an energy bid. Usually, ancillary services bids are cleared in terms of capacity bids. The energy bid represents the participants’ willingness to be paid if the energy is actually delivered.

73 Ancillary Services MarketDifferent ancillary services in the market could be cleared sequentially or simultaneously. In the sequential approach, a market is cleared for the highest quality service first, then the next highest, and so on. For example, suppose that four types of ancillary services are traded, including regulation, spinning reserve, non-spinning reserve, and replacement reserve, which are from the highest quality to the lowest quality.

74 Ancillary Services MarketSimultaneous approach: Market participants would submit all bids for ancillary services at once. The ISO (or PX) would clear the ancillary services market simultaneously by solving an optimization problem. The objective: minimization of social cost, the minimization of procurement cost, and so on.

75 Transmission Market Competition occurs among suppliers in the transmission network for meeting the demands of large users and distribution companies. The transmission right is traded as commodity Right to transfer power The right to inject power into the network The right to extract power from the network

76 Transmission Market The holder of a transmission right can either physically exercise the right by transferring power. Compensated financially for transferring the right for using the transmission network to others. The importance of the transmission right is mostly observed when congestion occurs in the transmission market. In holding certain transmission rights, participants can hedge congestion charges through congestion credits.

77 Transmission Market The transmission right auction:A centralized auction in which market participants submit their bids for purchase and sale of transmission right. The ISO conduct the auction or an auctioneer appointed by the ISO Objective :determine bids that would be feasible in terms of transmission constraints Maximize revenues for the transmission network use.

78 Transmission Market Buyer: Provision the maximum amount of transmission right that is willing to trade, buying price and points of injection and extraction. Seller: Provision the maximum amount of transmission right that is willing to trade selling price and points of injection and extraction.

79 Forward Market day-ahead forward market :Scheduling resources at each hour of the following day. Hour-ahead: For deviations from the day-ahead schedule. Both energy and ancillary services can be traded in forward markets.

80 Real-Time Market Real-time values of load, generation, and transmission system can differ from forward market schedules. The real-time (balancing) market is stablished to meet the balancing requirement The real-time market is usually operated by the ISO. Available resources: Automatic generation control (AGC) (a few seconds) Spinning, non-spinning, and supplemental reserves which could be available within minutes of the ISO’s dispatch instruction based on ramping considerations. The balancing energy price is usually calculated at 10-minute or 5- minute intervals. Suppliers who have committed a capacity for supplying energy, except regulation, to one of the ancillary services markets receive payments for energy supply in addition to capacity payment

81 Market Power Market power :Owning the ability by a seller, or a group of sellers, to drive the spot price over a competitive level Control the total output, Exclude competitors from a relevant market for a significant period of time Market power could prevent the competition and the customer choice in a restructured power system.

82 Market Power Market power may be exercised intentionally or accidentally. Offering an excessive amount of generation to a market (intentional), by committing costly generating units for maintaining reliability while other units could have been less expensive (intentional), Transmission constraints that could limit the transfer capability in a certain area (accidental).

83 Market Power When hourly metering is unavailable in customer sites. Hourly price information could encourage customers to manage their loads (elastic loads) as prices go up in peak periods. The lack of hourly information could persuade generating companies to drive market prices up In the earlier restructuring era, transmission owners could exercise market power by offering pertinent transmission information to their affiliated generating companies and withholding it from other competitors.

84 Key Components in Market OperationThe ISO responsibilities: To operate the market securely and efficiently, To monitor the market free from market power. Needs to forecast the system load accurately Needs powerful tools to fulfill those responsibilities, such as through (SCUC), the ancillary services auction, and transmission pricing. Needs equipments to monitor the market to suppress the market power and protect the market participants

85 Key Components in Market OperationGENCOs To maximize profit. Accurate forecast about the system, including its load and its price. In most situations, load forecasting is the basis for price forecasting since the load is the most important price driver. Price reflects the market situation, thus Price forecasting is most important Having a good bidding strategy based on the forecasted system information. The price-based unit commitment (PBUC): the basis for a good bidding strategy. Arbitrage opportunities to achieve maximum profit should be one of the capabilities of the GENCO Risk management, asset valuation is an important issue in risk management

86

87 مدلهای رقابت انحصار سیستم سنتی یکپارچه مبادلات در سطح عمده فروشیسیستم سنتی یکپارچه مبادلات در سطح عمده فروشی مدلهای رقابت فصل اول: مقدمه

88 نمایندگی خرید مدلهای رقابت فصل اول: مقدمه

89 مدلهای رقابت رقابت عمده فروشی Pool Bilateral transactionsتمرکز در سطح خرده فروشی قیمت تنظیم شده در سطح خرده فروشی تحمیل قیمتهای بالا بر شرکتهای توزیع مدلهای رقابت فصل اول: مقدمه

90 رقابت خرده فروشی مدل نهایی بازار رقابتی مدلهای رقابت فصل اول: مقدمه

91 رقابت و خصوصی سازی خصوصی سازی پیشنیاز ورود به رقابت نیستبخش عمومی هم می تواند با بخش خصوصی رقابت کند. رقابت و خصوصی سازی فصل اول: مقدمه

92 پرسشهای باز تاثیر تفکیک بهره برداری تولید و انتقال بر قابلیت اطمینانافزایش کارایی در اثر رقابتی شدن؟ برنامه ریزی تولید در محیط تجدید ساختار وجود ریسک در توسعه ظرفیت تولید بیش از دیماند تطابق هموار ظرفیت تولید با تقاضا یا حرکت در چرخه رونق و رکود برنامه ریزی توسعه انتقال عدم آگاهی از زمان و مکان احداث نیروگاههای جدید عدم قطعیت در وجود ظرفیت انتقال در آینده برای شرکتهای تولید جدید یا قدیم انتقال یا توزیع انحصاری یا رقابتی پرسشهای باز فصل اول: مقدمه