يُعد ترتيب الجدوى (Merit Order) أحد المفاهيم الأساسية في أسواق الكهرباء، حيث يلعب دورًا حيويًا في كيفية جدولة محطات التوليد لتلبية الطلب المتغير على الكهرباء. يقوم هذا النظام بترتيب محطات التوليد بناءً على تكاليفها التشغيلية الحدية، مما يحدد الأولوية في استخدامها. يهدف هذا الترتيب إلى تحقيق أقصى كفاءة اقتصادية وتقليل تكاليف إنتاج الكهرباء.
ترتيب الجدوى هو نظام تصنيف يُستخدم لتحديد ترتيب استخدام مصادر الكهرباء المختلفة لتلبية الطلب. يعتمد هذا الترتيب على التكلفة الهامشية لكل مصدر، حيث تُستخدم المصادر الأقل تكلفة أولاً. يهدف هذا النظام إلى تحسين استخدام محطات الطاقة المختلفة والموارد مع الحفاظ على بيئة سوق عادلة للمولدات المشاركة.
تسعير تبادل الطاقة:
لفهم ترتيب الجدوى، يجب أولاً أن نفهم كيفية عمل تسعير تبادل الطاقة. يعمل سوق الكهرباء كأي سوق آخر – يعتمد على العرض والطلب. عندما يتجاوز الطلب على الكهرباء العرض، يرتفع سعر التبادل والعكس صحيح. يتم تقييم طلب الكهرباء للعملاء باستمرار مقابل أقل الأسعار المقدمة من محطات التوليد الفردية.
لا تنتج محطات التوليد الكهرباء إلا عندما يكون ذلك مربحًا، أي عندما يكون سعر البيع لكل وحدة كهرباء أعلى من تكلفة الإنتاج. ولأن تكاليف الإنتاج تختلف من محطة إلى أخرى، فإن المحطات المختلفة تحدد أسعارًا دنيا مختلفة للبيع في السوق. على سبيل المثال، محطة توليد الطاقة بالفحم عليها دفع تكاليف الوقود وتراخيص الانبعاثات مقارنة بمحطة الطاقة الشمسية، لذا ستبيع بسعر أدنى أعلى في السوق.
كيفية تحديد السوق لمحطات التشغيل:
يحدد ترتيب الجدوى مبدأ تحديد أولويات استخدام المولدات لتزويد الكهرباء للشبكة. يعني ترتيب الجدوى أن المولدات التي تنتج الكهرباء بأقل تكلفة تُستخدم أولاً. لا تُشغل المولدات الأكثر تكلفة إلا عندما لا يمكن تلبية الطلب على الكهرباء بواسطة المولدات الأرخص. بالإضافة إلى السعر، يجب على السوق أن يأخذ في الاعتبار قدرة محطات التوليد على إنتاج الكهرباء في إطار زمني محدد عند تحديد المحطات التي سيتم تشغيلها.
السعر التسويقي النهائي هو أدنى عرض مقبول في مزاد شراء الكهرباء. المحطة ذات التكلفة الهامشية الأعلى تحدد السعر السوقي لجميع المحطات. تُعرف هذه الآلية التسعيرية في صناعة الطاقة بـ “التسعير الموحد” لأن جميع محطات التوليد تتلقى نفس السعر لكهربائها، حتى لو قدمت أسعارًا مختلفة.
ديناميكيات تأثير ترتيب الجدوى
يشير “تأثير ترتيب الجدوى” إلى تأثير إدخال الطاقة المتجددة منخفضة التكلفة في سوق الكهرباء. وقد قدمت دراسة Insight_E (2015) تحليلًا لهذا التأثير في أسواق الكهرباء الأوروبية، موضحة كيف أن زيادة إمدادات الطاقة المتجددة تخفض أسعار الكهرباء بالجملة. عن طريق إزاحة محطات الطاقة التقليدية الأكثر تكلفة، تخفض المتجددة الأسعار السوقية العامة خلال فترات الإنتاج المرتفع للطاقة المتجددة.
تأثير ترتيب الجدوى على الأسعار:
توضح الصورة 1 كيف يتم ترتيب مصادر الطاقة المختلفة بناءً على تكاليف التشغيل. تُظهر الصورة كيف يتم تقييم طلب الكهرباء مقابل تكاليف التشغيل المختلفة لكل مصدر:
- المحور الأفقي: يمثل الطلب على الكهرباء (MW).
- المحور الرأسي: يمثل الأسعار ($/MW).
- الأعمدة: تمثل تكاليف التشغيل لمختلف مصادر الطاقة، حيث تظهر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بتكاليف منخفضة، بينما تظهر تكاليف أعلى لمصادر مثل الغاز والنفط والهيدروجين.
- الخطوط المتقطعة: تشير إلى تأثير ترتيب الجدوى على أسعار الكهرباء، حيث يتم تحديد السعر الجديد بناءً على تكلفة التشغيل للمحطة الهامشية التي تلبي الطلب الإضافي.
الصورة1. منحنى ترتيب الجدوى.
التحديات المرتبطة بتغيير الإنتاج وترتيب الجدوى:
لا يعكس ترتيب الجدوى مدى سرعة تغيير إنتاج المحطات. يمكن لبعض المحطات تزويد الكهرباء في غضون ثوانٍ أو دقائق، مما يجعلها أكثر ملاءمة لتلبية التقلبات القصيرة الأجل في الطلب. بينما قد تستغرق محطات أخرى ساعات أو حتى أيام لتغيير إنتاجها. في الواقع، قد يؤثر ذلك على توقيت استخدامها في الشبكة، بدلاً من موقعها في ترتيب الجدوى. بعض المحطات لا يمكنها التشغيل تحت مستوى إنتاج معين دون فقدان الاستقرار، لذلك يجب تشغيلها عند مستوى معين طوال الوقت.
في حين أن ترتيب الجدوى يقدم إطارًا نظريًا للإنتاج الكهربائي الاقتصادي، إلا أن هناك تحديات عملية موجودة. تناولت دراسة قام بها Staffell وGreen (2016) تأثير القيود الديناميكية على المزيج الأمثل لمحطات التوليد. وجد الباحثان أن عوامل مثل معدلات الزيادة والانخفاض في الإنتاج، والمستويات الدنيا للتشغيل، وأوقات بدء التشغيل تعقد التطبيق المباشر لترتيب الجدوى. هذه القيود التشغيلية تعني أن بعض المحطات لا يمكنها تعديل إنتاجها بسرعة كافية لتلبية تقلبات الطلب، مما يؤثر على استخدامها الفعلي.
بعض المولدات قد تبدو وكأنها تتجاهل ترتيب الجدوى عند بيع الطاقة. قد تحتاج بعض المولدات إلى التشغيل لتوفير خدمات إضافية مثل الحرارة أو تحلية المياه، حتى لو كانت تكاليف تشغيلها أعلى من مولدات أخرى غير مشغلة. بعض المولدات تبيع الطاقة عبر عقود طويلة الأجل تعرف باتفاقيات شراء الطاقة (PPAs) التي تحدد سعرًا ثابتًا لإنتاج معين يتم تسليمه إلى العميل بغض النظر عن سعر الجملة. المولد قد يستمر في التشغيل للحصول على السعر الثابت حتى لو كان سعر الجملة أقل من تكاليف تشغيله. إذا كان من الممكن إعادة التفاوض على العقد، يمكن للمولد شراء الطاقة من السوق وتقديمها للمشتري في اتفاقية الشراء، بدلاً من توليدها بنفسه، إذا كان هذا الخيار أكثر اقتصادًا.
يبقى ترتيب الجدوى أداة أساسية لتحقيق الكفاءة في إنتاج الكهرباء ودمج الطاقة المتجددة. يجب مراعاة القيود التشغيلية وظروف السوق لتحقيق إمداد كهرباء موثوق وفعال من حيث التكلفة. ستظل الأبحاث والتطورات التكنولوجية تلعب دورًا حيويًا في تشكيل مستقبل ترتيب الجدوى في أسواق الكهرباء العالمية.
المراجع:
- Synertics (2023). A look at the merit order. Retrieved from Synertics Blog
- Insight_E. (2015). Quantifying the “merit-order” effect in European electricity markets.
- Staffell, I., & Green, R. (2016). Is there still merit in the merit order stack? The impact of dynamic constraints on optimal plant mix. IEEE Transactions on Power Systems, Vol 31, pp. 43-53.
- National Grid. (2016). System Operability Framework 2016 – UK Electricity Transmission.
