تأثير تصميم الأسواق على عائدات الاستثمار في الطاقة المتجددة

ما هو تصميم السوق

ويشمل تصميم الأسواق مجموعة شاملة من القواعد والأنظمة وهياكل الإدارة وآليات التسعير والبروتوكولات التشغيلية التي تحدد مجتمعة كيفية عمل أسواق الكهرباء بالجملة والتجزئة، وتقضي هذه الأطر بكل شيء من كيفية أسعار الكهرباء والتجارة في السوق، وكيفية إدارة اكتظاظ الشبكات، وكيفية الحفاظ على موثوقية النظام.

وقد تطور مفهوم تصميم الأسواق تطورا كبيرا منذ الأيام الأولى من إلغاء الضوابط التنظيمية للكهرباء في التسعينات، حيث تركز في البداية على إيجاد أسواق تنافسية للبيع بالجملة لتوليد الوقود الأحفوري التقليدي، ويجب أن يستوعب تصميم السوق الآن تكنولوجيات مختلفة نسبيا ذات هياكل مختلفة من حيث التكلفة، وخصائص تشغيلية، وملامح إنتاجية، كما أن مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية قد وضعت تكاليف هامشية قريبة من الصفر، وتولد الكهرباء المتقطعة أصلا على أساس الظروف المناخية بدلا من تقدير المشغل.

وتوفر سوقا مصممة جيدا إشارات واضحة للأسعار تسترشد بها قرارات الاستثمار بكفاءة، وتضمن موثوقية النظام بأقل تكلفة ممكنة، وتوزع المخاطر بشكل عادل بين المشاركين في السوق، وبالنسبة لمستثمري الطاقة المتجددة تحديدا، يحدد تصميم السوق مسارات الإيرادات المتاحة لنواتج توليد الطاقة، والآليات المتاحة لإدارة مخاطر الأسعار والحجم، والاستقرار التنظيمي الذي يستند إلى التزامات الاستثمار الطويلة الأجل.

عناصر تصميم السوق الأساسية التي تُستَجدَد الاستثمار في شكل ترابط

آليات التسعير وهيكل الإيرادات

ومع وجود أسواق للقدرات، تتلقى المولدات مدفوعات لا للكهرباء التي تنتجها فعلا فحسب، بل أيضا للحفاظ على القدرة المتاحة لتلبية احتياجات النظام في المستقبل، وبالنسبة لمشاريع الطاقة المتجددة، يمكن لأسواق القدرة أن توفر تدفقا تكميليا حاسما يعوض عن الائتمانات المنخفضة القدرة التي تُخصص عادة لتوليد متغيرات، ففي الربط بين الإدارة العامة والمالية العامة في الولايات المتحدة، مثلا، يمكن للموارد الشمسية والريحية أن تشارك في مزادات للقدرات إلى جانب الجيل التقليدي، رغم أنها تتلقى قيما مخفضة القائمة على الإنتاج التاريخي.

وتمثل آليات الخصخصة أهم عنصر أساسي في تصميم الأسواق من منظور عائد الاستثمار، إذ تعوض الأسواق التقليدية للطاقة وحدها المولدات الكهربائية فقط عن الكهرباء التي تنتجها بسعر المقاصة في السوق، مما يخلق عدم يقين في الإيرادات بالنسبة للمشاريع المتجددة لأن أسعار الكهرباء بالجملة يمكن أن تكون شديدة التقلب، وكثيرا ما تكون مكتظة تماما عندما تولد الرياح والموارد الشمسية في معظم الأحيان.

ويوضح أثر نظام الجدارة هذا التحدي مباشرة، فعندما تدخل كميات كبيرة من جيل الطاقة المتجددة السوق في وقت واحد، تدفع تكاليفها الهامشية القريبة من الصفر إلى توليد تقليدي أعلى تكلفة من طلب الإرسال، مما يؤدي إلى خفض أسعار الجملة في السوق بأكملها، وفي حين أن هذا يعود بالفائدة على المستهلكين، فإنه يسبب مشكلة ضغط الدخل بالنسبة للمولدات المتجددة التي قد تجد أن ساعات أعلى ناتج تتزامن مع أدنى الأسعار.

أسواق القدرات والتعويض عن الموثوقية

وتمثل أسواق القدرات نهجاً تصميمياً بديلاً يمكن أن يساعد على معالجة عدم التيقن في الإيرادات المتأصل في الأسواق وحدها، وفي إطار تصميمات أسواق الطاقة، تتلقى المولدات مدفوعات عن الالتزام بتسليم الكهرباء عند الحاجة، منفصلة عن المدفوعات المتعلقة بإنتاج الطاقة الفعلي، وتوفر هذه المدفوعات على أساس الإيرادات المستقرة والقابلة للتنبؤ التي يمكن أن تساعد المشاريع المتجددة على ضمان التمويل وتحسين العائدات الاستثمارية العامة.

وتتوقف فعالية أسواق القدرة على الطاقة المتجددة اعتماداً بالغ الأهمية على كيفية معاملة قواعد اعتماد القدرات للجيل المتغير، وقد تحد الأسواق التي تُسند قيم القدرة المحافظة إلى موارد الرياح والموارد الشمسية من قدرتها على كسب إيرادات القدرة، في حين أن الأسواق التي تستخدم أساليب اعتماد أكثر تطوراً تعترف بفوائد التنوع في حافظات الطاقة المتجددة الموزعة جغرافياً قد توفر تعويضات أكثر إنصافاً.

قواعد المشاركة في السوق والوصول إلى المظالم

وتحدد قواعد المشاركة في السوق أهلية المولدات التي تسعى إلى المشاركة في أسواق الكهرباء بالجملة والتزاماتها ومتطلباتها، ويمكن للقواعد التي تحكم الحد الأدنى من حجم العطاءات، وشروط الجدولة، والتزامات الأداء، والموازنة بين المسؤوليات أن تؤثر تأثيرا كبيرا على تكلفة وتعقيد تطوير المشاريع المتجددة، وقد تستبعد الأسواق المصممة بحجم دنيا كبير من العطاءات أو شروط الجدولة الصارمة بصورة فعالة المشاريع الأصغر المتجددة أو تفرض تكاليف امتثال غير متناسبة.

كما أن أنظمة الاتصال المظلم وترتيبات الوصول إلى النقل تندرج في إطار قواعد المشاركة في السوق وتؤثر تأثيراً كبيراً على عائدات الاستثمار، وتواجه المشاريع التي تواجه أوقاتاً غير مؤكدة في الدراسات المترابطة، أو عدم وضوح تخصيص التكاليف للارتقاءات الضرورية بالشبكات، أو الأحكام التمييزية المتعلقة بالوصول خلال أحداث الازدحام مخاطر إنمائية مرتفعة وربما تقل فيها الإيرادات.

سائقو عائد الاستثمار في إطار تصميمات سوقية مختلفة

تكاليف الإيرادات والتأكيد والتمويل

ويؤثر التأثير الوحيد الأهم في تصميم الأسواق على عائدات الاستثمار المتجددة في تكاليف التمويل، إذ تتطلب مشاريع الطاقة المتجددة استثمارات رأسمالية كبيرة وتوليد إيرادات على مدى الحياة التشغيلية تمتد من 20 إلى 30 سنة، ويحتاج المستثمرون في قطاعي القروض والرأس المال إلى إبراز مسارات الإيرادات المستقبلية لإلزام رأس المال بأسعار معقولة.

وتتيح تصميمات الأسواق التي توفر آليات واضحة ومستقرة وممولة للإيرادات للمشاريع المتجددة تأمين تمويل الديون بأسعار فائدة أقل، وتحسين اقتصاديات المشاريع بصورة مباشرة، ويمكن أن يتجاوز الفرق في متوسط التكلفة المرجح لرؤوس الأموال بين الأسواق ذات الأطر القوية للإيرادات المدعومة بالسياسات وتلك التي تعتمد على التعرض البكتري التجاري 300 إلى 500 نقطة أساس، وبالنسبة لمشروع نموذجي للفولطائي الشمسية، يمكن أن يؤدي هذا الفرق في تكلفة التمويل إلى انخفاض القيمة الحالية بنسبة تتراوح بين 20 و 40 في المائة أو أكثر.

وتمثل آليات الإيرادات القائمة على العقود أرضية وسط بين التعرض الكامل للتجار والتعريفات المحددة في مجال شراء الطاقة، وتتيح اتفاقات شراء الطاقة للمولدات عقدا مع نظيرات جديرة بالثقة من أجل بيع شهادات الطاقة الكهربائية والمتجددة بأسعار ثابتة أو قائمة على صيغ محددة، وتختلف سيولة وتوحيد أسواق PPA اختلافا كبيرا بين الولايات القضائية استنادا إلى قواعد السوق وأطر السياسات الداعمة.

تحديد الأسعار وتفسير القيمة

(ب) مدى انعكاس تصميمات السوق بدقة للقيمة الكاملة لتوليد الطاقة المتجددة في أسعار السوق تأثيرا مباشرا على عائدات الاستثمار، وتوفر الطاقة المتجددة عدة فئات من القيمة تتجاوز إنتاج كيلوواط/ساعة بسيطة، بما في ذلك الفوائد البيئية، والقيمة المهيمنة لأسعار الوقود، ومساهمات الموثوقية خلال بعض ظروف النظام.

وتخلق الأسواق التي تقدر هذه الخصائص على نحو سليم فرصا للإيرادات تعوض بدقة المولدات المتجددة عن مساهماتها في النظام، ويقرر تصميم شهادة الطاقة المتجددة أو ضمان أسواق المنشأ ما إذا كان بإمكان المولدات المتجددة أن تستثمر خصائصها البيئية بصورة منفصلة عن مبيعات الكهرباء.

وتوفر آليات تسعير الكربون المدمجة في تصميم سوق الكهرباء وسيلة أخرى لتعكس القيمة البيئية لتوليد الطاقة المتجددة، وتنشئ الأسواق التي لها تسعير قوي للكربون زيادة تلقائية في الإيرادات للمولدات المتجددة عن طريق زيادة تكاليف مصادر توليد الطاقة، وتوسيع نطاق انتشار الأسعار بين توليد الطاقة المتجددة والجيل التقليدي.

توزيع المخاطر وتعيين الأسواق

وتخصّص مختلف تصميمات السوق فئات مختلفة من المخاطر بين المشاركين في السوق بشكل مختلف، ويؤثر هذا التخصيص تأثيرا مباشرا على العائدات المُعدّلة للمخاطر المتاحة للمستثمرين المتجددين، ويمثل خطر التراكم، الذي يمثل عدم يقين بشأن عدد الساعات التي سيُنتج فيها المشروع وما هو عامل القدرة، ويختلف مع قواعد السوق التي تحكم الحد من المعالجة وتخصيص الإيجار للازدحام.

ويعتمد تخصيص المخاطر على الآفاق الزمنية للسوق وفرص التحوط، وتتفاوت الأسواق التي لها منابر تجارية سائلة ومنتجات مالية موحدة وسوق نشطة، مما يتيح للمولدات القفل في أسعار التسليم في المستقبل، ويقلل من عدم اليقين في الإيرادات، ويتفاوت الخطر، الذي يمثل التكاليف المفروضة على المولدات التي ينتقص ناتجها الفعلي من مبالغ مقررة، تفاوتا كبيرا في الأسواق استنادا إلى فترات التسوية غير المتوازنة، والهياكل الجزائية، وتوقيت المحدد لإغلاق البوابة.

ويعكس الخطر التنظيمي، الذي كثيرا ما يُذكر من جانب المستثمرين بوصفه من أهم الحواجز التي تعترض سبيل الانتشار المتجددة، عدم اليقين بشأن التغييرات المقبلة في قواعد السوق، أو المعاملة الضريبية، أو آليات الدعم، وتُحدِّد تصميمات السوق التي تشمل أحكاماً جدية، أو آليات لتثبيت الإيرادات، أو أجهزة الالتزام التنظيمية هذه الفئة من المخاطر، وتخفض بالتالي من احتياجات المستثمرين الذين يعانون من أقساط المخاطر.

نماذج تصميم الأسواق عبر الولايات القضائية الرئيسية

النهج الألماني والأوروبي للطاقة - السوق الوحيدة

وقد عملت ألمانيا تاريخياً سوقاً للطاقة فقط بدعم كبير من مصادر الطاقة المتجددة من خلال التعريفات الجمركية التي تغذيها والمزادات التنافسية اللاحقة، وقد وفر نظام التعريفات الجمركية التي تغذيها معلومات استثنائية عن الإيرادات خلال فترة نشر ألمانيا(39)؛ ومرحلة الانتشار المبكر المتجددة، مما أسهم في النمو السريع للطاقة الشمسية والريحية على الرغم من القيود المفروضة على الموارد الشمسية في شمال أوروبا.

وقد حافظ الانتقال إلى آليات المزاد التنافسي على استقرار الإيرادات مع إدخال ضغوط تنافسية على التكاليف، وقد أظهرت نتائج المناقصة الألمانية الأخيرة انخفاض مستويات الدعم مع انخفاض تكاليف التكنولوجيا وتراكم التجارب السوقية.

إن إدماج جيل الطاقة المتجددة الألماني في أسواق الكهرباء الأوروبية الأوسع نطاقاً من خلال الانقلابات السوقية والتجارة عبر الحدود يخلق فرصاً وتحديات على السواء، ويتيح الوصول إلى الأسواق المجاورة خيارات إضافية للمستقبل ويساعد على تحقيق التوازن بين تقلبات الطاقة المتجددة عبر منطقة جغرافية أوسع، غير أن مواءمة قواعد السوق عبر الولايات القضائية لا تزال غير كاملة، مما يخلق تعقيداً للمشاريع التي تسعى إلى الوصول إلى أسواق متعددة.

The Texas ERCOT Energy-Only Market

ويدير مجلس موثوقية الكهرباء في تكساس سوقاً للبيع بالجملة فقط للطاقة لا توجد فيها سوق للقدرات ولا آليات دعم محدودة خاصة بالمتجددات، ويعتمد تصميم سوق ERCOT على تسعير الندرة أثناء ظروف الإمداد الصارمة لتوفير إشارات الاستثمار اللازمة لمدى كفاية توليد الطاقة، ويخلق هذا التصميم تقلبات كبيرة في الأسعار وعدم استقرار الإيرادات بالنسبة للمولدات، بما في ذلك المشاريع المتجددة.

وعلى الرغم من هذه البيئة السوقية الصعبة للاستثمارات المتجددة، أصبحت تكساس الدولة الرائدة في إنتاج الرياح في الولايات المتحدة، وقد شهدت الانتشار السريع للطاقة الشمسية في السنوات الأخيرة، وهذا النجاح يعكس مزيجا من الطاقة الريحية وموارد الطاقة الشمسية الاستثنائية، وسوق شهادات الطاقة المتجددة التنافسية، وتطوير سوق قوية لبرنامج العمل البيئي العام تسمح للمولدات بالتعاقد على إيرادات مستقرة حتى بدون استقرار السوق بالجملة.

وتظهر تجربة تكساس أن تصميمات الأسواق فقط للطاقة يمكن أن تدعم الاستثمار الكبير المتجدد عندما تكون أسواق الشراكة التعاونية في مجال الطاقة متطورة جيدا وعندما تستفيد المشاريع من تكاليف التنمية المنخفضة التي تدفعها نوعية الموارد وتبسط عمليات السماح.

نموذج سوق القدرات في المملكة المتحدة

وقد تطورت المملكة المتحدة من نظام شهادات الالتزام المتجددة إلى نموذج للاختلاف مع سوق للقدرات، وينشئ العقد المتعلق بهيكل الاختلاف سعرا ثابتا للضرب على توليد الطاقة المتجددة، مما يوفر يقينا في الإيرادات الاستثنائية، مع حماية المستهلكين من المدفوعات الزائدة خلال فترات الأسعار العالية.

ويوفر عنصر سوق القدرات إيرادات إضافية للمولدات التي تلتزم بالوفاء بها خلال أحداث الضغط على النظام، أما بالنسبة للمشاريع المتجددة، فقد كانت مشاركة سوق القدرات محدودة بسبب عوامل تقدير محافظة تطبق على الجيل المتغير، رغم أن الإصلاحات الأخيرة بدأت تعترف بمساهمة موارد الرياح على نحو أكثر دقة.

التحديات الحاسمة في مجال تصميم الأسواق - تقاطع الطاقة المتجددة

Merit Order Effect and Revenue Cannibalization

ومع تزايد التغلغل في الطاقة المتجددة، يتضاعف أثر نظام الجدارة، مما يخلق تحديات دينامية في الإيرادات بالنسبة للمشاريع الجديدة والقائمة المتجددة، ويواجه توليد الطاقة الشمسية في كاليفورنيا بشكل متزايد انخفاض في أسعار منتصف اليوم مع تزايد انتشار الطاقة الشمسية، مما يقلل من الإيرادات المتاحة لاستخلاص النواتج الشمسية، وقد يؤدي هذا الأثر إلى جعل الاستثمارات الشمسية الجديدة غير اقتصادية في الأسواق دون تدخل في السياسة العامة.

ويتطلب التصدي لهذا التحدي تصميمات سوقية من شأنها أن تنسق توقيت التوليد بشكل أفضل مع الأسعار أو تلك القيمة المتجددة إلى ما يتجاوز إنتاج الطاقة البسيط. ويمكن أن يساعد التسعير الزمني الذي يعكس على نحو سليم ظروف النظام، مقترنا بتكامل التخزين وموارد الطلب المرنة، في التخفيف من آثار الأكل.

تكاليف التكامل وتخصيصها

وترافق تكاليف تكامل النظم الهامة توليد متجدد متغير، وتكاليف تتعلق بالموازنة بين الخدمات، والاحتياجات الاحتياطية، وتوسيع نطاق النقل، وتعزيز الشبكات، وكيف أن هذه التكاليف تُخصص للمشتركين في السوق تؤثر مباشرة على عائدات الاستثمار المتجددة، وتخلق تصميمات السوق التي تُجمع بين تكاليف التكامل بين جميع المستهلكين بدلا من تحميلها مباشرة على المولدات المتجددة ظروفا أفضل للاستثمارات المتجددة.

وتؤثر القرارات المتعلقة بتوزيع التكاليف على من يدفع تكاليف تحديث الشبكات اللازمة لربط المشاريع المتجددة وتخفيف الاكتظاظ تأثيرا كبيرا على اقتصاديات المشاريع، وتخلق مخصصات التكلفة التمييزية أو التوقيت غير المؤكد لتحديد التكاليف حواجز استثمارية يمكن أن تتصدى لها إصلاحات تصميم الأسواق.

الاستقرار التنظيمي والمستثمرون

ولعل أكبر تحد يواجه الاستثمار في الطاقة المتجددة في إطار أي تصميم سوقي هو الاستقرار التنظيمي المرتبط بعكس مسار السياسات والتغييرات الرجعية في السياسات، وقد شهدت بلدان أوروبية عدة تباطؤا كبيرا في الاستثمار عقب تغييرات رجعية في آليات الدعم المتجددة، مما يدل على الكيفية التي يمكن بها للمخاطر التنظيمية أن تلحق الضرر بثقة المستثمرين في فترات طويلة رغم الظروف السوقية الجذابة.

ويمكن أن تساعد تصميمات الأسواق التي تدمج الالتزامات المتعلقة بالسياسات في التشريعات، أو تنشئ رقابة تنظيمية مستقلة، أو تتضمن آليات للتعويض عن التغييرات في القواعد، على الحفاظ على ثقة المستثمرين من خلال التحولات السياسية وتطور السياسات.

الابتكارات في تصميم الأسواق والاتجاهات المستقبلية

الإدماج في التخزين والمشاركة في الأسواق المختلطة

ويخلق تزايد نشر البطاريات فرصاً لتصميمات السوق التي تمكن التشكيلات المختلطة من التخزين المتجدد من المشاركة بفعالية أكبر، ويمكن أن يؤدي السماح بالتخزين، بالاقتران مع توليد الطاقة الشمسية أو الرياح، إلى تقديم عطاءات إلى الأسواق باعتبارها موارد متكاملة، وتغيير توقيت النواتج، وتوفير الطاقة والخدمات الإضافية من نفس المرفق، إلى تحسين اقتصاد المشاريع مع تعزيز موثوقية الشبكات.

وقد بدأت تحديثات قواعد السوق في الأمر رقم 841 الصادر عن اللجنة الاتحادية لتنظيم الطاقة والمبادرات الأوروبية المماثلة فتح أسواق خدمات فرعية للمشاركة في التخزين، رغم الحاجة إلى مزيد من الإصلاحات لتحقيق الإمكانات الكاملة للموارد الهجينة.

تصميم سوق الهيدروجين والقطاع

وتفتح إمكانية إنتاج الهيدروجين الأخضر لتوفير الطلب المرن على توليد الطاقة المتجددة أسئلة جديدة في تصميم الأسواق حول كيفية إدماج الهدروجين الكهرومغناطيسي في أسواق الكهرباء، وستتيح الأسواق المصممة تصميماً فعالاً للجهات الكهرومغناطيسية الاستجابة لاشارات الأسعار، واستيعاب الجيل المتجدد الزائد خلال فترات منخفضة السعر، وتخفيض الناتج خلال فترات الأسعار العالية.

وتهيئ تصميمات السوق التي تيسر الانقلاب القطاعي بين الكهرباء والهيدروجين والتدفئة والنقل فرصا إضافية للإيرادات للمولدات المتجددة عن طريق توسيع نطاق أسواق الاستخدام النهائي التي يمكن أن تخدمها.

Financial Innovation and Risk Transfer Markets

ويمكن أن يؤدي تصميم سوق الكهرباء إلى تيسير أو إعاقة تطوير الأدوات المالية وأسواق نقل المخاطر التي تتيح للمولدات المتجددة إدارة مخاطر الأسعار والحجم على نحو أكثر فعالية، وتتوقف برامج العمل المؤقتة، والتعاقد على هياكل الاختلاف، وحقوق الازدحام في الإيرادات، على سمات تصميم الأسواق التي تمكن من التعاقد المالي دون أن يتطلب ذلك تسليما ماديا.

وتتيح الأسواق التي تدعم التجارة المالية القوية وتوحيد العقود تخصيص المخاطر على نحو أكثر كفاءة بين المولدات والمنتفعين والوسطاء الماليين.

خاتمة

إن تصميم الأسواق ليس شرطاً أساسياً محايداً للاستثمار في الطاقة المتجددة، بل هو عامل محدد لقابلية المشروع للاستمرار، وموجز المخاطر، والعائدات النهائية، فالقواعد التي تحكم تكوين الأسعار، وتعويض القدرة، والمشاركة في السوق، وتخصيص التكاليف تحدد مجتمعة ما إذا كان يمكن للمشاريع المتجددة أن تجتذب رأس مال كاف بتكلفة معقولة، وذلك لتمكين النشر السريع اللازم لتحقيق الأهداف المناخية.

ويجب على واضعي السياسات الذين يصممون أو يصلحون أسواق الكهرباء أن يدركوا أنه لا يوجد تصميم سوقي واحد يُفضي إلى تحقيق نتائج الاستثمار المتجددة على الصعيد العالمي، ويتوقف التصميم المناسب على مزيج التكنولوجيا، ونوعية الموارد، والهياكل الأساسية القائمة، والقدرة التنظيمية، وأهداف السياسات، وما يخلفه سوق الطاقة وحدها مثل تكساس قد لا ينتقل مباشرة إلى النظم القائمة على القدرات أو إلى هياكل المرافق المتكاملة رأسيا.

وتجمع أكثر النهج نجاحا بين قواعد سوق مستقرة وشفافة توفر رؤية للإيرادات للاستثمار الطويل الأجل مع المرونة الكافية لاستيعاب التطور التكنولوجي وظروف النظام المتغيرة، وبما أن التغلُّب المتجدد مستمر في نحو 50 أو 80 أو 100 في المائة في مختلف الولايات القضائية، فإن تصميم الأسواق يتطلب استمرار التكيف لتجنب آثار الموازنة، وقضايا تكاليف التكامل، وعدم التيقن التنظيمي الذي يمكن أن يقوض عائدات الاستثمار تحديدا عندما تكون هناك حاجة إليها أشد.

وينبغي للمستثمرين الذين يقيِّمون الفرص المتجددة أن يتوخوا العناية الواجبة في تصميم الأسواق تقييماً شاملاً، لا أن يقيِّموا فقط قواعد السوق الحالية بل أيضاً مسار التطور التنظيمي، وسجل الاستقرار التنظيمي، والآليات المحددة المتاحة لإدارة مخاطر الإيرادات، وكثيراً ما يقل الفرق بين العائدات المُعدَّلة للمخاطر واقتصادات المشاريع المخيبة للآمال عن أداء التكنولوجيا أو نوعية الموارد المتاحة لتفاصيل تنفيذ تصميم الأسواق.