«دنیای اقتصاد» بررسی می‌کند
معادله قیمت برق
سوخت: قیمت سوخت، به ویژه برای گاز طبیعی و سوخت‌های نفتی، ممکن است در طول دوره‌های تقاضای بالای برق و زمانی که محدودیت‌ها یا اختلالات عرضه سوخت به دلیل حوادث آب و هوایی شدید و آسیب به زیرساخت‌های حمل و نقل و تحویل اتفاق می‌افتد، افزایش یابد. افزایش قیمت سوخت، به نوبه خود، ممکن است منجر به هزینه‌های بالاتر برای تولید برق شود.
هزینه‌های نیروگاهی: هر نیروگاه دارای هزینه‌های تامین مالی، ساخت، نگهداری و بهره‌برداری است که هریک از اینها می‌تواند موجب تغییرات در قیمت برق شود.
سیستم انتقال و توزیع: سیستم‌های انتقال و توزیع برق که نیروگاه‌ها را به مصرف‌کنندگان متصل می‌کنند دارای هزینه‌های ساخت، بهره‌برداری و نگهداری هستند که این هزینه‌ها شامل تعمیر آسیب‌های وارده به سیستم‌ها در اثر حوادث یا رویدادهای شدید جوی و بهبود امنیت سایبری نیز می‌شود.
شرایط آب و هوایی: دمای شدید می‌تواند تقاضا برای گرمایش و سرمایش را افزایش دهد و در نتیجه افزایش تقاضای برق می‌تواند قیمت سوخت و برق را افزایش دهد. باران و برف، آب را برای تولید برق آبی کم‌هزینه تامین می‌کند و باد می‌تواند تولید برق کم‌هزینه را در زمانی که سرعت باد مطلوب باشد، فراهم کند. به عنوان مثال قیمت برق معمولا در تابستان بالاترین قیمت است.
هزینه تامین برق دقیقه به دقیقه تغییر می‌کند. با این حال، اکثر مصرف‌کنندگان بر اساس هزینه فصلی برق، نرخ پرداخت می‌کنند. تغییرات قیمت‌ها به طور کلی منعکس‌کننده مواردی از جمله تغییرات در تقاضای برق، در دسترس بودن منابع انرژی و سوخت، هزینه‌های سوخت و در دسترس بودن نیروگاه است. از این‌رو قیمت‌ها معمولا در تابستان که تقاضای کل برای برق زیاد است، بالاترین قیمت را دارند، زیرا در این فصل از منابع تولید گران‌تری برای پاسخگویی به تقاضای افزایش‌یافته استفاده می‌شود.
قیمت عمده‌فروشی برق در شبکه برق منعکس‌کننده هزینه زمان واقعی برای تامین برق است. همچنین میزان تقاضا برای برق روی هزینه تامین آن موثر است. تقاضای برق معمولا در بعدازظهر و اوایل عصر (ساعت‌های اوج مصرف) بالاتر است، بنابراین هزینه‌های تامین برق معمولا در این زمان‌ها بیشتر است. اکثر مصرف‌کنندگان قیمت‌ها را بر اساس میانگین فصلی هزینه تامین برق می‌پردازند، بنابراین این نوسانات روی قیمت روزانه تاثیری ندارند. اما برخی از شرکت‌ها برای تشویق صرفه‌جویی در مصرف برق و کاهش مصرف در اوج تقاضا برای برق، قیمت‌های روزانه را به مشتریان خود پیشنهاد می‌کنند.
قیمت برق بسته به نوع مشتری نیز متفاوت است. قیمت‌های خرده‌فروشی برق معمولا برای مصرف‌کنندگان خانگی و تجاری بالاترین است، زیرا فرآیند توزیع برق بین آنها هزینه بیشتری دارد. مصرف‌کنندگان صنعتی برق بیشتری مصرف می‌کنند و می‌توانند آن را با ولتاژهای بالاتر دریافت کنند، بنابراین تامین برق برای این مشتریان کارآمدتر است و هزینه کمتری دارد. قیمت خرده‌فروشی برق برای مشترکان صنعتی به طور کلی نزدیک به قیمت عمده‌فروشی برق است. به عنوان مثال در سال ۲۰۲۲، متوسط قیمت خرده‌فروشی سالانه برق ایالات متحده حدود ۱۲.۴۹ سنت در هر کیلووات ساعت بود. میانگین سالانه قیمت خرده‌فروشی برق توسط انواع عمده مشتریان برق در سال ۲۰۲۲ برای بخش مسکونی ۱۵.۱۲ سنت، برای بخش تجاری ۱۲.۵۵سنت، برای بخش صنعتی ۸.۴۵ سنت و برای بخش حمل‌ونقل ۱۱.۶۶ سنت در هر کیلووات ساعت بود. قیمت برق بسته به موقعیت مکانی نیز متفاوت است.
قیمت برق بسته به محل بر اساس در دسترس بودن نیروگاه‌ها و سوخت، هزینه‌های سوخت محلی و مقررات قیمت‌گذاری در آن منطقه متفاوت است. به عنوان مثال در سال ۲۰۲۲، در ایالات متحده میانگین سالانه قیمت خرده‌فروشی برق برای همه انواع مشتریان برق از ۳۹.۸۵ سنت در هر کیلووات ساعت در هاوایی تا ۸.۲۴ سنت در هر کیلووات ساعت در وایومینگ متغیر بود. با این حال، هنگامی‌که خشکسالی یا تقاضای رقابتی برای منابع آب رخ می‌دهد، یا زمانی که سرعت باد کاهش می‌یابد، از دست دادن تولید برق از آن منابع می‌تواند فشار رو به بالایی بر دیگر منابع انرژی یا سوخت و قیمت‌ها وارد کند. از این رو قیمت برق (که به عنوان تعرفه‌های برق یا قیمت برق نیز شناخته می‌شود) می‌تواند به طور گسترده‌ای بر اساس کشور یا محل در داخل کشور متفاوت باشد.
پیش‌بینی قیمت روشی است که توسط آن یک تولیدکننده، یک شرکت برق یا یک مصرف‌کننده صنعتی بزرگ می‌تواند قیمت عمده‌فروشی برق را با دقت معقول پیش‌بینی کند. با توجه به عوارض تولید برق، هزینه تامین برق دقیقه به دقیقه متفاوت است. همان‌گونه که قبلا اشاره کردیم، برخی از شرکت‌های آب و برق، نهادهای انتفاعی هستند و قیمت آنها می‌تواند شامل بازده مالی برای مالکان و سرمایه‌گذاران باشد. این شرکت‌های خدماتی می‌توانند قدرت سیاسی خود را در رژیم‌های قانونی و نظارتی موجود برای تضمین بازده مالی و کاهش رقابت از دیگر منابع مانند تولید پراکنده اعمال کنند.
ساختار نرخ‌گذاری
در بازارهای انحصاری نظارت‌شده استاندارد مانند ایالات متحده، ساختارهای حاکمیتی چند‌سطحی وجود دارد که نرخ برق را تعیین می‌کند. نرخ‌ها از طریق یک فرآیند نظارتی که توسط کمیسیون خدمات عمومی تنظیم می‌شود، تعیین می‌شود. علاوه بر این، کمیسیون تنظیم مقررات انرژی فدرال (FERC) بر بازار عمده‌فروشی برق همراه با انتقال برق بین ایالتی نظارت دارد. کمیسیون‌های خدمات عمومی (PSC) که به عنوان کمیسیون خدمات عمومی (PUC) نیز شناخته می‌شوند، نرخ‌های خدمات عمومی را در هر ایالت تنظیم می‌کنند.امروزه گنجاندن انرژی‌های تجدیدپذیر تولیدشده پراکنده (DG) و زیرساخت سنجش پیشرفته (AMI یا کنتور هوشمند) در شبکه برق مدرن، بسیاری از ساختارهای نرخ جایگزین را ارائه می‌دهد.
کنتور هوشمند یک دستگاه الکترونیکی است که اطلاعات مربوط به مصرف برق، اندازه ولتاژ و دیگر عوامل را اندازه‌گیری می‌کند. کنتورهای هوشمند این اطلاعات را به منظور شفافیت در نوع مصرف با مشتریان به اشتراک می‌گذارند و این اطلاعات برای مدیریت مصرف و انتشار قبض مصرفی برای شرکت‌های تامین‌کننده انرژی هم بسیار مفید هستند. روش‌های مختلفی وجود دارد که شرکت‌های خدمات شهری مدرن نرخ‌های مسکونی را ساختار می‌دهند که به شرح زیر هستند:
ساده (یا ثابت) : نرخی که مشتریان در آن نرخ ثابتی را به ازای هر کیلووات ساعت می‌پردازند.
پله‌ای (یا پلکانی): نرخی که با میزان استفاده تغییر می‌کند. (برخی مواقع برای تشویق به صرفه‌جویی در مصرف انرژی قیمت‌ها بالا می‌روند و برخی دیگر برای تشویق استفاده، سود ارائه‌دهنده برق کاهش می‌یابند.)
قیمت بر اساس زمان استفاده (TOU): در حقیقت نرخ متفاوت برق بسته به ساعت مصرف است.
قیمت بر اساس میزان تقاضا: بر اساس اوج تقاضا برای برق مصرفی مشتریان تعیین می‌شود.
قیمت طبقه‌بندی‌شده در TOU: نرخ‌های متفاوت برق بسته به میزان استفاده آنها در یک زمان خاص از روز است.
نرخ‌های فصلی: برای کسانی در نظر گرفته می‌شود که از امکانات خود در تمام طول سال استفاده نمی‌کنند.
نرخ‌های آخر هفته/تعطیلات: معمولا نرخ‌های متفاوتی نسبت به زمان‌های عادی دارند.
نرخ ساده بر اساس دلار به ازای هر کیلووات ساعت ($/kWh) برق مصرفی محاسبه می‌شود. نرخ پله‌ای نیز یکی از رایج‌ترین روش‌های قیمت‌گذاری برای بخش مسکونی است. با افزایش استفاده مشتری، براساس نرخ پله‌ای، نرخ بالاتری از آنها دریافت می‌شود. قیمت‌گذاری TOU و قیمت‌گذاری بر اساس میزان تقاضا برای کمک به حفظ و کنترل اوج تقاضا بسیار کمک می‌کند. هدف اصلی آن این است که با دریافت پول بیشتر مشتریان را از مصرف بیش از حد برق در زمان اوج بار منصرف کند. این روش متداول‌ترین روش در بین تمامی روش‌های موجود است که در بسیاری از کشور‌ها مانند کانادا، کره جنوبی، کشورهای اروپایی و آمریکا نیز استفاده می‌شود.
در این روش زمان استفاده به سه قسمت کم‌باری، میان‌باری و اوج بار تقسیم شده و قیمت برق نیز در هر زمان متفاوت است. به غیر از مقادیر قیمت، آنچه در این روش اهمیت دارد نسبت قیمت زمان اوج به زمان کم‌باری است که معمولا بین ۲ تا ۴ است. از نظر تاریخی، نرخ‌ها در شب حداقل بوده است، زیرا اوج مصرف به طور معمول در روز است و در آن همه بخش‌ها از برق استفاده می‌کنند. افزایش تقاضا مستلزم تولید انرژی اضافی است که به طور سنتی توسط نیروگاه‌های «بدنه» کمتر کارآمد که هزینه بیشتری برای تولید برق نسبت به نیروگاه‌های «بار‌پایه» دارند، تامین می‌شود. با این حال، از آنجا که تزریق بیشتر برق تولیدشده از منابع انرژی تجدیدپذیر، مانند انرژی خورشیدی، در شبکه هزینه کمتری به همراه دارد، تامین برق مضاعف به ظهر منتقل می‌شود که در این زمان نیروگاه‌های خورشیدی بیشترین انرژی را تولید می‌کنند.
تعرفه‌های زمان استفاده (TOU) می‌تواند مصرف برق را از شرایط دوره‌های اوج خارج کند، بنابراین به شبکه کمک می‌کند تا با مشکلات تولید برق با انرژی‌های تجدیدپذیر متغیر مقابله کند. همچنین به منظور رفع مشکل تامین سرمایه‌گذاری اولیه، قوانین متعدد تشویقی توسط کشورهای مختلف تصویب و اجرا شده است. یکی از این بسته‌های حمایتی، قانون تعرفه تزریق (FIT) است که در حال حاضر در کشورهای بسیاری از منطقه اتحادیه اروپا، چین و بخش‌هایی از ایالات متحده در حال اجرا است. این سیاست مزایای مالی به تولیدکنندگان انرژی تجدیدپذیر ارائه می‌دهد.
در این روش، انرژی تولیدی نیروگاه خورشیدی از طریق یک کنتور مجزا ثبت و در یک قیمت بسیار مناسب (بالاتر از قیمت برق خانگی) خریداری می‌شود. این موضوع منجر به ایجاد انگیزه برای سرمایه‌گذاران کوچک و بزرگ برای احداث نیروگاه خورشیدی به عنوان یک سرمایه‌گذاری بلند‌مدت و جذاب خواهد شد. در ایالات متحده، سیاست‌های FIT تضمین می‌کند که تولیدکنندگان برق تجدیدپذیر واجد شرایط، برق آنها را توسط شرکت آنها خریداری می‌کنند. قرارداد FIT در یک دوره زمانی تضمین‌شده (معمولا ۱۵ تا ۲۰ سال) انجام می‌شود که پرداخت‌ها به دلار در هر کیلووات ساعت برای خروجی کامل سیستم است.
اندازه‌گیری خالص یکی دیگر از مکانیزم‌های صورت‌حساب برق است که از توسعه تولید برق تجدیدپذیر، به ویژه، انرژی خورشیدی پشتیبانی می‌کند. این مکانیزم به صاحبان سیستم‌های انرژی خورشیدی برای برقی که سیستم آنها به شبکه اضافه می‌کند اعتبار می‌دهد. مشتریان مسکونی با سیستم‌های فتوولتائیک روی پشت‌بام (PV) معمولا برق بیشتری نسبت به مصرف خانه‌شان در طول ساعات روز تولید می‌کنند، بنابراین اندازه‌گیری شبکه از مزیت خاصی برخوردار است. در این مدت که تولید بیشتر از مصرف است، کنتور برق خانه معکوس کار می‌کند تا اعتباری در قبض برق صاحب‌خانه فراهم کند. معمولا ارزش برق خورشیدی کمتر از نرخ خرده‌فروشی برق است، بنابراین مشتریان با مصرف کمتر در واقع توسط سایر مشتریان یارانه دریافت می‌کنند.
مقایسه قیمت بر اساس منبع تغذیه
هزینه برق بر اساس منبع برق نیز متفاوت است. ارزش فعلی خالص هزینه واحد برق در طول عمر یک تاسیسات تولیدکننده به عنوان هزینه تراز شده برق (LCOE) شناخته می‌شود. در حقیقت هزینه تراز شده انرژی، یا هزینه تراز شده برق، معیار متوسط هزینه خالص فعلی تولید برق برای یک نیروگاه تولیدی در طول عمر آن است. بنابراین، ترکیب منابع تولیدکننده برق در یک شرکت خاص، تاثیر قابل توجهی بر قیمت برق آن خواهد داشت. شرکت‌های برقی که درصد بالایی از برق آبی دارند، قیمت‌های پایین‌تری دارند، در حالی که آنهایی که تعداد زیادی نیروگاه زغال‌سنگ قدیمی‌تر دارند، قیمت برق بالاتری خواهند داشت. در سال‌های اخیر LCOE فناوری فتوولتائیک خورشیدی به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. در ایالات‌متحده، ۷۰درصد نیروگاه‌های فعلی زغال سنگ با هزینه بالاتری نسبت به فناوری‌های جدید انرژی‌های تجدیدپذیر (به استثنای آبی) کار می‌کنند و تا سال ۲۰۳۰ همه آنها غیراقتصادی خواهند بود. در بقیه نقاط جهان، ۴۲درصد از نیروگاه‌های زغال سنگ در سال ۲۰۱۹ با زیان کار می‌کردند.
نحوه محاسبه هزینه‌های برق
همان‌طور که هر مهندسی می‌داند، نحوه محاسبه قیمت برق ساده است. واحد انرژی الکتریکی کیلووات ساعت است که با ضرب مصرف برق (بر حسب کیلووات) در تعداد ساعات مصرف برق به‌دست می‌آید. این مقدار را در هزینه هر کیلووات ساعت ضرب کنید؛ هزینه کل انرژی را خواهید داشت.
هزینه کل انرژی = (توان بر حسب وات/۱۰۰۰) × ساعت کارکرد × هزینه هر کیلووات ساعت
ماشین حساب هزینه انرژی دستگاه‌های آنالوگ، محاسبه را آسان‌تر می‌کند.
محاسبه قیمت بر اساس هزینه همتراز شده
در رویکرد اقتصادی محاسبه هزینه تمام‌شده برای هر تکنولوژی تولید برق مبتنی بر کل‌نگری در دوره حیات آن طرح است. به طوری که در این رویکرد کلیه هزینه‌های دوره بررسی شامل هزینه‌های دوره اجرا و بهره‌برداری در محاسبه هزینه تمام‌شده منظور می‌شوند. لازم به ذکر است به علت وقوع هزینه‌ها در سال‌های متفاوت و لزوم منظور کردن ارزش زمانی پول در هزینه تمام‌شده، با استفاده از تکنیک‌های اقتصاد مهندسی، کلیه اقلام هزینه به قیمت سال مبنا تبدیل شده و در محاسبات وارد می‌شوند. بر اساس بررسی‌های انجام شده متداول‌ترین روش برآورد هزینه تمام‌شده برق در نیروگاه‌ها، روش هزینه یکنواخت برق یا هزینه همتراز شده (LCOE) است.
هزینه یکنواخت یا همتراز شده برق، روشی مبتنی بر محاسبه ارزش فعلی هزینه‌های سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری تولید برق در کل دوره عمر پروژه است که در آن تولید یک کیلووات ساعت برق از تقسیم ارزش فعلی کل هزینه‌های انجام شده برای تولید برق تولیدی محاسبه می‌شود. رابطه زیر، معادله اصلی جهت محاسبه هزینه همتراز شده برق است.
LCOE: هزینه یکنواخت یا همتراز شده برحسب سنت بر کیلووات ساعت
It: هزینه سرمایه‌گذاری به قیمت روز برحسب دلار بر کیلووات در سال t ام
(M&O(tهزینه بهره‌برداری و تعمیر و نگهداری برحسب دلار بر t کیلووات در سال t ام
Ft: هزینه سوخت برحسب دلار بر مگاوات ساعت در سال t ام
: Ct هزینه انتشار کربن برحسب دلار بر تن دی‌اکسید کربن منتشرشده در سال t ام
: Et برق تولید سالانه در سال t ام برحسب کیلووات ساعت
: t سال
n : عمر اقتصادی نیروگاه برحسب سال
هزینه سرمایه‌گذاری:
هزینه سرمایه‌گذاری در سال‌های مختلف از رابطه زیر محاسبه می‌شود:
ITotal : هزینه کل سرمایه‌گذاری برای تکنولوژی تولید برق در تمام مدت زمان مورداستفاده از آن است که معمولا برحسب دلار بر کیلووات ارزیابی می‌شود.
i : نرخ تنزیل برحسب درصد
پیش‌بینی قیمت برق
پیش‌بینی قیمت برق (EPF) شاخه‌ای از پیش‌بینی قیمت انرژی است که بر پیش‌بینی قیمت لحظه‌ای و آتی در بازارهای عمده‌فروشی برق تمرکز دارد. طی 15 سال گذشته پیش‌بینی قیمت برق به یک ورودی اساسی برای مکانیزم‌های تصمیم‌گیری شرکت‌های انرژی تبدیل شده است. از اوایل دهه 1990، روند مقررات‌زدایی و معرفی بازارهای رقابتی برق، چشم‌انداز بخش‌های برق سنتی انحصاری و تحت کنترل دولت را تغییر داده است. در سراسر اروپا، آمریکای شمالی و استرالیا، برق تحت قوانین بازار با استفاده از قراردادهای نقدی و مشتقه معامله می‌شود.
