• Kurzfristhandel – ein attraktiver Markt mit hohen IT-Anforderungen

    Energiehandel auf Kurzfristmärkten

Abbildung 1: Gebotsoptimierung mit PSI TS-Energy.
Abbildung 1: Gebotsoptimierung mit PSI TS-Energy.

Die Vermarktung und der Handel von Strom auf Kurzfristmärkten wie z. B. dem Intraday-Markt gewinnen rasch an Bedeutung. Diese Entwicklung wird getrieben durch gesetzliche Regelungen, durch den wachsenden Anteil von volatilen, erneuerbaren Erzeugungskapazitäten, aber auch durch attraktive Erlöspotenziale in den neuen Märkten.

Händler und Energieproduzenten betreten dieses neue Spielfeld und sehen sich mit neuen Herausforderungen konfrontiert, die auch unmittelbar zu zusätzlichen Anforderungen an die IT-Systeme in Handel und Optimierung führen.

Das schnell wachsende Handelsvolumen in den Kurzfristmärkten hat verschiedene, sich gegenseitig verstärkende Ursachen. Zum einen führt der zunehmende Anteil der Direktvermarktung von EEG-Erzeugungsanlagen zu höherer Liquidität und Aktivität in Kurzfristmärkten.

Dies wird teilweise bereits durch Veränderungen der gesetzlichen Rahmenbedingungen forciert, welche mit dem EEG 2014 weiter vorangetrieben wurden. Insbesondere die Senkung des Grenzwerts für die verpflichtende Direktvermarktung auf 100 kW führt dazu, dass nur noch kleine Anlagen im klassischen Fest-Vergütungsmodell verbleiben können. Dauerhaft werden die Anlagen, die aktuell noch nach diesem Vergütungsmodell vermarktet werden, aus der Förderung herausfallen und zwangsläufig in die Direktvermarktung gehen.

Da die Produktion von EEG-Anlagen aufgrund der volatilen Erzeugung typischerweise nur kurzfristig prognostiziert werden kann, ergibt sich von selbst eine Fokussierung auf die Kurzfristmärkte. Außerdem ist zu erwarten, dass im Sinne der geforderten „Systemdienlichkeit“ der erneuerbaren Energien weitere Möglichkeiten für die Teilnahme z. B. der Windkraft an Regelenergiemärkten entstehen werden, auch in Verbindung mit immer leistungsfähigeren Speichern.

Trend zu Kurzfristmärkten

Andererseits sind im aktuellen Marktumfeld mit sehr niedrigen Preisen für langfristige Stromlieferungen für viele Betreiber konventioneller Erzeugungsanlagen keine auskömmlichen Margen mehr zu erzielen bzw. der Betrieb der Anlagen führt sogar bereits zu negativen Deckungsbeiträgen. Dies zwingt damit auch diese Betreiber, sich neue Vermarktungsformen zu erschließen, die im Kurzfristhandel mit den dort entstehenden Preisvolatilitäten liegen können. Weiterhin können dadurch auch kurzfristig verfügbare Erzeugungsflexibilitäten vermarktet und die aus volatiler Einspeisung und begrenzten Prognosemöglichkeiten resultierenden Kosten für Ausgleichsenergie minimiert werden.

Generell kommen für kurzfristige Vermarktung von Flexibilität einerseits die Regelenergiemärkte für Minutenreserve (MRL), Sekundär-Regelleistung (SRL) und Primär-Regelleistung (PRL) in Frage, sowie auf der anderen Seite die Märkte für kurzfristige Energielieferungen, also der etablierte Spotmarkt für Day-Ahead-Handel, sowie seit kurzem als neue Vermarktungsform der Intraday-Handel. Außerdem stehen die Marktprämie und die Flexibilitätsprämie für Biogas-Anlagen zur Verfügung. Die wachsende Vielfalt der Vermarktungsformen schafft neue Erlöspotenziale, aber auch eine wachsende Komplexität.

Abbildung 2: Stufen der Vermarktung mit wachsender Komplexität.
Abbildung 2: Stufen der Vermarktung mit wachsender Komplexität.

Intraday-Markt schafft neue Erlös-Potenziale

Die möglichen Erlöse und damit die Attraktivität der verschiedenen Märkte hängen vom jeweiligen, sich erheblich verändernden Preisniveau ab. Grundsätzlich kann angenommen werden, dass die Vermarktung auf einem gebots- und zuschlagsbasierten Markt umso wettbewerbsintensiver ist, je mehr Teilnehmer Gebote einstellen und damit in preislicher Konkurrenz zu den eigenen Geboten stehen.

Die Zahl der präqualifizierten Anbieter für Regelenergie ist in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen, z. B. für SRL von fünf im Jahr 2007 über 12 im Jahr 2010 bis zu aktuell 35 Anbietern (Quelle: regelleistung. net, Stand 18.3.2016). Ähnliches gilt für PRL und MRL. Dementsprechend ist bei SRL und MRL generell ein Sinken der Leistungspreise zu beobachten, während aufgrund der restriktiven technischen Anforderungen das Preisniveau für PRL noch stabil bleibt. Generell ist daher zu hinterfragen, ob Regelenergie als alleiniges Geschäftsmodell für flexible Anlagen ausreichende Erlöse liefert, oder ob die Vermarktung nicht auch über den Spot- und vor allem den Intraday-Markt erfolgt, der aktuell eine attraktive Alternative anbietet.

Kurzfristige Vermarktungsmöglichkeiten gewinnen an Wert

Sowohl der Spot- als auch der Intraday-Markt sind für Händler bezüglich der Volatilität und hinsichtlich einer möglichen Konzentration auf hochpreisige Stunden derzeit deutlich attraktiver als die Langfrist- und auch die Regelenergiemärkte. Speziell im Intraday-Markt bestehen für Händler durch die transaktionsbezogene Preisbildung interessante Möglichkeiten, einen Preis-Spread für ein und dieselbe Viertelstunde im Handelsverlauf ohne physische Lieferung gewinnbringend auszunutzen, da in einzelnen Viertelstunden auch extreme Preis-Spreads auftreten können (vgl. Abbildung 3). Durch die weiter zunehmende volatile Einspeisung der EEG-Anlagen wird diese Entwicklung absehbar weiterhin verstärkt, so dass kurzfristige Vermarktungsmöglichkeiten an Wert gewinnen werden. Zumindest die nach Vermarktung von Regelenergie verbleibenden Restflexibilitäten sollten daher an den Spot- und Intraday-Märkten platziert werden.

Konkurrierende Kurzfrist-Märkte erfordern ausgefeilte Optimierung

Abhängig von den technischen Eigenschaften und Parametern einer Anlage sollten daher immer verschiedene Vermarktungsformen in Betracht gezogen werden. Daraus ergibt sich, wenn eine Anlage oder ein Pool von Anlagen für mehrere bzw. alle Vermarktungsformen geeignet ist, sofort eine komplexe Optimierungsaufgabe: Wie wird die Flexibilität der Anlagen, also die flexibel verfügbare Leistung und Energie, über die verschiedenen Märkte und Zeithorizonte eingesetzt, um im volatilen Markt einen maximalen Erlös zu erzielen, bei Berücksichtigung der technischen und wirtschaftlichen Randbedingungen des Anlagenbetriebs? Diese Frage ist insbesondere deshalb essentiell, da sich die Flexibilitäten der Anlagen nur sehr eingeschränkt parallel vermarkten lassen, wenn nicht ganz bewusst und unter Inkaufnahme des damit verbundenen Risikos bei der Gebotserstellung für SRL und MRL der Leistungspreis und Arbeitspreis strategisch gegensätzlich gesetzt werden.

Unterschiedliche Optimierungsstrategien sind möglich

Eine erste mögliche Optimierungsstrategie ergibt sich aus den im Markt definierten Fristen für die Gebotsstellung (z. B. Dienstag und Mittwoch der Vorwoche für PRL und SRL, oder 45 Minuten vor dem Lieferzeitpunkt für Intraday) Daraus kann ein „kaskadiertes“ Vorgehen abgeleitet werden, das die Vermarktung in der Reihenfolge der Fristigkeiten durchführt. Zu jeder Frist wird dann versucht, eine optimale Menge an Leistung oder Energie im Markt zu platzieren, die entsprechende Optimierung erfolgt über die Berechnung der Grenzpreise und zugehöriger Mengen. Eine weitere mögliche Mengenvermarktungs- Strategie kann durch Priorisierung auf den oder die zu einer bestimmten Zeit lukrativsten Markt gebildet werden. Als Grundlage für diese Strategie sind verlässliche Preisprognosen unabdingbar.

Der umfassendste Ansatz besteht schließlich darin, die Vermarktung zu jedem Zeitpunkt parallel über alle Märkte und Fristen zu optimieren, was eine komplexe Modellierung und aufwendigere Berechnungen erfordert. Für jede der möglichen Vorgehensweisen sind allerdings sehr ausgefeilte und hoch performante mathematische Verfahren erforderlich, da sich die relevanten Marktparameter (z. B. Preise, Nachfrage, Last) der verschiedenen Märkte dynamisch ändern und damit eine stochastische Behandlung erfordern.

Abbildung 3: Preisvolatilität am Intraday-Markt (Bsp. Januar 2016, Datenquelle: Energiemonitor.at)
Abbildung 3: Preisvolatilität am Intraday-Markt
(Bsp. Januar 2016, Datenquelle: Energiemonitor.at)

Kurzfristhandel erfordert leistungsfähige IT-Unterstützung

Die Kurzfrist-Vermarktung stellt deutlich höhere Anforderungen an die eingesetzten IT-Systeme, zum einen bezüglich der System-Performance und der möglichen Prozess- Automatisierung, zum anderen bezüglich fachlicher Anforderungen insbesondere in der Optimierung. Einige Beispiele verdeutlichen das im Folgenden anhand verschiedener Produkte der PSI.

Das Produkt PSIvpp unterstützt die Vermarktung und technische Steuerung virtueller Kraftwerke in den o.g. Märkten für Regelenergie und Energielieferungen. Dabei müssen die verfügbare Leistung und Energie flexibel und optimal auf die diversen Marktstufen des Regelenergie-, Spot- und Intraday-Markts aufgeteilt werden. Dies erfordert intelligente und leistungsfähige Gebotsstrategien, welche unter volatilen Marktbedingungen des Markts für jede Marktstufe die Energiemenge und Preise aller Angebote ermitteln.

Für diese Aufgabenstellung setzt PSI die stochastische Optimierung TS-Energy ein, die die Flexibilität in einem kaskadierenden Optimierungsprozess anhand der unterschiedlichen Fälligkeiten der Gebote vermarktet. Die Gebote für die Regelenergie werden mit Hilfe der Opportunitätskosten für verschiedene Leistungsvorhaltungen erstellt. Um diese Kosten in Leistungs- und Arbeitspreis im Angebot aufzuteilen, stehen verschiedene Verfahren zur Auswahl, u. a. mit Hilfe historische Daten. Führt ein Gebot zu keinem Zuschlag, steht die Flexibilität zur Vermarktung in der nächsten Marktstufe zur Verfügung, bis schließlich in den letzten Stufen die noch verfügbare Restflexibilität im Spot- und Intraday-Markt vermarktet wird. Die hier vorhandenen Preisstrukturen und –volatilitäten erfordern von den Markteilnehmern besonders hohe Entscheidungsqualität, die durch das Optimierungsmodul TS-Energy gewährleistet wird.

Der dabei verwendete stochastische Ansatz ermöglicht, die unsicheren Größen wie Wetterbedingungen, Rohstoff- und Strompreise gesamthaft zu berücksichtigen und daraus zur Handelsunterstützung die optimalen Grenzpreise für den Day-ahead- und Intraday-Handel zu generieren. Basierend auf den Input-Daten, wie z. B. Preisprognosen, Speicherbeständen, Zuflussprognosen und eventuellen Betriebseinschränkungen werden diejenigen Grenzpreise ermittelt, welche langfristig unter Berücksichtigung der stochastischen Volatilität den Ertrag maximieren.

Die Grenzpreise ergeben eine Angebotskurve und können für automatisiertes Trading genutzt werden (vgl. Abb. 3). Im Intraday Markt können die stündlich aufgelösten Grenzpreise als Minimal- bzw. Maximalgebote für Fahrplanabweichungen dienen. Analysen der Kunden der PSI haben gezeigt, dass durch diese stochastisch basierte Vorgehensweise in volatilen Märkten signifikant bessere Resultate als mit anderen Methoden erzielt werden können.

Die nachfolgende Gebotsstellung benötigt automatische Schnittstellen zu den entsprechenden Plattformen (z. B. Trayport etc.) für Gebotsabgabe und Erhalt der Zuschläge, sowie zur Verarbeitung des Abrufes. Dies gilt insbesondere für den Intraday- Markt, wo über den kontinuierlichen Handel viele hunderte oder gar tausende Gebote im Tagesverlauf gestellt und Geschäfte geschlossen werden. Diese Anforderungen können nur durch Automatisierung des Handels und hoch-performante Prozessverarbeitung abgedeckt werden, auch in den nachfolgenden Middle- und BackOffice-Prozesse, wie z. B. Positionsmanagement und Nominierung.

Hoch-performante System-Prozesse

Ein wesentliches Instrument zur Sicherstellung der Systemperformance im Handelssystem PSImarket ist die zentrale Änderungsüberwachung, welche Änderungen protokolliert, analysiert und die notwendigen Aktualisierungen in den Fachprozessen zeitnah gewährleistet. Die dabei anfallenden Mengengerüste und Performance- Anforderungen zeigt das folgende Beispiel auf: In einem Handelssystem mit ca. 50 Anwendern und etwa 80 aktiven Jobs können sich mehrere zehntausend Änderungen im Datenbestand pro Minute ergeben. Ein zentrales Änderungsmanagement stellt sicher, dass diese Änderungen im System performant verarbeitet und mengenmäßig bewältigt werden.

Diese Beispiele zeigen nur einen kleinen Ausschnitt der hohen Anforderungen, die der Handel an Kurzfristmärkten an die dafür eingesetzten IT-Systeme stellt. Energiehändler, die diese Anforderungen beherrschen, finden dann jedoch sehr attraktive Chancen in den neuen Märkten.

Artikel aus:

Zeitschrift für Energie­versorger

PSI Energy Markets GmbH
Peter Bachmann
Michael Haischer

www.psi-energymarkets.de

Time-steps AG
Gennaro Chirico

www.psi-energymarkets.de

Fotos (von oben): Michel Martinez, PSI Energy Markets