Schlagwort: Base-Peak-Zerlegung

Mengen- und wertneutraler Hedge

von Marianne Diem, August 2016
Beschaffungsstrategie Beschaffung Standardprodukte

Wie ermittelt man den mengen- oder wertneutralen Hegde in Base und Peakkontrakten für einen Strom- oder Gasfahrplan und welches Verfahren ist richtiger? Energieversorger liefern ihren physisch belieferten Kunden ihren Energiebedarf in jeder Viertelstunde und stellen hierfür auch im Vorhinein einen Preis. Für die Absicherung am Terminmarkt stehen jedoch nur Standardprodukte zur Verfügung.

Handelbare Terminprodukte

Die handelbaren Terminkontrakte im Strommarkt sind im Wesentlichen Jahres-, Quartals- und Monatskontrakte Base und Peak. Der Basekontrakt besteht in einer Bandlieferung mit gleicher Leistung über alle Viertelstunden des Lieferzeitraums. Der Peakkontakt besteht in einer Bandlieferung Mo – Fr von 8:00 – 20:00 Uhr. Nicht-Peakzeiten werden auch als Offpeakzeiten bezeichnet. Eine Bandlieferung zu Offpeakzeiten, die sich als Differenz aus einer Baselieferung und einer Peaklieferung mit gleicher Leistung ergibt, heißt auch Offpeakkontrakt.

Wertneutraler Hedge Base-Peak

Im Gasmarkt werden ausschließlich Baselieferungen für die Lieferzeiträume Jahr, Quartal und Monat und zusätzlich die Saisonkontrakte Sommer und Winter gehandelt. Eine Season beinhaltet entweder jeweils die Monate Oktober bis März (Winter-Season) oder jeweils die Monate April bis September (Sommer-Season).

Dies sind nicht alle Kontrakte, die an den Terminmärkten handelbar sind. Weitere Kontrakte an der EEX und auf OTC-Märkten (sogenannte Offstandards) werden jedoch wegen der vergleichsweise geringeren Liquidität hier zunächst nicht betrachtet.

Auch die genannten Kontrakte sind immer nur für einen begrenzten Zeitraum in die Zukunft liquide handelbar. Darüber hinaus werden zwar auf den OTC-Märkten ebenfalls Preise gestellt. Diese enthalten dann aber möglicherweise Sicherheitsaufschläge des Lieferanten. Jahreskontrakte können im allgemeinen für die drei Folgejahre liquide gehandelt werden, Quartalskontrakte bis zu 6 Quartale in die Zukunft, Monatskontrakte bis zu 6 Monate in die Zukunft. Dies ist aber immer auch von den Marktzugängen des Unternehmens (Anzahl der EFET-Verträge, vorhandener Börsenzugang) und der aktuellen Marktsituation abhängig. Die handelbaren Größe beträgt in der Regel 1 MW. Der Preis wird auf 0,01 €/MWh genau quotiert.

Wir betrachten im Folgenden die Ermittlung eines optimalen Hedges für einen Stromfahrplan in Terminkontrakten Base und Peak. Für einen Gasfahrplan lässt sich ein optimaler Hedge ähnlich ermitteln. Dort erfolgt eine Absicherung nur mit Basekontrakten.

Mengenneutraler Hedge

Um eine Vertriebslieferung in Viertelstundengranularität auf den Energiehandelsmärkten abzusichern, muss der Lieferfahrplan somit bestmöglich in Handelskontrakten approximiert werden. Die erste Frage ist dabei, welche Handelskontrakte im Augenblick überhaupt handelbar sind. Je nachdem muss die Absicherung in Jahreskontrakten, Quartalskontrakten oder Monatskontrakten erfolgen.

Der einfachste Ansatz die erforderlichen Hedgekontrakte zu ermitteln, ist der mengenneutrale Hedge. Der mengenneutrale Hedge enthält im jeweiligen Hedgezeitraum (Jahr, Quartal oder Monat) dieselbe Lieferungsmenge wie der ursprüngliche Lastgang. Die Mengengleichheit gilt auch jeweils separat betrachtet für Peak- und Offpeakzeiten.

Bei der Berechnung des mengenneutralen Hedges für einen Lastgang L (exemplarisch für Jahreskontrakte) ergibt sich die erforderliche

  • Jahresbaseleistung B als Mittelwert über die Leistung Li aller Offpeak-Stunden des Lieferzeitraums
    B = \frac{\sum _{i = \text{offpeak}} L_i} {\sum_{i = \text{offpeak}} 1}
  • Jahrespeakleistung P als Mittelwert über die Leistung Li aller Peak-Stunden des Lieferzeitraums abzüglich der bereits ermittelten Baseleistung
    P = \frac{\sum _{i = \text{peak}} L_i} {\sum_{i = \text{peak}} 1} - B

Soll ein Hedge in Quartals- oder Monatskontrakten erfolgen, so wird der Fahrplan in Quartals- oder Monatslieferungen zerlegt und für jeden dieser Einzelfahrpläne obige Rechnung durchgeführt. Es ergibt sich jeweils die Base-Peak-Zerlegung für jeden Monat oder jedes Quartal.

Wertneutraler Hedge

Im Gegensatz zum mengenneutralen Hedge hat der wertneutrale Hedge im jeweiligen Hedgezeitraum (Jahr, Quartal oder Monat) nicht dieselbe Menge wie der ursprüngliche Lastgang sondern denselben Wert. Auch diese Gleichung soll wieder separat für Peak- und Offpeakzeiten gelten. Auch hier kann ein Hedge je nach Verfügbarkeit liquider Terminkontrakte auf Jahres-, Quartals- oder Monatsbasis erfolgen.

Bei der Berechnung des wertneutralen Hedges für einen Lastgang L (exemplarisch für Jahreskontrakte) ergibt sich die erforderliche

  • Jahresbaseleistung B als gewichtetes Mittel über die Leistung Li aller Offpeak-Stunden des Lieferzeitraums gewichtet mit der aktuellen HPFC H
    B = \frac{\sum _{i = \text{offpeak}} L_i \cdot H_i} {\sum_{i = \text{offpeak}}H_i}
  • Jahrespeakleistung P als gewichtetes Mittel über die Leistung Li aller Peak-Stunden des Lieferzeitraums gewichtet mit der aktuellen HPFC H abzüglich der bereits ermittelten Baseleistung
    P = \frac{\sum _{i = \text{peak}} L_i\cdot H_i} {\sum_{i = \text{peak}}H_i} - B

Vergleich mengenneutraler und wertneutraler Hedge

Bei einem mengenneutralen Hedge hat der Differenzfahrplan zwischen Fahrplan und Hedge die Gesamtmenge Null. Wird im Unternehmen grundsätzlich mengenneutral gehedgt, so ist zu erwarten, dass beim Schließen des Differenzfahrplans auf dem Spotmarkt ebenso viel gekauft wie verkauft wird.

Bei einem wertneutralen Hedge hat der Differenzfahrplan zwischen Fahrplan und Hedge den Wert Null. Die Erwartung ist hier, dass das Schließen des Differenzfahrplans auf dem Spotmarkt nicht systematisch zu Ergebnissen in einer Richtung (Aufwand oder Erlöse) führen wird. Bei einem typischen Vertriebslastgangs führt es mengenmäßig dazu, dass mehr Menge gekauft wird, als im Fahrplan geliefert wird und somit netto Mengen auf dem Spotmarkt verkauft werden.

Die eigentliche Erwartung an eine Terminmarktabsicherung ist jedoch, dass das Hegdegeschäft den Preis, der für die Fahrplanlieferung gestellt wurde, bestmöglich absichert. Wir nehmen somit an, dass zum gleichen Zeitpunkt ein Lastgang L an einen Kunden verkauft wurde und für dieses Geschäft ein Hedge am Terminmarkt AL getätigt wurde. Ist H0 die HPFC zum Abschlusszeitpunkt, so haben Lastgang und Hedge gemeinsam den Wert:

(A_L - L) \bullet H_0

Dabei ist

x \bullet y = \sum_i x_i y_i

das Skalarprodukt von Vektoren, d.h. von Zahlenfolgen x = (x1, … , xn) und y = (y1, … , yn). Die Frage ist nun, wie weit der Hedge das Unternehmen gegen Marktpreisänderungen absichert. Ein geändertes Marktniveau zu einem späteren Zeitpunkt spiegelt sich in einer HPFC H1 wieder. Die betrachteten Geschäfte haben nun den Wert:

(A_L - L) \bullet H_1

Das Ergebnis aus der Marktpreisänderung ergibt sich für das Unternehmen als

(A_L - L) \bullet (H_1- H_0)

Nun kann man zwei Spezialfälle betrachten:

1. Preisshift um eine Konstante

Wenn der neue Marktpreis H1 sich als H0 plus einen konstanten Aufschlag a (positiv oder negativ) auf alle HPFC-Stundenpreise ergibt, so ist die Ergebniswirkung daraus:

(A_L - L) \bullet (H_1-H_0)  = (A_L - L)  \bullet I\cdot a = a \cdot \sum_i ({A_L}_i - L_i)

Dabei istI ein Vektor mit nur Einsen und i läuft über alle Werte des indizierten Vektors. Für einen mengenneutralen Hedge ist die Menge des Differenzfahrplans AL – L Null, das Ergebnis ist somit Null und der Hedge perfekt. Mengenneutrale Hedges sichern perfekt gegen Parallelshifts des Preisniveaus.

2. Proportionale Preisveränderung

Ein anderer naheliegender Spezialfall ist, dass der neue HPFC-Preis H1 sich durch eine proportionale Anpassung der alten HPFC ergibt, d.h. alle Preise haben sich um einen konstanten Faktor geändert und H1 = a · H0. Dann ist die Ergebniswirkung daraus:

(A_L - L) \bullet (H_1-H_0) = (A_L - L) \bullet (a\cdot H_0 - H_0)  =  (a-1) \cdot (A_L - L) \bullet H_0

Für einen wertneutralen Hedge ist

(A_L - L) \bullet H_0 = 0

Das Ergebnis ist somit Null und der Hedge perfekt. Wertneutrale Hedges sichern perfekt gegen proportionale Preisänderungen.

Was ist richtiger?

Tatsächlich ändern sich am Terminmarkt die Preise einiger Kontrakte. Die Änderungen lassen sich im allgemeinen weder durch eine additive (Parallelshift) noch durch eine multiplikative (proportionale) Anpassung der HPFC vollständig abbilden. Ob jedoch eine generelle Änderung des Preisniveaus am Terminmarkt eher in einer proportionalen Anpassung von Stundenpreisen der HPFC umgesetzt wird oder eher in Parallelshifts der HPFC, wird durch das verwendete HPFC-Modell vorgegeben. Die meisten HPFC-Modelle reagieren auf eine Änderung der handelbaren Terminpreise überwiegend mit einer proportionalen Anpassung der HPFC-Stundenpreise. Insofern zeigen wertneutrale Hedges für ein HPFC-bewertetes Portfolio eine bessere Absicherungswirkung als mengenneutrale Hedges.

 

Beschaffungsstrategie Strom & Gas

von Marianne Diem, Juni 2016
Beschaffungsstrategie Strom und Gas Tranchenbeschaffung

Beschaffungsstrategien in Abhängigkeit von der Struktur der Vertriebsprodukte und der enthaltenen Risikopositionen

Beschaffungsstrategien für Strom und Gas dokumentieren schriftlich, wie das Stadtwerk oder energieintensive Unternehmen an den Energiehandelsmärkten agieren möchte. Mögliche Inhalte sind:

  • die abgestimmte Mengenbasis für die Beschaffung
  • Freiräume von Mitarbeitern und Führungskräften im Handel
  • Limite
  • zu überwachende Ergebnis- und Risikokennzahlen

Die Gestaltung der Beschaffungsstrategie hängt immer von dem Beschaffungszweck, d.h. dem Produkt, dem Vertriebsportfolio oder der Bedarfsstruktur ab, für die beschafft werden soll. Die Erarbeitung von Beschaffungsstrategien ist vor diesem Hintergrund ein Bestandteil der Geschäftsentwicklung und eng verbunden mit dem wichtigen Punkt der adequaten Bepreisung des Produktes.

 

Die Bepreisung eines Produktes hängt von den im Einkauf erzielbaren Konditionen – und somit von der Beschaffungsstrategie – ab. Umgekehrt muss die Beschaffungsstrategie eine optimale Absicherung für die dem Kunden in dem Endprodukt gewährten Konditionen darstellen. D.h. eine Beschaffungsstrategie ist immer eine Hedgestrategie, eine Absicherungsstrategie für ein gegebenes Produktportfolio.

Beispiele für Beschaffungsstrategien Strom und Gas

Stadtwerke unterteilen typischerweise für ihre Beschaffung den Endkundenabsatz Strom und Gas im ersten Schritt in zwei Portfolien:

  • sicherer Absatz und
  • Back-to-Back-Kunden

Als sicherer Absatz gilt dabei der Absatz im eigenen Netzgebiet bei kleinen und mittleren Kunden. Die Absatzmenge kann in Menge und Struktur einigermaßen gut prognostiziert werden. Verlust- und Zuwachsraten werden aus der Vergangenheit fortgeschrieben und zeigen eine verhältnismäßig geringe Abhängigkeit von den tatsächlich gestellten Preisen für dieses Segment, sofern sich diese Preise nicht zu wesentlich von den Wettbewerbern unterscheiden. Für dieses Segment wird im allgemeinen eine vorhaltende Beschaffungsstrategie gewählt.

 

Back-to-Back-Kunden sind dagegen ein geplanter bzw. erhoffter Absatz bei größeren Kunden, die man derzeit nicht kennt. Diesen Kunden werden Angebote auf Basis des aktuellen Marktpreises gestellt, die individuelle Zuschlagswahrscheinlichkeit ist gering. Kommt es nicht zum Vertrag, soll die Menge auch nicht beschafft werden.

 

In den beiden Fällen unterscheidet sich nicht nur die Beschaffungsstrategie sondern in Folge auch die Preisstellung. Die beiden Kundenklassen werden somit sinnvollerweise in getrennten Portfolien geführt.

Portfoliostrukturen

Wie das Beispiel zeigt, stehen Überlegungen zur richtigen Beschaffungsstrategie für das jeweilige Strom oder Gasprodukt in direkten Zusammenhang zu einer adequaten Portfoliostruktur, die ähnlich beschaffte und bepreiste Produkte in dasselbe Portfolio gruppiert. Üblich und sinnvoll ist es dabei, zumindest die folgenden Bücher zu unterscheiden:

  • sicherer Absatz (+ Netz)
  • Back-to-Back-Kunden
  • Eigenerzeugung

Der sichere Absatz wird in der Regel vorhaltend beschafft, die Beschaffung für Back-to-Back-Kunden erfolgt kundenscharf im Rahmen des Angebotsprozesses.

 

Weitere Portfolien können sinnvoll sein: Z.B. ist es zweckmäßig, Kunden mit Portfoliomanagementverträgen, die Tranchenbeschaffung nach Wunsch des Kunden erlauben, in eigenen Büchern zu führen. Dies gewährleistet auch die Bereitstellung des oftmals mit solchen Verträgen verbundenen Berichtswesens.

 

Bei Verträgen mit Mengenflexibilitäten kann es sinnvoll sein, marktrationale Kunden von temperatur- und bedarfsgetriebenen Kunden zu trennen. Weiterhin sollten Verträge nach ihren Commodityabhängigkeiten Strom, Gas, HEL (Öl), diverse Multicommoditypositionen, … getrennt geführt werden.

 

Diese Commodityrisiken sollten dann ebenfalls auf Portfoliobasis abgesichert werden. Wie man das macht, steht beispielhaft für ölgebundene Fernwärmeverträge in dem Artikel Fernwärmepreise & Fernwärmerisiken. Die Absicherung des Kraftwerksergebnisses auf dem Terminmarkt sollte ebenfalls getrennt verbucht werden. Wieviele Bücher erforderlich sind, hängt von der zugrundeliegenden Mengenbasis und der Komplexität des Geschäftsmodells ab.

Im oben angeführten einfachen Fall kommt man zu einer Portfoliostruktur wie folgt:

Beschaffungsstrategie Portfoliostruktur

Gerade wenn sich bereits einige Portfolien mehr angesammelt haben, ist es oftmals nicht erwünscht, dass jedes einzelne Buch direkt am Markt geschlossen wird. Dies führt zu unnötig hohen Umsätzen und zu Verlusten aus dem Bid-Offer-Spread. Somit werden oftmals notwendige Käufe und Verkäufe aus den verschiedenen Büchern zunächst in ein „Strukturbuch“ überführt und nur die resultierende Nettoposition wird aus diesem Buch heraus am Markt geschlossen:

 

Beschaffungsstrategie Portfoliostruktur Strukturbuch

Die Darstellung eines Strukturbuches ermöglicht, dass der Vertrieb seine bekannte Absatzprognose 1:1 beim Handel, d.h. über das Strukturbuch einkaufen kann und somit nur für die Mengenrisiken seiner Kunden, nicht für die Risiken aus der Differenz zwischen der Absatzprognose und ihrem optimalen Hedge einstehen muss. Dies erlaubt eine saubere Zuordnung einzelner Risiken zu den verantwortlichen Geschäftsbereichen.

 

Hieraus wird ersichtlich, dass die Gestaltung der Portfoliostrukturen auch der Ermittlung einzelner Ergebnisse und ihrer Zuweisung zu den verantwortlichen Geschäftsbereichen dient. Jedes Buch sollte einen Eigner haben in dem Sinne, dass das Ergebnis aus dem Buch dem benannten Geschäft zugewiesen wird. Buchhalterische Zwänge insbesondere die Bildung einer Bewertungseinheit für die Erzeugung können dazu führen, dass die Beschaffung für einzelne Bücher dennoch als externe Verträge dargestellt werden muss.

 

Viele Stadtwerke bezeichnen ihre Portfoliostruktur selbst als „historisch gewachsen“. Rationale Portfoliostrukturen, die so einfach wie möglich und so detailliert wie nötig gehalten sind, vereinfachen die Tagesprozesse und sorgen für Ergebnistransparenz.

Vorhaltende Beschaffung Strom und Gas

Eine vorhaltende Beschaffung wird für den sicheren Bedarf eines Stadtwerks oder Industrieunternehmens angewandt. Sie hat den Vorteil, dass der Strom- oder Gaspreis vor Beginn der Lieferung fixiert ist. Der fixierte Beschaffungspreis ist für ein Stadtwerk Basis für die Festlegung der Endkundenpreise, für ein Industrieunternehmen ist hiermit ein Teil der Produktionskosten fixiert.

 

Voraussetzung für eine vorhaltende Beschaffung ist eine hinreichend gute Bedarfsprognose. Dies beinhaltet für ein Stadtwerk insbesondere auch die Zuordnung von Kundengruppen zu einem Bestandsportfolio im Gegensatz zu Back-to-Back-Kunden, die jedes Jahr neu gewonnen werden müssen. Des weiteren müssen Kundenverluste oder -zugewinne geschätzt werden. Für die Schätzung des Gasbedarfs zukünftiger Lieferjahre wird der Verbrauch vergangener Jahre temperaturbereinigt, d.h. auf ein Durchschnittstemperaturjahr umgerechnet.

 

Die für eine vorhaltende Beschaffung gewählte Beschaffungsstrategie beinhaltet dann typischerweise die folgenden Punkte:

  • Beginn und Enddatum des Beschaffungszeitraums
  • Anzahl Beschaffungszeitpunkte
  • Limite
  • Definition der Beschaffungsprodukte

Ziel der Beschaffungsstrategie ist es typischerweise, einen Beschaffungspreis zu erzielen, der im Mittelfeld der zwischen Beginn und Enddatum des Beschaffungszeitraums sichtbaren Terminpreise liegt. Dies führt dazu, dass mit relativer Sicherheit davon ausgegangen werden kann, dass der eigene erzielte Beschaffungspreis von denen der Wettbewerber nicht all zu weit negativ abweicht. Stadtwerke benötigen im allgemeinen eine Fixierung der Beschaffungskosten bis zum 30.09. des Jahres vor Lieferbeginn, somit ist hierdurch das spätest mögliche Enddatum gegeben. Begonnen wird mit der Beschaffung typischerweise 1/2 – 2 Jahre vorher. Hier gibt es einigen Ermessensspielraum.

 

Die Beschaffungszeitpunkte werden über den Beschaffungszeitraum gleichmäßig verteilt. Der Grundsatz ist dabei, dass zu jedem Beschaffungszeitpunkt etwa gleichviel Menge beschafft werden soll, um für den Gesamtbedarf einen Preis etwa in Höhe des arithmetischen Mittels der erzielten Einzelpreise zu erhalten. Oftmals werden nicht Beschaffungszeitpunkte, sondern Beschaffungsfenster definiert, innerhalb derer der Beschaffungsverantwortliche den eigentlichen Beschaffungszeitpunkt nach Ermessen wählen kann.

 

Beschaffungszeitpunkte können zusätzlich oder ausschließlich über Limite gesteuert werden, indem chartbasierte Handelsstrategien angewendet werden oder Positionen geschlossen werden, wenn ein vorher definierter Planpreis erreicht ist.

 

Für die Wahl der Beschaffungsprodukte gibt es im Wesentlichen zwei Optionen:

1. Tranchenbeschaffung

Bei der Tranchenbeschaffung wird der Fahrplan der Bedarfsprognose in soviele gleiche Tranchen unterteilt, wie Beschaffungszeitpunkte gewählt wurden. Zu jedem Beschaffungszeitpunkt wird dann eine Tranche gekauft. Alle Tranchen haben die gleiche Struktur: Wird der Bedarfsfahrplan beispielsweise in 10 Tranchen gekauft, so entsprechen die viertelstündlichen Leistungswerte der Tranche jeweils genau 1/10 der entsprechenden Leistungswerte des Bedarfsfahrplans.

Beschaffungsstrategie Strom Tranchenbeschaffung

Vorraussetzung für eine solche Beschaffung ist ein Lieferant, der die Beschaffung von Fahrplänen zu marktgerechten Preisen ermöglicht. Bei größeren Unternehmen ist dieser Partner oftmals die eigene Handelsabteilung. Im Sinne obiger Portfoliostrukturen führt zum Beispiel der Vertrieb ein Buch für den sicheren Absatz und bestellt den Bedarf hierfür tranchenweise über das vom Handel geführte Strukturbuch.

 

Kleineren Unternehmen werden dagegen Lieferverträge angeboten, die eine solche Beschaffung zu freigewählten Beschaffungsterminen ermöglichen. Hierbei ist die abgestimmte Bedarfsprognose Vertragsbestandteil und die entsprechenden Tranchen können dann zu einem Vertragspreis in Abhängigkeit aktueller Marktpreis der folgenden Form bestellt werden:
V = \alpha \cdot base + \beta \cdot peak + z

wobei

V der Vertragspreis für die Tranche
α, β Konstanten
ein Preisaufschlag in €/MWh
base, peak die zum Beschaffungszeitpunkt aktuellen Base- und Peakpreise

2. Beschaffung von Standardprodukten

Soll wirklich am Markt beschafft werden, so muss der Bedarfsfahrplan sukzessive über liquide handelbare Standardprodukte eingedeckt werden. Hierzu erfolgt zunächst eine Base-Peak-Zerlegung des Bedarfsfahrplans. Der resultierende Stufenfahrplan wird dann wiederum in einzelne handelbare Produkte zerlegt. Die Beschaffung zu den Beschaffungszeitpunkten erfolgt so, dass zu jedem Zeitpunkt ungefähr gleichgroße Mengen beschafft werden und die einzelnen Produkte sukzessive so hintereinander beschafft werden, wie sie liquide werden, d.h. erst werden Jahresbase- und Jahrespeaktranchen beschafft, später Quartale und Monate. Die Glattstellung auf Stundenbasis kann erst während des Lieferjahres erfolgen.

Beschaffungsstrategie Strom Beschaffung Standardprodukte

Der Back-to-Back-Prozess

Eine vorhaltende Beschaffungsstrategie folgt grundsätzlich dem folgenden Ablauf:

Vorhaltende Beschaffung

Im Rahmen eines Back-to-Back-Prozesses ist dagegen die Beschaffung in den Angebotsprozess integriert:

Beschaffungsstrategie Back-to-Back-Prozess

Durch eine kurze Bindefrist – optimalerweise 15 min – wird sichergestellt, dass der dem Kunden gestellte Preis am Markt tatsächlich realisiert werden kann. Weiterhin stellt der Prozess sicher, dass nichts beschafft wird, wenn kein Absatz zustande gekommen ist.

Rollierende Beschaffungsstrategie

Bei vielen Geschäftskunden ist der Absatz zu klein für eine individuelle Beschaffung gemäß dem oben beschriebenen Back-to-Back-Ansatz. Dennoch kann das Kundensegment nicht als sicherer Absatz betrachtet werden und die diesbezüglichen Vertriebsprognosen sind mit hoher Unsicherheit behaftet. Ein solches Kundenportfolio kann mit einer rollierenden Beschaffungsstrategie bedient werden:

 

Hierzu wird eine kleine Menge vorhaltend beschafft, die dem Absatz in diesem Segment entspricht, den man in den nächsten 2 Wochen oder dem nächsten Monat zu erzielen hofft. Mit dem erzielten Absatzpreis geht man dann an den Markt. Je nach Vertriebserfolg, d.h. nach Bedarf kauft man am Markt nach und kommt so zu einem Prozess wie folgt:

 

Beschaffungsstrategie Rollierende Beschaffung

Bei einer solchen Strategie bestimmt immer der aktuelle mittlere Beschaffungspreis der im Portfolio befindlichen Einkaufsmenge den aktuellen Verkaufspreis. Durch die regelmäßigen Nachkäufe ist dieser immer sehr nah am aktuellen Marktpreis.

 

Solche Beschaffungsstrategien Strom und Gas sind insbesondere für Internetprodukte geeignet, bei denen es oftmals sehr schwer ist, längerfristige Absatzerwartungen im vorhinein abzugeben, während es sehr einfach ist, bei Bedarf den Absatzpreis zu ändern. Generell kann mit einer Automatisierung der Prozesse eine marktnähere Tarifierung von Produkten erreicht werden. Dies ermöglicht die Nutzung von Marktchancen, da sich niedrige Marktpreise sofort in der Kundentarifierung und damit auch schnell im Absatz wiederfinden, und verringert gleichzeitig die Marktrisiken.

Beschaffung für individuelle Verträge

Bei Verträgen mit indizierten Preisregelungen oder Flexibilitäten, die marktrational ausgeübt werden können (d.h. mit Optionalitäten) geht es nicht mehr um die Beschaffung der zugrundeliegenden Mengen, sondern um eine Absicherung der mit den Verträgen verbundenen Ergebnisrisiken über Terminmarktprodukte der beteiligten Commoditymärkte. Mögliche Beispiele sind:

1. Spotindizierte Verträge

Wird ein Kunde zum EPEX-Spotpreis beliefert, so muss die Menge nach Möglichkeit auch erst auf dem Spotmarkt beschafft werden – unabhängig davon, dass der erwartete Absatz möglicherweise schon Jahre vorher bekannt und kontrahiert ist.

2. Basepreis-indizierte Verträge

Verkauft man einem Industriekunden eine Baselieferung Strom oder Gas zu dem Mittelwert aller Base-Settlementpreise an den Handelstagen des Vorjahres für das Lieferjahr, so besteht die optimale Absicherung darin, an jedem Handelstag den entsprechenden Anteil der Lieferung einzudecken. Die praktische Absicherung wird auch Aufwand, Transaktionskosten und die Wahrnehmung von Chancen am Markt beinhalten.

3. Flexible ölgebundene Lieferverträge

Verkauft man einem Kunden einen ölgebundenen Gasliefervertrag mit Flexibilitäten, so hat der Kunde innerhalb der Flexibilitäten die Option Gas zu dem ölgebundenen Preis zu beziehen und zu den Gas-Spot- und Terminpreisen zu verkaufen. Eine solche Option kann mit finanzmathematischen Methoden bewertet werden (wiewohl dies für die meisten real-existierenden Verträge nicht einfach ist und Black-Scoles und Verwandte hier eher wenig weiterhelfen) und es kann mit solchen Methoden auch eine optimale Absicherungsstrategie an den Terminmärkten entwickelt werden.

3. Absicherung der Kraftwerkserzeugung am Terminmarkt

Ein besonders relevanter Spezialfall des letzten Themas – der Bewirtschaftung von Realoptionen an den Commodity-Märkten – ist die Einsatzoptimierung und Vermarktung eines Kraftwerks. Doch dies ist Gegenstand eines anderen Artikels.

 

Die HPFC

von Marianne Diem, Mai 2016
HPFC
Der Artikel präsentiert zunächst einen Adhoc-Ansatz zur Generierung einer HPFC aus OTC oder EEX Terminpreisen und historischen EEX Spotpreisen. Es folgt die Entwicklung eines mathematisch fortgeschrittenen Verfahrens. Dieses greift offensichtliche Kritikpunkte einfacher Ansätze auf und führt zu einer HPFC mit plausibler Struktur und Berücksichtigung von EEG-Effekten.

 

Die HPFC (Hourly Price Forward Curve) gibt die erwarteten stündlichen Strompreise in zukünftigen Lieferperioden an. Mit ihrer Hilfe lassen sich Lastgänge und Reststrukturen in Portfolien bepreisen. Sie ist somit das wesentliche Steuerungsinstrument in Stromhandel und Stromvertrieb. Da die HPFC nicht direkt durch gehandelte Preise vorgegeben ist, ist das Modell zur Generierung der HPFC eines der wichtigsten Modelle der Energiewirtschaft.

 

Die meisten größeren Energieversorger haben ihre eigenen Modelle, viele kleine Energieversorger kaufen HPFC-Kurven für die Bepreisung ihrer Sonderkunden ein.

 

Der vorliegende Artikel beschreibt ein Modell zur Generierung einer Hourly Price Forward Curve (HPFC). Das hier beschriebene Verfahren verwendet bei der Zerlegung der Spotpreise in Trend und Saisonalität  die marktübliche Klassifizierung nach Tagesstunde und Typtag. Die Extraktion der Saisonalität erfolgt mit lokaler Regression. Aus der Untersuchung werden Kriterien zur Beurteilung der HPFC-Qualität abgeleitet.

Ausgangsdaten für die HPFC-Generierung

Die an den OTC-Märkten und der EEX gehandelten Terminkontrakte Base und Peak bestimmen das allgemeine Preisniveau auf den Terminmärkten. Diese gehen somit auch Preisniveau-bestimmend in die HPFC-Generierung ein. Allerdings liefern die gehandelten Terminkontrakte nur ein Durchschnittspreisniveau für die in den gehandelten Blöcken enthaltenen Tagesstunden und keine Information darüber, wieviel teurer beispielsweise die Tagesstunde 12 ist als die Tagesstunde 3.

 

Diese Information wird typischerweise historischen Spotpreisen der EEX Stundenauktion entnommen.

 

Weiterhin kann man historische Preis-Relationen zwischen gehandelten Monats-und Quartalskontrakten auswerten, um Jahrespreise auf Quartals- und Monatspreise herunterzubrechen. Hierzu können auch die Preisrelationen vorhandener Terminquotierungen verwendet werden.

 

Der Blick in die Vergangenheit ist eine wesentliche Schwäche von Modellen, die die Struktur ausschließlich aus historischen Spotpreisen generieren: Der Ausbau der Erneuerbaren Energien führt zu einer systematischen Verflachung der Preisstrukturen (d.h. der systematische Preisunterschied zwischen Tagesstunde 12 und Tagesstunde 3 wird immer geringer), die aus der Vergangenheit nicht ausgelesen werden kann. Doch hierzu später mehr.

Arbitragefreiheit

Die zentrale und meistzitierte Anforderung an ein HPFC-Modell ist Arbitragefreiheit. Arbitragefreiheit ist eine fundamentale Anforderung an alle Modelle in Handel und Finanzmathematik und bedeutet zunächst einmal, dass das Modell nicht ermöglichen darf, mit einem risikolosen Geschäft Gewinn zu machen.

 

Im Konkreten wird hier ein Geschäft der folgenden Art betrachtet: Ich kaufe einen Standardkontrakt am Markt zum derzeit gehandelten Preis und verkaufe denselben Standardkontrakt zum HPFC-Preis an einen Kunden. Offensichtlich sollte die HPFC (ohne Margen und Aufschläge) für Standardkontrakte den Preis wieder zurück liefern, der in das Modell als Ausgangsdatum eingegangen ist.

 

Die Arbitragefreiheit ist somit auch das erste, was beim Einkauf einer HPFC geprüft werden sollte. Für viele Zwecke (z.B. für die Tagesendbewertung von Portfolien) werden Settlement-HPFCs benötigt. Diese sollten zu den Settlementpreisen der Börse arbitragefrei sein.

Überblick über die Modellgenerierung

Liegen die Ausgangdaten vor, so erfolgt die Verfeinerung der Preisinformation der HPFC für den avisierten Terminzeitraum schrittweise auf Basis der jeweils geeigneten historischen Preisrelationen:

  • Generierung der Quartalspreise
  • Generierung der Monatspreise
  • Generierung einer ersten Stunden-Preiskurve (HPFC)
  • Sicherstellung der Arbitragefreiheit

Professionellere Modelle beinhalten oftmals

  • Glättungsverfahren
  • Regressionsmodelle

Generierung der Quartalspreise

Im Allgemeinen wird eine HPFC für die folgenden 3 Jahre in die Zukunft generiert. Für diesen Zeitraum liegen nicht für alle Quartalskontrakte Settlementpreise der EEX oder liquide realisierbare OTC-Preise vor. Im ersten Terminjahr ist dies jedoch im allgemeinen der Fall und man kann eine Quartalspreis-Tabelle der folgenden Form angeben:

 

Tabelle 1
Basepreis (€/MWh) Peakpreis (€/MWh) Offpeakpreis (€/MWh)
21,01 25,34 18,57
24,85 30,17 21,89
25,29 27,63 24,01
21,92 24,42 20,52

Dabei ergeben sich die Offpeak-Preise des Quartals jeweils rein rechnerisch aus den Base- und Peakpreisen des Quartals als:

P_O = \frac{P_B \cdot A_B - P_P \cdot A_P}{A_O}

wobei

PB der Base-Preis,
PP der Peak-Preis,
PO der Offpeak-Preis,
AB die Anzahl der Basestunden,
AP die Anzahl der Peakstunden,
AO die Anzahl der Offpeak-Stunden sind.

In den weiter in der Zukunft liegenden Lieferjahren sind jedoch in der Regel nicht alle Quartalskontrakte an den Handelsmärkten liquide handelbar und es gibt somit nicht für alle Quartale belastbare Base- und Peak-Preise, die für die HPFC verwendet werden können.Die Situation für Base- und Peakpreise kann dabei separat betrachtet werden. Es gibt dann die folgenden 3 Fälle:

  • nur der Jahrespreis ist vorhanden
  • Jahrespreis und 1 Quartalspreis sind vorhanden
  • Jahrespreis und 2 Quartalspreise sind vorhanden

Sind nämlich 3 Quartalspreise vorhanden, so ergibt sich das 4te Quartal rein rechnerisch aus dem Jahrespreis und den anderen 3 Quartalspreisen als:

P_Q = \frac{P_J \cdot A_J -P_{Q_1} \cdot A_{Q_1} - P_{Q_2} \cdot A_{Q_2} - P_{Q_3} \cdot A_{Q_3}} {A_Q}

wobei

PQ der Preis des unbekannten Quartalskontraktes
PJ der Preis des Jahreskontrakts,
PQi der Preis des jeweiligen bekannten Quartals,
AQ die Anzahl der Stunden des unbekannten Quartalskontrakts,
AJ die Anzahl der Stunden des Jahreskontraktes
AQi die Anzahl der Stunden des jeweiligen bekannten Quartals

 

Auch auf diese Formeln wird oftmals mit dem Schlagwort Arbitragefreiheit Bezug genommen. Wir wollen jetzt aber auf die Fälle eingehen, wo sich nicht alle Quartalspreise aus aktuellen Terminpreisen direkt errechnen lassen.

1. Nur der Jahreskontrakt ist vorhanden (liquide handelbar)

In diesem Falle werden die Quartalspreise aus dem Jahrespreis ermittelt, indem der Jahrespreis mit geeignet ermittelten Faktoren multipliziert wird. Dabei gilt:

P_{Q_i} = q_i \cdot P_J

wobei

PQi der Preis des jeweiligen Quartalskontrakts,
PJ der Preis des Jahreskontrakts,
qi der Faktor für den jeweiligen Quartalskontrakt.

Die Faktoren werden dabei in einem Zeitraum, in dem alle Quartalskontrakte quotiert sind, als Quotient aus dem jeweiligen Quartalspreis und dem Jahrespreis ermittelt. Hierfür kommen aktuelle Terminquotierungen aus dem Folgejahr in Frage oder über einen längeren Zeitraum gemittelte Quotienten aus historischen Quotierungen.

Damit die Arbitragefreiheit erfüllt bleibt, müssen die Faktoren qi die folgende Gleichung erfüllen:

q_1 \cdot A_{Q_1}  + \cdots + q_4 \cdot A_{Q_4} = A_J

2. Der Jahrespreis und ein oder zwei Quartalspreis sind vorhanden

In diesem Fall wird zunächst der Preis des nicht quotierten Restjahres wie oben ermittelt und dann mittels Faktoren auf die unquotierten Quartale verteilt.

 

Generierung der Monatspreise

Auch bei Monatspreisen gibt es wieder die beiden Situationen:

  • nur der Quartalspreis ist vorhanden
  • der Quartalspreis und ein Monatspreis ist vorhanden

Sind 2 Monatskontrakte vorhanden, so lässt sich der dritte Monatspreis analog zu der Situation oben mit 3 Quartalen rechnerisch ermitteln. In den beiden genannten Fällen müssen die fehlenden Informationen über Quotienten aus historischen Quotierungen gewonnen werden.

 

Nach Durchführung dieses Prozesses für Base- und Peak-Kontrakte erhält man eine Monatspreis-Tabelle der folgenden Form:

 

Tabelle 2
Monat Basepreis (€/MWh) Peakpreis (€/MWh) Offpeakpreis (€/MWh)
Januar 20,00 20,27 19,84
Februar 19,32 21,34 18,20
März 23,56 34,28 17,66
April 27,98 38,72 22,20
Mai 25,32 28,42 23,49
Juni 21,23 23,54 19,99
Juli 24,56 27,75 22,81
August 29,32 31,45 28,06
September 21,89 23,12 21,28
Oktober 21,56 24,56 19,79
November 23,00 23,82 22,53
Dezember 21,24 24,91 19,36

 

Die Tagesstunden-Struktur

Jetzt wird es langsam spannend! Die Aufgabe ist nun, aus der stark zufälligen Struktur der Spotpreise eine systematische, erwartete Struktur zu generieren. Schauen wir uns die Spotpreise zunächst einmal an. Hier ein EEX-Spotpreis-Plot über etwa 3 Jahre:

HPFC Spotpreisplot
Graphik 1

Zunächst fällt auf, dass die Zeitreihe Ausreißer enthält, die auf jede Art von Mittelwertbildung dominant durchschlagen. Möglicherweise sollte man diese Ausreißer zunächst bereinigen.

 

Danach gilt es, die unregelmäßige Struktur der EEX-Spotpreise in eine systematische Wochenstruktur (Saisonalität) und ein sich veränderndes Preisniveau (Trend) zu zerlegen. Hierüber haben sich bereits andere Gedanken gemacht und wir verwenden hier für eine erste optische Einschätzung das in R implementierte STL-Verfahren. Dies liefert die folgende Wochenstruktur:

HPFC Wochenstruktur
Graphik 2

Die Zeitreihe mit 1/4h Auflösung beginnt Sonntag 0 Uhr und endet Samstag 24 Uhr. Man sieht, dass Samstag und Sonntag jeweils eine deutlich andere Preisstruktur haben als die Arbeitstage. Weiterhin sieht man, dass der Montag mit einem deutlich niedrigeren Preisniveau startet als die anderen Arbeitstage. Der Freitag unterscheidet sich geringfügig, Dienstag bis Donnerstag sehen sehr ähnlich aus.

 

Mit dieser Motivation möchten wir für die Generierung einer HPFC die folgenden sogenannten Typtage unterscheiden:

  • Mo (Typtag 1)
  • Di-Do (Typtag 2)
  • Fr (Typtag 3)
  • Sa (Typtag 4)
  • So (Typtag 5)

Bei dieser Einteilung gibt es einigen Ermessensspielraum. Brückentage zeigen eine deutlich andere Struktur als normale Arbeitstage. Die Datenbasis reicht aber vernünftigerweise nicht aus, sie als eigenen Typtag zu deklarieren. Sie können zum Beispiel ebenfalls dem Typtag 4 zugeordnet werden. Nicht alle Feiertage schlagen wirklich auf das Preisniveau durch. Durch die zunehmende Europäisierung der Energiemärkte ist dabei nicht unerheblich, ob der Feiertag auch außerhalb Deutschlands ein Feiertag ist. Dies bedeutet, dass katholische Feiertage oftmals deutlicher im Preisniveau durchschlagen als Feiertage wie der Tag der Deutschen Einheit, die nur in Deutschland gelten.

Eine erste HPFC

Nun sind wir vorbereitet, eine erste, sehr einfache HPFC zu generieren. Hierzu werden jeder Stunde des Zeitraums, für den die HPFC generiert werden soll, Daten wie die folgenden zugeordnet. Die letzten beiden Spalten sind dabei das Ergebnis der Berechnung:

 

Tabelle 3
Zeitstempel Typtag Peak/Offpeak Monatspreis (€/MWh) Faktor HPFC-Preis (€/MWh)
01.01.2018 00:00 2 (Mi) Offpeak 21,27 0,9 19,14
01.01.2018 01:00 2 (Mi) Offpeak 21,27 0,7 14,89
01.01.2018 02:00 2 (Mi) Offpeak 10,63 0,5 10,63

 

Die Einträge der einzelnen Spalten ergeben sich dabei wie folgt:

  • Der Typtag ergibt sich aus dem Wochentag des Zeitstempels
  • Der Peak/Offpeak Eintrag ergibt sich ebenfalls aus dem Zeitstempel: Peakstunden erhalten Peak, Offpeakstunden Offpeak
  • Der Monatspreis ist für Peakstunden der Peakpreis, für Offpeakstunden der Offpeakpreis des jeweiligen Monats gemäß der Monats-Preiskurve
  • Die Ermittlung des Faktors aus historischen EEX-Spotpreisen wird im Folgenden besprochen
  • Der HPFC-Preis ergibt sich als Monatspreis x Faktor

Es verbleibt somit die Bestimmung der Faktoren. Dabei wird ein Faktor jeweils eindeutig bestimmt durch:

  • Tagesstunde
  • Typtag
  • Monat

Hierfür gehen wir wie folgt vor: Zunächst bilden wir für jede historisch betrachtete Stunde den Quotienten aus EEX-Spotpreis und Monatspreis; diesen Quotienten nennen wir historischen Faktor zu der entsprechenden Stunde.

 

Das Ergebnis sieht dann beispielsweise so aus, wobei die Einträge in der Spalte „historischer Faktor“ berechnet worden sind:

 

Tabelle 4
Zeitstempel Typtag Peak/Offpeak Monatspreis (€/MWh) historischer Faktor EEX-Preis (€/MWh)
01.01.12 00 5 (So) Offpeak 20,23 0,8 16,18
01.01.12 01 5 (So) Offpeak 20,23 0,6 12,14
01.01.12 01 5 (So) Offpeak 20,23 0,4 8,09

Es ergibt sich:

  • der Typtag aus dem Zeitstempel,
  • der Monatspreis für Peakstunden als der mittlere EEX-Spotpreis über alle Peakstunden des Monats, für Offpeakstunden über alle Offpeakstunden des Monats
  • der historische Faktor aus dem in diesem Fall bekannten EEX-Spotpreis als EEX-Spotpreis / Monatspreis

Nun bildet man für jede Kombination aus Tagesstunde, Typtag und Monat in Tabelle 4 den Mittelwert über die historischen Faktoren. Hierzu kann man eine Pivot-Tabelle benutzen. Das Ergebnis ist ein Faktor für jede der Kombinationen. Diese Faktoren tragen wir in Tabelle 3 ein und berechnen dann hiermit die HPFC-Preise.

 

Auf diese Weise erhält man eine einfache HPFC, wie sie so oder ähnlich vor 10 Jahren in vielen Unternehmen verbreitet war. Sie sieht so aus:

Hpfc einfach
Graphik 3

Man erkennt deutlich die jeweils an der Monatsgrenze auftretenden Struktur- und Niveaubrüche, die in dieser Form nicht plausibel sind.

Schwächen des HPFC-Basismodells

Mit dem Monatswechsel ändert sich abrupt sowohl die Preisstruktur als auch das Preisniveau. Weiterhin entstehen durch die unabhängige Erzeugung von Peak- und Offpeakpreisen unplausible Übergänge (Zacken) zwischen Peak- und Offpeakzeiten (d.h. die Tagesstunde 8 kann höher sein als die Tagesstunde 9).

 

Möchte man nur natürliche Jahresprofile bepreisen, wie z.B. den tatsächlichen Bedarf eines Sonderkunden, so ist dieser methodische Mangel wirtschaftlich von geringerer Relevanz. Anders sieht es aus, wenn man ein Handelsportfolio mit Reststrukturen bewerten möchte und mit der HPFC auch strukturierte Positionen im kurzfristigeren Bereich bewertet werden sollen.

 

Insgesamt gelten Stufen in der HPFC als offensichtlicher Qualitätsmangel.

HPFC mit kontinuierlichen Verläufen durch Glättungsverfahren

Um eine HPFC ohne Stufen zu erhalten,  müssen sowohl kontinuierliche monatliche Preisniveaus als auch kontinuierliche Faktoren generiert werden. Hierfür werden Glättungsverfahren angewandt.

1. Glättung der Monatsniveaus

Ordnet man in einem Diagramm allen Offpeakstunden des Jahres den jeweils zugewiesenen Monats-Offpeakpreis zu, so sieht das gemäß Tabelle 2 oben zunächst so aus:

HPFC Verlauf Offpeakniveau
Graphik 4

Diese Kurve soll nun geglättet werden. Der Durchschnittspreis über alle Offpeakstunden des jeweiligen Monats soll sich dabei jedoch nicht ändern. Das heißt jede Offpeakstunde des Jahres erhält jetzt einen leicht anderen Preis, so dass es keine abrupten Monatsübergänge mehr gibt. Der Dezember geht dabei kontinuierlich in den Januar über. Dies könnte so aussehen:

HPFC Verlauf Offpeakniveau geglättet
Graphik 5

Um dies zu erreichen, kommen verschiedene mathematische Glättungsverfahren in Frage. Wir verwenden hier kubische Splines.

 

Ebenso muss die Monatskurve der Peakpreise aus Tabelle 2 durch eine kontinuierliche Kurve ersetzt werden, die jeder Peakstunde des HPFC-Jahres einen sich kontinuierlich verändernden Preis zuordnet. Auf diese Weise lässt sich die abrupte Änderung des Preisniveaus beim Monatsübergang glätten und man erhält ein sich kontinuierliches änderndes Stundenpreisniveau Peak und Offpeak.

2. Generierung kontinuierlicher Faktoren

Die Basis-HPFC enthält auch beim Verlauf der Faktoren Sprünge im Monatswechsel. Hier zum Beispiel der in der Tabelle Erste HPFC (Tabelle 3) zur Anwendung kommenden Faktor für die Tagesstunde 9  und den Typtag 2:

HPFC Faktorverlauf eckig
Graphik 6

Die jetzt geglätteten Monatsniveaus repräsentieren unterschiedliche Niveaus für jede Stunde, die das unterschiedliche Preisniveau im Jahresverlauf berücksichtigen, aber keine Wochensaisonalität enthalten. Passend zu den glatten Monatsniveaus generieren wir neue, von vornherein glatte Faktoren. Dies wird im Endergebnis bedeuten, dass wir jeder Stunde der HPFC einen eigenen Faktor zuordnen werden, nicht nur jeder Kombination von Typtag, Tagesstunde und Monat. Typtage und Tagesstunden werden allerdings weiterhin eine wichtige Rolle bei der Berechnung spielen.

 

Zunächst erzeugen wir aus den EEX-Spotpreisen ein tägliches Preisniveau, das um Wochensaisonalität bereinigt ist. Hierzu bilden wir separat für zeitlich geordnete Peak- und Offpeakpreise einen gleitenden Wochendurchschnitt mit symmetrischem Fenster:

HPFC stündliches Preisniveau
Graphik 7

Die Graphik zeigt die zeitlich geordneten Offpeakpreise (blau) und den zugehörigen gleitenden Offpeak-Wochendurchschnitt (rot). Der am Terminmarkt sichtbare Spread zwischen Winter- und Sommerquartalen materialisiert sich am Spotmarkt nicht. Das über den gleitenden Durchschnitt generierte Offpeak-Preisniveau am Spotmarkt schwankt unspezifisch um dasselbe Preisniveau. Dieses Verhalten wird an den Finanzmärkten oft als Noise (Rauschen) bezeichnet.

 

Wir errechnen nun die Quotienten aus dem stündlichen EEX-Preis und dem jeweils relevanten gleitenden Wochendurchschnitt (Peak oder Offpeak). Diese Quotienten nennen wir historische Faktoren. Betrachtet man den Verlauf der historischen Faktoren für gegebenen Typtag und gegebene Tagesstunde, so erhält man zunächst eine Punktwolke.

 

Die folgende Graphik zeigt beispielhaft den Verlauf dieser Faktoren für die Tagesstunde 12, Typtag 2. Die Faktoren schwanken um ein Niveau nahe bei 1 und zeigen im Zeitverlauf einen minimal abfallenden Trend (rot):

HPFC Verlauf Faktor geglättet
Graphik 8

Der abfallende Trend spiegelt ein sich langsam vergrößerndes Tal um die Mittagszeit wieder und kann durch die anwachsende Solareinspeisung erklärt werden. Es ist plausibel, so einen Trend in die Zukunft fortzuschreiben, und so verfahren wir auch im Folgenden.

 

Weiterhin prüfen wir, ob der Verlauf der glatten historischen Faktoren unabhängig von seinem langfristigen Trend eine Jahressaisonalität besitzt. Tatsächlich lässt sich aus trendbereinigten Faktoren mit lokaler Regression eine schwache Jahressaisonalität extrahieren:

HPFC Jahresperiodizität Faktor
Graphik 9

Für eine bestimmte Stunde (Zeitstempel) der HPFC ergibt sich der Faktor für die HPFC nun als Summe von zwei Komponenten, einer saisonalen Komponente, die wir saisonalZ nennen, und einer Trendkomponente, die wir trendZ nennen. Diese sind wie folgt gegeben: Es sei T der Typtag und S die Tagesstunde von Z. Dann ist:

  • saisonalZ : der saisonale Aufschlag, der aus den historischen Faktoren zu Tagesstunde S und Typttag T extrahiert wurde. Dies ist der Wert der roten Linie in Graphik 9 für die entsprechende Stunde im Jahr.
  • trendZ : Ergebnis des fortgeschriebenen Trends der glatten historischen Faktoren für Tagesstunde S und Typttag T. Dies ist der Wert der Fortsetzung der roten Linie in Graphik 8 bis zur Stunde Z.

Ergebnis

Ein vorläufiger HPFC-Preis für eine Stunde Z ergibt sich nun als Produkt des geglätteten Monatspeak- oder -offpeakniveaus der Stunde Z mit dem Faktor der Stunde Z.

 

Aus der unabhängigen Bearbeitung von Peak- und Offpeakstunden können Zacken im Übergang entstehen. Somit ist es sinnvoll, den tatsächlich entstehenden Tagesverlauf an dem Übergang noch lokal zu glätten.

 

Mit der Erzeugung glatter Preisniveaus und glatter Faktoren sowie glatter Übergänge zwischen Peak- und Offpeakzeiten entsteht eine glatte HPFC.

 

Allerdings ist die resultierende HPFC nun nicht mehr arbitragefrei. Die Arbitragefreiheit muss nun nachträglich wiederhergestellt werden. Hierzu müssen die Preise so angepasst werden, dass sich wieder die richtigen mittleren monatlichen Peak- und Offpeakniveaus aus Tabelle 2 oben ergeben. Je nach verwendetem Verfahren können hierdurch wieder Brüche im Monatsübergang und am Peak- Offpeak-Übergang entstehen. Diese sollten optimalerweise so klein sein, dass keine erneute Glättung erforderlich ist.

 

Das Ergebnis sieht dann etwa so aus:

HPFC
Graphik 10

Prüfkriterien an eine HPFC

Aus der Darstellung ergeben sich einige naheliegende Prüfkriterien an eine HPFC:

  • Die HPFC muss arbitragefrei sein.
  • Sie sollte glatte und plausible Übergänge beim Monatswechsel und beim Wechsel von Peak- zu Offpeakzeiten und auch im Jahresübergang haben.
  • Eine optische Prüfung der Wochenstruktur sollte ein plausibles Ergebnis zeigen.
  • Gelegentlich wird ein auf Großhandelsniveau skaliertes H0-Profil, das GH0-Profil, auf den OTC-Märkten gehandelt. Der gehandelte Preis liefert in Verbindung mit dem Preis in GH0 enthaltener Standardprodukte einen direkten Markt-Benchmark für die HPFC-Struktur.
  • Eine HPFC, die ausschließlich historische EEX-Preise in die Generierung der Preisstrukturen einbezieht, sollte die dort enthaltenen Preisstrukturen auch wiedergeben.
  • Eine HPFC, die auch EEG und andere Effekte antizipiert, muss sich im nachhinein gegen die tatsächlich eintretenden EEX-Preise messen lassen.

Die letzten beiden Bedingungen kann man beurteilen, indem man typische regelmäßige Profile (z.B. Haushaltskundenprofil) einerseits mit der HPFC, andererseits mit ungemittelt nach vorne geschobenen EEX-Preisen bzw. den tatsächlich eingetretenen EEX-Preisen bepreist. Die HPFC muss dabei für ein Terminpreisniveau erzeugt werden, das genau den relevanten Monatsmittelwerten der nach vorne geschobenen EEX-Preise bzw. eingetretenen EEX-Preise entspricht. Dann kann man auch die typische Woche (Mittelwert aller Montage, Dienstage usw.) für EEX-Preise und HPFC vergleichen, um Strukturunterschieden und möglichen Mängeln der HPFC nachzugehen.

HPFC-Modelle mit Regression

Ein wachsendes Problem ist, dass die EEX-Spotdaten der Vergangenheit keine gute Prognose der Zukunft liefern, da sich durch den Zubau der Erneuerbaren die Fundamentaldaten ändern. Vor diesem Hintergrund wäre es sinnvoll, nur Terminpreise (Base und Peak) in das HPFC-Modell eingehen zu lassen und die Struktur aus einem Fundamentalmodell zu generieren.

 

Ein anderer Ansatz ist, die Rohdaten, d.h. die EEX-Spotpreise mit einer Regressionsanalyse in Abhängigkeit von der stündlichen EEG-Einspeisung in zwei Teile zu zerlegen:

  • ein EEG-Preisanteil, der sich durch die EEG-Einspeisung erklärt
  • ein Kalender-Preisanteil, der durch Trend, wöchentliche Saisonalität, Feiertage usw. erklärt werden soll.

Dann kann die Fundamentalprognose darauf beschränkt werden, ein Stundenprofil für die typische EEG-Einspeisung in den Folgejahren zu generieren. Aus diesem ergibt sich dann der EEG-Preisanteil, während der Kalender-Preisanteil mit üblichen Verfahren zur Extrahierung von Trend und Saisonalität behandelt werden kann. Dieser Ansatz liefert zunächst einmal eine additive Zerlegung des Strompreises.

 

Eine Regressionsanalyse kann auch erst auf den extrahierten Faktorverlauf angewendet werden. Aber auch die hier gewählte reine Fortschreibung des Trends im Faktorverlauf stellt eine Antizipation des EEG-Ausbaus wie in der Vergangenheit dar. Insgesamt ist ein HPFC-Modell, dass den EEG-Ausbau nicht berücksichtigt, nicht mehr wirklich vertretbar.

 

Es gibt auch Ansätze, die HPFC-Struktur vollständig über ein Regressionsmodell zu generieren. Diese bedeutet, dass auch die Kalenderabhängigkeiten über Regressionen bestimmt werden. Bei solchen Ansätzen startet man mit einem sehr vieldimensionalen Problem mit stark korrelierten Ausgangsdaten. Somit wurden für eine solche Analyse auch dimensionsreduzierende Verfahren vorgeschlagen. Siehe dazu z.B. das Buch Stromhandel von Dr. Borchert und anderen.

 

In jedem Falle sind die Verfahren aber so anzupassen, dass sich am Ende eine arbitragefreie HPFC ergibt. Aus der EEG-Einspeisung und den historischen EEX-Spotpreisen werden immer nur Strukturinformationen, keine Informationen über das durchschnittliche Preisniveau abgeleitet.

 

Zu guter Letzt ist noch zu sagen, dass die Arbeit mit der Generierung einer stündlichen HPFC nicht getan ist: Lasten im Marktregime der deutschen Energiewirtschaft sind 1/4-h-Lastgänge und auch die 1/4-h-Struktur muss bepreist werden. Wie das geht, steht in dem Artikel „Der Sägezahn“.