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Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

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ein periodisches

ein periodisches Verhalten festzustellen, welches auf die von der Jahreszeit und der Geschäftstätigkeit abhängige Nachfrageseite des Preisbildungsprozesses zurückzuführen ist. Es sind sowohl eine Jahressaison als auch charakteristische Tagesfiguren zu beobachten. Zudem lässt die visuelle Auswertung das Vorliegen eines langfristigen Trends vermuten. Zu den stochastischen, d. h. zufallsbedingten, Eigenschaften der Strompreise zählen die Mean-Reversion Eigenschaft, die hohe Volatilität sowie das Auftreten extremer Preisspitzen. Als Mean-Reversion bezeichnet man die Eigenschaft der Strompreise, um ein längerfristiges Preisniveau mit kurzfristigen Ausschlägen zu schwanken. Dies erscheint plausibel, da der Angebotsseite des Preisbildungsprozesses die Erzeugungsgrenzkosten zugrunde liegen. Diese haben einen Einfluss auf das längerfristige Preisniveau der Strompreise, Abweichungen davon sind auf kurzfristige Schwankungen der Angebots- bzw. Nachfrageseite zurückzuführen. Die hohe Volatilität resultiert ebenfalls aus diesen Schwankungen und weist eine zeitliche Varianz auf. Aufgrund der Nichtlinearität der Grenzkostenkurve, die im Schwachlastbereich flacher als im Starklastbereich verläuft, führen Nachfrageschwankungen in Schwachlastzeiten bei gleicher Grenzkostenkurve zu geringeren Preisschwankungen als in Starklastzeiten. Durch Kraftwerksausfälle, extreme klimatische Gegebenheiten oder auch irrationales Bieterverhalten kann es kurzfristig zu extremen Preisspitzen kommen. Im Jahr 2006 ist es an der deutschen Strombörse European Energy Exchange bspw. in einzelnen Stunden zu Preisen von bis zu rund 2500 EUR/MWh gekommen [3]. Neben den deterministischen und stochastischen Eigenschaften, lässt sich feststellen, dass die Strompreise auch von exogenen Größen, wie bspw. den Brennstoffkosten oder den Preisen für Emissionszertifikate, beeinflusst werden. Mit den Mitteln der Regressionsanalyse lassen sich derartige Abhängigkeiten belegen. Unter Umständen lassen sich solche Korrelationen allerdings nicht eindeutig feststellen, da in der Regel eine Vielzahl von Größen miteinander in Wechselwirkungen stehen. Im Falle der Strompreise ist davon auszugehen, dass die Erwartung des Marktes über die in den Preisbildungsprozessen implizierten Wechselwirkungen sowie die Entwicklung der die Strompreise beeinflussenden Größen in den Terminmarktpreisen widergespiegelt sind. Diese könnten daher zur aggregierten Abbildung des Einflusses der exogenen Größen anstelle der exogenen Größen selbst herangezogen werden. Aufgrund von Unsicherheiten in der Entwicklung der die Strompreise beeinflussenden Größen, besteht für die Strompreise ebenfalls eine Unsicherheit hinsichtlich ihrer längerfristigen Entwicklung. Neben einer die FORSCHUNGSPROJEKTE kurzfristigen stochastischen Effekte abbildenden Berücksichtigung kurzfristiger Zeitabhängigkeiten sind daher auch längerfristige Zeitabhängigkeiten der Strompreise zu berücksichtigen. 2.2 Strompreismodelle Zur Modellierung der Strompreise sind in der Literatur zwei wesentliche Klassen von Modellen bekannt, deren grundlegende Ideen im Folgenden erläutert werden. 2.2.1 Fundamentalmodelle Der den Fundamentalmodellen zugrunde liegende Ansatz geht davon aus, dass sich die Strompreise vollständig durch Abbildung wesentlicher physikalischer und wirtschaftlicher Zusammenhänge beschreiben lassen. Ausgehend von einer grenzkostenbasierten Preisbildung werden Fundamentalmodelle häufig um spieltheoretische Modelle zur Abbildung strategischen Bieterverhaltens ergänzt, das mit einer oligopolistischen Marktstruktur begründet wird. Für die Modellierung der Angebots- wie der Nachfrageseite entsteht ein hoher Datenaufwand. Hinsichtlich der Angebotsseite ist bspw. eine detaillierte Kenntnis des Kraftwerksparks und der Brennstoffpreise notwendig. Die Entwicklung beider Größen muss ebenfalls möglichst exakt abgebildet werden. Die notwendige Detaillierung einzelner Elemente des Fundamentalmodells orientiert sich dabei an den untersuchten Fragestellungen und dem betrachteten Zeitbereich. Fundamentalmodelle finden meist im mittel- bis langfristigen Zeitbereich Anwendung. 2.2.2 Stochastische Modelle Die Grundidee stochastischer Modelle basiert auf der Annahme, dass sich sämtliche Marktinformationen, die zur Abschätzung der zukünftigen Entwicklung der betrachteten Größe relevant sind, in den historischen Ausprägungen dieser Größe widerspiegeln. In dieser Grundform entsprechen stochastische Modelle im Wesentlichen einer Fortschreibung der aus den historischen Daten abgeleiteten deterministischen und stochastischen Eigenschaften in die Zukunft. Voraussetzung für die Anwendbarkeit solcher Modelle ist die Zulässigkeit der Annahme, dass die historischen Eigenschaften der Preise auch für die Zukunft Geltung haben. Längerfristige Entwicklungen, wie bspw. eine Veränderung des Kraftwerksparks, können dazu führen, dass diese Annahme nicht mehr oder nur noch teilweise gültig ist. Daher finden stochastische Modelle in der Regel im kurz- bis mittelfristigen Zeitbereich Anwendung. Zusätzlich besteht die Möglichkeit stochastische Modelle durch die Betrachtung exogener Größen zu ergänzen, um auf diese Weise die Genauigkeit des IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007 97

FORSCHUNGSPROJEKTE Strompreismodells insbesondere hinsichtlich der Berücksichtigung sich vollziehender Strukturumbrüche zu verbessern. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Anwendung stochastischer Modelle zur Strompreismodellierung, da sie für die betrachteten Fragestellungen am viel versprechendsten erscheinen. 3 Ausblick In dieser Arbeit sollen ausgehend von einer Analyse der Eigenschaften von Spot- und Terminmarktpreisen sowie deren gegenseitigen Abhängigkeiten Strompreismodelle für den mittelfristigen Zeitbereich entwickelt werden. Ebenfalls wird untersucht, welche exogenen Größen den Strompreis beeinflussen. Zur gemeinsamen Modellierung der deterministischen und stochastischen Eigenschaften der Strompreise sowie der exogenen Einflüsse scheint die Wahl eines Mehrkomponentenmodells, wie Bild 1 dargestellt, sinnvoll. Deterministische Komponente Strompreismodell Stochastische Komponente Exogene Komponente Bild 1: Mehrkomponentenmodell für Strompreise Der wesentliche Forschungsbedarf besteht in der Ausgestaltung der stochastischen wie der exogenen Komponente. Für erstere werden geeignete stochastische Prozesse ausgewählt, die es erlauben, alle relevanten stochastischen Eigenschaften abzubilden. Für die Ausgestaltung der exogenen Komponente wird untersucht, ob der Einfluss exogener Größen auf den Strompreis im Modell unmittelbar durch Regressoren abgebildet werden kann. Alternativ wird analysiert, ob die Markteinschätzung, wie sie sich bspw. im Terminmarktpreis widerspiegelt, zur Abbildung der Wechselwirkungen zwischen exogenen Größen und dem Strompreis besser geeignet ist. 4 Literatur [1] Schmöller, H. K. Modellierung von Unsicherheiten bei der mittelfristigen Stromerzeugungs- und Handelsplanung Dissertation RWTH Aachen, Aachener Beiträge zur Energieversorgung, Bd. 103, Klinkenberg Verlag, Aachen 2005 [3] Borgmann, E. Preisrisikomanagement im liberalisierten deutschen Strommarkt Dissertation TU Bergakademie Freiberg Freiberger Dissertationen Online, Nr. 244, 2004 www.fridolin.tu-freiberg.de Stand 23.2.2007 [3] Webseite der European Energy Exchange (EEX) www.eex.de Stand 23.2.2007 98 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007

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