Stochastisches Portfoliomanagement und HPFC-Entwicklungen im Rahmen der Verlustenergiebeschaffung der APG Andreas Braunsteiner-Rys

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Übersicht

•  Einleitung –  Verlustenergiebeschaffung bei APG

•  Portfoliomanagement –  Portfoliooptimierung

•  HPFC –  Berechnung der HPFC –  Berechnung von Preissimulationen –  Verwendung bei APG

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Verlustenergiebeschaffung Zahlen und Fakten

•  Verlustenergiebeschaffung durch APG seit 2011 –  Aktuell 15 Netzbetreiber –  ca. 95% der anfallenden Verlustenergie Österreichs –  Volumen ~ 9,5TWh (3 Jahre) –  Finanziell ~ 390 Mio€ (3 Jahre)

•  Notwendige Voraussetzungen –  Portfoliomanagement –  Risikomanagement

•  Finanzielle Bewertung –  Hourly Price Forward Curve –  HPFC-Preissimulationen

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Verlustenergiebeschaffung Prozesse

•  Langfristiger Beschaffungsprozess –  Jeder Netzbetreiber ist verpflichtet

Langfristprognosedaten (LFPD) der 3 Folgejahre zu übermitteln

–  Beschaffung der kumulierten Gesamtmenge in wöchentlichen Ausschreibung auf eigener Handelsplattform durch nationale und internationale Anbieter

–  https://www.apg.at/emwebapgrem/startApp.do

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Verlustenergiebeschaffung Prozesse

•  Kurzfristiger Beschaffungsprozess –  Netzbetreiber übermitteln ihre Day

Ahead Lastgänge (KFPD) bis 09:30 für den Folgetag bzw. für das Wochenende (5-Tages-Betrieb).

–  Deckung zwischen KFPF und LFPD wird durch Handelsgeschäfte an der EXAA erzielt

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Verlustenergiebeschaffung Portfoliomanagement

•  Ziel –  Ableiten von Terminprodukten von der LFPD –  Geringstmögliches Risiko bei Beschaffung

0

20

40

60

80

100

120

140

160

MW

Base Peak LFPD

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Verlustenergiebeschaffung Portfoliomanagement

•  Portfoliooptimierung –  Minimierung des Conditional Value at Risk (CVaR)

VaR Value at Risk

β Konfidenzniveau

s Anzahl der Simulationen

p_vet physische Verlustenergieposition

pgmt,p Produktgültigkeitsmatrix

P_Hp Hedgeposition je Produkt p

P_Tt zu beschaffende Terminmarktposition

tpp Terminmarktpreis je Produkt p

P_St Stündliche Residualstruktur

spot_simut,s Preissimulation E(Kosten)

VaR CVaR

Wahrscheinlichkeit 1-ß

gewichtete Abweichung vom Erwartungswert bei einer definierten Strategie

P_Tt  =  ∑𝑝↑▒p(P_Hp∗pgmt,p) 

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Finanzielle Bewertung des Portfolios

•  Hourly Price Forward Curve –  Arbitragefreie stündliche Preiskurve, die die aktuellen Preise am

Terminmarkt abbildet •  Sequentieller Berechnungsprozess

–  Jeder Folgeprozess verwendet die Resultate des Vorgängerprozesses

MPFC DPFC HPFC

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Monthly Price Forward Curve

•  Umwandlung von aktuellen EEX-Futurepreisen in eine monatliche arbitragefreie Preiskurve

–  Quartals- und Jahresfutures werden mittels Faktoren zu Monatsfutures umgerechnet

–  Erzwingung der Arbitragefreiheit über Gewichtungsfaktoren

0

10

20

30

40

50

60

70

1.1.2014 1.1.2015 1.1.2016 1.1.2017

€/M

Wh

MPFC Base MPFC Peak Quelle: www.eex.com

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Daily Price Forward Curve

•  Umwandlung von monatlichen Preisen in Tagespreiskurven –  Arbitragefreiheit muss erhalten bleiben –  Peak DPFC wird am Wochenende null gesetzt –  Weicher Monatsübergang im Modell berücksichtigt

0

10

20

30

40

50

60

70

80

01.0

2.

08.0

2.

15.0

2.

22.0

2.

01.0

3.

08.0

3.

15.0

3.

22.0

3.

29.0

3.

05.0

4.

12.0

4.

19.0

4.

26.0

4.

03.0

5.

10.0

5.

17.0

5.

24.0

5.

31.0

5.

07.0

6.

14.0

6.

21.0

6.

28.0

6.

€/M

Wh

MPFC Base MPFC Peak DPFC Base DPFC Peak

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Hourly Price Forward Curve

•  Umwandlung der Tagespreiskurven in stündliche Preisprofile –  Clusterung in 28 verschiedene Tagesarten –  Linearkombinationen von unterschiedlichen Modellen

-

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

2.1.2014 2.8.2014 2.15.2014 2.22.2014

€/M

Wh

DPFC Base DPFC Peak HPFC

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Verwendung von Preissimulationen

•  HPFC –  Finanzielle Bewertung des

Portfolios •  HPFC-Simulationen

–  Risikoabschätzung von Preisschwankungen am Spotmarkt

–  Volatilität muss im Portfoliomanagement berücksichtigt werden

0

50

100

150

200

€/M

Wh

EPEX Hourly Price EUR/MWh

Quelle: EEX

Beispiel für sehr hohe Spotpreise im Februar 2012

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Verwendung von Preissimulationen

•  Methodik –  Ermittlung der Fehler die in den unterschiedlichen

Berechnungsschritten der HPFC entstehen –  Ex post Identifikation und ex ante Simulation dieser Fehler –  Sequentielle Ermittlung und Simulation der Fehler

Quelle: EEX

MPFC-Fehler

DPFC-Fehler

HPFC-Fehler

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Fehler bei MPFC-Berechnung

•  Monatlicher Fehler –  Abhängig vom Abstand der

Prognose zur Realisierung (t-s) –  Anzahl der Fehlermodelle ist

gleich der Anzahl der Monate, die man simulieren möchte für Base und Peak

ϵ↓M (t−s)=MPFC(t,s)−Spot_real(t)

ϵ↓M  Monatlicher Fehler

s Prognosezeitpunkt

t Realisierungszeitpunkt

MPFC(t,s) Berechneter Monatspreis

Spot_real(t) Realisierter Spotpreis

- 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00

1.1.

2014

2.1.

2014

3.1.

2014

4.1.

2014

5.1.

2014

6.1.

2014

7.1.

2014

8.1.

2014

9.1.

2014

10.1

.201

4

11.1

.201

4

12.1

.201

4

1.1.

2015

€/M

Wh

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Fehler bei DPFC-Berechnung

•  Täglicher Fehler –  Unterscheidung nach der

Tagesart µμ↓𝐷  –  Anzahl der Fehlermodelle ist

gleich der Anzahl Tagesarten für Base und Peak

ϵ↓D ( µμ↓D )=  DPFC( µμ↓D ) −  Spot_real( µμ↓D ) ϵ↓D  Monatlicher Fehler

µμ↓𝐷  Tagesart

Spot_real( µμ↓𝐷 ) Realisierter Spotpreis

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Fehler bei HPFC-Berechnung

•  Täglicher Fehler –  Unterscheidung nach der

Tagesart µμ↓𝐻  und der Tagesstunde

–  Anzahl der Fehlermodelle ist gleich der Anzahl Tagesarten mal 24

ϵ↓H (µμ↓H ,h)=HPFC( µμ↓H ,h) −  Spot_real( µμ↓H ,h) ϵ↓H  Stündlicher Fehler

µμ↓𝐻  Tagesart

h Stunde 1 bis 24

Spot_real Realisierter Spotpreis

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Simulation der Fehler

•  Problem: –  Fehler sind typischerweise nicht normalverteilt –  Große Anzahl an unterschiedlichen Fehlerverteilungen

macht manuelle Transformation sehr aufwendig •  Lösung:

–  Automatisierte numerische Nichtlineare Transformation in Normalverteilung

Transformation Rücktransformation

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Simulation der Fehler

•  Sequentielle Berechnung der HPFC-Simulationen

MPFC •  MPFC-Berechnung •  Simulation monatlicher Fehler und Überlagerung

DPFC •  DPFC-Berechnung •  Simulation täglicher Fehler und Überlagerung

HPFC •  HPFC-Berechnung •  Simulation stündlicher Fehler und Überlagerung

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Simulation der Fehler

•  Ergebnisse –  Exemplarische Simulation mit 1000 Preispfaden über den

Zeitraum von 5 Tagen

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Implementierung und Verwendung

•  Implementierung –  Die gesamte HPFC-Berechnung ist

mit MATLAB realisiert –  Portfoliooptimierung ist in GAMS

modelliert –  Mittels Benutzeroberfläche können

die Benutzer HPFC und Simulationen mit unterschiedlichen Parametern generieren oder Kalibrierungen durchführen.

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Danke für die Aufmerksamkeit!

Dipl.-Ing. Andreas Braunsteiner-Rys andreas.braunsteiner-rys@apg.at