An analysis of the development of market structures in Central Western Europe (CWE) electricity markets

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist es die Entwicklung von Marktstrukturen auf verschiedenen europäischen Strommärkten zu analysieren und die Auswirkungen des steigenden Anteils aus variabler erneuerbarer Energie zu untersuchen. Auszuarbeitende Forschungsfragen dabei sind das Feststellen von eventuellen Änderungen der Preisstruktur als auch Veränderungen am gehandelten Marktvolumen. Weiters sollen möglichen Trends und Verschiebungen zwischen dem Day-Ahead und Intraday Marktsegmenten untersucht werden. Hierzu wurden Marktdaten diverser Strombörsen in Form von Zeitreihen über die letzten 10 Jahre gesammelt und in einheitlicher Form aufgearbeitet. Aufgrund der kaum vorhandenen Grenzkosten von fluktuierender erneuerbarer Stromerzeugung werden teurere konventionelle Kraftwerke von der Merit Order verdrängt was zu generell niedrigeren Großhandels-Strompreisen führt. Die in der Mittagszeit starke Einspeisung aus Photovoltaik führt zusätzlich zu einer Angleichung und teilweise sogar Umkehrung der Base Peak Preisstruktur. Weiters kann die Verringerung von Risiko Prämien am Future Markt festgestellt werden. Die Strompreise am Spotmarkt zeigen eine deutliche Beeinflussung durch Wind und Photovoltaik Forecasts. Eine steigende Volatilität der Day-Ahead Base Preise kann jedoch nicht beobachtet werden, was unter anderem auf die ausgleichende Wirkung der zunehmende Kopplung verschiedener Marktgebiete zurückzuführen ist. Im beobachteten Zeitraum von 10 Jahren sind die Handelsvolumen an Spotmärkten deutlich gestiegen wobei die signifikanteste Steigerung am Intraday-Markt festgestellt werden kann. Ebenso ist ein direkter Zusammenhang von steigender Wind und Photovoltaik Erzeugung und steigendem Intraday-Volumen ersichtlich, was auf die Notwendigkeit zurück zu führen ist, kurzfristige Vorhersagefehler vor der tatsächlichen Erzeugung noch auszugleichen. Steigende Volumen können auch am Future Markt festgestellt werden, wobei dies jedoch hauptsächlich auf marktspezifische Eigenheiten zurückzuführen ist. Generell unterscheiden sich der Anteil der Marktsegmente sowie deren Entwicklung deutlich zwischen den europäischen Marktgebieten.

This thesis analyzes the development of market structures on different European electricity markets with focus on the effects of increasing shares of variable renewable energy. Derived research questions address the identification of possible changes in the price structure as well as changes in the traded market volume. In addition, potential trends and shifts between the day-ahead and intraday market segment are examined. For this purpose, market data of various electricity exchanges was collected in form of time series observing the last 10 years. Due to the negligible marginal costs of variable renewable electricity generation, the more expensive conventional power plants are being replaced from the merit order, resulting in overall lower wholesale electricity prices. The strong electricity in-feed from photovoltaics during the noon period leads to an adjustment and even partial reversion of the base peak price structure. Furthermore, decreasing risk premiums on the future market can be identified. Electricity prices on the spot market are significantly influence by wind and photovoltaic in-feed forecasts. However, increasing volatility of day-ahead base prices could not be observed, mostly due to the price harmonizing effect of market coupling between the European electricity markets. In the observed period of 10 years, spot market volumes have remarkably risen, with the most significant increase on the intraday markets. Also apparent is the direct relationship between increasing intraday volumes and rising wind and photovoltaic capacities, due to need of compensating short-term prediction errors. Rising volumes can also be seen on the future markets, mostly attributable to market-specific characteristics. However the share of market segments and their development differ significantly between European market regions.