Integration des deutschen Gasgroßhandelsmarktes

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1 WIK Diskussionsbeirag Nr. 333 Inegraion des deuschen Gasgroßhandelsmarkes Auoren: Chrisian Growisch Marcus Sronzik Rabindra Nepal Bad Honnef, Februar 2010

2 WIK Wissenschafliches Insiu für Infrasrukur und Kommunikaionsdiense GmbH Rhöndorfer Sr. 68, Bad Honnef Posfach 20 00, Bad Honnef Tel Fax Inerne: hp://www.wik.org In den vom WIK herausgegebenen Diskussionsbeirägen erscheinen in loser Folge Aufsäze und Vorräge von Miarbeiern des Insius sowie ausgewähle Zwischen- und Abschlussberiche von durchgeführen Forschungsprojeken. Mi der Herausgabe dieser Reihe bezweck das WIK, über seine Täigkei zu informieren, Diskussionsansöße zu geben, aber auch Anregungen von außen zu empfangen. Kriik und Kommenare sind deshalb jederzei willkommen. Die in den verschiedenen Beirägen zum Ausdruck kommenden Ansichen geben ausschließlich die Meinung der jeweiligen Auoren wieder. WIK behäl sich alle Reche vor. Ohne ausdrückliche schrifliche Genehmigung des WIK is es auch nich gesae, das Werk oder Teile daraus in irgendeiner Form (Fookopie, Mikrofilm oder einem anderen Verfahren) zu vervielfäligen oder uner Verwendung e- lekronischer Syseme zu verarbeien oder zu verbreien. ISSN

3 Gasmarkinegraion I Inhalsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Zusammenfassung Summary II II III V VI 1 Einleiung 1 2 Insiuionelle Rahmenbedingungen des deuschen Gasmarkes 3 3 Lieraurüberblick 5 4 Ökonomerischer Ansaz Transporengele Koinegraionsanalyse Zeivariane Koeffizienen 10 5 Daengrundlage 13 6 Empirische Ergebnisse Koinegraion Zeivariane Koeffizienen 18 7 Fazi und Handlungsempfehlungen 24 Annex: Deskripive Saisik 26 Lieraurverzeichnis 27

4 II Diskussionsbeirag Nr. 333 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Spomarkpreise (logarihmier) [ /MWh] 13 Abbildung 2: Preiskonvergenz ( β ) 20 Abbildung 3: Informaionseffizienz (α ) 22 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Transporengele 15 Tabelle 2: Einheiswurzeless 16 Tabelle 3: Konegraionsbeziehung (ML Schäzung) 18 Tabelle 4: Ergebnisse der Modelle zeivarianer Koeffizienen (Kalman Filer) 19 Tabelle 5: Deskripive Saisik der logarihmieren Gasspopreise 26

5 Gasmarkinegraion III Abkürzungsverzeichnis ADF EEX EnWG EU FERC GasNZV GPL KPSS ML NCG TTF VAR VECM Augmened Dickey Fuller (Tes) European energy Exchange Energiewirschafsgesez Europäische Union Federal Energy Regulaory Commission Gasnezzugangsverordnung GASPOOL Kwiakowski Phillips Schmid und Shin (Tes) Maximum Likelihood NeConnec Germany Tile Transfer Faciliy Vekorauoregressiv Vecor Error Correcion Model

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7 Gasmarkinegraion V Zusammenfassung Ziel dieser Sudie is die Analyse der Enwicklung der Preiskonvergenz und der Informaionseffizienz im deuschen Gasgroßhandelsmark im Anschluss an die Einführung des Zweiverragsmodells. Die Unersuchungen zur Preiskonvergenz süzen sich auf die Johansen Mehode und den Ansaz zeivarianer Koeffizienen uner Verwendung des Kalman Filers. Darüber hinaus wurde ein Fehlerkorrekurmodell auf Basis zeivarianer Koeffizienen formulier, mi dessen Hilfe die Informaionseffizienz analysier werden kann. Ausgangspunk der Überlegungen war die räumliche Arbiragebedingung. Es wurden Preiszeireihen für die beiden wesenlichen deuschen Markgebiee, NeConnec Germany (NCG) und GASPOOL (GPL), sowie den niederländischen Handelspunk Tile Transfer Faciliy (TTF) Hub herangezogen. Ferner wurden Transporkosen explizi berücksichig. Der Johansen Tes zeig eine nahezu vollsändige Preiskonvergenz zwischen allen drei Regionen, wobei der TTF als Referenzmark für die deuschen Märke idenifizier wird. Allerdings endier der Johansen Tes zu einer Überschäzung der Preiskonvergenz, da er konsane Preisrelaionen unersell, was vor dem Hinergrund des sich sändig wandelnden (regulaorischen) Umfeldes problemaisch is. Die Mehode zeivarianer Koeffizienen erschein daher besser geeigne, da sie verändernden Rahmenbedingungen implizi Rechnung räg. Sie führ zu ewas geringeren Weren für die Preiskonvergenz. Allerdings ha sich die Informaionseffizienz der Gasgroßhandelsmärke sei der verbindlichen Einführung des Zweiverragsmodells signifikan erhöh, insbesondere nach Gründung des Markgebiees NCG im Okober Allerdings gib es auch deuliche Anzeichen für weieren Verbesserungsbedarf. Während der Gaskonflik zwischen Russland und der Ukraine zu Beginn des Jahres 2009 keine Auswirkungen auf die Informaionsverarbeiung zwischen Deuschland und den Niederlanden hae, führe die daraus resulierende Verknappung innerhalb Deuschlands zu einem ineffizienem Preisverhalen. Das Anliegen der Bundesregierung und der Bundesnezagenur, ein einheiliches Gasmarkgebie in Deuschland zu eablieren, erschein vor diesem Hinergrund gerechferig und auch rasam, dami die Märke weniger anfällig gegen exerne Schocks werden. Ferner konnen Preisdifferenzen zwischen den Märken idenifizier werden, die über die reinen Transporengele hinausgehen. Diese Preisaufschläge deuen auf besehende Kapaziäsengpässe hin, die grenzüberschreiend ca. 2,5-mal höher liegen als im innerdeuschen Gasranspor. Daher scheinen sowohl die Bemühungen, Verbesserungen im grenzüberschreienden Transpor zu erreichen, als auch die Überarbeiung der Regeln zur Vermarkung nich genuzer Nezkapaziäen unersüzenswer.

8 VI Diskussionsbeirag Nr. 333 Summary The aim of his paper is o sudy he developmen of marke inegraion and efficiency in erms of informaion processing afer he inroducion of an enry-exi nework pricing regime in he naural gas markes in Germany. Therefore, we applied he Johansson mehod and a ime-varying coefficien sae space approach (Kalman filer) o es for price convergence. Moreover, he sae space model was exended o an error correcion model o analyse how fas new informaion is absorbed and prices urn back o equilibrium. Analysing price series for he wo major German marke areas, NeConnec Germany (NCG) and GASPOOL (GPL) as well as daa from he Duch Tile Transfer Faciliy (TTF) hub as a kind of compeiive benchmark, we explicily accoun for ransporaion cos in order o evaluae he spaial arbirage condiion. Resuls of he Johansen approach show a level of price convergence close o one beween all hree locaions wih he Duch TTF - as he more maure marke - influencing he price developmen a boh German hubs. However, assuming fixed relaions over he considered period of wo years, hus no accouning for he changing regulaory environmen, he Johansen mehod seems o overesimae price convergence. The ime-varying coefficien model overcomes his drawback and reveals lower levels of convergence. These, however, are sill sufficien o provide for an improved processing of new informaion: Since he mandaory inroducion of he enry-exi sysem informaion efficiency has increased significanly, especially afer he merger of wo marke zones resuling in he foundaion of NCG in Ocober Serving as a naural experimen, he conflic beween Russia and he Ukraine, resuling in gas shorages in Cenral and Souheas Europe a he beginning of he year 2009, did no affec informaion processing beween Germany and he Neherlands. The informaion efficiency of he wo German hubs however nearly disappeared. So, he German regulaory ques of achieving full marke inegraion by developing one single large enry-exi zone covering all gas neworks seems o be advisable in order o achieve a more robus and compeiive marke for naural gas. Furhermore, we deec a consan gap beween price series no explained by ransporaion coss. These addiional coss, marke paricipans face, indicae capaciy consrains which are 2.5 imes higher cross he border han beween he wo German zones. The wholesale marke sill seems o lack liquidiy; he number of marke paricipans migh sill be oo low. One imporan reason could be blocked or congesed ransporaion capaciy (conracual consrains hrough capaciy hoarding). Thus, esablishing effecive and ransparen rules concerning enilemens o open nework access for hird paries is and says necessary in order o benefi from a fully liberalised marke in Germany.

9 Gasmarkinegraion 1 1 Einleiung Ein wesenlicher Eckpfeiler europäischer Energiepoliik is die Schaffung eines einheilichen Binnenmarkes für Gas, der allen Akeuren gleiche Rahmenbedingungen bieen soll, dami sich die Webewerbskräfe möglichs frei enfalen können. Aufgrund der Leiungsgebundenhei der Gasversorgung komm dabei dem Nezbereich eine besondere Bedeuung zu, so dass sich die regulaorischen Vorgaben überwiegend auf diesen konzenrieren. Die Einführung der Europäischen Gasrichlinie (98/30/EC) und der Beschleunigungsrichlinie Gas (2003/55/EC) haben den Mark für Erdgas in vielen europäischen Saaen subsaniell veränder. So wurden durch den Liberalisierungsprozess in der Indusrie Prozesse angesoßen, die vormals verikal inegrieren Monopole zu webewerblichen Srukuren zu ransformieren. Während einige Länder, wie Großbriannien und die Niederlande, den Liberalisierungsprozess relaiv progressiv vorangerieben haben, ha Deuschland seinen Gasmark bis zur Einführung der EU Richlinie Gas (2003/55/EC) kaum dem Webewerb geöffne. Ers im Juli 2005 wurde in Deuschland eine Novellierung des Energiewirschafsgesez (EnWG) verabschiede, die die Beschleunigungsrichlinie 2003/55/EC in naionales Rech überführe. Die dorigen Regelungen zielen auf eine schnellere Öffnung des Markes für Erdgas ab. Im Zusammenhang mi der Novellierung des EnWG wurden zudem mehrere Verordnungen erlassen. Bezüglich der Nuzung der Gasneze is vor allem die Gasnezzugangsverordnung (GasNZV) zu nennen. In der Folge dieser rechlichen Vorgaben und der sich daran anschließenden Diskussionen zwischen Bundesnezagenur und den Nezbereibern wurde im Okober 2007 mi dem Zweiverragsmodell ein neues Nezzugangssysem verbindlich insallier, bei dem Markeilnehmer zum Gasranspor nur noch Ein- und Ausspeisekapaziäen buchen müssen. Das Zweiverragsmodell wird daher auch als Enry-Exi Sysem bezeichne. 1 Durch die Sandardisierung der Verragsgesalung solle die Markransparenz erhöh und der Gashandel vereinfach bzw. ers ermöglich werden. In der Folge wurden viruelle Handelspunken in den einzelnen Markgebieen eingeriche, an denen Gas innerhalb eines Markgebiees frei, dass heiß ohne weiere Kapaziäsbuchung gehandel werden kann. Die Bundesregierung kündige in einer Erklärung im April 2009 an, dass sie das Ziel verfolge, die Anzahl der Markgebiee auf je eines für L-Gas eines für H-Gas zu reduzieren 2. Im Rahmen dieser Sudie werden die Preisenwicklungen an den beiden wesenlichen deuschen Handelspunken, GASPOOL (GPL) 3 und NeConnec Germany (NCG), analysier. Es wird der Frage nachgegangen, inwiefern die Einführung des Zweiverragmodells zu einer Verbesserung der webewerblichen Rahmenbedingungen geführ ha. 1 Beide Begriffe werden im Folgenden synonym verwende. 2 L-Gas (low caloric) ha einen geringeren Brennwer als H-Gas (high caloric). Aufgrund der geringeren Bedeuung von L-Gas konzenrier sich die weiere Analyse auf H-Gas. 3 Da sich der Name im Zuge der verschiedenen Kooperaionen und Zusammenlegungen mehrfach geänder ha, verwenden wir im Rahmen dieser Sudie durchgängig die sei 1. Okober 2009 gülige Bezeichnung GASPOOL, um Mehrdeuigkeien zu vermeiden. An der EEX, z.b., firmier der Handel im ersen Jahr uner BEB, im zweien uner Gasunie Deuschland (GUD) und sei Okober 2009 uner GASPOOL (GPL).

10 2 Diskussionsbeirag Nr. 333 Miels Mehoden der Zeireihenökonomerie wird geese, ob ein hinreichender Inegraionsgrad in der Hinsich erreich wurde, der zu einer Konvergenz der Preise geführ ha. Ferner werden in die Analysen die Preisenwicklungen am niederländischen Handelspunk Tile Transfer Faciliy (TTF) einbezogen, um die deuschen Enwicklungen in einen europäischen Konex einzubeen. Da der TTF bereis als eablierer Handelsplaz für Gas in Koninenaleuropa gelen kann und aufgrund seiner räumlichen Nähe wird er als Referenzmark für Deuschland herangezogen. Theoreisch solle sich auf räumlich gerennen, aber webewerblichen Märken ein Einheispreis für das gleiche Gu herausbilden. Preisunerschiede sollen sich auf die mi dem Transpor des Gues zwischen den Regionen verbundenen Kosen (Transakionskosen) zurückführen lassen. Daher werden im Rahmen dieser Sudie neben den Gaspreisen explizi auch die Transporkosen berücksichig. Wir nehmen, an, dass Markinegraion sowohl ein Zusand als auch ein Prozess hin zu einem ökonomischen Gleichgewich is. Inegriere Märke zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie einen gemeinsamen Preisrend aufweisen, mihin die Preise an regional unerschiedlichen Handelspläzen konvergieren. Um den Grad der Markinegraion zu esen, benuzen wir die Koinegraionsanalyse nach Johansen (Johansen 1988, 1991). Allerdings sell sich Preiskonvergenz of als sufenweiser Prozess dar, was insbesondere im Konex des dynamischen regulaorischen Umfeldes in Deuschland und Europa hinsichlich der Anwendung der Johansen Mehode nich unproblemaisch is. Eine implizie Annahme dieses Ansazes is nämlich, dass das srukurelle Preisverhälnis der beracheen Zeireihen über den beobacheen Zeiraum konsan is. Daher unersuchen wir den Konvergenzpfad der Spomarkpreise für Erdgas zusäzlich uner Verwendung von in der Zei variablen Koeffizienen. Dieser Ansaz greif auf die dynamische Kalman Fileranalyse zurück (Kalman 1960) und ermöglich eine Koinegraionsanalyse uner Beachung möglicher srukureller Veränderungen über die Zei. Darüber hinaus wird die Mehodik zeivarianer Koeffizienen in Form eines Fehlerkorrekurmodells erweier. Dieser, in der bisherigen Lieraur zur Analyse von Gasmärken noch nich zur Anwendung gekommene Ansaz erlaub es, Aussagen über die Enwicklung der Informaionseffizienz abzuleien und beinhale einen indireken Tes für Kapaziäsengpässe. Dabei geh es um die Beureilung, wie schnell neue Informaionen vom Mark aufgenommen werden und sich ensprechend in den Preisen widerspiegeln. Die Sudie is wie folg aufgebau. Im zweien Kapiel werden Grundsäze des insiuionellen Designs des deuschen Erdgasmarkes skizzier. Das drie Kapiel diskuier die bisherige Lieraur zur Themaik der Analyse der Preiskonvergenz und Markinegraion von Gasmärken. Die Enwicklung der ökonomerischen Modellansäze sowie die Ableiung von zu esenden Hypohesen erfolg in Kapiel vier. Daran schließ sich die Erläuerung der Daengrundlage an (Kapiel fünf). Kapiel sechs beinhale die Ergebnisdarsellung und deren Inerpreaion. Die Sudie schließ mi einer Zusammenfassung der wesenlichen Ergebnisse und daraus folgenden Handlungsempfehlungen für die zukünfige Ausgesalung des regulaorischen Rahmens der deuschen und europäischen Gasmärke.

11 Gasmarkinegraion 3 2 Insiuionelle Rahmenbedingungen des deuschen Gasmarkes Die Novelle des EnWG in 2005 ha die Markliberalisierungsvorgaben der europäischen Beschleunigungsrichlinie 2003/55/EC in naionales Rech überführ. Der Zugang zu den Gasnezen is in der GasNZV geregel. Für die Transpornezbereiber besand zunächs eine Wahlmöglichkei zwischen der Weierführung des radiionellen Einverragsmodells und der Einführung des Zweiverragmodells, was zu einer Siuaion führe, in der beide Syseme nebeneinander exisieren. Während das Einverragsmodell enfernungsabhängige Transporengele vorsah, können im Zweiverragsverragsmodell Ein- und Ausspeisekapaziäen gerenn gebuch werden. Im Okober 2006 wurde eine Vereinbarung zwischen den Nezbereibern und der Bundesnezagenur zur Vereinheilichung des Nezzugangssysems geschlossen. Sei Okober 2007 is für alle Transpornezbereiber die Anwendung des Zweiverragsmodells zur Buchung von Transporkapaziäen verbindlich. Im Rahmen einer Vereinbarung zwischen Bundesnezagenur und den Transpornezbereibern wurde der deusche Mark in ursprünglich 19 Markgebiee unereil. In der Folge konne die Anzahl der Gebiee durch Markgebieskooperaionen und Zusammenlegungen auf sechs (Sand Februar 2010) reduzier werden, wobei je drei L-Gasgebiee und drei Zonen für H-Gas besehen. 4 Für die H-Gas-Neze war die Gründung von Ne- Connec Germany (NCG) zum 1. Okober 2008 mi der Zusammenlegung der Gebiee von E.ON und bayernes ein wesenlicher Schri zur Markbereinigung. Sei Okober 2009 sind ferner noch ENI, GVS und GRTgaz Deuschland dem Verbund beigereen, so dass NCG in der Zwischenzei den Süden Deuschlands abdeck. Das ensprechende Pendan im Norden is GASPOOL (GPL), dessen Kern auf eine Markgebieskooperaion zwischen BEB, SaoilHydro und DongEnergy in 2006 zurückgeh. Sei Okober 2009 sind ferner noch ONTRAS und Wingas hinzugekommen. Das Gründungsmiglied BEB als Tocher von Shell und ExxonMobil war das erse Unernehmen in Deuschland, das bereis sei 2004 sein Nez auf Basis eines Zweiverragsmodells berieben ha. Im Juli 2008 ha BEB sein Transporgeschäf an die niederländische Gasunie abgereen. Das drie Markgebie is Thyssengas H-Gas, wobei Thyssengas eine einhunderprozenige Tocher von RWE is. Im Enry-Exi Modell können die Nezkunden die Ein- und Ausspeisekapaziäen an den relevanen Nezübergabepunken separa buchen. Transporgebühren für Erdgas werden nich mehr, wie es in Deuschland vor Einführung des Zweiverragsmodells Praxis war, auf Grundlage der Disanz zwischen den Ein- und Ausspeisepunken (dem so genannen Transporpfad) berechne. Durch die Abschaffung des pfadbasieren Verrechnungssysems erhoff man sich eine größere Transparenz bei der Preissezung, da die Transporunernehmen nich mehr jedem einzelnen Kunden ein individuelles Angebo 4 Die drei nich weier behandelen L-Gasgebiee sind E.ON Gasranspor, Markgebie L-Gas 1 und Thyssengas L-Gas. Näherungsweise korrespondier jeweils eines der beschriebenen H-Gasgebiee mi einer Zone für L-Gas.

12 4 Diskussionsbeirag Nr. 333 unerbreien, sondern sadessen auf sandardisiere Verräge zurückgreifen. Ferner ensanden durch die Eablierung von viruellen Handelspunken in den einzelnen Markgebieen, so genannen Hubs, neue Handelsmöglichkeien. Durch die vereinfachen Handelsregeln komm es somi endenziell zu ranspareneren Preissignalen. Dies senk Markeinrisbarrieren für Drie, wodurch es wiederum zu einer Inensivierung des Webewerbs komm. Die Sandardisierungen und der Wegfall von Kapaziäsreservierungen für besimme Pipelineabschnie, die bisher für zur Erfüllung der Transporverräge benöig wurden, erhöh darüber hinaus die Flexibiliä und den Komfor vorhandener Buchungsmechanismen. Durch die im Zuge der Liberalisierung des Gasmarkes durchgeführe Neugesalung des Nezzugangssysems wird mihin angesreb, dass sowohl Konsumenen als auch Versorger von einem verbesseren Gas-zu-Gas- Webewerb profiieren. Nichsdesoroz sehen dem wirschaflichen Erfolg der Reform einige Risiken gegenüber. So kann der Handel durch eine hohe Anzahl von Markgebieen erschwer werden, da sich die Engele beim Transpor durch mehrere Markgebiee aufsummieren (pancaking). Außerdem kann es passieren, dass verbundene Unernehmen Drie durch ihre Sellung als Nezbereiber diskriminieren. 5 Dies wäre z.b. dann der Fall, wenn Drien der Nezzugang unberechigerweise verwehr wird. Diskriminierungspoenzial biee dabei vor allem die Kapaziäsbuchung. Werden gebuche aber nich genuze Kapaziäsreche dem Mark vorenhalen, indem sie keiner Sekundärverwerung zugeführ werden, so kann es zu verraglich bedingen Engpässen kommen (Kapaziäshorung). Verragliche Engpässe lassen sich häufig nur sehr schwer von asächlichen echnischen Engpässen unerscheiden, die aufgrund einer physikalischen Überlasung aufreen. Solche Markschranken können fakisch das Ziel, durch die Einführung der Enry- Exi Regelung mehr Webewerb und Flexibiliä im Erdgassekor zu erreichen, konerkarieren. 5 In Deuschland sind Nezbereiber nur dem Prima der gesellschafsrechlichen Enbündelung unerworfen, nich jedoch der eigenumsrechlichen Enflechung.

13 Gasmarkinegraion 5 3 Lieraurüberblick Bisherige Sudien über die Vernezung und Konvergenz von Erdgasmärken als Folge der Markliberalisierung unerscheiden sich sowohl in der beracheen Region als auch im gewählen mehodischen Ansaz von der vorliegenden Sudie. Ein Großeil der Analysen konzenrier sich auf die Enwicklungen des Gasmarkes in den Vereinigen Saaen und die Auswirkungen der Öffnung des Nezzuganges in Folge einer Verordnung der amerikanischen Regulierungsbehörde (Federal Energy Regulaory Commission, FERC), der so genannen FERC Order 436 aus dem Jahr Uner Anwendung von Koinegraionsanalysen nach Johansen kommen Walls (1994), De Vany und Walls (1993, 1996) als auch Serleis (1997) zu dem einhelligen Ergebnis, dass sich die Markinegraion der verschiedenen Verbrauchsregionen in den USA sei der Neugesalung des Regulierungsrahmens verbesser habe. Zu einem analogen Schluss kommen King und Cuc (1996), die den Grad der Konvergenz von Gasspopreisen miels der Mehodik zeivarianer Koeffizienen uner Verwendung des Kalman Filers unersuch haben. Serleis und Rangel-Ruiz (2004) haben zudem gezeig, dass die Gaspreise überwiegend durch die Preissezung am Henry Hub besimm werden. Eine neuere Sudie von Cuddingon und Wang (2006) weis jedoch unerschiedliche Konvergenzgrade zwischen den verschiedenen Regionen der USA aus. Uner Verwendung eines Fehlerkorrekurmodells kommen die Auoren zu dem Ergebnis, dass der Osen und Zenralamerika einen vergleichsweise hohen Inegraionsgrad aufweisen, während der Wesen der USA nur unzureichend dem gemeinsamen Preisrend der anderen Regionen folg. Im europäischen Konex haben Asche e al. (2002) den Johansen-Ansaz zur Koinegraionsanalyse auf die monalichen Grenzübergangspreise für Erdgas zwischen Frankreich, Belgien und Deuschland angewende. Im Ergebnis folgen die Preise einem gemeinsamen Trend, so dass die Regionen als inegrier angesehen werden können. Neumann e al. (2006) unersuchen miels des Kalman Filers die Preisrelaionen zwischen dem briischen Gasgroßhandelsmark, dem Naional Balancing Poin (NBP), und dem belgischen Spomark von Zeebrügge. Die Preiszeireihen für die beiden beracheen Märke weisen eine über die Zei zunehmende Konvergenz auf. Weiere relevane empirische Sudien behandeln zum einen die Zusammenhänge von Gaspreisen zwischen verschiedenen Koninenen und zum anderen die Preisrelaionen zwischen Gas und anderen Güern. Im Rahmen der ersen Gruppe finden sich z.b. Ripple (2001), Siliversovs e al. (2005) sowie Neumann (2009). Alle genannen Unersuchungen weisen eine zunehmende Preiskonvergenz auch zwischen den beracheen Koninenen aus. Hinsichlich der zweien Gruppe werden vor allem die Gaspreise in Relaion zu Öl- und Srompreisen berache. Während Asche e al. (2006) als auch Panagioidis und Ruledge (2007) die Preisbildung im Vereinigen Königreich analysieren, konzenrieren sich Harley e al. (2008) und Brown und Yücel (2009) auf die USA. Die vorliegende Sudie erweier den Rahmen der bisherigen Unersuchungen in vierfacher Hinsich. Zum einen lieg der Fokus auf einem Wechsel des Regulierungsregimes

14 6 Diskussionsbeirag Nr. 333 in Deuschland. Dabei wird allerdings nich nur die Preisrelaionen an den beiden wichigsen naionalen Handelspunken berache, sondern über die Einbindung des niederländischen Referenzmarkes TTF auch ein europäischer Bezug hergesell. Zum anderen werden beide zur Verfügung sehenden mehodischen Ansäze, die Koinegraion nach Johansen sowie zeivariane Koeffizienen uner Verwendung des Kalman Filers, vergleichend gegenübergesell. Darüber hinaus wird der Ansaz des Kalman Filers analog der Johansen Mehodik in Richung eines Fehlerkorrekurmodells erweier, was Rückschlüsse auf die Enwicklung der Informaionseffizienz ermöglich. Schlussendlich werden Transporkosen explizi berücksichig, was wiederum Aussagen über mögliche besehende Kapaziäsresrikionen erlaub.

15 Gasmarkinegraion 7 4 Ökonomerischer Ansaz Die Analyse der Zusammenhänge zwischen den Gasspopreisen an den drei Handelspunken GASPOOL (GPL), NeConnec Germany (NCG) und dem niederländischen Tile Transfer Faciliy (TTF) Hub erfolg in drei Sufen, wobei jeweils ein paarweiser Vergleich safinde. In einem vorbereienden ersen Schri werden die Spopreise um die Transporengele bereinig. Im zweien Schri wird miels der Koinegraionsmehode nach Johansen geese, ob die Preiszeireihen einem gemeinsamen Trend unerliegen und eine langfrisiges Gleichgewich aufweisen. Die Ergebnisse sind als erses Indiz für eine Markinegraion zu versehen. Abschließend wird ein Modell geschäz, das zeivariane Koeffizienen zuläss und auf der Mehodik des Kalman Filers basier. Dieser Ansaz dien zum einen der Analyse, wie sich die Preiskonvergenz über die Zei enwickel ha. Zum anderen wird der Rahmen des Kalman Filers genuz, um ein Fehlerkorrekurmodell zu enwickeln, mi dessen Hilfe berache werden kann, wie sich die Informaionsverarbeiung zwischen den Regionen über die Zei enwickel ha. 4.1 Transporengele Ausgangspunk der Überlegungen is die Bedingung für räumliche Arbirage bzw. das Gesez des einheilichen Preises. Auf effizienen Märken sollen sich die Preise für ein homogenes Gu, das an unerschiedlichen Oren gehandel wird, allein in den Transakionskosen unerscheiden. Sind diese Null, so solle der Preis an allen Handelspunken zu einem besimmen Zeipunk der gleiche sein. Hinsichlich der beracheen Gasmärke besehen die Transakionskosen vor allem in den Transporengelen, die ein Neznuzer zahl, wenn er Gas von einer Handelsregion in eine andere Region ransferieren möche. Uner Beachung dieser Transporkosen is Arbiragefreihei gewährleise, wenn der Preis in der Exporregion ( P i, ) plus den Kosen für den Transpor ( TC i j, ) maximal dem Preis in der Imporregion ensprich ( P, ). Die räumliche Arbiragebedingung kann somi folgendermaßen formalisier werden: (1) P j, Pi, TCi j,, j wobei die Gleichhei nur gil, wenn zwischen den beiden Regionen ein Handel safinde (Baulch 1997a). Is hingegen das Preisdifferenzial sreng kleiner als die Transporkosen, so enfäll der Handelsanreiz für die Markakeure. Im Rahmen des Zweiverragsmodells besehen diese Kosen aus den Engelen für die Ausspeisung aus der Exporregion und den Einspeisekosen für die Imporregion. Im koninenaleuropäischen Konex sind die Gesamkosen für einen Gasranspor richungsabhängig, d.h.

16 8 Diskussionsbeirag Nr. 333 TC TC i j j i. Aufgrund dieser Kosenasymmerie läss sich die räumliche Arbiragebedingung wie folg umformulieren: 6 (1a) P i, + d i j, TCi j, = Pj, + d j i, TC j i,, d i j, = 1 wenn P i, + TCi j, Pj, und d i j, = 0 sons; d j i, = 1 wenn P j, + TC j i, Pi, und d j i, = 0 sons; i,j = GPL, NCG, TTF. Physikalisch sind Gasflüsse zu einem besimmen Zeipunk immer nur in eine Richung möglich. Da Zeireihen über die asächlichen Gasflussrichungen für den gegebenen Konex nich verfügbar sind, wird eine Hilfsvariable d als Dummy definier. Diese Variable erlaub es, die Richungsabhängigkei der Transporengele zu berücksichigen, indem die Kosen in Abhängigkei vom Preisdifferenzial besimm werden. Zu beachen is, dass beide Dummyvariablen zum gleichen Zeipunk den Wer Null annehmen können, niemals jedoch gemeinsam den Wer Eins. Beide Dummys sind Null, wenn das Differenzial aus den Spopreisen geringer is als die Differenz der Transporkosen, so dass ein Handelsanreiz für die Markeilnehmer enfäll. Durch die Ausrichung der Hilfsvariablen an der asächlichen Spopreisdifferenz kann es zu einer geringen Überschäzung der wahren Preiskonvergenz kommen. ne Mi P i, = P + i d, i j, TCi j, als den um die Transporengele bereinigen Spopreisen ne ne sowie uner Verwendung von logarihmieren Weren ( p i, = log( Pi, ) ) reduzier sich Gleichung (1a) auf: (1b) ne ne p i p j,, =, i,j = GPL, NCG, TTF. Wird diese Bedingung verlez, lieg keine Konvergenz der Preise und mihin keine Inegraion der Märke vor. In der Realiä exisieren jedoch eine Reihe von Fakoren, die ein Abweichen von dieser Gleichgewichsbeindung implizieren. Im Rahmen der weieren Analysen soll unersuch werden, ob durch die Einführung des Zweiverragsmodells ein Teil dieser Hindernisse uner Umsänden beseiig wurde und sich das asächliche Preisverhalen der idealisieren Arbiragebindung angenäher ha. 6 Dieser Ansaz lehn sich an Zachmann (2008) an, der die Konvergenz europäischer Srompreise uner Berücksichigung der Aukionsergebnisse von Grenzübergangskapaziäen unersuch ha.

17 Gasmarkinegraion Koinegraionsanalyse Voraussezung für Koinegraionsberachungen is, dass die Zeireihen eine Einheiswurzel (Uni Roo) aufweisen und somi einem sochasischen Trend unerliegen. Zur Prüfung dieser Grundbedingung kommen sowohl der Augmened Dickey Fuller Tes (ADF, Dickey and Fuller 1979) als auch der Kwiakowski Phillips Schmid und Shin Tes (KPSS, Kwiakowski e al. 1992) zur Anwendung. Während der ADF auf der Nullhypohese basier, dass die Zeireihen eine Einheiswurzel besizen, ese der KPSS auf die Gegenhypohese, dass die Preise saionäres Verhalen über die Zei aufweisen. Durch diesen Tesansaz werden Probleme vermieden, die uner Umsänden durch eine beschränke Trennschärfe der Tess ensehen können. Die Anwendung des Johansen Tess (Johansen 1988, 1991) auf Zeireihen von Gaspreisen aus jeweils zwei Regionen (paarweiser Vergleich) läss erwaren, dass genau eine Koinegraionsbeziehung beseh, wenn die Regionen hinreichend inegrier sind und mihin einen gemeinsamen Mark bilden. Das Vorliegen einer Koinegraionsbeziehung bedeue, dass die Gaspreise der beiden beracheen Regionen einem gemeinsamen langfrisigen Gleichgewichszusand zusreben. Das ensprechende zweidimensionale vekorielle Fehlerkorrekurmodell (Vecor Error Correcion Model, VECM) kann dann wie folg formulier werden: l 1 ne ne (2) ne Δp = Πp 1 + Γk Δp k + ε ; k = 1 ne mi Δ als Operaor der ersen Differenzen, p als Vekor der beiden um die Transporengele bereinigen Gasspopreise, dem normalvereilen Fehlererm ε ~ n. i. i. d.(0, Σ), Π als eine ( 2 2 ) Marix der Form Π = α β, wobei β den Koinegraionsvekor und α die ensprechenden Ladungen beinhale. Die β Koeffizienen repräsenieren den Langfriszusammenhang zwischen den Preiszeireihen, während die α Koeffizienen die (kurzfrisige) Anpassungsgeschwindigkei hin zum langfrisigen Gleichgewichszusand abbilden. Gemäß Gleichung (1b) erwaren wir β = [ 1, 1]. Um zu überprüfen, ob Transakionskosen exisieren, die nich bereis durch die Ein- und Ausspeiseengele abgedeck sind, wird das VECM mi einer Konsanen in der Koinegraionsbeziehung geschäz. Bei Güligkei der Arbiragebedingung solle diese Konsane näherungsweise Null sein. Der Ansaz von Johansen unersell jedoch eine konsane Koinegraionsbeziehung über den beracheen Zeiraum. Verschiedene Sudien, z.b. King and Cuc (1996) und Klei (2001), haben darauf hingewiesen, dass die Mehode der Koinegraion keine Erkennnisse über die Dynamik der Preiskonvergenz bzw. divergenz liefer. Es kann somi nich beureil werden, ob die Konvergenz über die Zei ab- oder zugenommen ha. Die Koinegraionsanalyse berache den gewählen Zeiraum als Zusand, läss aber

18 10 Diskussionsbeirag Nr. 333 evenuelle Veränderungsprozesse außer ach. Bei sabilen Rahmenbedingungen erschein diese Annahme gerechferig. Die deuschen Gasmärke sind hingegen durch ein dynamisches regulaorisches Umfeld gepräg, wie aus den Ausführungen in Kapiel 2 deulich wird. Verändere Rahmenbedingungen können aber auch innerhalb des Berachungshorizons zu veränderem Verhalen der Markakeure führen. Daher folgen wir der Argumenaion von Barre (1996), Baulch (1997a, 1997b) sowie Barre und Li (2002) und inerpreieren die Ergebnisse der Koinegraionsanalyse nur als ein Indiz daüfr, ob die Märke inegrier sind. Dabei gil, dass zwei Regionen einen höheren Inegraionsgrad aufweisen, je näher die β Koeffizienen bei Eins liegen. 4.3 Zeivariane Koeffizienen Ein Ansaz, der über die Zei variierende Koeffizienen zuläss, kann dieser Kriik gerech werden, indem explizi diese dynamischen Veränderungsprozesse unersuch werden. Die Einführung zeiveränderlicher Koeffizienen im Rahmen des linearen Zusammenhanges zwischen den Gaspreisen zweier Regionen erlaub somi, einen Konvergenzpfad zu unersuchen. Das korrespondierende Modell is ein so genannes Zusandsraummodell. In Anlehnung an Gleichung (1b) und uner Verwendung einer Konsanen, die wiederum Aufschluss darüber geben soll, inwiewei Transakionskosen im Mark besehen, die über die reinen Transporkosen hinausgehen, läss sich das Modell wie folg spezifizieren: (3) p ne i, = c β = β ij 1 + β p + υ ne j, + ε, 2 2 wobei ε ~ N. i. i. d.(0, σ ε ) und υ ~ N. i. i. d.(0, σ υ ) unverzerre Sörerme (weißes Rauschen) sind und β der Vekor der nich beobachbaren Koeffizienen zum Zeipunk. Die erse Gleichung beinhale die Zusandsgleichung, die die grundsäzliche Dynamik des Sysems beschreib, während die zweie Gleichung die Beobachungsgleichung enhäl, die die Dynamik für die nich beobachbare Variable abbilde. β repräsenier dabei den Grad der Preiskonvergenz zwischen zwei Regionen. Wenn β = 0 gil, dann folg daraus, dass es keinen sysemaischen Zusammenhang zwischen den regionalen Preisen gib; die regionalen Märke wären in diesem Falle vollkommen voneinander enkoppel. Bei Preiskonvergenz und perfeker Markinegraion solle β den Wer Eins ne ne annehmen. Da die Preiszeireihen ( p i,, p j, ) bereis um Transporengele korrigier sind, solle die Konsane c ij keinen signifikanen Einfluss aufzeigen. Bei Signifikanz der Konsanen is dies ein Hinweis auf zusäzliche über die Ein- und Ausspeiseengele hinausgehende Kosen bzw. Preisabsände, die Markakeure zu ragen haben und sich auf deren Handelsanreiz mindernd auswirken. Dieser zusäzliche Preisabsand kann generell als Indiz für Kapaziäsresrikionen inerpreier werden, welche enweder

19 Gasmarkinegraion 11 auf verragliche oder aber auch auf physikalische Engpässe zurückgeführ werden können. Während erseres ein Anzeichen für den Missbrauch von Markmach wäre und somi Gegensand regulaorischer Maßnahmen sein solle, deue die zweie Möglichkei auf eine zu geringe Nezkapaziä infolge einer unerenwickelen Invesiionsäigkei seiens der Nezbereiber hin. Verragliche Engpässe ensehen, wenn der Haler von Kapaziäsrechen diese nich dem Mark zur Verfügung sell, obwohl er sie selbs nich nuzen will. 7 Dieses Verhalen wird auch als Kapaziäshorung bezeichne. In der Konsequenz wird Drien, die ein Bedarf an Leiungskapaziä anmelden, diese vorenhalen, wodurch es zu einer künslichen Verknappung komm, was sich wiederum Aufschlägen auf das webewerbliche Preisniveau niederschläg. Genau diesen Preisaufschlag bilde die Konsane in Gleichung (3) ab. Allerdings kann nich zwischen verraglich und nezechnisch bedingen Preisaufschlägen differenzier werden. Das Zusandsraummodell wird uner Verwendung des Kalman Filers (Kalman 1960) geschäz. 8 Diese Technik basier auf zwei hinereinander geschaleen Daenverarbeiungsschrien. In einem ersen Schri wird β auf Basis der verfügbaren Informaionen bis zur Vorperiode (-1) geschäz. Daran schließ sich eine Akualisierung der Schäzung von β uner Verwendung des Prognosefehlers des ersen Schries an. Enlang der Zeiachse finde somi eine sukzessive Besimmung von β uner Verwendung kondiionaler Wahrscheinlichkeisfunkionen sa. Die Kondiionierung enseh dadurch, dass immer nur Informaionen bis zum beracheen Zeipunk verwende werden und nich, wie im Fall der Koinegraionsanalyse, einmalig die Informaion des gesamen Zeiinervalls. Eine Schwierigkei bei der Verwendung des Kalman Filers sind die Annahmen über die Sarwere für die Varianzen von ε und υ sowie des anfänglichen Erwarungsweres β 0. In der Regel ha die zugrunde liegende Maximum Likelihood Funkion mehrere lokale Exremwere, so dass unzureichend geseze Anfangswere zu unplausiblen Ergebnissen führen können. Zu hohe Were für σ führen beispielsweise zur versärken Berücksichigung von kurzfrisigen Anpassungsprozessen, was die Separierung der srukurellen Zusammenhänge von rein sochasischen Einflüssen erschwer. Auf der anderen Seie können bei zu niedrigen Anfangsweren wesenliche srukurelle Enwicklungen übersehen werden. Im ersen Fall finde sozusagen eine zu geringe Filerung sa, während im zweien Fall die Daen zu sark gefiler werden. Im Rahmen von umfangreichen Voranalysen ha sich herausgesell, dass E( β ne pi,1 0) = 1 ne, p 2,1 ( ne 2 2 σ = Var ) und σ = / zu einer adäquaen Filerung der Daen führ, ε 0 p i, υ σ ε 2 υ j,1 7 Kapaziäsreche werden häufig langfrisig im voraus gebuch und sind bei asächlicher Inanspruchnahme ensprechend zeinah zu nominieren. 8 Für eine weiergehende Beschreibung der Mehodik des Kalman Filers siehe Harvey (1987). Zur Umsezung verwenden wir das Programmpake EViews6.

20 12 Diskussionsbeirag Nr. 333 so dass ein gegläeer Kurvenverlauf resulier, ohne dass wesenliche Enwicklungen übersehen werden. In Analogie zur Abbildung der Kurzfrisdynamik im Rahmen eines VECM wird in einem abschließenden Schri die Technik des Kalman Filers genuz, um ein zeivarianes Fehlerkorrekurmodell zu formulieren: (4) Δp = ne ne ne i, cij ( pi, 1 p j, 1) α = α 1 + α + υ + ε, wobei α die Zei miss, die das Sysem benöig, um nach dem Einreffen neuer Informaionen (exerner Schock) zum Gleichgewichszusand zurückzukehren. Je höher der absolue Wer von α is, deso höher is die Anpassungsgeschwindigkei und somi die Informaionseffizienz des Markes. Neue Informaionen werden schneller vom Mark absorbier und in ensprechende Preissignale umgesez. Der Kalman Filer-Ansaz erlaub es, nich nur Aussagen darüber zu reffen, wie effizien Informaionen verarbeie werden, sondern auch, wie sich die Informaionseffizienz über die Zei enwickel ha. Im Konex des vorliegenden Analysegegensandes wird erware, dass sich die Informaionseffizienz im Zuge der Einführung des Zweiverragsmodells verbesser ha, da der neue regulaorische Rahmen gerade darauf abziel, Barrieren beim Gashandel zu senken und den Gas-zu-Gas-Webewerb zu inensivieren. Da Gleichung (4) erse Differenzen enhäl, wurden die Anfangswere für den Kalman ne Δpi,2 Filer wie folg gewähl: E( α 0) = 0 ne ne, σ 2 0,01 ( ne ε = Var Δp, ) p p i und 2 2 σ υ = σ ε. Die Sezung des Erwarungsweres für 0 i,1 j,1 α unersell implizi, dass zu Beginn des Berachungshorizones Informaionen ineffizien verarbeie wurden. Argumenaiv wird diese Annahme durch die Einführung des neuen Regulierungsrahmens gesüz; nach einer solchen Sysemumsellung kann davon ausgegangen werden, dass die handelnden Akeure ewas Zei benöigen, um ihr Verhalen an die neuen Rahmenbedingungen anzupassen und sich auf die neuen Gegebenheien einzusellen.

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