Bidding Strategies on Energy Markets

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1 Technische Universität Berlin Fachgebiet Energiesysteme Prof. Dr. Georg Erdmann Bidding Strategies on Energy Markets Rocco Melzian, Niels Ehlers, Robert Kraus Dipl.-Ing. Rocco Melzian

2 Agenda Market Design and Behaviors - Germany Comparing OTC volume to exchange traded volume Strategy space concerning short and long positions Deriving Bidding Strategies from Price Curves Germany (EEX) USA (PJM) Suisse (EEX) Spain (OMEL) Implications for model design Dipl.-Ing. Rocco Melzian - 2 -

3 The overall consumption is contracted over the counter and by contracts at exchanges. Demand = Q = Supply Q finaz Q finaz Q Exchange Q OTC Dipl.-Ing. Rocco Melzian - 3 -

4 Vertical grid load (used as an underestimator of real demand) is around 4 to 5 times larger than EEX trading volume MW M1 25M7 26M1 26M7 27M1 EEX market clearing volume, hour vertical grid load, hour Dipl.-Ing. Rocco Melzian - 4 -

5 Short demand positions induce risks (as well as chances into) portfolios. Load [MW] Time [d] C p base Q base p peak Q peak t mcp t Q long, t t mcp t Q short, t Dipl.-Ing. Rocco Melzian - 5 -

6 Variance of MCP induces price risk for long supply positions P max Q peak Q base Power [MW] Time [d] E p base Q base p peak Q peak t mcp t Q long, t ; t, mcp t p ask Dipl.-Ing. Rocco Melzian - 6 -

7 Three basic choices Mix of OTC and exchange based activities. Mix of long term contracts and short term market orders. Common risk minimizing strategy of market participants leads to left-over trade at exchanges. Dipl.-Ing. Rocco Melzian - 7 -

8 Agenda Market Design and Behaviors - Germany Comparing OTC volume to exchange traded volume Strategy space concerning short and long positions Deriving Bidding Strategies from Price Curves Germany (EEX) USA (PJM) Suisse (EEX) Spain (OMEL) Implications for model design Dipl.-Ing. Rocco Melzian - 8 -

9 Clearing of futures and forwards Inelastic real demand little/no demand side management Arbitrage OTC -> Exchange Left-Over Trading Theory Bidding Behavior 1 EEX Uhr Thursday Monday Nachfrage Angebot Euro/MWh [Euro/MWh] MW [MW] Dipl.-Ing. Rocco Melzian - 9 -

10 OTC arbitrage opportunities decrease during off peak period Uhr Monday Nachfrage Angebot Uhr Monday Nachfrage Angebot [Euro/MWh] 1 [Euro/MWh] [MW] [MW] Dipl.-Ing. Rocco Melzian - 1 -

11 Bidding Behavior 2 Pool No arbitrage OTC->Spot Theory 2 18 OMEL Uhr Monday Nachfrage - Ofertada Angebot - Ofertada Euro/MWh [Euro/MWh] OMEL 4 2 MW [MW] Dipl.-Ing. Rocco Melzian

12 Bidding Behavior 3 ISO, demand inelastic No physical clearing of futures and forwards Theory PJM Market - USA Montag, 25. Juli 25 Dienstag, 26. Juli 25 Euro/MWh Preis [Euro/MWh] MW Volumen [GW] Lastbereich Dipl.-Ing. Rocco Melzian

13 Bidding Behavior 4 No clearing of futures and forwards OTC -> Spot arbitrage trading Uhr Monday Theory 2 CH Nachfrage Angebot 15 Euro/MWh [Euro/MWh] 1 5 MW [MW] Dipl.-Ing. Rocco Melzian

14 Agenda Market Design and Behaviors - Germany Comparing OTC volume to exchange traded volume Strategy space concerning short and long positions Deriving Bidding Strategies from Price Curves Germany (EEX) USA (PJM) Suisse (EEX) Spain (OMEL) Implications for model design Dipl.-Ing. Rocco Melzian

15 Bidding Strategy Implications: 1. Dominating OTC markets lead to Left-Over bids/asks at exchange spot markets. 2. Clearing of long term contracts at exchanges leads to unlimited orders 3. Extensive demand side management would induces limited bid orders at moderate to high price levels. 4. For risk minimization reasons there are only very few real short bid positions 5. Arbitrage trading between OTC long term contracts and exchange spot market results in limited orders at opportunity cost (moderate to low price levels) of power plants Dipl.-Ing. Rocco Melzian

16 Contact Technische Universität Berlin Fakultät III Prozesswissenschaften Institut für Energietechnik Fachgebiet Energiesysteme Prof. Dr. Georg Erdmann Sekretariat TA 8 Einsteinufer Berlin Mail : Web: Fon : Fax : Dipl.-Ing. Rocco Melzian

17 Not all of the open interests at EEX are physically settled at the spot market MW M1 4M7 5M1 5M7 6M1 6M7 7M1 Open Interest Peak at last trading day before maturity Dipl.-Ing. Rocco Melzian

18 Vertical grid load and wind power were similar for 11/7 and 11/1/26 but MCP hour 18 at EEX was not! vert. grid load wind power mcp [MW] /3 11/5 11/7 11/9 11/11 11/13 11/15 11/17 11/19 Dipl.-Ing. Rocco Melzian

19 After price peak at players shifted bidding strategy to less unlimited bids and more limited bids and asks Uhr Tuesday Uhr Friday 3 25 Nachfrage Angebot 3 25 Nachfrage Angebot 2 2 [Euro/MWh] 15 1 [Euro/MWh] [MW] [MW] Dipl.-Ing. Rocco Melzian

20 Major players need to stabilize the market clearing prices Annahmen großer Anbieter Wenn kleine Anbieter zu Null bieten, dann ist der strategische Bereich klein und mit geringen Angebotsmengenvariationen zu kontrollieren Der Stromspotmarkt ist kein idealer (Polypol)Marktplatz Strategien großer Anbieter Es besteht kein Interesse an zu hohen Preisen, da dann Reaktion der Nachfrager und der Bundesnetzagentur zu befürchten steht Im Sinne einer langfristigen Gewinnmaximierung sollten Unternehmen mit Marktmacht den Markt im Punkt volbid2 stabilisieren Dipl.-Ing. Rocco Melzian - 2 -

21 Kleine Anbieter suchen einfache Strategie Annahmen kleiner Anbieter Im Tagesdurchschnitt werden minimal Grenzkosten erreicht, da Steuerung/Regelung überproportional teuer und deshalb keine Stundenprodukte geboten werden können Das Risiko für AVG(MCP) unter Grenzkosten muss ausreichend klein sein Strategie kleiner Anbieter Unter o.g. Annahmen ist es rational zu Null zu bieten, da so die geringsten Transaktionskosten anfallen bei gleichem Ergebnis Dipl.-Ing. Rocco Melzian

22 How does all this integrate into a model? Individual behavior -> intelligent software agents Fundamentally as well as strategically driven Real power plant fleet Real fuel prices Mark to market Interdependency between OCT and Exchange based trading Interdependencies between Futures/Forwards and short term trading at spot and intraday markets EEX bid/ask as left overs of portfolio optimization as well as chance creating strategy of taking willingly short positions. Dipl.-Ing. Rocco Melzian

23 What to use such an model for? Understanding market mechanics Predicting bid and ask curves and instabel market situations for specific market designs Optimization between Futures/Forwards and Spot positions of a portfolio Bessembinder/Lemmon Dipl.-Ing. Rocco Melzian

24 Power plant availability data for 11/7/26 published by EEX 25 2 Nuclear Lignite Coal Gas Oil Water other availability for 11/7/26 15 [MW] Apr6 1.May6 1.Jun6 1.Jul6 1.Aug6 1.Sep6 1.Oct6 1.Nov6 Dipl.-Ing. Rocco Melzian

25 .. could lead to suboptimal power plant capacity allocation between OTC and Spot market which could enforce price peaks in critical situations Uhr Tuesday Nachfrage Angebot [Euro/MWh] [MW] Dipl.-Ing. Rocco Melzian

26 According to data provided by EEX there was no lack of producing capacity at 11/7/ German Power Plants, , hour 8 7 German Power Plants, , hour [MW] other Water Oil Gas Coal Lignite Nuclear [MW] other Water Oil Gas Coal Lignite Nuclear 1 1 installed available produced installed available produced Dipl.-Ing. Rocco Melzian

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