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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/502313
Projekttitel
DigIPlat – Digitale Lösungen für die Interoperabilität von Flexibilitätsplattformen
Projekttitel Englisch
DigIPlat – Digital Solutions for Interoperability of Flexibility Platforms

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Kurzbeschreibung
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Publikationen / Ergebnisse
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URL-Adressen
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Schlussbericht
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Erfasste Texte


KategorieText
Kurzbeschreibung
(Deutsch)

Die Energiewende mit dem Ziel eines klimaneutralen Energiesystems erfordert einen hohen Grad an Dezentralisierung, Sektorkopplung und Digitalisierung. Skalierbare digitale Flexibilitätsplattformen werden in diesem Prozess eine wichtige Rolle einnehmen. Ein hohes Maß an Interoperabilität dieser Plattformen auf nationaler und internationaler Ebene sowie die Standardisierung von Verfahren und Produkten sind von entscheidender Bedeutung für die Versorgungssicherheit und die Förderung einer wirtschaftlich effizienten und koordinierten Zuweisung von Flexibilität. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung neuer digitaler Lösungen, die auf die Interoperabilität von Flexibilitätsplattformen abzielen und auf der Kombination mehrerer IKT-, wirtschaftlicher oder verfahrens-technischer Maßnahmen beruhen. Um diese Lösungen abzuleiten, wird der einzigartige Anwendungs-fall von grenzüberschreitender und plattformübergreifender Koordination von Flexibilität für Redispatch-, Regelenergie- und Intraday-Märkten analysiert und getestet. Die digitalen Lösungen werden in einem Feldtest zur technischen Bewertung eingesetzt. Mögliche Wohlfahrtsgewinne der Plattforminteroperabilität und -standardisierung werden mithilfe von Markt- und Netzwerksimulationen gemessen. Der Schweiz wird aufgrund der hängigen Verhandlungen mit der EU gesondert Beachtung geschenkt.

Kurzbeschreibung
(Englisch)

The energy transition towards the goal of a climate neutral energy system requires to more decentral-ization, sector coupling and digitalization. Scalable digital flexibility platforms will play a major role in this process. A high level of interoperability of those platforms on national and international levels along with standardization of procedures and products is crucial for security of supply and to foster an economically efficient and coordinated allocation of flexibility.The aim of this project is the development of new digital solutions targeting at interoperability of flexi-bility platforms based on a combination of several ICT, economic, or procedural measures. To derive these solutions, a unique use case of cross-border and cross-platform coordination of flexibility for redispatch, balancing and intraday markets will be analyzed and tested. The digital solutions will be applied in a field test for technical evaluation. Possible welfare-benefits of platform interoperability and standardization are measured using market and network simulations. Switzerland is receiving special attention due to the pending negotiations with the EU.

Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
Zugehörige Dokumente
URL-Adressen
(Englisch)
Schlussbericht
(Deutsch)

Dezentrale, flexible Kapazitäten werden zunehmend zum Rückgrat der Versorgungssicherheit. Ihre digitale Vernetzung erfordert Datenaustausch und damit eine Neufassung der Zusammenarbeit zwischen Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern. Die Einrichtung elektronischer Kommunikations- und Handelsplattformen für den grenzüberschreitenden Spotmarkt, die Einbeziehung von Ausgleichsdiensten und Kapazitätsmanagement, ist eine natürliche Folge davon und steigert das Wertschöpfungspotenzial im integrierten europäischen Strommarkt weiter.

Bisher dominierten grosse Stromversorger den Zugang zu den Märkten für Systemdienstleistungen. Mit zunehmenden dezentralen Einspeisungen und Speicherkapazitäten auf Verteilnetzebene besteht ein wachsender Bedarf an Stabilisierungsmechanismen auf allen Spannungsebenen und somit an der Integration kleinerer Anbieter und Verbraucher. Dezentrale, flexible Erzeugungs- und Speicherkapazitäten sowie die Umwandlung in andere Energieträger wie Wasserstoff, synthetische Gase oder thermische Energie erfordern eine effiziente und effektive Koordination. Begleitet von Sektorkopplung wird das Energiesystem immer dezentraler und vernetzter. Die Digitalisierung erzeugt die erforderlichen Daten und ermöglicht eine interne Vernetzung sowie eine externe Vernetzung mit den Märkten.

Das DigIPlat-Projekt beschäftigt sich mit der Interoperabilität von Flexibilitätsplattformen, über die die Zuteilung flexibler Kapazitäten besser koordiniert werden kann, was sowohl deren Wirtschaftlichkeit als auch die Versorgungssicherheit erhöht. Zu diesem Zweck werden Lösungen für die plattformübergreifende Nutzung von Flexibilität für Redispatch, Regelenergie und Intraday-Märkte konzeptionell aus einer Informations- und Verfahrenstechnikperspektive entwickelt und ökonomisch analysiert. Letztere umfasst eine gründliche Analyse der kurzfristigen Märkte, auf denen flexible Kapazitäten angeboten werden: Regelarbeitsmarkt (RAM) und Intraday-Markt (IDM). Wir schätzen den Mehrwert einer flexiblen Kapazität, die im RAM und IDM angeboten wird. Um das Ertragspotenzial von Intraday- und Regelenergieprodukten aus der Sicht eines Anbieters zu bewerten, werden Intraday- und Regelenergieprodukte als Finanzoptionen modelliert.

Empirische Analysen mit Daten aus dem Jahr 2023 deuten darauf hin, dass trotz unterschiedlicher Produktmerkmale im Allgemeinen beide Märkte gleichermassen attraktiv sind. Das Angebot von Regelenergie wäre nur profitabler als der Handel im Intraday-Markt in den letzten 30 Minuten vor der Lieferung für Anbieter in einer Regelzone mit geringer Liquidität (dargestellt durch eine geringe Tiefe des Intraday-Orderbuchs, hohe Geld-Brief-Spannen und eine geringe Anzahl von Transaktionen). Die Bewertungsmethodik ermöglicht auch Prognosen über Erträge in kommenden Lieferperioden und damit die Entwicklung einer Entscheidungsregel dafür, ob ein Lieferant auf dem Intraday- oder Regelenergiemarkt bieten sollte, da die Kapazität nur einmal vermarktet werden kann. Als Anwendungsfall untersuchen wir die potenzielle Übertragung von Geboten vom Intraday-Markt auf den RAM. Dadurch erhöht sich die Liquidität des Letzteren und kann aufgrund einer Verschiebung der Merit-Order-Kurve durch die zusätzlichen Gebote zu niedrigeren Kosten für Regelenergie führen. Da die Verdienstmöglichkeiten im Intra-day- und im Regelenergiemarkt ähnlich sind, wären keine zusätzlichen Anreize erforderlich, damit Teilnehmer am Intraday-Markt ihre Gebote übertragen lassen.

Zur Bewertung der Qualität des Intraday-Marktes führen wir eine Metrik ein, die Friktionen für Limit-Orderbücher eines einzelnen Handelsprodukts quantifiziert. Zudem beschreiben wir ein allgemeines Modell für die gemeinsame Dynamik von Preisen und Volumen einer offenen Position auf Basis von Kopulas.

Anschliessend zeigen wir die Auswirkungen von PICASSO auf die Nachfrage nach sekundärer und tertiärer Regelreserve und analysieren die Auswirkungen auf das Gebotsverhalten der Marktteilnehmer im Intraday-Markt durch den Vergleich der Jahre 2021 und 2023 (vor und nach dem Go-Live von PICASSO). Ein letzter Abschnitt reflektiert über potenzielle Systemrisiken, die im Zusammenhang mit Absicherungsstrategien auftreten können.

Schlussbericht
(Englisch)

Decentralized, flexible capacities are increasingly becoming the backbone of supply security. Their digital networking requires data exchange and thus a redefinition of cooperation between transmission and distribution system operators. The establishment of electronic communication and trading platforms for cross-border spot trading, incorporating balancing services and capacity management, is a natural consequence of this and further increases the value-added potential in an integrated European electricity market.

To date, access to the markets for system services has been dominated by large electricity suppliers. With increasing decentralized feed-in and storage capacities at the distribution grid level, there is a growing need for stabilization mechanisms across all voltage levels and, as a result, for the integration of smaller suppliers and consumers. Decentralized, flexible generation and storage capacities, as well as conversion into other energy carriers such as hydrogen, synthetic gases, or thermal energy, require efficient and effective coordination. Accompanied by sector coupling, the energy system is becoming more decentralized and interconnected. Digitalization generates the necessary data and enables internal networking as well as external networking with the markets.

The DigIPlat project deals with the interoperability of flexibility platforms through which the allocation of flexible capacities can be better coordinated, thereby increasing their economic efficiency as well as the security of supply. To this end, solutions for the cross-platform utilization of flexibility for redispatch, balancing energy, and intraday markets are being conceptually developed from an information and procedural engineering perspective and analyzed from an economic viewpoint. The latter involves a thorough analysis of those short-term markets where a flexible capacity could be offered: The balancing energy market (BEM) and the intraday market (IDM). We estimate the value added by a flexible capacity that is offered in the BEM and IDM. To assess the earnings potential of intraday and balancing energy products from a supplier's perspective, intraday and balancing energy products are modeled as financial options.

Empirical analyses with 2023 data indicate that, despite different product characteristics, in general both markets are similarly attractive. Offering balancing energy would only be more profitable than trading in the intraday market in the last 30 minutes before delivery for providers in a control area with low liquidity (reflected by a low depth of the intraday order book, high bid-ask spreads and a small number of transactions). The evaluation methodology also allows forecasts of returns in upcoming delivery periods and, thereby, the development of rules as to whether a supplier should bid on the intraday or balancing energy market, since the capacity can only be marketed once. As a use case, we investigate a potential transfer of bids from the intraday to the BEM. This increases the liquidity of the latter and, due to a shift in the merit order curve by the additional bids, can lead to lower costs for balancing energy. Since the earnings opportunities in the intraday and the balancing energy market are similar, no additional incentives would be needed for participants in the intraday market to allow their bids to be transferred.

To assess the quality of the intraday market, we introduce a metric that quantifies frictions for limit order books of an individual trading product. We also describe a general model for the joint dynamics of prices and volume of an open position based on copulas.

Next, we show the impact of PICASSO on the demand for automatic and manual frequency restauration reserve, and we analyze the impact on the bidding behavior of market participants in the intraday market by comparing the years 2021 and 2023 (before and after go-live of PICASSO). A last section reflects on the potential system risks that may arise in connection with hedging strategies.

Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Französisch)

Les capacités décentralisées et flexibles deviennent de plus en plus le pilier de la sécurité d'approvisionnement. Leur mise en réseau numérique nécessite un échange de données et ainsi une redéfinition de la coopération entre les opérateurs de systèmes de transmission et de distribution. L'établissement de platesformes électroniques de communication et de trading pour les échanges transfrontaliers au comptant, intégrant des services d'équilibrage et de gestion des capacités, est une conséquence naturelle de cela et accroît encore le potentiel de création de valeur sur un marché européen de l'électricité intégré.

Jusqu'à présent, l'accès aux marchés des services systémiques a été dominé par de grands fournisseurs d'électricité. Avec l'augmentation des capacités décentralisées d'injection et de stockage au niveau du réseau de distribution, il y a un besoin croissant de mécanismes de stabilisation à tous les niveaux de tension et, par conséquent, d'intégration de plus petits fournisseurs et consommateurs. Les capacités de génération et de stockage décentralisées et flexibles, ainsi que la conversion en d'autres vecteurs énergétiques tels que l'hydrogène, les gaz synthétiques ou l'énergie thermique, nécessitent une coordination efficace et efficiente. Accompagné par le couplage des secteurs, le système énergétique devient de plus en plus décentralisé et interconnecté. La digitalisation génère les données nécessaires et permet la mise en réseau interne ainsi que des interactions externes avec les marchés.

Le projet DigIPlat traite de l'interopérabilité des platesformes de flexibilité grâce auxquelles l'allocation des capacités flexibles peut être mieux coordonnée, ce qui accroît leur efficacité économique ainsi que la sécurité d'approvisionnement. À cette fin, des solutions pour l'utilisation interplateformes de la flexibilité pour le redispatch, l'énergie de réglage et les marchés intraday sont développées conceptuellement d'un point de vue de l'ingénierie de l'information et des procédures, et analysées d'un point de vue économique. Cette dernière implique une analyse approfondie des marchés à court terme où une capacité flexible pourrait être offerte: le marché de l'énergie de réglage (BEM) et le marché intraday (IDM). Nous estimons la valeur ajoutée par une capacité flexible offerte dans le BEM et l'IDM. Pour évaluer le potentiel de revenu des produits intraday et d'énergie de réglage du point de vue d'un fournisseur, les produits intraday et d'énergie de réglage sont modélisés comme des options financières.

Les analyses empiriques avec les données de 2023 indiquent que, malgré des caractéristiques de produit différentes, en général les deux marchés sont également attrayants. L'offre d'énergie de réglage ne serait plus rentable que le trading sur le marché intraday dans les 30 dernières minutes avant la livraison pour les fournisseurs dans une zone de contrôle avec une faible liquidité (reflétée par une faible profondeur du carnet de commandes intraday, des écarts de prix acheteur-vendeur élevés et un petit nombre de transactions). La méthodologie d'évaluation permet également des prévisions de rendements pour les prochaines périodes de livraison et, par conséquent, le développement de règles pour déterminer si un fournisseur devrait proposer des offres sur le marché intraday ou d'énergie de réglage, puisque la capacité ne peut être commercialisée qu'une seule fois. À titre de cas d'utilisation, nous étudions un transfert potentiel des offres du marché intraday vers le marché BEM. Cela augmente la liquidité de ce dernier et, en raison d'un déplacement de la courbe de mérite par les offres supplémentaires, peut entraîner des coûts plus bas pour l'énergie de réglage. Comme les opportunités de revenus sur les marchés intraday et de l'énergie de réglage sont similaires, aucun incitatif supplémentaire ne serait nécessaire pour que les participants au marché intraday permettent le transfert de leurs offres.

Pour évaluer la qualité du marché intraday, nous introduisons une métrique quantifiant les frictions pour les carnets d'ordres limites d'un produit de trading individuel. Nous décrivons également un modèle général pour la dynamique conjointe des prix et du volume d'une position ouverte basé sur des copules.

Ensuite, nous montrons l'impact de PICASSO sur la demande de réserve de restauration de fréquence automatique et manuelle, et nous analysons l'impact sur le comportement d'offre des participants du marché intraday en comparant les années 2021 et 2023 (avant et après la mise en service de PICASSO). Une dernière section reflète sur les risques systémiques potentiels pouvant survenir en lien avec les stratégies de couverture.