Bid Lattices and the Value of Flexibility:A Granularity Ratio for Capacity Markets

Der Herr des Gitters: Warum Größe in der Energiewelt zählt

Stellen Sie sich das Stromnetz wie einen riesigen, summenden Marktplatz vor, auf dem jede Sekunde Strom gekauft und verkauft wird. In dieser Welt gibt es zwei Hauptarten von Transaktionen: den Verkauf des tatsächlich erzeugten Stroms (wie Wasser, das aus einem Wasserhahn fließt) und den Verkauf des Versprechens, bereit zu sein, Strom zu erzeugen, falls er benötigt wird (wie ein Feuerlöscher, der griffbereit an der Wand hängt). Diese „Bereitschaft“ wird als Kapazität oder Reserve bezeichnet.

Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler und Ingenieure zu berechnen, wie viel Geld eine Batterie oder ein Kraftwerk in diesem Markt verdienen kann. Um dies zu tun, verwenden sie meist mathematische Modelle, die Elektrizität wie Wasser behandeln: glatt, kontinuierlich und unendlich teilbar. Man kann sich vorstellen, 0,999 Liter oder 1,001 Liter Wasser ohne Probleme zu verkaufen. Aber in der realen Welt funktionieren Strommärkte nicht wie ein glatter Wasserstrom; sie funktionieren wie ein Lineal mit Markierungen. Man kann Strom nur in spezifischen, festen Schritten verkaufen, wie z. B. 1 MW, 2 MW oder 3 MW. Man kann keine 1,5 MW verkaufen, wenn der Markt nur ganze Zahlen akzeptiert. Dieses Paper untersucht, was passiert, wenn man versucht, eine glatte, kontinuierliche Vorstellung von Wert in einen Markt zu pressen, der nur in „Blöcken“ spricht. Es stellt eine einfache, aber knifflige Frage: Wie viel Geld verlieren wir, weil das Lineal des Marktes zu grob ist?

Die große Entdeckung des Papers: Die „Stückigkeit“-Steuer

Dieses Paper, geschrieben von Brieuc Le Roux-Tardif, taucht in die chaotische Realität der Strommärkte ein und untersucht speziell, wie die „Stückigkeit“ (Chunkiness) der Gebotsregeln den Wert von Energiespeichern, wie etwa riesigen Batterien, beeinflusst. Der Autor führt eine clevere neue Methode ein, um dieses Problem mit einer einzigen Zahl zu messen, dem sogenannten Granularitätsverhältnis (nennen wir es $\rho$). Denken Sie bei $\rho$ an ein Maß dafür, wie „groß“ Ihre Batterie im Vergleich zur kleinsten Schrittweite des Marktes ist.

Wenn der Markt sagt: „Wir kaufen nur in 1-MW-Blöcken“, und Sie eine 1-MW-Batterie haben, ist Ihr Verhältnis 1. Wenn Sie eine 100-MW-Batterie haben, ist Ihr Verhältnis winzig (0,01), was bedeutet, dass der 1-MW-Schritt nur ein winziger Punkt für Ihr riesiges Asset ist. Das Paper beweist, dass der Fehler bei der Bewertung Ihrer Batterie vollständig von diesem Verhältnis abhängt.

Hier kommt die Wendung: Das Paper stellt fest, dass der weit verbreitete Glaube – dass größere Batterien immer „sicherer“ und näher am perfekten mathematischen Modell sind – nur im Durchschnitt wahr ist. In der Realität ist die Beziehung ein gezacktes Sägezahnmuster. Manchmal wird eine Batterie, die nur geringfügig kleiner als ein perfektes Vielfaches der Markt-Schrittweite ist, mit einer massiven Strafe belegt. Wenn der Markt-Schritt beispielsweise 1 MW beträgt, steckt eine Batterie mit einer Größe von 1,99 MW in großen Schwierigkeiten. Sie kann nicht ihre vollen 1,99 MW verkaufen, weil der Markt nur ganze Zahlen annimmt. Sie muss auf 1 MW abrunden, wodurch fast die Hälfte ihrer Leistung „strukturell unverkäuflich“ bleibt. Das Paper zeigt, dass das Worst-Case-Szenario eintritt, wenn ein Asset knapp unter der doppelten Größe des Markt-Schritts liegt, wobei bis zu die Hälfte der Anschlussleistung verschwendet werden kann.

Das französische Experiment: Wenn „Bereitschaft“ das „Handeln“ tötet

Um diese Ideen zu testen, führte der Autor eine massive Simulation unter Verwendung von 943 Tagen realer Marktdaten aus Frankreich (deckend für den Zeitraum 2024 bis 2026) durch. Dabei betrachtete er eine Standard-1-MW-2-Stunden-Batterie.

Die Ergebnisse waren überraschend und kontraintuitiv. Die meisten Menschen gehen davon aus, dass man bei „stückigen“ Regeln hauptsächlich dadurch verliert, nicht genug Kapazität (das Versprechen, bereit zu sein) verkaufen zu können. Doch das Paper fand das Gegenteil heraus. Bei der kleinsten Asset-Größe (wo das Verhältnis $\rho = 1$ ist), hat das kontinuierliche mathematische Modell den Wert der Batterie um 4,2 % überschätzt. Davon entfielen jedoch 77 % des verlorenen Wertes nicht auf entgangene Kapazitätsverkäufe, sondern auf verdrängten Arbitragehandel (displaced arbitrage).

Hier ist die Metapher: Stellen Sie sich vor, Sie sind ein Taxifahrer, der entweder Fahrgäste befördern (Energiehandel) oder einen Platz in einer VIP-Schlange halten kann (Kapazitätsreserve). Die Marktregeln besagen: Wenn Sie den VIP-Platz nehmen, müssen Sie Ihr Auto parken und für die gesamte Schicht aufhöre zu fahren. Wenn Ihr Auto klein ist (1 MW), bedeutet die Annahme des VIP-Platzes, dass Sie gar nicht mehr fahren können. Sie verlieren alle Fahrgelder. Das Paper zeigt, dass die „stückigen“ Regeln kleine Batterien dazu zwingen, sich zwischen „Taxi“ oder „VIP“ zu entscheiden, anstatt beides gleichzeitig zu tun. Das kontinuierliche Modell geht davon aus, dass man beides fließend machen kann, aber der reale Markt erzwingt einen harten Stopp, was dem Batteriebesitzer viel potenziellen Handelsgewinn kostet.

Was dies für die Zukunft bedeutet

Das Paper zeigt nicht nur ein Problem auf, sondern bietet ein Toolkit für drei verschiedene Gruppen:

1. Für die Mathe-Genies (Modellierer): Hören Sie auf vorzugeben, dass Elektrizität perfekt glatt ist. Wenn Sie eine Batterie bewerten, müssen Sie das „Stückigkeitsverhältnis“ ($\rho$) angeben. Wenn die Batterie kein perfektes Vielfaches der Markt-Schrittweite ist, ist Ihre Mathematik wahrscheinlich falsch, und Sie sollten eine zweite, realistischere Berechnung durchführen, um die Fehlerspanne zu ermitteln.
2. Für die Erbauer (Entwickler): Wenn Sie eine Batterie bauen, spielt die Größe eine wichtigere Rolle, als Sie denken. Eine Batterie zu bauen, die exakt 1 MW, 2 MW oder 3 MW groß ist (perfekte Vielfache der Markt-Schrittweite), ist klüger, als eine mit 1,9 MW oder 2,1 MW zu bauen. Letztere Größen lassen Sie mit „unverkäuflicher“ Leistung zurück, für die Sie bezahlt haben, die Sie aber nicht nutzen können.
3. Für die Regelsetzer (Marktdesigner): Die Art und Weise, wie der Markt seine Schrittweite (das Inkrement) festlegt, wirkt wie eine Steuer auf kleine Akteure. Eine grobe Schrittweite (wie 1 MW) schadet kleinen Batterien viel mehr als großen. Das Paper legt nahe, dass kleinere Schritte oder die Möglichkeit für kleine Batterien, sich zu größeren Gruppen zusammenzuschließen (Aggregation), diese Ungerechtigkeit beheben könnten.

Das Fazit

Das Paper beweist, dass das „Granularitätsverhältnis“ der Schlüssel zum Verständnis dessen ist, wie viel Wert in Strommärkten aufgrund starrer Regeln verloren geht. Es zeigt, dass der Fehler nicht nur ein kleines Rundungsproblem ist, sondern ein struktureller Fehler, der kleine Assets deutlich weniger wertvoll machen kann, als Modelle vorhersagen. Die größte Überraschung ist, dass die Kosten dieser starren Regeln nicht nur der Verlust von Kapazitätsumsätzen sind; es ist oft die Unfähigkeit, überhaupt Energie zu handeln. Der Autor maß diese Lücke bei einer Standard-Kleinbatterie in Frankreich mit 4,2 %, wobei der Großteil dieses Verlusts aus der Unfähigkeit resultierte, Energie zu handeln, während man eine Reserveposition hält.

Kurz gesagt: Das Lineal des Marktes ist zu grob für kleine Akteure, und solange sich die Regeln nicht ändern oder die Akteure nicht größer werden, lassen sie Geld auf dem Tisch liegen – nicht weil sie nicht klug sind, sondern weil die Mathematik der realen Welt nicht mit den glatten Kurven der Lehrbücher übereinstimmt.