Dekarbonisierung und Dezentralisierung stellen das Energiesystem vor neue Herausforderungen. Durch die Energiewende müssen immer mehr geographisch verteilte und variabel produzierende Anlagen in das System integriert werden. Dies ist vor allem eine Herausforderung für das Netz, das auf diese Art der Nutzung nicht ausgelegt war und dessen Ausbau nicht mit den aktuellen Anforderungen Schritt halten kann.

Marktbasierte Flexibilitätsoptionen sollen vor diesem Hintergrund Netzbetreibern zusätzliche kostengünstige Mechanismen bereitstellen, um das Netz aktiv zu managen. So kann die Systemsicherheit garantiert werden, während Engpassmanagementkosten reduziert werden. Das enera Projekt hat in diesem Kontext dazu beigetragen, das Marktdesign und die relevanten Prozesse für einen Flexibilitätsmarkt zu erarbeiten. Das grundsätzliche Konzept für ein Marktdesign, das den Netzbetreibern effizient Flexibilität zur Verfügung stellt, ist im Artikel  „Das Marktdesign des enera Flexmarktes“ beschrieben.

Das Herz eines jeden Marktes unter einem bestimmten Marktdesign ist der digitale Marktplatz – dort, wo Angebot und Nachfrage zusammentreffen und ein Preissignal entsteht. Der Marktplatz und seine Umgebung bestehen aus dem Handelssystem selbst, das für die Bereitstellung und die Aktivierung von Flexibilität genutzt wird, sowie aus zahlreichen Satellitensystemen und Prozessen, die für pre- und post-trading Aufgaben genutzt werden. Dieser Artikel gibt eine high level-Beschreibung des von EPEX SPOT implementierten enera Marktplatzes.

Der enera Marktplatz wurde von EPEX SPOT im Rahmen des enera Projektes konzeptualisiert, entwickelt, umgesetzt und betrieben.

Abbildung 1: enera Projektphasen, Quelle: EPEX SPOT

Das Ziel war es, den Abruf von Flexibilität gemäß des Marktdesigns zu ermöglichen, das im oben aufgeführten separaten Artikel näher beschrieben wird. Mit dem enera Markt ging der erste börsenbetriebene Flexibilitätsmarkt für Engpassmanagement in Europa live. Die Demonstrationsphase des Flexibilitätsmarktkonzeptes als Ganzes und des Marktplatzes im Besonderen wurde erfolgreich vom 04. Februar 2019 bis zum 30. Juni 2020 durchgeführt. Im Laufe des Marktbetriebs konnte so angebotene lokale Flexibilität effizient zentralisiert und in koordinierter Weise von Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern aktiviert werden. Insgesamt wurden mehr als 4.000 Flexibilitätsgebote an das System übermittelt, was zu über 130 Transaktionen geführt hat, in insgesamt 23 lokalen Marktgebieten. Neun Marktteilnehmer haben zum Erfolg des Projekts beigetragen: Zwei Verteilnetzbetreiber, ein Übertragungsnetzbetreiber und sechs Flexibilitätsanbieter.

Die erfolgreiche Umsetzung des Marktdesigns wurde durch die Implementierung des Marktplatzes mit seinem Handelssystem und dazugehörigen Prozessen ermöglicht.

Prozesse, Produkte und IT-Systeme des enera Marktes orientieren sich am etablierten, überregional organisierten Intraday Markt. Durch die Orientierung der Systeme und Prozesse an den bestehenden Großhandelsmarkt wurde der Aufwand der Anbindung und operativen Nutzung des Flexibilitätsmarktes für Marktteilnehmer erheblich reduziert, was zu einer Senkung der Markteintrittsbarrieren führt. Die Anpassung der bestehenden Systeme an die spezifischen Bedürfnisse des Flexibilitätshandels war dabei eine der großen Herausforderungen des Projektes.

Der Handel öffnet um 15 Uhr des Vortages (D-1) und endet 5 Minuten vor Lieferstart. Dies ermöglicht den Handel von Flexibilität bis kurz vor der Lieferung, was vor allem aufgrund sich ändernder Prognosen wichtig ist. Analog zum Intraday Markt ist ein kontinuierlicher Handel auf dem enera Markt möglich. In der Praxis werden die Netzbetreiber jedoch nur bei einem erwarteten Engpass auf dem Markt aktiv.

Abbildung 2: Der enera Markt im Zeitablauf der Kurzfristmärkte, Quelle: EPEX SPOT

Die Funktionsweise des lokalen Flexibilitätsmarktes kann anhand der Zeitachse der in Abbildung 2 dargestellten Ereignisse erläutert werden:

•  Zu Beginn erteilt der anschließende Netzbetreiber einmalig eine Zertifizierung für die Flexibilitätsanlagen, die als Berechtigung für die Teilnahme am Flexmarkt dient
• Die Netzbetreiber führen regelmäßig Netzengpassprognosen durch, um so möglichst frühzeitig im Intraday-Zeitbereich Engpässe in ihrem Netz zu detektieren und den daraus resultierenden Flexibilitätsbedarf zu bestimmen sowie diesen mit den anderen Netzbetreibern zu koordinieren. Die Netzbetreiber stellen anschließend ihren Bedarf an Flexibilität sowie ihre Zahlungsbereitschaft  auf der Handelsplattform ein. Ebenso stellen die Vermarkter ihre verfügbare Flexibilität sowie Angebotspreise ein. Die Handelsplattform stellt Angebot und Nachfrage gegenüber und informiert im Anschluss die Marktteilnehmer, wenn beide Gebote kompatibel sind und ein Geschäft zustande gekommen ist. Anschließend ist der Flexibilitätsanbieter verpflichtet, die Flexibilität entsprechend den Produktspezifikationen zu liefern. Der enera Marktplatz stellt somit einen Koordinierungsmechanismus bereit, der Zahlungsbereitschaft und Kosten für Flexibilität zusammenführt und den Preis für Flexibilität ermittelt.
• Die Flexibilitätslieferung hat eine physische Auswirkung auf das Stromnetz (Einspeisung oder Entnahme von Strom in das bzw. aus dem Netz), wodurch Netzengpässe wirksam gelöst oder gemildert werden können. Diese Flexibilitätsbereitstellung wird von den Netzbetreibern ex-post auf der Grundlage von Messdaten am Einspeisepunkt als Teil der Prozesse der Nachweisplattform überprüft. Die Nachweisplattform wird in dem Artikel “ Nachweisführung und Nachweisplattform“ beschrieben.

Der enera Marktplatz erfüllt eine zentrale Rolle für den Handel und die Aktivierung von Flexibilität innerhalb des hier beschriebenen Marktprozesses. Er bringt die koordinierte Flexibilitätsnachfrage der Netzbetreiber (Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber) mit den Flexibilitätsangeboten der Flexibilitätsanbieter zusammen. In diesem Zusammenhang agiert die EPEX SPOT als unabhängiger Flexibilitätsmarktbetreiber, der eigene Marktregeln und -prozesse in Einklang mit den Erwartungen und Möglichkeiten der Netzbetreiber und Flexibilitätsanbieter entwickelt, bereitstellt und überwacht.

Ähnlich wie bei der Organisation des Großhandelsmarktes ist der unabhängige Betrieb des Flexibilitätsmarktes ein zu präferierendes Betreibermodell, da es höchste Neutralitäts- und Transparenzstandards ermöglicht:

• Ein umfassend neutraler Intermediär zwischen Netzbetreibern als Käufer und Flexibilitätsanbieter als Verkäufer, insbesondere in Hinblick auf Unbundling-Vorschriften für Netzbetreiber
• Ein anonymer Markt mit transparenten Prozessen und Preissignalen, die die Entwicklung neuer Flexibilitätsressourcen fördert

Der Marktplatz wurde vom erfahrenen Market Operations Team der  EPEX SPOTs 24 Stunden, sieben Tage die Woche betrieben. So wurde sichergestellt, dass Marktteilnehmer jederzeit die notwendige Unterstützung erhalten und dass das System zu jeder Zeit effizient zur Verfügung steht.

Das für den enera Marktplatz genutzte Handelssystem ist das M7 Handelssystem, bereitgestellt durch Deutsche Börse AG und schon durch den Intraday Handel der EPEX SPOT bekannt. Dieses Handelssystem wurde mit neuen Funktionalitäten und Eigenschaften erweitert, um den Use Case eines Flexibilitätsmarktes abzubilden. In einem Orderbuch werden Flexibilitätsangebote werden mit Flexibilitätsnachfragen mit identischen Produktmerkmalen anonymisiert zusammengeführt, ergänzt mit Informationen zu Menge und Preis für jedes Gebot.  Die Kombination verschiedener Produktmerkmalsausprägungen führt zu einer Vielzahl an Oderbüchern. Der Matching-Prozess stellt sicher, dass zwei Gebote dann ausgeführt werden, wenn ein Flexibilitätsangebot mit einer Flexibilitätsnachfrage kompatibel ist. Marktteilnehmer können durch den kontinuierlichen Handel zu jeder Zeit Gebote senden, annehmen oder annullieren. Kommt ein Geschäft zustande und wird ausgeführt, werden die beteiligten Marktteilnehmer informiert.

Abbildung 3: prototypische Darstellung eines Orderbuchs, Quelle: EPEX SPOT

Durch die Nutzung dieses etablierten Handelssystems, werden die Markteintrittsbarrieren gesenkt. Auf das Handelssystem kann auf verschiedene Weise zugegriffen werden:

• Durch eine grafische Benutzeroberfläche, die die verschiedenen Flexibilitätsangebote anzeigt, können Marktteilnehmer jederzeit manuell Flexibilitätsangebote in verschiedenen Marktgebieten senden, annehmen oder stornieren.
• Durch eine Anwendungsprogrammierschnittstelle (Application Programming Interface, API), mit der Marktteilnehmer ihre Handelsaktivitäten selbst oder mit vorhandenen Lösungen von unabhängigen Softwareanbietern (Independent Software Vendors, ISVs) automatisieren können. Dies ermöglicht eine Marktteilnahme immer kleinerer Anlagen, die von Aggregatoren und Vermarktern in virtuellen Kraftwerken (Virtual Power Plant, VPPs) zusammengeführt werden.

Die Ähnlichkeit zwischen dem EPEX Intraday Markt und dem enera Flexmarkt, beide durch das Handelssystem M7 mit kompatibler Struktur der Handelsprodukte implementiert, hat es den Großhandelsmarktteilnehmern erlaubt, schnell und kosteneffizient am enera Markt teilnehmen zu können. Bestehende Lösungen und Erfahrungen, die von Marktteilnehmern z.B. Aggregatoren oder unabhängigen Softwareanbietern auf der Basis der M7-System-API entwickelt wurden, konnten auf den enera Marktplatz ausgedehnt werden, wodurch die Effizienz und Standardisierung der Handelsaktivitäten weiter gesteigert werden konnte. Eine solche Synergie ermöglichte es Flexibilitätsanbietern, ihre Flexibilität im Hinblick auf verschiedene Marktchancen, die sich aus den Intraday Großhandelsmärkten und dem kontinuierlichen enera-Markt von EPEX SPOT ergaben, besser zu optimieren und so eine maximale Effizienz und Liquidität in beiden Märkten zu gewährleisten.

Da das System bereits großflächig implementiert ist, ermöglicht es eine weitere Anwendung von Marktmodellen für das Engpassmanagement auch über die enera Region hinaus. Es ist geeignet, hunderttausende von Marktereignissen zu verarbeiten, wodurch die Integration von zunehmend kleineren Marktteilnehmern und Anlagen erleichtert wird. So wird es möglich, den Kreis der Flexibilitätsakteure, die einen Beitrag zum Engpassmanagement leisten können, effektiv zu erweitern. Durch die API-Funktionalität ist eine Automatisierung möglich und sogar notwendig. Sie ermöglicht eine direktere, optimierte und skalierbarere Marktaktivität auf Seiten der Flexibilitätsanbieter und Netzbetreiber über immer mehr Produkte, Lieferfristen und lokale Marktgebiete.

Marktteilnehmer (Netzbetreiber und Flexibilitätsanbieter) agieren auf dem Markt, indem sie Flexibilitätsnachfrage und Flexibilitätsangebote an das Handelssystem schicken. Diese Gebote hängen von ihren Flexibilitätsfähigkeiten und -bedürfnissen ab. Generell werden enera Marktgebote in zwei Kategorien unterteilt, sogenannte Bids und Asks, und können jeweils von zwei Arten von Marktteilnehmern gesendet werden: Netzbetreiber und Flexibilitätsanbieter.

Der überwiegende Anwendungsfall des enera Marktes ist die Aktivierung von Flexibilität, um in der enera Region die Stromproduktion zu verringern oder die Stromnachfrage zu erhöhen, um Engpässe zu lösen, die aus hoher Windeinspeisung resultieren. In diesem Zusammenhang bieten Flexibilitätsanbieter Flexibilität nach unten als Bid Order an (Zunahme des Stromverbrauchs oder Verringerung der Stromproduktion), während Netzbetreiber ihre Nachfrage nach Flexibilität durch Ask Orders wiederspiegeln.

Im Matching-Prozess werden zwei Gebote ausgeführt, sobald ein Gebot zur Flexibilitätsnachfrage (Ask) mit einem Gebot zur Bereitstellung von Flexibilität (Bid) kompatibel ist. Die Regeln für das Order Matching stellen sicher, dass Orders zum besten im System verfügbaren Preis ausgeführt werden. Sobald die Gebote im Orderbuch eingegangen sind, werden sie nach Kauf oder Verkauf, Preislimit und Zeitpunkt des Eingangs für jeden Preis geordnet. Innerhalb des Handelszeitraumes werden diese Gebote miteinander abgeglichen. Nicht ausgeführte Gebote werden storniert oder bleiben bis zu ihrem Ablauf im Orderbuch.

Die grafische Benutzeroberfläche des M7 Handelssystem-Orderbuchs ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4: enera “Marktübersicht” – Handelsfenster im M7-System, Quelle: EPEX SPOT

In der hier abgebildeten Benutzeroberfläche sind verschiedene Orderbücher aufgeführt, die die Produktvielfalt im enera Markt aufzeigen: es gibt erneuerbare und nicht-erneuerbare Flexibilität, angeboten für verschiedene Lieferzeitpunkte und verschiedene Lieferperioden (15 Minuten und 60 Minuten). So kann der Marktplatz dazu beitragen, verschiedene Flexibilitätsbedürfnisse zu erfüllen.

Um die Handelsaktivitäten zu ergänzen, wurden verschiedene Prozesse entwickelt, die die Marktaktivitäten mit pre- und post-trading-Verpflichtungen verknüpft.

• Onboarding der Marktteilnehmer (pre-trading)

Die Marktteilnehmer wurden nach einem Zulassungsverfahren, das dem üblichen Verfahren an der Börse für Großhandelsmärkte entspricht, zum Handel am enera Flexmarkt zugelassen. Die zertifizierten Flexibilitätsanbieter mussten ein Handelsabkommen (trading agreement) unterzeichnen, während die Netzbetreiber ein Marktzugangsabkommen (market access agreement) unterzeichneten. Ihre Marktzulassung erfolgte im Rahmen von speziellen Marktregeln, die für den enera Flexmarkt entwickelt wurden. Die Händler, die den Flex Marktplatz nutzen, mussten vor der Zulassung zusätzlich eine leichte Prüfung absolvieren.

Für das Onboarding der Marktteilnehmer in das Projekt hat EPEX SPOT ein E-Learning-Modul entwickelt und implementiert, das aus Präsentationen über die Grundlagen von Flexibilitätsmärkten und insbesondere des enera Flexmarktes sowie aus Schulungsunterlagen für die Nutzung des M7-Handelssystems besteht.

Auf technischer Ebene wurde während des gesamten Projekts eine Testumgebung für den Handel zur Verfügung gestellt, mit derselben Konfiguration wie die Produktionsumgebung. Somit konnte sichergestellt werden, dass die Marktteilnehmer technisch bereit sind, bevor sie auf dem Markt agieren. Zudem konnten neue Funktionalitäten und Einstellungen getestet werden, bevor sie in der Hauptmarktumgebung eingesetzt wurden.

• Berichte über die Marktaktivität  (post-trading)

Als Teil des enera Projektes hat die EPEX SPOT verschiedene operationelle und regulatorische Berichte implementiert, die auf Daten zur Handelsaktivität beruhen. Abbildung 5 gibt eine Übersicht über diese Berichte und ordnet sie in den Handelsablauf ein.

Abbildung 5: Der High Level Prozess des enera Marktes, Quelle: EPEX SPOT

Transaktionsdaten werden in die Nachweisplattform integriert und von den Netzbetreibern zur Überprüfung der Flexibilitätsbereitstellung anhand von Baselines und Messdaten verwendet. Des Weiteren werden die Berichte für die finanzielle Abwicklung der Transaktionen genutzt. Der Trade Confirmation Report bestätigt die Beschaffung der Flexibilität sowohl für die Netzbetreiber als auch für die Flexibilitätsanbieter. Alle Handelsdaten werden gemäß Verordnung (EU) 1227/2011 über die Integrität und Transparenz des Energiegroßhandelsmarktes (REMIT) an die europäische Regulierungsbehörde ACER gesendet. Durch transparente Kommunikation und durch das Zusammenwirken effizienter und einfach zugänglicher Systeme ist der enera Marktplatz als Umsetzung des Marktdesigns ein voller Erfolg.

Im Zuge des enera Projekts konzipierte, entwickelte, implementierte und betrieb EPEX SPOT den enera Marktplatz, aufbauend auf dem gemeinsam mit allen Projektpartnern entwickelten Marktdesign für den enera Flexmarkt. Als unabhängiger Marktbetreiber implementierte EPEX SPOT während der Demonstrationsphase höchste Neutralitäts- und Transparenzstandards und ermöglichte es sechs Flexibilitätsanbietern, zwei Verteilungsnetzbetreibern und einem Übertragungsnetzbetreiber, über einen Zeitraum von 17 Monaten mit über 4.000 gesendeten Aufträgen und 130 abgeschlossenen Abrufen sicher und effizient am Markt zu agieren. Gestützt auf ihre umfangreichen Erfahrungen aus dem Großhandelsmarktbetrieb passte EPEX SPOT die technischen Standards des Großhandelsmarktes erfolgreich an den Anwendungsfall des lokalen enera Flexibilitätsmarktes an und ermöglichte dank der technischen und marktgestalterischen Synergien mit dem kontinuierlichen Intraday-Großhandelsmarkt eine reibungslose und kosteneffiziente Einbindung der bestehenden Marktteilnehmer in das enera Projekt. Künftig kann dieser erste Entwurf als Modell für die weitere Entwicklung marktbasierter Flexibilitätsoptionen dienen, die auf der durch das System ermöglichten Skalierbarkeit und Automatisierung aufbauen, um die Anzahl der Anlagen, lokalen Marktgebiete und Produkte schrittweise zu erhöhen. So kann die Abregelung erneuerbarer Energien vermieden werden, mehr dezentrale Erzeugung in das Netz aufgenommen und eine bessere Steuerung des Netzes erreicht werden. Neue Flexibilitäten werden in den Markt integriert, wodurch eine kosteneffiziente Energiewende unterstützt wird.