Sähkön spot-hintojen mallintaminen: ARMA-GARCH-mallit

Abstract

Sähkömarkkinoilla koetaan ajoittain sähkön hintojen merkittäviä vaihteluita johtuen sähkön tarjonnan ja kysynnän epätasapainosta. Sähkömarkkinoille on tästä syystä kehitetty useita aikasarja-analyysin menetelmiä, joiden avulla pyritään mallintamaan ja ennustamaan sähkön hintojen käyttäytymistä. Hintojen ominaisuuksien mallintaminen on kuitenkin haastava tehtävä niille tyypillisen vaihtelevan volatiliteetin vuoksi.

Tutkielmassa perehdytään pohjoismaisiin sähkömarkkinoihin ja sähkön hinnoille ominaisiin erityispiirteisiin. Lisäksi tarkastellaan sähkön hinnan muodostumisen periaatetta Nord Pool -sähköpörssissä. Tutkimuksen teoriaosuudessa tutustutaan autoregressiivisen liukuvan keskiarvon (ARMA) ja yleistetyn autoregressiivisen ehdollisen heteroskedastisen (GARCH) mallin teorioihin, joita hyödynnetään tutkimuksen empiirisessä osiossa. Tavoitteena on selvittää valittujen menetelmien kykyä mallintaa sähkön spot-hintojen ominaisuuksia tuottoaikasarjoihin perustuen.

Tutkielmassa käytettävä havaintoaineisto muodostuu Nord Pool -sähköpörssin systeemihinnoista ja Suomen aluehinnoista, jotka koostuvat vuosien 2007–2016 viikkoaineistosta. Havaintoaineiston analysoiminen, mallien identifiointi ja sovittaminen on suoritettu Stata-ohjelmistolla.

Tutkielmassa havaittiin, että sähkön hintojen aikasarjoissa esiintyy merkittävää kausiluontoisuutta ja hintapiikkejä, jotka usein ajoittuvat talviaikaan. Lisäksi tutkittavissa aikasarjoissa esiintyy heteroskedastisuutta ja volatiliteetin klusteroitumista, jotka ovat ominaisia piirteitä sähkön hintojen aikasarjoille. Tutkimuksen tuloksien mukaan ARMA-GARCH-malleilla ei täysin pystytä selittämään sähkön hinnan käyttäytymistä. Tulokset ovat samassa linjassa edeltävien tutkimusten kanssa. Tulosten perusteella voidaan kuitenkin todeta, että pohjoismaisiin systeemihintoihin verrattuna ARMA-GARCH-mallit soveltuivat paremmin Suomen aluehintojen mallintamiseen.