Cointegration analysis between electricity prices for the UK, Germany, Nord pool and the Netherlands versus energy commodities prices for gas, oil and coal

Abstract

Denne artikelen undersøker langsiktige forhold mellom nærmeste måned futureskontrakt for elektrisistet i Storbritannia, Tyskland, Nord Pool og Nederland mot nærmeste måned futureskontrakter for gass, kull og brent olje. Med oppdaterte daglige futurespriser samlet inn fra Eikon Refinitiv, har vi som mål å finne kointegrasjonsforhold mellom spreadene for elektrisitet og de nevnte energikildene. Utvalgsperioden for dataene strekker seg fra 17 juli 2006 til 29 desember 2023, totalt 4231 observasjoner. Utvalgsperioden er delt inn i to forskjellige datasett; ett som slutter før den europeiske energikrisen i 2022, og ett som inkluderer energikrisen. Tidseriene opplever endringer i de statistiske eegenskapene under energikrisen; fra at alle variablene var ikke-stasjonære før krisen – til at de fleste ble stasjonære etter krisen. Metoder for å undersøke kointegrasjon varierer avhengig av tilstanden til stasjonaritet i tidseriene, og derfor bruker vi forskjellige metoder for de to datasettene. For datasettet før energikrisen, fra 17. juli 2006 til 7. mars 2022, gjennomfører vi en ADF-test, trace-test og maksimal eigenvalue-test for å sjekke for kointegrasjon. For datasettet fra 17. juli 2006 til 29. desember 2023, bruker vi Bounds-testen for å teste for kointegrasjon. Resultatene fra disse testene viser bevis på kointegrasjon mellom elektrisitetspriser og energikildene. I denne oppgaven benytter vi kointegrasjonsforholdene i vektorfeilkorreksjonsmodeller for å forutsi fremtidige priser på elektrisitet. Kunnskap om slike forhold kan være verdifull for handelsstrategier, beslutningstakere og kostnadsestimeringer. Regionene som analyseres i denne oppgaven har forskjellige energikilder for produksjon av elektrisitet. Vi forventer sterkere sammenhenger mellom elektrisitetspriser og energipriser når vi har identifisert at den eksisterende energikilden er betydelig i produksjonen av elektrisitet i den aktuelle regionen. Kontinuerlig økt markedsintegrasjon av kraftmarkedet kan også påvirke prisen på elektrisitet på tvers av landegrensene. Vi finner ni langsiktige relasjoner blant spreadene. Av disse ni spreadene, er det fem kointegrasjonsforhold. Analysen viser bevis for at kointegrasjon eksisterer mellom elektrisitet i Storbritannia og kull, elektrisitet i Tyskland og kull, Nord Pool elektrisitet og kull, Nord Pool elektrisitet og olje, og til slutt elektrisitet i Nederland og kull. Tidligere litteratur fant fem slike sammenhenger, samme som denne artikkelen. Derimot er det endring i hvilke spreads som er kointegrerte før og etter den europeiske energikrisen. Potensielle årsaker til dette kan inkludere utvidet utvalgsperiode, markedsvirkninger av krisen, eller anvendelse av forskjellige metoder for å teste for kointegrasjon.

This paper investigates long-term relationships between front month electricity futures contract for the UK, Germany, Nord Pool and the Netherlands against the front month futures contracts for natural gas, coal and Brent oil. With up-to-date daily futures prices collected from Eikon Refinitiv, we aim to find cointegration relationships between the spreads of electricity and mentioned energy commodities. The sample period of the data reaches from 17th of July 2006 to 29th of December 2023, totalling 4231 observations. The sample period is split into two different datasets; one ending before the European energy crisis in 2022, and one that includes the energy crisis. The time series experiences changes in the statistical characteristics during the energy crisis; from all variables being non-stationary before the crisis - to most being stationary after the crisis. Methods for investigating cointegration varies depending on the state of stationarity in time series, and as such we employ different methods for the two datasets. For the dataset before the energy crisis, starting 17th of July 2006 to 7th of March 2022, we conduct an ADF test, trace test and maximum eigenvalue test to check for cointegration. The dataset starting from 17th of July 2006 until 29th of December 2023, we use the bounds test to test for cointegration. As a conclusion the results of these methods shows evidence of cointegration between electricity prices and commodity prices. In this paper, we utilize the cointegration relationships found in vector error correction models to predict future prices of electricity. Knowledge of such relationships might be valuable for trading strategy purposes, policy makers and cost-estimations. The regions analysed in this paper have different energy input sources for generating electricity. We expect stronger relationships between electricity prices and energy prices when we have identified that the existent energy source is significant in the generation of electricity in that region. Continuous increased market integration of the power market might also impact price of electricity across national borders. We find 9 long-term relationships amongst the spreads, and five of the spreads are cointegrated. The analysis shows evidence that Cointegration exist between the UK electricity and coal, Germany electricity and coal, Nord pool electricity and coal, Nord pool electricity and oil, and lastly the Netherlands electricity and coal. Earlier literature found 5 such relationships, same as this paper. However which spreads that exhibit cointegration has changed during the European energy crisis period. The potential reasons behind this might include extended sampling period, market effects of the crisis, or the application of different methodologies to test for cointegration.