Strategy optimization for arbitrage between Spanish Energy Markets

Abstract

Los precios de los mercados eléctricos cambian continuamente ya que dependen de numerosos factores, entre ellos las condiciones meteorológicas. Además, dentro del sistema eléctrico español existen varios mercados eléctricos, cada uno tiene su propio precio. En este contexto, aparecen oportunidades de arbitraje. En este trabajo se estudian tres modelos de predicción de precios para el mercado diario y el mercado intradiario 1 del Mercado Eléctrico Español, con el objetivo de desarrollar una estrategia de arbitraje entre ambos mercados. El objetivo principal de este proyecto es proporcionarle a la empresa ENGIE, unas bases para trabajo futuro. Como estudiar modelos predictivos y diferentes estrategias requiere una inversión de tiempo, ENGIE quiere tener un análisis preliminar en el que varios modelos predictivos y estrategias de arbitraje se evalúen para tener un punto de partida desde el cuál puedan mejorar tanto los modelos como la estrategia. Los modelos estudiados son: Regresión Lineal, SARIMAX y LightGBM. En cuanto a las estrategias de arbitraje, se probaron algunas sencillas que no utilizaban las predicciones y otras más complejas que las incorporaban. Todas las estrategias desarrolladas se basan en determinar el signo de la diferencia de precio entre los dos mercados. Finalmente, se determinó que el modelo más adecuado era LightGBM y que las predicciones ayudaban a mejorar la estrategia de arbitraje.Electricity market prices change continuously because they depend on numerous factors, including weather conditions. Moreover, the Spanish electricity system comprises several electricity markets, each with its own price. In this context, arbitrage opportunities arise. This study investigates three price forecasting models for the Spanish Day-Ahead Market and Intraday Market 1, with the aim of developing an arbitrage strategy between these two markets. The primary objective of this project is to provide ENGIE with a foundation for future work. Since studying forecasting models and developing different arbitrage strategies require a considerable investment of time, ENGIE wants a preliminary analysis in which several forecasting models and arbitrage strategies are evaluated. This analysis is intended to serve as a starting point for further improving both the forecasting models and the arbitrage strategy. The forecasting models evaluated are Linear Regression, SARIMAX, and LightGBM. Regarding arbitrage, both simple strategies that did not rely on price forecasts and more sophisticated strategies incorporating forecasted prices were evaluated. All the proposed strategies are based on determining the sign of the price difference between the two markets. The results show that LightGBM is the most suitable forecasting model. Furthermore, it was concluded that incorporating price forecasts improves the performance of the arbitrage strategy.