El och fjärrvärme - samverkan mellan marknaderna

Transkript

1 El och fjärrvärme - samverkan mellan marknaderna

2 Mål för Fjärrsynprojektet: Undersöka hur el- och fjärrvärmemarknaderna kan samverka i framtiden och därigenom skapa resurseffektiva lösningar för framtidens hållbara energisystem, till nytta för el- och fjärrvärmebranscherna, kunderna, miljön och samhället i stort. Forskningsfrågor: I vilken utsträckning kan fjärrvärmesystemen utnyttjas för att utjämna variationerna i elproduktionen för att dämpa de elprissvängningar som förutses? Hur påverkas driften och utbyggnad av kraftvärmen av elmarknadens utveckling? Hur kan fjärrvärmen bidra till stabilitet i elsystemet, t.ex. genom kraftvärmeverkens bidrag vid ansträngd elbalans? Hur utvecklas konkurrensen mellan el och fjärrvärme på uppvärmningsmarknaden? Vilka ytterligare marknadskonsekvenser uppstår (t.ex. aktörer, vinnare/förlorare, risker och affärsmodeller)? Metod Modellberäkningar och scenarioanalys (beakta fjärrvärmesystemens stora olikheter) Litteraturstudier Intervjuer, workshop,

3 Detaljerade elproduktionsberäkningar för ett läge med stor andel variabel elproduktion elpriser, konsekvenser för olika produktionsalternativ, elcertifikat, m.m.

4 EUR/MWh Elpriset över året samtliga beräkningsfall för Prisområde SE3 Minskad tillgänglighet till kärnkraft (eller annan termisk kraft) -> fler högpristimmar Ökad andel vindkraft, allt annat lika, -> fler lågprisperioder 15 TWh TWh 23 5 TWh 23 7 TWh 23 7 TWh 23, 5,6 GW Nuc 7 TWh 23, NoNuc Skillnaderna beror enbart på vindkraftsvolymen och tillgänglig kärnkraftskapacitet -> Ju mer vind desto spetsigare profil -> Kärnkraften dämpar prisspikar vid mycket vind på årsbasis

5 SEK/MWh Medelelpris över året (SE3) Effekten av en ökad andel vindkraft (allt annat lika) Effekten av en minskning i KK-kapacitet (allt annat lika)

6 SEK/MWh Ett högt årsmedelelpris innebär inte alltid högt elpris Under ca ¼ av året ligger elpriset i vårt högprisscenario klart under ett normalprisscenario trots att årsmedelpriset är ca dubbelt så högt 15 TWh 23 7 TWh, utan KK

7 Andel extrema elpriser (i procent) under året (SE3) 3% 25% 2% 15% 1% 5% % TWh TWh 23 Antal timmar<1 EUR/MWh 5 TWh 23 7 TWh 23 7 TWh 23, 5,6 GW Nuc 7 TWh 23, NoNuc Antal timmar>1 EUR/MWh Först vid väldigt stora vindkraftvolymer (> 5 TWh) blir andelen extrema elpriser signifikant. Vattenkraft och handel med omvärlden är viktiga förklaringar

8 SEK/MWh Årligt medelelpris varierar med produktionsprofilen Årligt medelelpris för olika produktionsprofiler Minskande elpris med stigande årlig vindkraftproduktion Stigande elpris med minskande KK-kapacitet (allt annat lika) Elpris, tidsmedel över ett år Elpris, vindkraft Elpris, kraftvärme Ju större årlig vindkraftproduktion desto lägre medelpris, i synnerhet för vindkraften!! Biokraftvärme vinnare om mycket vind kombineras med KK-nedläggning (höga priser vintertid)

9 SEK/MWh SEK/MWh Alternativ beräkning av elcertifikatpris (=marginalkostnad för ny vindkraft-vindprofilvägt årsmedelelpris) Elpris, vindkraft Elcertpris Marginalkostn för ny vind Elpris, tidsmedel över ett år Elcertpris Marginalkostn för ny vind -> Stor skillnad i elcertifikatpris om priset bestäms av produktionsprofilen för vindkraft eller av ett årsmedelvärde (tidsmedelvärde) Fundamental nackdel för vindkraft: Produktionen är som störst när ersättningen via elpriset är som lägst

10 SEK/MWh SEK/MWh Totalintäkten för olika kraftslag varierar och beror på produktionsprofil och princip för elcertifikatprisberäkning 12 Elcertifikat enligt tidsmedelvärdesprincipen 12 Elcertifikat enligt vindprofilprincipen SUMMA intäkt för RES baslast SUMMA intäkt för vind SUMMA intäkt för kraftvärme SUMMA intäkt för RES baslast SUMMA intäkt för vind SUMMA intäkt för kraftvärme Vindkraft en intäktsförlorare vid växande vindkraftvolym+kk-avveckling, i synnerhet om elcertifikatpriset bestäms av medelelpriset under året Biokraftvärme intäktsvinnare vid växande vindkraftvolym, i synnerhet om vindkraftproduktionsprofilen bestämmer elcertifikatpriset

11 Fallstudier för några verkliga fjärrvärmesystem kraftvärme, värmepumpar/elpannor, m.m. vid ökande inslag av variabel elproduktion

12 Om fallstudierna för fjärrvärmeproduktionen: Fyra olika fjärrvärmesystem väljs ut. Systemen åskådliggör inverkan av olika produktionsuppbyggnad med avseende på exempelvis: Avfallsförbränning Industriell spillvärme Storlek Kraftvärme Värmepump / elpanna Återkylare / kondenssvans Beräkningar görs med elpriser enligt detaljerade elsystemberäkningar med stor andel variabel elproduktion (och minskad mängd kärnkraft) Simuleringsprogrammet Martes utnyttjas

13 Jönköping: stort inslag av kraftvärme (avfall och flis) Fjärrvärmeproduktion, timvis Olja (processånga) VP Flis Avfall

14 Elproduktion (GWh), Elintökt (MSEK/år) Elproduktion, elkonsumtion och elintäkt (exkl elcert för bef KVV) Jönköping , utan KK Elproduktion (GWh) Elintäkt, MSEK/år Elförbrukning (GWh) - Elproduktionen minskar med ökande vindvolym (->minskande elpris samtidigt som cert=) - Utan KK -> ngt ökad elproduktion men lägre än i 15 eftersom en andel av året så är elpriset lägre i Utan KK trots att medelårspriset är mycket högre. - Elintäkten dock klart högst, typiskt 3 ggr, i 7, utan KK pga höga elpriser vintertid (då KVV körs på max)

15 Elproduktion (GWh), Elintäkt (MSEK/år) Elproduktion, elkonsumtion och elintäkt (inkl elcert för bef KVV) , utan KK Elproduktion (GWh) Elintäkt, MSEK/år Elförbrukning (GWh) - Balansen mellan elcertifikatintäkt och elprisintäkt leder till oförändrad elproduktion vid stigande vindvolym. - Utan KK stiger elpriset (framförallt vintertid) men certpriset antas vara -> elproduktionen minskar men värdet av elintäkten ökar rejält (typiskt 2 ggr)

16 Göteborg: spillvärme, avfall och kraftvärme Fjärrvärmeproduktion, månadsvis

17 Några iakttagelser från fallstudierna: I vissa fall (t.ex. Göteborg) är ny kraftvärme lönsam redan vid 15 TWh vindkraft I scenariot med 7 TWh vind och utan kärnkraft ökar elproduktionen i kraftvärme i Göteborg med 5 % (2 7 % vid ny kvv) - men framför allt tre- till fyrfaldigas elintäkterna från kraftvärmen! Elanvändningen i befintliga värmepumpar: Ökar marginellt vid 15 TWh vind -> 7 TWh vind Minskar 15 % vid 15 TWh vind -> 7 TWh vind utan kärnkraft (5 månader är fjärrvärmen helt försörjd med spillvärme och avfallsvärme ) Fjärrvärme blir typiskt dyrare vid 7 TWh vind jämfört med 15 TWh vind (mindre intäkt från kvv). Vid 7 TWh vind och utan kärnkraft blir fjärrvärmen typiskt klart billigare (större intäkt från kvv). Beräkningarna antyder att konventionell biokraftvärme och biokraftvärme med förgasning och kombicykel ekonomiskt är ungefär likvärdiga Högre elintäkter uppväger högre investeringskostnad Förutsätter samma tillgänglighet

18 kr/mwh Fjärrvärmekostnadsförändring i Göteborgs fjärrvärmesystem jämfört med dagens produktionssystem vid 15 TWh vind tre olika scenarier och olika nyinvesteringar Referensnivå Dagens prod Konv biokvv Biokombikvv TWh vind 7 TWh vind 7 TWh vind ej KK

19 Fjärrvärmeproduktion i Kalmar, scenariot 15 TWh vind

20 kr/mwh Några iakttagelser från fallstudierna, forts: I ett system dominerat av ett biokraftvärmeverk (t.ex. Kalmar) leder förändrade elpriser inte till annan drift, men det ekonomiska utbytet varierar. I scenariot med 7 TWh vind och utan kärnkraft är elintäkten dubbelt så stor som i scenariot med 15 TWh vind! I ett sådant system blir ny kraftvärme inte lönsam Nyinvestering i värmepump blir endast marginellt lönsam Fjärrvärmekostnad jmf dagens prod., 15 TWh vind 5 Referensnivå -5-1 Dagens prod Värmepump TWh vind 7 TWh vind 7 TWh vind ej KK

21 Utvecklingen på värmemarknaden (aktörer, vinnare/förlorare, risker, affärsmodeller) vid stor andel variabel elproduktion

22 Ämnen för diskussionen några exempel Utvecklingen på värmemarknaden vid stor andel variabel elproduktion Hur påverkas fjärrvärme? Hur påverkas elvärme och värmepump? Hur påverkar egen elproduktion hos kunder (solceller, solvärme, prosument, )? Plats för nya aktörer (ICT, laststyrning, facility management, energy performance contracting, ) Energilagring (korttid/säsong, värme/el, ) Kyla Kundernas preferenser Styrmedel, Byggregler (köpt energi, avräkning vid egen produktion, ) Frivilliga certifieringar av byggnader Kopplingen till mål: Stöd till förnybart, CO 2 -pris, effektivisering, försörjningstrygghet, Nya affärsmodeller Generella trender på värmemarknaden (inte nödvändigtvis kopplade till mer variabel elproduktion)

23 Värmemarknadens utveckling, några scenarier från projektet Värmemarknad Sverige - energianvändning TWh/år 11 TWh/år , 22,8 8,5 8,4 8,4 11,4 1,1 8,6 18,7 19,9 21,3 8,4 5,6 24,7 Olja+gas Biobränsle El Värmepump Fjärrvärme , 6, 22,8 5,3 8,5 11,4 18,7 7,5 8,9 17,6 6,4 6,4 5,8 3,9 15,9 16,7 Olja+gas Biobränsle El Värmepump Fjärrvärme ,1 46,6 47,9 48,7 5, ,1 46,6 41, 33,9 32, Långsam utveckling TWh/år Energisnåla hus TWh/år , 6, 22,8 5,3 37,1 8,5 11,4 18,7 46,6 8,4 9,2 21,3 38,6 8,8 7,5 24,5 33, 9,5 4,7 28,8 26,6 Övrigt Olja+gas Biobränsle El Värmepump Fjärrvärme , 6, 22,8 5,3 37,1 8,5 11,4 18,7 46,6 8,7 9,1 1, 9,6 7,9 5, 2,2 21,9 24,3 42,4 39,6 36,5 Övrigt Olja+gas Biobränsle El Värmepump Fjärrvärme Mer individuellt Kombinerade lösningar Källa: Värmemarknad Sverige

24 Värmemarknadens utveckling, några scenarier från projektet Värmemarknad Sverige - levererad energi TWh/år 11 TWh/år ,2 11,3 25,6 38,2 2,8 2,3 1,9 1, 13, 12,6 12,1 11,1 19,5 18,1 16,3 12,9 47,5 48,8 49,7 51,4 Olja+gas Biobränsle El Fjärrvärme ,2 11,3 25,6 38,2 2,8 13, 19,5 47,5 2, 11,1 15,8 41,8 1,3 8,8,6 7,2 11,8 8,4 34,6 33,1 Olja+gas Biobränsle El Fjärrvärme Långsam utveckling TWh/år Energisnåla hus TWh/år ,2 11,3 25,6 2,8 13, 19,5 2, 12,2 16,9 1,5 11,6 14,8,7 11,2 Övrigt Olja+gas Biobränsle El Fjärrvärme ,2 11,3 25,6 2,8 13, 19,5 2,1 12,5 17, 1,7 12,1 14,6,8 11,8 1,6 Övrigt Olja+gas Biobränsle El Fjärrvärme ,2 47,5 39,4 33,6 11,2 27, ,2 47,5 43,2 4,3 37, Mer individuellt Kombinerade lösningar Källa: Värmemarknad Sverige

25 Håkan Sköldberg, Thomas Unger,