Värderingsmodell för efterfrågeflexibilitet. Johan Kensby Linnea Johansson

Transkript

1 Värderingsmodell för efterfrågeflexibilitet Johan Kensby Linnea Johansson

2 Vad är efterfrågeflexibilitet i fjärrvärmenät? All värmelast som har en frihetsgrad i tid, kvantitet eller källa Flexibilitet som studeras i detta projekt Värmelagring i byggnader Lastväxling: Fjärrvärme/Värmepump Fastighetsnära borrhålslager Små variationer i innetemp. (±0,5 C) Värmelast kan flyttas i tiden Fastigheter med flera värmekällor kan växla prioritet Borrhål laddas med fjärrvärme Fastighet kan nyttja värme från borrhålet direkt (ingen värmepump) eller fjärrvärme

3 Tillgänglig flexibilitet i typnät: 500 GWh/år Bygger på energideklarationer från fyra städer skalat till typnät på 500 GWh/år Värmelagring i byggnader Lastväxling: Fjärrvärme/Värmepump Fastighetsnära borrhålslager Antal byggnader 287 (33% av hela nätets last) Maxeffekt Snabb flexibilitet Långsam flexibilitet 19 MW 94 MWh 580 MWh Känt antal VP 81 Maxeffekt (värme) Prestanda 1,8 MW COP (årsmedel): 2,8 4,1 Lagringskapacitet 5,2 GWh Maxeffekt 1,5 MW Årsförlust Ca 50%

4 Metod Exempelvecka: Utan flexibilitet Uppskatta möjlig efterfrågeflexiblitet i fjärrvärmenät Skapa modeller för flexibel efterfrågan & fjärrvärmeproduktion Utveckla optimeringsverktyg Exempelvecka: Värmelagring i byggnader Simulera produktionsoptimering med och utan flexibilitet & utvärdera resultatet Insikter och underlag inför: -Investeringsbeslut -Upphandling -Implementering

5 Metod Sex typnät studeras 3 Bränslemixar Med och utan ackumulatortank Årsmedelförbrukning: 500 GWh Ackumulator: 500 MWh

6 Bränslemix 1:Övervikt kraftvärme biomassa Installerad effekt Årsmedelförbrukning: 500 GWh Olja Ackumulator: 500 MWh Bio KVV Rörligt driftkostnad utan ack. tank: 99,7 Mkr/år Gas Rörligt driftkostnad med ack. tank: 92,7 Mkr/år Bio Spets 2% av energin Rörligt driftkostnad = Kostnad för bränsle (inklusive extra vid starter) + skatter + rörligt underhåll + utsläppsrätter ± elcertifikat intäkt för såld el

7 Bränslemix 2:Övervikt värmepump Installerad effekt Olja Gas Värmepump Bio KVV Årsmedelförbrukning: 500 GWh Ackumulator: 500 MWh Rörligt driftkostnad utan ack. tank: 109,1 Mkr/år Rörligt driftkostnad med ack. tank: 104,6 Mkr/år Bio Spets 2% av energin Rörligt driftkostnad = Kostnad för bränsle (inklusive extra vid starter) + skatter + rörligt underhåll + utsläppsrätter ± elcertifikat intäkt för såld el

8 Bränslemix 3:Övervikt överskottsvärme Installerad effekt Årsmedelförbrukning: 500 GWh Olja Gas Överskottsvärme Bio KVV Ackumulator: 500 MWh Rörligt driftkostnad utan ack. tank: 47,0 Mkr/år Rörligt driftkostnad med ack. tank: 42,4 Mkr/år Bio Spets 2% av energin Rörligt driftkostnad = Kostnad för bränsle (inklusive extra vid starter) + skatter + rörligt underhåll + utsläppsrätter ± elcertifikat intäkt för såld el

9 Utan ackumulator Med ackumulator Värmelagring i 287 fastigheter (33% av last) Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme Rörligt driftkostnad: 88,7 Mkr/år Minskning: 3,9 Mkr 4,3% Rörligt driftkostnad = Kostnad för bränsle (inklusive extra vid starter) + skatter + rörligt underhåll + utsläppsrätter ± elcertifikat intäkt för såld el

10 Utan ackumulator Med ackumulator Värmelagring i 287 fastigheter (33% av last) Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme Rörligt driftkostnad: 88,7 Mkr/år Minskning: 3,9 Mkr 4,3% Rörligt driftkostnad: 101,0 Mkr/år Minskning: 3,6 Mkr 3,5% Rörligt driftkostnad = Kostnad för bränsle (inklusive extra vid starter) + skatter + rörligt underhåll + utsläppsrätter ± elcertifikat intäkt för såld el

11 Utan ackumulator Med ackumulator Värmelagring i 287 fastigheter (33% av last) Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme Rörligt driftkostnad: 88,7 Mkr/år Minskning: 3,9 Mkr 4,3% Rörligt driftkostnad: 101,0 Mkr/år Minskning: 3,6 Mkr 3,5% Rörligt driftkostnad: 39,0 Mkr/år Minskning: 3,8 Mkr 8,0% Rörligt driftkostnad = Kostnad för bränsle (inklusive extra vid starter) + skatter + rörligt underhåll + utsläppsrätter ± elcertifikat intäkt för såld el

12 Utan ackumulator Med ackumulator Värmelagring i 287 fastigheter (33% av last) Ungefär lika stor (absolut) minskning av rörlig driftkostnad oavsett produktionsmix Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme Rörligt driftkostnad: 88,7 Mkr/år Minskning: 3,9 Mkr 4,3% Rörligt driftkostnad: 101,0 Mkr/år Minskning: 3,6 Mkr 3,5% Rörligt driftkostnad: 39,0 Mkr/år Minskning: 3,8 Mkr 8,0% Rörligt driftkostnad = Kostnad för bränsle (inklusive extra vid starter) + skatter + rörligt underhåll + utsläppsrätter ± elcertifikat intäkt för såld el

13 Utan ackumulator Med ackumulator Värmelagring i 287 fastigheter (33% av last) Nästan dubbelt så stor kostnadsminskning om ackumulator inte finns Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme Rörligt driftkostnad: 88,7 Mkr/år Minskning: 3,9 Mkr 4,3% Rörligt driftkostnad: 101,0 Mkr/år Minskning: 3,6 Mkr 3,5% Rörligt driftkostnad: 39,0 Mkr/år Minskning: 3,8 Mkr 8,0% Rörligt driftkostnad: 92,7 Mkr/år Minskning: 7,0 Mkr 7,1% Rörligt driftkostnad: 103,0 Mkr/år Minskning: 6,1 Mkr 5,6% Rörligt driftkostnad: 40,6 Mkr/år Minskning: 6,4 Mkr 13,6% Rörligt driftkostnad = Kostnad för bränsle (inklusive extra vid starter) + skatter + rörligt underhåll + utsläppsrätter ± elcertifikat intäkt för såld el

14 Nyttor av Värmelagring i byggnader Exempelvecka: Nät med ackumulator Ingen flex Andra nyttor (Medelvärde för alla nät utan ackumulator) CO2eq (enligt Klimatbokslut): ton/år Starter av hetvattenpannor: -72% Balanserande effekt på elnät: Ja Exempelvecka: Nät med ackumulator Flex: Stort urval Besparing utslagen per nyttjad fastighet (nät utan ackumulator) 287 fastigheter (33% av last): kr/år och fastighet 65 fastigheter (16% av last): kr/år och fastighet

15 Utan ackumulator Med ackumulator Nyttor av Lastväxling: fjärrvärme/värmepump Stor skillnad i besparing beroende på bränslemix Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme Driftkostnad bygg VP: tkr Driftkostnad FV: 770 tkr Driftkostnad bygg VP: tkr Driftkostnad FV: 980 tkr Driftkostnad bygg VP: tkr Driftkostnad FV: 740 tkr Nettominskning 22% Nettominskning 8% Nettominskning 39% Nettominskning = (Minskning driftkostnad bygg VP - Ökning driftkostnad FV) / Driftkostnad bygg VP vid ej flexibel styrning

16 Utan ackumulator Med ackumulator Nyttor av Lastväxling: fjärrvärme/värmepump Potentialen för att minska driftkostnad är oberoende av ackumulator Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme Driftkostnad bygg VP: tkr Driftkostnad FV: 770 tkr Driftkostnad bygg VP: tkr Driftkostnad FV: 980 tkr Driftkostnad bygg VP: tkr Driftkostnad FV: 740 tkr Nettominskning 22% Driftkostnad bygg VP: tkr Driftkostnad FV: 730 tkr Nettominskning 24% Nettominskning 8% Driftkostnad bygg VP: tkr Driftkostnad FV: 950 tkr Nettominskning 9% Nettominskning 39% Driftkostnad bygg VP: tkr Driftkostnad FV: 730 tkr Nettominskning 39% Nettominskning = (Minskning driftkostnad bygg VP - Ökning driftkostnad FV) / Driftkostnad bygg VP vid ej flexibel styrning

17 Nyttor av Lastväxling: fjärrvärme/värmepump Värme från 81 VP i byggnader Normal drift, 1 år Framförallt kraftvärme & överskottsvärme som ersätter Bygg VP Besparing per byggnad med VP: Övervikt KVV biomassa: Övervikt värmepump: Övervikt överskottsvärme: kr/år kr/år kr/år Värme från 81 VP i byggnader Flexibel drift, 1 år Antagligen mer lönsamt för: Större värmepumpar El som handlas på intraday och reglermarknad Högre elpris

18 Utan ackumulator Med ackumulator Fastighetsnära borrhålslager Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme 83% större besparing per år

19 Utan ackumulator Med ackumulator Fastighetsnära borrhålslager Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme Besparing normaldrift: 360 tkr/år Besparing flexibel drift: 660 tkr/år 83% större besparing per år 82% större besparing per år

20 Utan ackumulator Med ackumulator Fastighetsnära borrhålslager Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme Besparing normaldrift: 360 tkr/år Besparing flexibel drift: 660 tkr/år 83% större besparing per år Besparing normaldrift: 330 tkr/år Besparing flexibel drift: 600 tkr/år 82% större besparing per år 36% större besparing per år

21 Utan ackumulator Med ackumulator Fastighetsnära borrhålslager Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme Besparing normaldrift: 360 tkr/år Besparing flexibel drift: 660 tkr/år 83% större besparing per år Besparing normaldrift: 330 tkr/år Besparing flexibel drift: 600 tkr/år 82% större besparing per år Besparing normaldrift: 860 tkr/år Besparing flexibel drift: 1170 tkr/år 36% större besparing per år

22 Utan ackumulator Med ackumulator Fastighetsnära borrhålslager Flexibel drift av borrhållagret ökar besparingen med i snitt 70% Övervikt kraftvärme biomassa Övervikt värmepump Övervikt överskottsvärme Besparing normaldrift: 360 tkr/år Besparing flexibel drift: 660 tkr/år 83% större besparing per år Besparing normaldrift: 330 tkr/år Besparing flexibel drift: 600 tkr/år 82% större besparing per år Besparing normaldrift: 860 tkr/år Besparing flexibel drift: 1170 tkr/år 36% större besparing per år Besparing normaldrift: 300 tkr/år Besparing flexibel drift: 700 tkr/år 133% större besparing per år Besparing normaldrift: 470 tkr/år Besparing flexibel drift: 900 tkr/år 91% större besparing per år Besparing normaldrift: 880 tkr/år Besparing flexibel drift: 1360 tkr/år 55% större besparing per år

23 Dimensionering

24 Dimensionering Simulerad med EnergyPredict (ML-modell) på kallaste 20-års vecka

25 Dimensionering Ackumulator sänker behov av produktionskapacitet med 50 MW -50 MW Begränsningar i effekt beräknas från övre konfidensintervall (90% sannolikhet under) Begränsningar i lagringskapacitet beräknas från mest sannolik last

26 Dimensionering Värmelagring i 287 fastigheter (33% av last)sänker behov av produktionskapacitet med ytterligare 10 MW -50 MW -10 MW Försiktigt räknat Variation innetemp.: ±0,5 C Går att öka med kraftigare styrning Begränsningar i effekt beräknas från övre konfidensintervall (90% sannolikhet under) Begränsningar i lagringskapacitet beräknas från mest sannolik last

27 Dimensionering Värmelagring i 287 fastigheter (33% av last)sänker behov av produktionskapacitet med ytterligare 13 MW -50 MW -19 MW Kraftigare styrning Variation innetemp.: +0,5 C/-2,5 C Modell ej validerad mot tester Begränsningar i effekt beräknas från övre konfidensintervall (90% sannolikhet under) Begränsningar i lagringskapacitet beräknas från mest sannolik last

28 Dimensionerande kapacitet Undvikna kapacitetsrelaterade kostnader Exempel: Värmelagring i 287 byggnader (33% av hela nätets last på 500 GWh/år) Reducerat behov av produktionskapacitet Undvikna kapacitetsrelaterade kostnader Nät med ackumulator Nät utan ackumulator Produktion Distribution Försiktig styrning ±0,5 C -10 MW -5% -19 MW -9% (re)investering 23 Mkr*? kr Kraftigare styrning -2,5/+0,5 C -19 MW -9% -39 MW -19% Underhåll? kr/år? kr/år 23 Mkr motsvarar kr per nyttjad fastighet *Investering i hetvattenpanna olja/gas (10MW): Ca 1,2 Mkr/MW

29 OK, det finns goda förutsättningar för flexibel efterfrågan i många nät. Nu då? Vad bör ett fjärrvärmebolag göra? 1. Specifik studie för ert nät: Val av flexibilitet, teknik, fastigheter och affärsmodell Jämför med andra investeringsalternativ 2. Investeringsbeslut, upphandling och genomförande 3. Hjälper bolag med 1&2 Hur arbetar vi på Utilifeed vidare? 4. Produktionsoptimering som kan dra full nytta av flexibel efterfrågan Ansökan: EraNET. Konsortium med fjärrvärmebolag, leverantörer, forskningsinstitut och högskolor 5. Affärsmodell, juridik och praktiska förutsättningar Ansökan: FutureHeat fas 2 6. Fler tillämpningar, t.ex. prosumption och elhandel på intradag/reglermarknad Ansökan: FutureHeat fas 2

30 Tack för er uppmärksamhet! Johan Kensby Grundare och Utvecklingschef Linnea Johansson Data Scientist