Efterfrågeflexibilitet i konsumentledet. En kraft att räkna med?! Elforsk seminarium om efterfrågeflexibilitet Björn Berg, Magnus Lindén

Transkript

1 Efterfrågeflexibilitet i konsumentledet. En kraft att räkna med?! Elforsk seminarium om efterfrågeflexibilitet Björn Berg, Magnus Lindén

2 Vägen till helvetet

3 Agenda Presentation av Ngenic och Sweco Bakgrund, tidigare studier Ansatser Upptäckt, ej konvergens med reaktiv DR, dvs marknaden lär sig inte hantera denna typ av DR Samarbete (Collaborative DR) måste till för att detta skall fungera i större skala Resultat Varför ska kunden låta sig bli styrd? Varför och hur ersätter vi kunden för att dessa bjuder in flexibiliteteten Vilka hinder och problemställningar finns Vidare arbete

4 utvecklar och tillhandahåller tjänster till privatpersoner, fastighetsägare och energibolag för en intelligentare energianvändning och en enklare vardag Spetskunnande inom mjukvara för optimering av energisystem, elmarknad och byggnadsdynamik. ngenic 2013

5 Introduktion ngenic TUNE Eco-drive för ditt värmesystem Ett enkelt och automatiskt sätt att sänka uppvärmningskostnaden OCH öka komforten Upp till 10-15% lägre uppvärmningskostnad bara genom att planera körningen av uppvärmningen Ingen injustering av värmesystemet behövs Ökar kunskapen om huset och energiinvesteringsbesluten

6 Energisystemet är komplext och har (Nordiska exemplet) många informationskällor Production forecast, Import/Export Grid Load (local, regional, national) Intraday markets Balance market Power reserve Day-ahead market Building dynamics Weather forecast Single home comfort and control

7 7

8 Bildyta - Välj Infoga bild Energy Markets Mission Together with our clients Sweco Energy Markets: Contribute to the development of the energy markets Supports and enables efficient participation on the energy markets. Insights. Delivered. 8

9 Clients Investors Energy buyers Energy companies/utilities International organizations and agencies Government agencies and ministries R&D organisations Insights Products Market analysis and forecasts Due Diligence and valuations Market design and regulation Portfolio management and procurement advice Strategy Delivery Input Economic analysis Fundamental analysis Financial analysis Technical analysis Accumulated knowledge Institutional knowledge Statistics Insights. Delivered. 9

10 Business areas Energy Markets Market analysis and modelling Market design & regulation Networks & smart grids Portfolio management & procurement advice Finance, valuation & investments District heating 10

11 Bakgrund Projekt Market Design Alternativa marknadsmodeller och generella adaptiva system för effektreglering i småhus Projekt Smart Grids Självlärande prognosstyrning för kundanpassad effektreglering

12 Bakgrund Under slutet av 2011 så genomfördes vi en studie, Systemeffekter av timvis mätning för Näringsdepartementet. Stora besparingar identifierades m h a så kallad efterfrågeflexibilitet, samtidigt som resultat indikerade på en delikat optimal balans mellan över- och understyrning av efterfrågeflexbilitet. Ett antal högpris -dygn simulerades och analyserades i denna studie. Med full insyn i budkurvor och volymer flexibilitet som kunde styras oberoende av underliggande behov så skapades (ofta) nya prisspikar vid dessa extrema dygn. Rapporten visade på att vidare studier krävdes för att kunna säkerställa att dessa vinster/besparingar tillgodogörs, och för att undvika en sub-optimal lösning. Detta projekt, Efterfrågeflexibilitet på en Energy-only marknad, är en fortsättning. Källa: Rapporten Systemeffekter av timvis mätning 12

13 Frågeställning Hur ska vi säkerställa att den efterfrågeflexibiliet som skapas kommer med i prisbildningen på Elspot? Vi kommer att ha kontrollen över fastigheternas flexibilitet och erbjuda den till den marknad som betalar bäst, ska vi ge den till Elspot måste dom betala oss! Björn Berg Hej Alla Jag har varit på möte i Finland i tre dagar och det har hänt väldigt många bra saker. Bland annat är jag nu ansvarig för att ta fram en IPSO-profil på hur timspot pris skall förmedlas från Nordpool till alla elkunder! Sedan kommer vi fortsätta med profiler på belysning och värme! Detta innebär att formatet på hur morgondagens elpris distribueras snart är en världsstandard med ursprunget i Sverige. Hör av er om ni vill ha mer info. Med vänliga hälsningar Anders Kjellström 13

14 Bakgrund Under slutet av 2011 så genomfördes en studie, Systemeffekter av timvis mätning för Näringsdepartementet. Stora besparingar identifierades m h a så kallad efterfrågeflexibilitet, samtidigt som resultat indikerade på en delikat optimal balans mellan över- och understyrning av efterfrågeflexbilitet. Ett antal högpris -dygn simulerades och analyserades i denna studie. Med full insyn i budkurvor och volymer flexibilitet som kunde styras oberoende av underliggande behov så skapades (ofta) nya prisspikar vid dessa extrema dygn. Rapporten visade på att vidare studier krävdes för att kunna säkerställa att dessa vinster/besparingar tillgodogörs, och för att undvika en sub-optimal lösning. Projektet Efterfrågeflexibilitet på en Energy-only marknad är en studie som bygger på detta. Hur inkluderas efterfrågeflexibilitet så att det tillgodogörs som en resurs för systemet & marknaden, snarare än en risk/hot? Källa: Rapporten Systemeffekter av timvis mätning 14

15 Ansats & metod Sweco DAM som klarerar marknaden baserat på köp- och säljbudkurvor. Ngenic Simulator, som idag används hos kunder, som optimerar driften av värmepumpar baserat bl.a. på spotpriser och kostnad för elnät Verifiering av Sweco DAM med historiskt systempris under 6 dagar i februari Källa: Sweco Energy Markets, Sweco DAM 15

16 Ansats & metod Geografisk fördelning från SCB Väderdata från SMHI Tre olika scenarier, , och hushåll 16

17 Ansats & metod Ett förenklat system jämfört med 15 regioner i Nordpool spot. Inkluderar SE1-4, samt handel mellan dessa. 17

18 Ansats & metod Ett förenklat system jämfört med 15 regioner i Nordpool spot. Inkluderar SE1-4, samt handel mellan dessa. Blockbud köp & sälj X Region block handel 18

19 Ansats & metod 16 olika veckor valdes ut, över hela registret. Höga priser, låga priser, sommarperioder, minskad handel mot utlandet, etc. Period Description Weeks 2w Q1-10 2w Q2-10 High prices, price spikes Low price, large spread between peak and off-peak w2, w9 w21, w23 2w Q3-10 Normal prices w27, w37 2w Q4-11 2w Q1-12 2w Q2-12 2w Q3-12 2w Q4-12 High prices, restrictions on trade for SE3 High price level, price spikes Normal prices and demand Low prices, small spread peak/off-peak Large demand, relatively high prices w42, w47 w5, w6 w15, w24 w30, w34 w49, w50 19

20 Ansats & metod Simulering av reglersystem Modell av värmedynamik Prediktiv reglering med elpriser samt väderprognoser Simulering av värmesystem Matematisk modell över värmepumpen Koppla till värmedynamik Extrahera förbrukningen 20

21 Ansats & metod Alternativ 1, reaktiv demand response Pris /MWh per tidssteg hänsyn tagen till Last Sweco DAM DR MWh/h med hänsyn till pris Ngenic simulator Ngenic simulator DR MWh/h med hänsyn till pris Sweco DAM Pris /MWh per tidssteg hänsyn tagen till Last

22 Ansats & metod Alternativ 2 - Inkludera DR explicit i prisalgoritmen på spotmarknaden Hur många MWh/h hänsyn tagen till antal kunder och komfortkriterier? Beräkna pris med hänsyn tagen till möjlighet att flytta last Nytt optimalt pris per tidssteg 22

23 Ansats & metod Fyra olika scenarier: BAU, 10k, 100k samt 700k simulerades för vardera alternativ Alternativ 1 reaktiv demand response Alternativ 2 Flexible bids, inkludera DR i prisformationen 23

24 Resultat alternativ 1 24

25 Resultat alternativ 1 25

26 Upptäckten Om förbrukningsmönstret inte konvergerar kan inte marknaden lära sig beteendet i reaktiv DR. När den kritiska massan uppnås, dvs när reaktiv DR har en prispåverkan kommer de ekonomiska kraven för att handla sig i balans att öka. Troligtvis kommer likviditeten på intraday-handeln att öka, alternativt uppstår nya marknader om inte befintliga inkluderar efterfrågeflexibiliteten. 26

27 Konsekvenser TSO Större svårighet att lämna bra prognoser, samt en ökning av behovet av reglerkraft Balansansvarig kostnaden för att befinna sig i obalans ökar Elhandlaren Svårare att kunna hantera fasta priser eftersom försäkringskostnaden för terminssäkring kommer att öka Vilket medför att konsumenten får ett högre elpris 27

28 Dvs. den knöliga madrassen

29 Resultat alternativ 2 29

30 Resultat Welfare benefit 30

31 Resultat Kostnad för slutanvändare Kostnad för slutanvändare beräknades enbart för alternativ 2. Enbart kostnad för råkraft inkluderades i beräkningen. Kostnaderna jämfördes med ursprungsfallet (BAU). Aktiva samt in-aktiva kunder särskiljdes. 31

32 Resultat Kostnad för slutanvändare Kostnad för slutanvändare beräknades enbart för alternativ 2. Enbart kostnad för råkraft inkluderades i beräkningen. Kostnaderna jämfördes med ursprungsfallet (BAU). Aktiva samt in-aktiva kunder särskiljdes. 32

33 Sammanfattning & slutsatser Reaktiv styrning fungerar så länge som den kritiska massan inte överskrids (mellan och hushåll). En minskad welfare benefit observeras t o m för scenariot. Vidare så kan detta leda till minskat förtroende för Nordpool spot, vilket är icke önskvärt. Inkludera DR i prisformationen verkar mer gynnsamt. Vi har presenterat ett nytt slags bud, som relativt enkelt kan inkluderas i prisalgoritmen och är möjlig att hantera för aggregatorer. 33

34 Varför ska kunden låta sig bli styrd? En normalkund kan inte hålla reda på all information för att ständigt fatta beslut De ekonomiska incitamenten per hushåll är för små för att blanda in kunden i besluten De ideella argumenten är också avgörande Hjälpa till att få in mer förnybart i energisystemet Om man får del i förtjänsten ökar acceptansen att någon annan fattar besluten, dvs inte att man blir styrd Viktigt att denna part är oberoende för att skapa trovärdighet

35 Energisystemet är komplext och har (Nordiska exemplet) många informationskällor Production forecast, Import/Export Grid Load (local, regional, national) Intraday markets Balance market Power reserve Day-ahead market Building dynamics Weather forecast Single home comfort and control

36 Hur ersätter vi kunden för att dessa bjuder in flexibiliteteten? Den som betalar kunden bäst kommer att få tillgång till den Nätbolag Kraftreserv Reglermarknaderna Balans El-bas El-spot Etc

37 Hinder & problemställningar Två av utmaningarna vid inkludering av efterfrågeflexibilitet på spot marknaden är: Att få aggregatorer att vara bekväma med att kvantifiera och värdesätta deras flexibilitet. En annan (svårare) utmaning är att få aggregatorer/hushåll att hålla sig till konsumtionsplanen. M a o inte börja styra lasten reaktivt. Detta kan säkerställas genom att straffa obalanser hårdare (mer kostnad). Värt att nämna är att kostnaden för att vara i obalans ej får bli för hög för att ej hämma nya aktörer på marknaden. Efterfrågeflexibilitet är ett mycket stort och komplext område, och det som man anser vara en möjlighet för elmarknaden, kan även vara ett hot. Sista ordet är med största sannolikhet inte sagt, utan vidare diskussion och input krävs för att detta skall bli bra. 37

38 Vidare arbete Vilken aktör kommer att kunna vinna kundernas gunst? Säsongsberoende frågeställningar Vilka hinder finns för att inkludera småskalig samarbetande efterfrågeflexibilitet (CDR)? Påverkar CDR behoven av kapacitetsmarknader?

39 Slutkläm De små konsumenterna ställer till det på marknaden, därför är de bäst lämpade att hjälpa till med att lösa problemet Demand respons måste kunna planeras som allt annat i kraftsystemet, annars riskerar större delen av handeln att ske närmare förbrukningstillfället och därmed förkortar möjligheterna till planering. Därför kan man inte låta kunderna bara reagera på marknadsinformation.

40 Demand Response in an Energy-Only market Simulation of effects on day-ahead market price and welfare benefits Peter Fritz, Magnus Lindén, Jakob Helbrink, Christian Holtz, Björn Berg, Fredrik Fernlund Project sponsors: Energimyndigheten, SVK, ABB, E-On, Eskilstuna Energi & Miljö, Fortum, Gävle Energi, Göteborg Energi, Jämtkraft, Karlstads Energi, Mälarenergi, Skellefteå Kraft, Vattenfall and Öresundskraft.

41 Tack Björn Berg Magnus Lindén