Elsystemet en utblick

Transkript

1 Elsystemet en utblick Thomas Unger Profu Profu Profu Projektinriktad forskning och utveckling Profu är ett oberoende konsultföretag verksamt inom områdena energi, miljö och avfall. Företaget etablerades 1987 och har idag 19 anställda.

2 Elmarknadens långsiktiga utveckling - viktiga påverkansfaktorer Elbehov (i Sverige och grannländerna) Bränslepriser (internationell marknad) Styrmedel - EUs klimatpolitik (EU ETS, förnybardirektiv, effektiviseringsdirektiv) - Förnybarstöd i Sverige och grannländerna - Övriga skatter och avgifter (ex KKs effektskatt) Överföringskapaciteter Teknikutveckling, kostnader och prestanda Utfasning av befintlig kapacitet (pga ålder och politik) Marknadsdesign (energy-only vs kapacitetsmarknader) Nya aktörer och alternativa incitament (prosument, green labelling, )

3 Elproduktionen i Sverige/Norden mot 25 (beräkningar inför Energimyndighetens långsikt. scenarier 216 samt NEPP-projektet) TWh Sverige TWh Norden Vattenkraft Kärnkraft Vattenkraft Kärnkraft Kol Olja Kol Olja Gas Biobränsle, torv, avfall Gas Biobränsle, torv, avfall Vind Sol+övr förnybart Vind Sol+övr förnybart Bruttoelanvändning Bruttoelanvändning Grundfall: stigande energipriser, relativt kraftfull klimatpolitik (EU) med stigande priser på CO2, +18 TWh inom elcertifikatsystemet, mm Fortsatt ökning av andelen förnybar (variabel) elproduktion i Sverige, Norden och Nordeuropa

4 Elproduktionen år 235 (35 TWh vind och 5 TWh sol; 4,5 GW KK (de fyra yngsta kvar)) Two winter weeks Two summer weeks GW EUR/MWh GW EUR/MWh CHP BP+Other condensing CHP BP+Other condensing nuclear wind nuclear wind hydro solar hydro solar load El. price, EUR/MWh SE2 load El. price, EUR/MWh SE2 Pristoppar framförallt under vintern. I huvudsak låga priser på sommaren och mindre variabilitet i priset

5 El variabilitet 1 Tillgång till topplastanläggningar (gasturbiner) och/eller efterfrågeflexibilitet avgörande 9 8 SEK/MWh erl Mindre termisk kraft -> Fler högpristimmar Framtidens priskurva Mer vres > Fler lågpristimmar 2 1 Dagens priskurva % 2% 4% 6% 8% 1% Duration of year (%)

6 Intjäningsförmågan beror på produktionsprofil och anpassningsgrad 1 Årliga produktionsprofilviktade medelelpriser för tre olika typer av produktionsslag ( Baseload =tidsmedel) 8 Less nuclear power SEK/MWh 6 4 More wind power 2 15 TWh 23 5 TWh 23 7 TWh 23 7 TWh, no nuc Baseload Wind power CHP (Baseload and CHP are price takers while wind increasingly sets the price ) Kraftvärme vinnare om mycket vind kombineras med KK-nedläggning (höga priser vintertid) Gasturbiner och/eller kapacitetsmarknader kan utgöra ett pristak -> reducerar bristkostnader och sannolikt inslag av start-stopp-kostnader

7 Ett kraftsystem med stor andel variabel elproduktion leder till nya utmaningar för systemtjänsterna. I stort kan dessa dock hanteras. Men det kräver rätt incitament! Källa: NEPP Utmaningar / Potentiella lösningar Mekanisk svängmassa Balansreglering Överskottssituationer Överföringsförmåga Topplastkapacitet Större behov av flexibel kapacitet Ansvarsfördelning Årsreglering Kraftelektronik hos vindkraft samt snabb reglering av HVDCförbindelser Utökad reglering med kärnkraft och annan termisk produktion samt reglering av användning Spilla vind- och sol-el då efterfrågan saknas Förstärka transmissionsnätet internt och till omkringliggande elsystem Utveckla efterfrågeflexibilitet och energilager samt ge incitament för fjärrvärmens värmepumpar och elpannor Investera i ökad shunt- eller seriekompensering samt teknik för att kunna driva stamnätet med mindre marginaler Ge incitament för styrbar elproduktion, t.ex. kraftvärme, samt investera i ny reservkapacitet, t.ex. gasturbiner Förbättrade prognoser samt anpassning av reglerförmåga, regelverk och miljöåtgärder för hela älvsträckor Översyn av ansvarsfördelningen mellan de systemansvariga, balansansvariga samt övriga aktörer Upprätthålla eller öka årsregleringsförmågan i vatten-kraften samt utveckling av nya former av säsongslager Minskad mängd elbaserad uppvärmning (om istället fjärrvärme fås samtidigt ökat underlag för kraftvärme) 7

8 Överföring till grannländerna Exempel 235, Sverige: 35 TWh vindkraft och ca 3 TWh KK plus 5/15 TWh solel GW GW GW Vinterbalansen oförändrad 5 TWh solel 15 TWh solel Nettoexport ca: 14 TWh Jan Juli Dec Timmar Jan Juli Dec Timmar Jan Juli Dec Timmar Nettoexport ca: 21 TWh (minskning av övrig inhemsk produktion med ca 3 TWh jmfrt med 5 TWh ) 215 (stat), ca 23 TWh nettoexport

9 Tyskland: grannländerna hjälper till Fredag Lördag Söndag Nästan 3 GW av knappt 4 GW installerat Kristi Himmelfärdshelgen 217 mkt soligt och låg last OBS! Olika skalor på y-axlarna Fredag Lördag Söndag Stor solelproduktion sammanfaller med stor export

10 Men om alla satsar samfällt EUR/MWh % i omvärlden 5 TWh 1 TWh 15 TWh 2 TWh Average Wind Solar CHP Solelproduktion i Sve

11 Avslutande kommentarer - Andelen variabel förnybar elproduktion, och därmed variabiliteten på elmarknaden, kommer att öka. I vissa regioner till och med mycket - Variabilitetsproblematiken går att (tekniskt) hantera även vid relativt stora volymer men får ej underskattas. Är regelverket redo? Premieras sådant som kommer att behövas flexibel produktion/konsumtion, svängmassa, frekvens- och spänningshållning, reservkapacitet mm? - Modellanalyser pekar på en stor förmåga i Sverige/Norden att hantera stora volymer variabel förnybar elproduktion (inte minst genom vattenkraften) - Handel mellan prisområden och mellan länder jämnar ut variabiliteten (ökad överföringskapacitet) - Men: handeln kan också accentuera utmaningarna genom samvariation - Teknikutveckling i produktionsledet! Nya vindkraftturbiner med väsentligt längre utnyttjningstider och mindre exponering för låga vindhastigheter - Batterier och efterfrågeflexibilitet. Potentiella game-changers? - Samverkan mellan olika delar av energisystemet och olika sektorer (el-fjärrvärme, el-transporter, el-gas med mera) kan också utnyttjas för variationshantering - Förändrad elmarknadsdesign som ytterligare ett instrument? -