Klimatkorrigerad investeringsstrategi

Transkript

1 Exempel på användning av klimatscenarier i effektstudier Klimatkorrigerad investeringsstrategi Rossby centre användarforum Norrköping Roger Hugosson - Vattenfall AB Vattenkraft Johan Andreasson - SMHI Miljö & Säkerhet Per Larsson - Vattenfall AB Produktionsledning

2 Vattenfall AB Vattenkraft Förnyelse och tillväxt 1600 Effektutbyggnad (MW) Total effektutbyggnad Effektutbyggnad Antal aggregat ca MW ca MW ca. 50 st Förnyelseprogrammet startar 2003 Med starka incitament från elcertifikatsystemet. Ekonomisk livslängd i investeringskalkylen är år

3 Produktionsberäkningar Järkvissle G Järkvissle G1 Verkningsgrad (%) Ny turbin Befintlig turbin 1. Veckomedeltappningar tas fram. 2. Förutsättningarna för korttidsreglering fastställs. 3. Kalkylförutsättningar enligt koncerninstruktion. 4. Intäkten maximeras med en anpassad korttidsreglering. För befintlig och ny turbin. 5. Nettointäkten diskonteras över kalkylperioden 30 år Turbinvattenföring (m3/s) Flödesstatistik för produktionsberäkningar Kalkylperiod

4 Ett klimatscenario Resultat från SMHI:s indikatorområde Gimdalsby i Ljungan (uppströms Torpshammar) RCA3-E5:3/A1B Medel, max och min från 30-årsperioder beräknat med HBV-modellen och indata från klimatmodeller Flödesstatistik för produktionsberäkningar Kalkylperiod

5 Vad vill vi specifikt studera? Tillrinningsförändringar Får vi ökad eller minskad tillrinningsvolym? Temperaturförändringar Dagar med medeltemperatur <0 C Dynamik - När regnar det och när/hur smälter snömagasinet? Intressant är medelvärden och trender. Vi studerar ej extremvärden. 5

6 Vägen mot en klimatstrategi 2007 vår Borde förväntade klimatförändringar beaktas i våra hydrologiska beräkningsunderlag? 2007 okt Klimat och sårbarhetsutredningen kommer med slutrapport 2008 apr Workshop som leder till beslut att inleda ett arbete med att ta fram en klimatstrategi 2008 höst Två frågor bearbetas: 1. Hur skall en klimatstrategi tas fram? 2. Hur skall den kopplas till verksamheten? 2008 okt CEATI workshop i Montreal. GCM>RCM>HBV. Kontakt med SMHI etablerades dec SMHI får uppdraget att genomföra en klimatanalys på Luleälven 2009 feb Leverans av resultat för Luleälven 2009 vår Utvärdering av resultat och utveckling av metod för vidarebearbetning okt SMHI får uppdraget att genomföra en klimatanalys för samtliga ävar feb Leverans av Klimatanalys för kraftproducerande älvar i Sverige vår Arbete med att vidarebearbeta resultatet för en klimatstrategi. 6

7 Hur har vi gått tillväga? Nation Institut Scenario GCM RCM Upplösning Period SMHI A1B ECHAM5(1) RCA3 50 km SMHI A1B ECHAM5(3) RCA3 50 km CNRM A1B ARPEGE Aladin 25 km KNMI A1B ECHAM5(3) RACMO 25 km Klimatscenarier från olika kombinationer av globala- och regionala klimatmodeller har tagits fram av forskningsinstitut via Ensembles projektet. MPI A1B ECHAM5(3) REMO 25 km C4I A2 ECHAM5(3) RCA3 25 km HC A1B HadCM3(Q0) HadRM3 25 km C4I A1B HadCM3(Q16) RCA3 25 km METNO A1B BCM HIRHAM 25 km Hydrologisk respons modelleras i HBV - modellen Tillrinningsförändringar Temperaturförändringar Dynamik 7

8 Resultat 1 - Tillrinningsförändringar 8

9 Resultat 1 - Tillrinningsförändringar Luleälven fjäll - Samtliga modeller 25 Förändrad tillrinningsvolym (%) KMNI-E5(3)-A1B MPI-E5(3)-A1B C4I-HC-A1B HC-HC(Q0)- A1B RCA3-E5(1)- A1B RCA3-E5(3)- A1B Medel -10 9

10 Resultat 2 - Temperaturförändringar Medeltemperatur Luleälven fjäll - Samtliga modeller 1,5 1,0 0,5 Medeltemperatur (C) 0,0-0,5-1,0-1,5-2, KMNI-E5(3)-A1B MPI-E5(3)-A1B C4I-HC-A1B HC-HC(Q0)- A1B RCA3-E5(1)- A1B RCA3-E5(3)- A1B Medel -2,5-3,0-3,5 10

11 Resultat 2 - Temperaturförändringar Göta älv -Fjäll Medel av alla modeller (medel) _obs Medeltemperatur (grader C) Dag 11

12 Resultat 2 - Temperaturförändringar Antal dagar T<0 - Samtliga modeller Antal dagar T< Göta älv fjäll Indalsälven fjäll Luleälven fjäll

13 Resultat 3 Dynamik Luleälven Något större och tidigare medelvårflod Mindre och tidigare medelvårflod Senare höstregn 13

14 Resultat 3 Dynamik Göta älv 14

15 Sammanfattning Klimatsimuleringarna visar: Ökad tillrinning i alla fjällområden Minskad tillrinning i Göta älvs skogsområden När antalet dagar med T<0 minskar så minskar snömagasinet Snömagasinet minskar förhållandevis mer i söder Minskat snömagasin gör att vårfloden minskar i alla områden utom Luleälven fjäll, trots ökad nederbörd. 15

16 Effektstudier hydrologi hur resultaten tagits fram 16

17 Distributions Baserad Skalering (DBS-metoden) Stenudden Snö Q Q_obs Observerad (Q) Q_R3E5A1B3 RCM rådata (Q) Q_adjusted RCM DBS-justerad R3E5A1B3 (Q) Q [m 3 /s] Snow_obs Observerad (Snö) Snow_R3E5A1B3 RCM rådata input (Snö) Snow_adjusted RCM DBS-justerad R3E5A1B3 (Snö) Snow depth [mm] Day no. Klimatscenario: RCA3-ECHAM5:3-A1B Period:

18 Beräkningspunkter - 21 st Suorva skog skog och fjäll blandat fjäll 18

19 Modelljämförelse Qmax ~ 1150 m 3 /s Vårflodmedel ~ 600 m 3 /s 19

20 Exempel Suorva ~ ~1200 ~600 ~600 Exempel på hur två klimatscenarier representerar historiskt klimat 20

21 Sammanfattning tillrinningar Den generella trenden är att tillrinningen efterhand ökar i de studerade älvarna För de flesta scenarierna och beräkningspunkterna förekommer även perioder med minskad tillrinning jämfört med Stor spridning mellan de olika klimatsimuleringarna, och urvalet av nio täcker inte hela det möjliga intervallet 21

22 Fler klimatscenarier tillkommer kontinuerligt Nation Institut Scenario GCM RCM Upplösning Period SMHI A1B ECHAM5(1) RCA3 50 km Bearbetade klimatscenarier SMHI A1B ECHAM5(2) RCA3 50 km SMHI A1B ECHAM5(3) RCA3 50 km SMHI A1B ECHAM5(3) RCA3 25 km SMHI B1 ECHAM5(1) RCA3 50 km SMHI A1B CNRM RCA3 50 km SMHI A1B CCSM3 RCA3 50 km CNRM A1B ARPEGE Aladin 25 km KNMI A1B ECHAM5(3) RACMO 25 km MPI A1B ECHAM5(3) REMO 25 km C4I A2 ECHAM5(3) RCA3 25 km HC A1B HadCM3(Q0) HadRM3 25 km C4I A1B HadCM3(Q16) RCA3 25 km METNO A1B BCM HIRHAM 25 km METNO A1B HadCM3(Q0) HIRHAM 25 km DMI A1B ECHAM5(3) HIRHAM 25 km

23 Klimatkorrigering i Samkörningsmodellen (EFI) Norrköping, Per Larsson, Vattenfall Produktionsledning

24 Agenda Frågeställningar Prisprognoser och produktionsplanering Klimatkorrigerade tillrinningsserier i EFI - metod Fallstudie - ett scenario, en tidsperiod Sammanfattning/diskussion 24

25 Frågeställningar Operativ produktionsplanering och elprisprognoser Kan vi använda tidsperioden för att representera dagens situation eller är vi redan inne i förändrad tillrinningsregim? Nja Investeringskalkyler och långsiktigt strategiarbete Är det lämpligt att använda för att representera ett framtida klimat 2020, 2030, 2040? - Antagligen inte! Hur använder vi oss av resultaten från SMHI? 25

26 EFI modellen (Samkörningsmodellen, EMPS, MPS) Matematisk modell Vindkraftenergi Statistik ca 1200 vattenkraftstationer Värmekraft, kapacitet avställningsplaner Bränsleprisprognos Ger rörliga kostnader HydArk Tillrinning Statistik Kraftnätet kapacitet Hela elmarknaden simuleras SEK/MWh Dynamisk programmering ger vattenvärden dvs. pris på vattenkraften. Elmarknaden simuleras sedan med väderstatistiken som drivare. Elanvändning, produktion, kraftflöden, priser och kostnader erhålls. Resultat: Framtiden som scenarier Scenarier för STOSEK Elbehovsprognos Temperatur Vårflodsprognos HBV

27 Prisprognoser på olika lång sikt, MPP och LPP Medellång PrisPrognos (6 år): EFI Görs varje vecka och ligger till grund för produktionsplan (ProdRisk) och säkringsstrategi på 6 års sikt samt LTA Lång PrisPrognos (2015, 2020, 2025, 2030, 2035, 2040) EFI (Norden) och PowerMarkets (kontinenten) Görs en gång per år Styrgrupp ett antal olika scenarier med olika antaganden om: Kapcitetsutbyggnad, kabelutbyggnad, valutakurser, inflation, bränslepriser, CO2, teknikutveckling (elbilar, solceller, vågkraft ) Market - optimistic (base) Kalkylförutsättningar Market - pessimistic Highly Regulated (mycket förnybart) CO2-focus (mycket kärnkraft) 27

28 Klimatkorrigering LPP idag Bygger på uppskattning som SMHI gjorde i början av talet Norge tillrinning +0,2 TWh/år Sverige tillrinning +0,1 TWh/år Finland tillrinning +0,03 TWh/år Temperaturökning +2,6 gc / 100 år Elanvändning 1 TWh/år under 10 år Förutom att korrigeringen bygger på gamla uppskattningar får man med denna approach endast en förändring av volymen och inte profilen. 28

29 Metod för korrigering i EFI Stort antal unika hydrologiska serier Sverige: 85 unika serier, (> 200 vattenkraftmoduler) Norge: 84 unika serier, (>1000 vattenkraftmoduler) Finland: 1 serie (1 vattenkraftmodul) Att korrigera varje sida vore allt för omfattande EFI områden + uppdelning i fjäll och skog Veckovisa relationstal samt korrigering av årsvolym 29

30 Fallstudie ett scenario, en tidsperiod Beräkningsförutsättningar KNMI-E5(3)-A1B ( ) Mycket grova gissningar för Norge (+ 2% i syd, + 5% i norr). Inga förändringar i de norska HydArk-serierna Eventuell ökat värme/kylbehov ej beaktat 30

31 Sverige - tillrinning Tillrinning Sverige Ref GWh Vårflod startar två veckor tidigare Vecka 31

32 Sverige - produktion Vattenkraftproduktion i Sverige 1600 Ref GWh Vecka 32

33 Sverige - magasin Magasin Sverige Ref % De ökade höst och vintertillrinningarna gör att magasinen inte sänks av lika mycket under vintern. Minimum inträffar ca en vecka tidigare än idag Vecka 33

34 Sammanfattning/diskussion Återstående arbete Automatisera metoden (Bättre) underlag för Norge och Finland Integrering i LPP-processen Nuvarande klimathantering i LPP slopas Uppdatera klimatanpassad elbehovsprognos utifrån nya klimatdata Ta fram instruktion som beskriver vilka tillrinningar och priser som skall användas för vattenkraftens investeringsprojekt Slutsats Användandet av EFI ger metoden styrka eftersom optimering av vattenresursen görs i förhållande till hela elmarknaden MEN Vi är i behov av ett scenario (best guess) kan inte hantera en ensemble i LPP-processen. 34