Hela effektutmaningen

Relevanta dokument
NEPP - North European Energy Perspectives Project

Effektutmaningen En helhetsbild

Fjärrvärmens roll i ett elsystem med ökad variabilitet. Finns dokumenterat i bland annat:

Den svenska värmemarknaden

Kraftvärmens roll i framtidens energisystem. Per Ljung

Elsystemet en utblick

Omställningen av energisystemet och digitalisering Energiforsks Digitaliseringsprojekt, Workshop 20e mars, Sthlm. Thomas Unger, Profu

Stockholmsstudien inom NEPP. NEPP:s styrgruppsmöte

Utmaningar och vägval för det svenska elsystemet

Scenarioanalys : den energi- och klimatpolitiska dimensionen

Nya flöden i lokala elnät Trender och perspektiv. Peter Blomqvist & Thomas Unger, Profu

100% FÖRNYBART MED FJÄRRVÄRME OCH KRAFTVÄRME

Utbyggnad av solel i Sverige - Möjligheter, utmaningar och systemeffekter

Flexibilitet i en ny tid

NEPP - North European Energy Perspectives Project

NEPP fredag 14 juni, 2013 Klara Strand. Lennart Söder Professor, Elektriska Energisystem, KTH

Vägval för Sveriges framtida elförsörjning. Karin Byman, IVA Energitinget Sydost

Så påverkas energisystemet av en storskalig expansion av solel

Vindkraften ger systemtjänster, men hur skapas incitamenten?

Aktörernas ansvar för elsystemet intryck från intervjuer. NEPP:s styrgruppsmöte

Skånes Energiting tisdag 11 april, 2013 Malmömässan i Hyllie. Lennart Söder Professor, Elektriska Energisystem, KTH

NEPP North European Energy Perspectives Project

Kraftförsörjningen i regionen en mellankommunal fråga av regional betydelse. Elisabeth Mårell Kommunkontaktmöte

Hur blåser vindarna. Potential, vad kan man göra, vad får man plats med och tekniska möjligheter. Power Väst - Chalmers, 5 september 2014

Ramöverenskommelsen från Energikommissionen, juni konsekvenser för värmemarknaden

Svenska kraftnäts utmaningar - Ett lika leveranssäkert elsystem i framtiden? Chalmers

Hur kan elmarknaden komma att utvecklas?

100% Förnybart - vad innebär det för elsystemet? Helena Nielsen, Strategy & Market Intelligence

Ett lika robust elsystem i framtiden? Svenska kraftnäts syn. Energikommissionen

Flexibilitet i en ny tid

KRAFTPRODUKTION SAMT ÖVERFÖRING AV EL Guy-Raymond Mondzo, ÅF

El från förnybara källor. Den nya torktumlaren

Elanvändningen i Sverige

John Johnsson. Profu är e) oberoende forsknings- och utredningsföretag inom energi, avfall och transporter. Etablerades 1987 och är idag 20 personer

Efterfrågeflexibilitet i konsumentledet. En kraft att räkna med?! NEPP seminarium Björn Berg

Bioenergi för energisektorn - Sverige, Norden och EU. Resultat från forskningsprojekt Bo Rydén, Profu

Till vem, till vad och hur mycket? Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik & Automation

Elenergi Till vem, till vad och hur mycket? Ingmar Leisse Industriell Elektroteknik och Automation

POTENTIAL ATT UTVECKLA VATTENKRAFTEN - FRÅN ENERGI TILL ENERGI OCH EFFEKT

Vilken påverkan har en ökad andel variabel elproduktion?:

Vägval i Effektfrågan: Förutsättningar för en energy-only-marknad och aktiva konsumenter

Vindenheten, Lars Andersson

Temasession 1: Nationell handlingsplan för smarta elnät

Konsekvenser av höjda kvotnivåer i elcertfikatsystemet på elmarknaden

Samhällsekonomisk analys av fjärrvärme

Köparens krav på bränsleflis?

Seminarium om elsystemet

Elenergi Till vem, till vad och hur mycket? Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

Remisseminarium för analysrapport till Färdplan el för ett fossilfritt samhälle

Vindkraftens roll i omställningen av energisystemet i Sverige

Grøn varme hvad er det egentlig i 2030?

Ett 100 procent förnybart elsystem till år 2040

Elenergiteknik. Industrial Electrical Engineering and Automation. Energi och effekt. Extra exempel

Ett robust och leveranssäkert elsystem vad säger forskningen?

Framtidens energiförsörjning utmaningarna, och lösningarna? Runar Brännlund, CERE, Umeå University

Aktuellt inom bioenergiområdet av Karolina Norbeck

Förslag till strategi för ökad användning av solel (ER 2016:16) Affärsverket svenska kraftnät avger följande remissvar.

Mars En hållbar energi- och klimatpolitik. Försäkringslösningar lyft för kvinnors företagande

Aktörsperspektivet nya aktörer träder in på arenan. Profu. NEPPs vinterkonferens 2018 Stockholm. Thomas Unger

Samverkan mellan el- och fjärrvärmemarknaderna

Vägval el en presentation och lägesrapport. Maria Sunér Fleming, Ordförande Arbetsgrupp Användning

Effektiv elanvändning i olika branscher och processer minskar kostnader och utsläpp

Biokraftvärme isverigei framtiden

Tjugo påståenden och slutsatser om el- och energisystemets utveckling. NEPP-seminarium 21 november 2013

Efterfrågeflexibilitet. En outnyttjad resurs i kraftsystemet

Hur mycket energi behöver vi egentligen i framtiden?

Utmaningar för det framtida elsystemet forskningsbehov och prioriteringar. Rémy Kolessar Avdelningschef

Finsk energipolitik efter 2020

Energipolitikens mål om en 100% förnybar elförsörjning kräver mer Fjärrvärme och Kraftvärme.

Utmaningar och möjligheter vid 100% förnybar elproduktion

Kraftbalansen i Sverige under timmen med högst elförbrukning

NEPP - North European Energy Perspectives Project

Elproduktionskostnader nya anläggningar?

Sveriges framtida elsystem utmaningar och möjligheter

Flexibilitet i en ny tid

Energiläget En översikt

El och fjärrvärme - samverkan mellan marknaderna

Flexibilitet i en ny tid

Svenska kraftnät reserverar sig dock emot ett antal av Energikommissionens förslag och anser att dessa bör ses över.

FÖRNYBART TILL 100% HELT KLART MÖJLIGT

Svenska kraftnäts syn på utmaningar i framtidens elnät

Kommentarer till rapporten 100 procent förnybar elenergi år ? samt till repliker på denna. av Lennart Söder, KTH, Upplaga:

Sune Zander Brittedals Elnät ekonomisk förening. Ett medlemsägt företag med eldistribution, elproduktion med vattenkraft samt elhandel.

HUR UTVECKLAS ELPRISERNA? Lina Palm, Energidirektör Skogsindustrierna

VATTENKRAFTENS FÖRMÅGA ATT BALANSERA STORA MÄNGDER VINDKRAFT

Energi och klimat möjligheter och hot. Tekn Dr Kjell Skogsberg, senior energisakkunnig

PM - Hur mycket baskraft behövs?

11 Fjärrvärme och fjärrkyla

Säker och hållbar gasförsörjning för Sverige

Ellagsöversyn förtydligande av systemansvar. Per Wikström - Driftrådet

Jenny Miltell, Smarta elnät ABB gör det möjligt

Fjärrvärme, styrmedel och elmarknaden

Flexibilitet i en ny tid

Färdplan Nuläget - Elproduktion. Insatt bränsle -Elproduktion. Styrmedelsdagen 24 april 2013 El- och värme Klaus Hammes Enhetschef Policy ANALYS

SolEl som en del av det Smarta Elnätet och det Aktiva huset

Vindkraft. Sara Fogelström

Energisituation idag. Produktion och användning

Slutseminarium: Elanvändning vid kall väderlek

Energiläget 2018 En översikt

Vill du utveckla framtidens sol, vind och elnät för en hållbar klimatomställning?

Transkript:

Hela effektutmaningen en första skiss till roadmap för de kommande 30 åren NEPP:s vinterkonferens feb. 2018 Peter Blomqvist, Håkan Sköldberg & Thomas Unger, Profu

Eleffektfrågans många dimensioner NEPP:s åtta utmaningar: Toppeffekt (timme/uthålligt), överskott, flexibilitet i styrbar produktion, årsreglering, Olika perspektiv: Kund, nät och produktions perspektiv Geografi: Olika på olika platser/områden i Sverige (både de 4:a elområdena, regioner/sthlm, etc.) Import/export Tidsskala: Från mikrosekund till år Hastigheten i upp och nedgångar Scenario: Den framtida utveckling till, och förbi, 2040 Systemtjänster 2

Effektutmaningen En helhetsbild Hårda (tekniska) områden Produktion (variabel) Systemtjänster Distribution Lagring Användning (effektbehov) Efterfrågeflexibilitet Mjuka områden Politik Marknad (inkl prismodeller) Samverkan med andra infrastrukturer Ansvar (Krav på) Leveranssäkerhet Teknisk utveckling (inkl digitalisering)

Effektutmaningen Syntes av detaljerade studier, några exempel Vattenkraftens reglerförmåga Vindkraftens effektvärde i framtiden Kraftvärmens roll De 8 utmaningarna (NEPP I) Framtidens el och effektbehov (NEPP I, IVA) Hårda (tekniska) områden Mjuka områden Produktion (variabel) Systemtjänster Politik Distribution Lagring Marknad (inkl prismodeller) Användning (effektbehov) Efterfrågeflexibilitet Samverkan med andra infrastrukturer Bla EI, NEPP, Sweco, Chalmers har kartlagt potentialer för efterfrågeflexibilitet inom hushåll, service och industri NEPP I, Fjärrsyn El och fjärrvärme samverkan mellan marknaderna Ansvar (Krav på) Leveranssäkerhet Teknisk utveckling (inkl digitalisering) Kapacitetsmarknader, reglering (NEPP I) Energiforskprojekt om digitalisering

Effektutmaningen Tidslinjen TWh 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Sverige 1990 1995 2000 2005 2010 2012 2013 2014 2015 Vattenkraft Kol Gas Vind Bruttoelanvändning 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Kärnkraft Olja Biobränsle, torv, avfall Sol+övr förnybart Fenomen som har med effektfrågan att göra Sätta upp kriterier/indikatorer för varje utmaning Utmaning A Utmaning B Utmaning X 2020 2030 2040 2050 Ett helhetsgrepp Vad är problemet och vad är lösningen? Identifiera kritiska områden När blir det jobbigt? Nationellt / lokalt

Elproduktion i Norden ett scenario Produktion Distribution Användning Systemtjänster Lagring Efterfrågeflexibilitet Vindkraft ökar från 35 TWh år 2015 till 110 TWh år 2050 Solel ökar från nära 0 TWh år 2015 till drygt 15 TWh år 2050 Kraftvärme ökar från 37 TWh år 2015 till närmare 50 TWh år 2050 Kärnkraft minskar från 77 TWh 2015 till ca 13 TWh 2050 Elproduktion [TWh] 400 300 200 100 9% Variabel produktion >30% 0 2015 2030 2040 2050 Vattenkraft Kärnkraft Kol Olja Gas Biobränsle, torv, avfall Vind Sol+övr förnybart

Elproduktion i Norden ett scenario Produktion Distribution Användning Systemtjänster Lagring Efterfrågeflexibilitet Vindkraft och solel ersätter kärnkraft, den stora skillnaden i utnyttjningstid innebär att effektökningen blir stor Vindkraften ökar från 12 GW år 2015 till 37 GW år 2050 Solel ökar från knappt 1 GW år 2015 till dryga 15 GW år 2050 Kärnkraft minskar från knappt 13 GW år 2015 till drygt 2 GW år 2050 Netto +28 GW Den stora effektökningen av variabel innebär att vi kan får såväl överskott som underskott av el vid vissa tillfällen under året. Planerbar kraft minskar rejält. Sol och vindkraft Elproduktion [TWh] 400 300 200 100 13 GW 13 GW Kärnkraft 52 GW 2 GW 0 2015 2030 2040 2050

Teknisk utveckling Vindkraft Teknikutvecklingen inom vindkraft fokus på Högre tornhöjd, vilket förbättrar vindutbytet då det blåser vid högre höjd Större rotordiameter, i förhållande till generatoreffekt, leder till högre elproduktion, särskilt vid lägre Effekt [kw] 1 400 700 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 vindhastigheter [5 10 m/s] 0 Rotordiameter 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Vindhastighet [m/s] 80 m 90 m 110 m 117 m 126 m 136 m Vindkraftens effektvärde, definierat som andel levererad effekt av installerad effekt vid 90% av tiden under 3 vintermånader (jan, feb, dec), fördubblas vid ersättning av dagens vindkraftflotta med dagens bästa teknik År 2017 2020 2030 2040 2013 9,8% 10,6% 16,2% 18,7% 2014 13,2% 14,3% 19,7% 22,0% 2015 12,5% 13,8% 25,5% 30,3% 2016 11,0% 12,0% 19,1% 21,3% Verkliga vindår

Fjärrvärmens bidrag till variationshantering på elmarknaden Fjärrvärmen kan i olika hög grad underlätta för ett kraftsystemet med stor andel variabel elproduktion. Fjärrvärmen bidrar genom: Elproduktionen i kraftvärmeverk Elanvändningen i elpannor och värmepumpar Värmelagring/ackumulatorer Indirekt också genom att ersätta elanvändning för uppvärmning i bebyggelsen

Fjärrvärmens möjliga bidrag till kraftsystemet vid ansträngda driftfall ett enkelt score card : Kraftvärme Elpanna / värmepump Under rubriken övrigt återfinns exempelvis ökad fjärrvärmeanvändning och värmelagring Övrigt 1 Mycket vind och solkraft och låg konsumtion Mekanisk svängmassa + 0 0 Balansreglering ++ + 0 Överskottssituationer + ++ + Överföringsförmåga + + 0 Lite vind och solkraft och hög konsumtion Tillgång till topplastkapacitet +++ + +++ Generella utmaningar för att upprätthålla balans Flexibilitet i styrbar produktion och förbrukning + + + Ansvarsfördelning och marknadsmekanismer 0 0 0 Årsreglering 0 0 + +++: Stor påverkan; ++: Tydlig påverkan; +: Viss påverkan; 0: Ingen eller mycket liten påverkan Även om förmågan är omfattande saknas idag tillräckliga incitament för att fullt ut leverera ovanstående systemnytta. Ökar incitamenten i framtiden?

Stockholmsstudien viktiga frågeställningar på den lokala/regionala nivån Varför: Konsekvenser av internationell och nationell energi och klimatpolitik på det regionala planet Även det omvända: hur lokala och regionala initiativ påverkar den nationella utvecklingen Vilka utmaningar och lösningar finns på det regionala/lokala planet som skiljer sig från det nationella planet (eller andra regioner) Huvudfrågor i Stockholmsstudien: Eleffektbalansen: behovsutveckling för eleffekt inom regionen, möjlig inmatning från stamnätet och tillgänglig produktion inom regionen (kraftvärme, vindkraft, solel, ) Möjligheter och vinster med samverkan mellan aktörer och att knyta de olika lokala (energi )marknaderna ännu närmare varandra: El, fjärrvärme, kyla, transporter, avfall, produktion/användning, I vilken utsträckning kan/får aktörer samverka för att lösa problemen Andra storstadsregioner upplever liknande problem

Effektfrågan regionalt/lokalt Stockholmsstudien Hårda (tekniska) områden Produktion (variabel) Systemtjänster Distribution Lagring Användning (effektbehov) Efterfrågeflexibilitet Mjuka områden Politik Marknad (inkl prismodeller) Samverkan med andra infrastrukturer Ansvar (Krav på) Leveranssäkerhet Teknisk utveckling (inkl digitalisering)

Stockholmsstudien preliminära beräkningar! GWh/tim 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 I storleksordningen 100 200 timmar Max 3,8 GW uttag från stamnät (givet n 1 kriteriet) 0 1 201 401 601 801 1001 1201 1401 1601 1801 2001 2201 2401 2601 2801 3001 3201 3401 3601 3801 4001 4201 4401 4601 4801 5001 5201 5401 5601 5801 6001 6201 6401 6601 6801 7001 7201 7401 7601 7801 8001 8201 8401 8601 Elvärme Hushållsel Processindustri Övrig industri Övrig elanvändning Spårbunden trafik Förluster Elfordon Max uttag från stamnät Hur förändras bilden av tillkommande elförbrukning, exempelvis elbilar och datahallar?

Hela effektutmaningen att ta med i det fortsatta arbetet Effektfrågans många dimensioner Många delar som samverkar Syntes av delanalyser Tidslinjen när blir olika fenomen kritiska Nationellt / regionalt De olika delarna kan både vara orsak till problem och källa till lösning Osäkerhet om ansvarsfrågan ingen har det långsiktiga ansvaret för att elförsörjningen går ihop I vilken utsträckning kan/får aktörerna samverka för att lösa problem Nätutbyggnad går långsamt, medan användning kan ändras snabbt Någon har lösningen men inte incitamenten Teknikutveckling (batterier, digitalisering, solceller, )

Håkan Sköldberg, hakan.skoldberg@profu.se

Nya utmaningar som kräver ny kunskap Mer väderberoende och mindre planerbar elproduktion Effektutmaningar inte bara vid stor efterfrågan Elnätens roll förändras Geografisk förändring av både produktion och konsumtion Produktion på lägre spänningsnivåer (prosumenter) Samordning av effektansvaret med producenter (och konsumenter) Effektbehov och förändrat konsumtionsmönster Stor kunskapslucka om dagens effektbehov per sektor (bl.a.) Fokus på leveranssäkerhet ökar Efterfrågeflexibilitet efterfrågas Många oprövade åtgärder i fokus; har konsumenten intresse/incitament? Lagring efterfrågas Kunskapslucka om lagring kontra sammanlagring Politikens ambitioner att låta regelverken effektanpassas? Samverkan med andra infrastrukturmarknader, och dess påverkan Digitaliseringen

Fjärrvärme och (framtida) vindkraft några storleksjämförelser 40000 Elpannor+VP 35000 Spillvärme+Avfall MW el, MW FV 30000 25000 20000 15000 Biomassa+torv Kol och naturgas Olja+övrigt Ca 40 TWh vindkraft 10000 5000 0

Stockholmsstudien snabb ökning i elförbrukning % relativt 1990 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Sverige Stockholms län Stockholms Stad Sedan 1990 har elförbrukningen ökat snabbare i Stockholmsområdet än i övriga landet. Sedan mitten av 2000 talet har ökningstakten avstannat Effektbehovet? På sikt fortsatt inflyttning och nya användningsområden, t.ex. elbilsladdning & datahallar

En viktig begränsning för Stockholm: Ytterligare elinmatningskapacitet blir inte möjlig före år 2025 Stamnät 220kV, 400 kv (SvK) 300 MVA 130 kv Lagring Storskalig vindkraft Kraftvärme 200 MVA Industri 100 MVA 10 40 kv Lagring Regionnät Vindkraft 50 MVA 30 MVA 30 MVA 30 MVA 0,4 kv Lagring Lokalnät Småskalig produktion 1 500 kw Lägenhetskund Lägenhetskund Villakund Villakund Mikro produktion 43,5 kw Elbil Mikro produktion 43,5 kw

Om lagring i elsystem Källa: Lennart Söder, Niklas Dahlbäck, m.fl.