El och fjärrvärme - samverkan mellan marknaderna 2016-03-11

El och fjärrvärme - samverkan mellan marknaderna 2016-03-11

Resultat från olika delar av projektet: Elpriser vid ett elsystem med stort inslag av variabel kraft och vid samtidig avveckling av planerbar termisk kraft Fjärrvärmens bidrag till elsystemstabilitet vid stort inslag av variabel kraft, t.ex. vind- och solkraft Hur påverkas fjärrvärmeproduktionen i ett antal fjärrvärmesystem av sådana elpriser? Hur påverkas konkurrensen på uppvärmningsmarknaden av sådana elpriser?

Detaljerade elproduktionsberäkningar för ett läge med stor andel variabel elproduktion elpriser, konsekvenser för olika produktionsalternativ, m.m.

Beräkningsfall för elproduktion år 2030 (Sverige) Utgångspunkten är en produktionsapparat (2030) för kärnkraft, vattenkraft, kraftvärme (fjärrvärme & industri) samt övrig termisk kraft som i allt väsentligt är lik dagens kapacitet Mängden vindkraft varieras: 15 TWh; 26 TWh; 50 TWh; 70 TWh I fallet med 70 TWh vindkraft varieras dessutom tillgänglig kärnkraft: 9,5 GW; 5,6 GW; 0 GW Kraftutbyte med omvärlden ingår i analysen

1 102 203 304 405 506 607 708 809 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 2425 2526 2627 2728 2829 GW Svensk elproduktion år 2030 (26 TWh vindkraft) 30 90 25 75 20 60 15 45 10 30 15 5 0 Jan Juli Dec Kraftvärme Kärnkraft Vindkraft Vattenkraft Övrigt Övrig termisk Last Ex: 26 TWh vindkraft Från 15 till 70 TWh vindkraft -> Kärnkraften utnyttjas mindre och vattenkraften körs hårdare (varierar mer och pressas mot max/minlägena). Kraftvärmen påverkas marginellt nedåt. Nettoexporten ökar Källa: EPOD_Regional ( Reg P )

SEK/MWh erl Elpriset över året samtliga beräkningsfall för 2030 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Minskad tillgänglighet till kärnkraft (eller annan termisk kraft) -> fler högpristimmar 0% 20% 40% 60% 80% 100% Andel av året (%) 15 TWh 2030 26 TWh 2030 50 TWh 2030 Ökad andel vindkraft, allt annat lika, -> fler lågprisperioder Prisområde SE3 70 TWh 2030 70 TWh, 5,6 GW KK 70 TWh, utan KK Skillnaderna beror enbart på vindkraftsvolymen och tillgänglig kärnkraftskapacitet -> Ju mer vind desto spetsigare profil -> Kärnkraften dämpar prisspikar vid mycket vind på årsbasis

SEK/MWh Medelelpris över året (SE3) 700 600 500 400 Effekten av en ökad andel vindkraft (allt annat lika) Effekten av en minskning i KK-kapacitet (allt annat lika) 300 200 100 0

1 268 535 802 1069 1336 1603 1870 2137 2404 2671 2938 3205 3472 3739 4006 4273 4540 4807 5074 5341 5608 5875 6142 6409 6676 6943 7210 7477 7744 8011 8278 8545 SEK/MWh Ett högt årsmedelelpris innebär inte alltid högt elpris 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Under drygt ¼ av året ligger elpriset i vårt högprisscenario klart under ett normalprisscenario trots att årsmedelpriset är ca dubbelt så högt 15 TWh 2030 70 TWh, utan KK

SEK/MWh Det årliga medelpriset beror på produktionsprofilen 500 Årligt medelelpris för olika produktionsprofiler 400 300 200 100 0 2012 (modellberäkn) 15 TWh 2030 26 TWh 2030 50 TWh 2030 70 TWh 2030 Elpris, tidsmedel över ett år Elpris, vindkraft Elpris, kraftvärme Ju större årlig vindkraftproduktion desto lägre medelpris, i synnerhet för vindkraften!!

SEK/MWh Mer vindkraft sänker medelelpriset, mindre KK ökar medelelpriset, men på olika nivåer 1000 Årligt medelelpris för olika produktionsprofiler 800 600 400 200 Mer vind Mindre kärnkraft 0 Elpris, tidsmedel över ett år Elpris, vindkraft Elpris, kraftvärme Kraftvärme vinnare om mycket vind kombineras med KK-nedläggning (höga priser vintertid)

Fallstudier för några verkliga fjärrvärmesystem kraftvärme, värmepumpar/elpannor, m.m. vid ökande inslag av variabel elproduktion

Om fallstudierna för fjärrvärmeproduktionen: Fyra olika fjärrvärmesystem har studerats. (Här presenteras exempel från ett av dessa.) Systemen åskådliggör inverkan av olika produktionsuppbyggnad med avseende på exempelvis: Avfallsförbränning Industriell spillvärme Storlek Kraftvärme Värmepump / elpanna Återkylare / kondenssvans Beräkningar görs med elpriser enligt detaljerade elsystemberäkningar med stor andel variabel elproduktion (och minskad mängd kärnkraft)

Göteborg: spillvärme, avfall och kraftvärme Fjärrvärmeproduktion, månadsvis Olja, hvp Gasmotor, kvv Bio, hvp Gaskraftvärme Gas, hvp Pellets, hvp Biokraftvärme Värmepumpar Industriell spillvärme Avfallskraftvärme GoBiGas

Några iakttagelser från fallstudierna: I scenariot med 70 TWh vind och utan kärnkraft ökar elproduktionen i kraftvärme i Göteborg med 5 % (20 70 % vid ny kvv) - men framför allt tre- till fyrfaldigas elintäkterna från kraftvärmen! Elanvändningen i befintliga värmepumpar: Ökar marginellt vid 15 TWh vind -> 70 TWh vind Minskar 15 % vid 15 TWh vind -> 70 TWh vind utan kärnkraft (5 månader är fjärrvärmen helt försörjd med spillvärme och avfallsvärme ) Fjärrvärme blir typiskt dyrare vid 70 TWh vind jämfört med 15 TWh vind (mindre intäkt från kvv). Vid 70 TWh vind och utan kärnkraft blir fjärrvärmen typiskt klart billigare (större intäkt från kvv). Beräkningarna visar att ny kraftvärme kan bli lönsam konventionell biokraftvärme och biokraftvärme med förgasning och kombicykel ekonomiskt är ungefär likvärdiga Högre elintäkter uppväger högre investeringskostnad Förutsätter samma tillgänglighet

GWh; Mkr Årlig elanvändning, elproduktion och elintäkt i Göteborgs fjärrvärmesystem med dagens produktionssystem tre olika scenarier 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Elanvändning Elproduktion Elintäkt 15 TWh vind 70 TWh vind 70 TWh vind ej KK

kr/mwh Fjärrvärmekostnadsförändring i Göteborgs fjärrvärmesystem jämfört med dagens produktionssystem vid 15 TWh vind tre olika scenarier och olika nyinvesteringar Referensnivå 50 0-50 -100-150 Dagens prod Konv biokvv Biokombikvv -200 15 TWh vind 70 TWh vind 70 TWh vind ej KK

Konkurrensen på värmemarknaden ett räkneexempel Inte en värmemarknad utan ett stort antal lokala marknader Utifrån elpris för värmeprofil och fjärrvärmeproduktionskostnad i typsystemen beräknas resulterande värmepris för värmepump och fjärrvärme. 15 TWh vind utgör referens. Resultat: Värmepump gynnas av 70 TWh vind Fjärrvärme gynnas av 70 TWh vind utan kk Den senare effekten är betydligt kraftigare än den första

Några slutsatser: Kraftsystemets utveckling kan komma att få en kraftig påverkan på ekonomin för många svenska fjärrvärmeföretag! Ökad andel variabel elproduktion ger större elprisvariationer, olika profil på elproduktion/elanvändning känner olika elpris Mycket variabel elproduktion och avvecklad kärnkraft ger något större kraftvärmeproduktion, men framför allt dramatiskt högre elintäkter Fjärrvärme blir typiskt dyrare vid 70 TWh vind jämfört med 15 TWh vind (mindre intäkt från kvv). Vid 70 TWh vind och utan kärnkraft blir fjärrvärmen typiskt klart billigare (större intäkt från kvv). Tvärt om för elbaserad uppvärmning. Fjärrvärmen kan i olika hög grad underlätta för kraftsystemstabilitet i samband med åtta de identifierade utmaningarna. Fjärrvärmen bidrar genom: 1) kraftvärme, 2) värmepump/elpanna, 3) FV istället för elvärme, 4) värmelagring Styrmedel bör anpassas till nya förutsättningar

Undanröja hinder för rationellt agerande - några styrmedelsidéer: Ge inte stöd till elproduktion som infaller då elpriset faller under en viss nivå. (Det finns inget skäl att stimulera elproduktion som ingen vill ha.) Underlätta drift av elpannor och värmepumpar för FV vid extremt låga elpriser genom att undanta dessa från elskatt vid de aktuella tidpunkterna. (Skälet är att det då inte finns något egentligt behov av att hushålla med el.) Inget undantag för el till uppvärmning (utöver FV), eftersom det annars blir indirekt stimulans till elanvändning även vid höglasttider Om man avstår drift av värmepumpar i fjärrvärmesystemen vid ansträngd elbalans skulle man kunna slippa energi- och koldioxidskatt på olja som används i hetvattenpannor. (Undviker drift av fossilkondens.)