Utmaningar och vägval för det svenska elsystemet - Hur skapar vi ett robust och leveranssäkert elsystem till år 2050? Bo Rydén, Profu 7 december 2015 Energikommissionens fördjupningsseminarium II
Baskravet: Ett robust och leveranssäkert elsystem Balans: Vi måste ha en rimlig balans i kraven på elsystemet. Det skall i första hand vara robust och leveranssäkert. Sedan kan vi prata priser, förnybart, klimatneutralitet etc. Ansvaret för dimensionering och drift av elsystemet måste vara tydligt, ansvars-fördelningen måste vara klarlagd och alla aktörer måste ta sitt ansvar. Säker leverans. Alla använder el, alla gillar el och alla vill ha el varje sekund året runt! Ingen enda svensk vill ha fler elavbrott. Det är därför centralt att produkten el ges möjligheten att fortsätta vara lika leveranssäker även i framtiden.
Vind- och solkraft har egenskaper som skapar dessa utmaningar De har begränsad styrbarhet. Påverkar både kortsiktigt och årstidsmässigt. Vindprognoser är osäkra. Hög noggrannhet först några timmar i förväg. Solen mer förutsägbar, men molntäckets tjocklek är svårt att prognostisera. Vind- och solkraft använder inte synkronmaskiner. Bidrar därför inte utan speciella lösningar med mekanisk svängmassa och spänningsreglering. Vi ser utmaningar vid främst två driftsituationer: Mycket variabel produktion och liten konsumtion. Lite variabel produktion och stor konsumtion Stor andel variabel produktion leder också till generella utmaningar i alla driftsituationer att upprätthålla balansen och driftsäkerheten i systemet..
NEPP: Kraftsystemets reglerförmåga - utmaningar för elsystem med stor andel variabel produktion Generella utmaningar Svårare att prognostisera balansförutsättningarna (produktionen) Tidvis snabba övergångar mellan brist- och överskottssituationer Större behov av flexibilitet i styrbar produktion och förbrukning Ökat behov av att jämna ut variationer över året Oklar ansvarsfördelning för att långsiktigt upprätthålla nödvändig kapacitet Utmaningar vid mycket vind och liten konsumtion Balansreglering Överföringsförmåga (spänningshållning samt kortslutningseffekt) Mekanisk svängmassa Överskottssituationer Utmaningar vid lite vind och stor konsumtion Risk för periodvisa bristsituationer - tillgång till topplastkapacitet
NEPP: Kraftsystemets reglerförmåga - utmaningar för elsystem med stor andel variabel produktion Generella utmaningar Svårare att prognostisera balansförutsättningarna (produktionen) Tidvis snabba övergångar mellan brist- och överskottssituationer Större behov av flexibilitet i styrbar produktion och förbrukning Ökat behov av att jämna ut variationer över året Oklar ansvarsfördelning för att långsiktigt upprätthålla nödvändig kapacitet Utmaningar vid mycket vind och liten konsumtion Balansreglering Överföringsförmåga (spänningshållning samt kortslutningseffekt) Mekanisk svängmassa Överskottssituationer Utmaningar vid lite vind och stor konsumtion Risk för periodvisa bristsituationer - tillgång till topplastkapacitet
Ett antal (politiska) vägval för ett robust elsystem Värna Baskravet Välj i första hand ett robust och leveranssäkert elsystem Ägna ambitionen och takten i omställningen en tanke Ge incitament till vindkraft med mer svängmassa Välj väg för vattenkraften Än viktigare i det framtida elsystemet Avgör vems ansvaret det är att ny effekt kommer på plats Långsiktig eleffektplan skapa en helhetsbild Elenergi och nya styrmedel: Efter elcertifikatsystemet? Nya regelverk på elmarknaden? Vänta med dessa båda vägval tills vi vet mer
Effektbehovet i det svenska elsystemet idag Elanvändning: 130 TWh (exkl. distr.-förluster) GW 90 80 70 Effekttopp 23-24 GW (exkl. distr.-förluster) Effekttopp 25-27 GW (inkl. distr.-förluster) Allt övrigt Elfordon Uppvärmning Industriprocesser 60 50 40 30 20 10 Uppvärmning All övrig elanvändning Semesterperiod ej inlagd ännu 0 Industriprocesser 1 601 1201 1801 2401 3001 3601 4201 4801 5401 6001 6601 7201 7801 8401 Timmar under ett år
Effektbehovet i det svenska elsystemet 2040/50 Elanvändning i förnybarscenario: 150 TWh (exkl. distr.-förluster) GW 90 Effekttopp 27-28 GW (exkl. distr.-förluster) Effekttopp 29-31 GW (inkl. distr.-förluster) 80 70 60 50 40 30 20 All övrig elanvändning Elfordon 10 0 Uppvärmning Industriprocesser 1 601 1201 1801 2401 3001 3601 4201 4801 5401 6001 6601 7201 7801 8401 Timmar under ett år
Befolkningsutvecklingen Källa: SCB, 2015 30-40 TWh el Preliminär värden i den blå rutan 9
Effektbehovet i det svenska elsystemet idag Elanvändning: 130 TWh (exkl. distr.-förluster) GW 90 Februariperiod 80 70 Effekttopp 23-24 GW (exkl. distr.-förluster) 60 50 40 All övrig elanvändning 30 20 Uppvärmning 10 Industriprocesser 0 1030 1090 1150 1210 1270 1330 Timmar under två veckor i februari - (timme nr 1030-1360 räknat från nyåret)
Effektbehovet i det svenska elsystemet 2040/50 Elanvändning i förnybarscenario: 150 TWh (exkl. distr.-förluster) GW 90 80 Februariperiod Effekttopp 27-28 GW (exkl. distr.-förluster) 70 60 50 40 All övrig elanvändning 30 Elfordon 20 Uppvärmning 10 Industriprocesser 0 1030 1090 1150 1210 1270 1330 Timmar under två veckor i februari - (timme nr 1030-1360 räknat från nyåret)
Effektbehovet i det svenska elsystemet idag Elanvändning: 130 TWh (exkl. distr.-förluster) Februariperiod GW 90 80 Effekttopp 23-24 GW (exkl. distr.-förluster) 70 60 50 40 30 Netto-effekttopp 22-23 GW (exkl. distr.-förluster) Resterande effektbehov, som inte vind-/solkraft täcker 20 10 Vind-/solkraftproduktion 0 1030 1090 1150 1210 1270 1330 Timmar under två veckor i februari - (timme nr 1030-1360 räknat från nyåret)
Effektbehovet i det svenska elsystemet 2040/50 Elanvändning i förnybarscenario: 150 TWh (exkl. distr.-förluster) Februariperiod GW 90 80 Effekttopp 27-28 GW (exkl. distr.-förluster) 70 Netto-effekttopp 25-26 GW (exkl. distr.-förluster) 60 50 Resterande effektbehov, som inte vind-/solkraft täcker 40 30 20 10 Vind-/solkraftproduktion 0 1030 1090 1150 1210 1270 1330 Timmar under två veckor i februari - (timme nr 1030-1360 räknat från nyåret)
Effektbehovet i det svenska elsystemet 2040/50 Elanvändning i förnybarscenario: 150 TWh (exkl. distr.-förluster) Februariperiod GW 90 80 Effekttopp 27-28 GW (exkl. distr.-förluster) 70Netto-effekttopp (exkl. distr.-förluster) 60 50 40 30 20 10 Vattenkraft (mkt prel.) Vind-/solkraftproduktion 0 1030 1090 1150 1210 1270 1330 Timmar under två veckor i februari - (timme nr 1030-1360 räknat från nyåret)
Ett antal (politiska) vägval för ett robust elsystem Välj väg för vattenkraften Än viktigare i det framtida elsystemet Tydliggör ansvaret för att investeringar i effekt kommer till stånd i elsystemet Idag är det otydligt vem som har det Överväg behovet av en långsiktig eleffektplan Som hanterar produktion, nät och efterfrågan
Det finns ett formellt tomrum i ansvaret på lång sikt Sekunder Timmar Dygn Månader År Tydligt formellt ansvar Svenska Kraftnät Balansansvariga Otydligt formellt ansvar Behöver vi en Effektmyndighet? Regering och myndigheter (?) Det finns inte något lagreglerat ansvar för enskilda aktörer eller myndigheter för att upprätthålla tillräcklig kapacitet, för att klara de samlade behoven av elleveranser.
Ett antal (politiska) vägval för ett robust elsystem Behovet av ny eleffekt på lång sikt Hur stor leveranssäkerhet skall vi ha? Produktion (investeringar och tillgänglighet), och elmarknad Effektreserv, kapacitetsmekanismer, upphandlingar, etc. Nät både transmission och distribution Svenska Kraftnäts och eldistributörernas ansvar Efterfrågeflexibilitet och lager nya funktioner viktiga Behov av skatte- och styrmedelsförändringar, avtal/teknik, etc.? Överväg behovet av en långsiktig eleffektplan!
100,00 % leveranssäkerhet kan inte garanteras 100,00 % leveranssäkerhet skulle vara allt för kostsamt I Norden finns inga uttalade krav på leveranssäkerhet Att upprätthålla balansen kan betyda att tillfälligt koppla bort kunder Regeringen har gett Svenska Kraftnät i uppgift att minska risken för störningar Effektreserven är en del i detta. Vill vi införa en kapacitetsmarknad bör/måste en önskad leveranssäkerhet anges Explicit måste beslutsfattarna ange vilken leveranssäkerhet som eftersträvas I UK har man t.ex. angett acceptable loss of load expectation (LOLE) till 3 timmar per år (dvs. 99,97%).
Kapacitetsmekanismer - kan användas för att minska risken för bristsituationer Val av kapacitets-mekanism beror på hur ofta den ska användas Om de används sällan: Strategisk reserv som riktar sig till ett fåtal Deltar inte i den ordinarie marknaden Om den används ofta: - Kapacitetsmarknader som riktar sig till all (styrbar) kapacitet - Kapaciteten deltar i den ordinarie marknaden
Ett antal (politiska) vägval för ett robust elsystem Behovet av ny eleffekt på lång sikt Hur stor leveranssäkerhet skall vi ha? Produktion (investeringar och tillgänglighet), och elmarknad Effektreserv, kapacitetsmekanismer, upphandlingar, etc. Nät både transmission och distribution Svenska Kraftnäts och eldistributörernas ansvar Efterfrågeflexibilitet och lager nya funktioner viktiga Behov av skatte- och styrmedelsförändringar, avtal/teknik, etc.? Överväg behovet av en långsiktig eleffektplan!
NEPP: Kraftsystemets reglerförmåga - utmaningar för elsystem med stor andel variabel produktion Generella utmaningar Svårare att prognostisera balansförutsättningarna (produktionen) Tidvis snabba övergångar mellan brist- och överskottssituationer Större behov av flexibilitet i styrbar produktion och förbrukning Ökat behov av att jämna ut variationer över året Oklar ansvarsfördelning för att långsiktigt upprätthålla nödvändig kapacitet Utmaningar vid mycket vind och liten konsumtion Balansreglering Överföringsförmåga (spänningshållning samt kortslutningseffekt) Mekanisk svängmassa Överskottssituationer Utmaningar vid lite vind och stor konsumtion Periodvisa bristsituationer - tillgång till topplastkapacitet
Ett antal (politiska) vägval för ett robust elsystem Behovet av ny elenergi på lång sikt Produktion: kärnkraft, biobränslekraft, vindkraft, solkraft men även export och import Vad ersätter elcertifikatsystemet efter år 2020? Måste ny (förnybar) kraft alltid ges stöd? Finns övre gränser? Kärnkraftens roll Jämför också stödet till kärnkraft i U.K. Kommer marknaden investera i elenergi på egen hand? Kraftvärme, kondenskraft Självförsörjning av elenergi är det viktigt? Kan vi långsiktigt bli en nettoimportör?
Austria Belgium Bulgaria Czech Rep Denmark Estonia Finland France Germany Greece Hungary Ireland Italy Latvia Lithuania Luxembourg Malta Netherlands Norway Poland Portugal Romania Slovakia Slovenia Spain Sweden UK Procent(enheter) utöver 2005 års nivå Förnybart som återstår till målet 2020 i EU 28 Sverige och ytterligare två länder hade nått 2020-målet redan 2012, och ytterligare ett land 2013. 20 15 2016-20 2014-15 2005-13 10 5 0
Austria Belgium Bulgaria Czech Rep Denmark Estonia Finland France Germany Greece Hungary Ireland Italy Latvia Lithuania Luxembourg Malta Netherlands Norway Poland Portugal Romania Slovakia Slovenia Spain Sweden United Kingdom Procent(enheter) utöver 2005 års nivå Förnybart som återstår till målet 2030 i EU 28 Med fortsatt samma bördefördelning till 2030 20 15 10 5 0 2016-30 2014-15 2005-13
Procentuella årliga förändringar men vi behöver mer elenergi på längre sikt, och vi kan inte energispara oss ur problematiken! Effektivisering och BNP jämförelse för hushållselen 5% 4% 3% "Effektivisering" BNP 2% 1% 0% -1% 1981-90 1991-95 1996-2000 2001-04 2005-08 2009-12 -2% Jämförelsen mellan effektiviseringen och hushållens utgifter ger snarlik 25 bild
Sammanfattning: Vägvalen Värna Baskravet Välj i första hand ett robust och leveranssäkert elsystem Ägna ambitionen och takten i omställningen en tanke Ge incitament till vindkraft med mer svängmassa Välj väg för vattenkraften Än viktigare i det framtida elsystemet Avgör vems ansvaret det är att ny effekt kommer på plats Långsiktig eleffektplan skapa en helhetsbild Elenergi och nya styrmedel: Efter elcertifikatsystemet? Nya regelverk på elmarknaden? Vänta med dessa båda vägval tills vi vet mer
Tack! www.nepp.se