sou · H2B384d3 · 2014-12-09 00:00:00 — Gemensamt för dessa segment är att de alla behöver tillgång till el för sin verksamhet och drift och de använder sig av person och godstransporter. Skillnader finns även här i 89Slutrapport till samordningsrådet, NEPP, 2013, Förutsättningar och drivkrafter för olika typer av elkunder att justera förbrukningsmönster och minska sin elförbrukning och . 90Rapport från samordningsrådet, 2014, Incitamentsstruktur och kundinflytande på elmark- naden – vilka är aktörernas roller och drivkrafter i utvecklingen av smarta elnät? Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter formen för uppvärmning, men också de specifika industriprocesser som präglar olika typer av tyngre industrier. En annan generell och väsentlig skillnad i ekonomisk påverkan som gäller för elanvändare i samtliga kundsegment är att vissa äger och investerar i egna anläggningar, t.ex. fastighetsägare och industrikunder, och andra inte. De som investerar själva måste ta hänsyn till teknikval (isolering, maskiner, styrutrustning, mm), finansiering och drift- och underhåll vilket kräver ett betydligt större engagemang från användaren. De som inte äger sin anlägg- ning, t.ex. en hyresgäst, kan i stället hyra eller köpa paketerade tjänster som inte kräver stora investeringar och någon särskild finansiering. Denna skillnad är central i exempelvis användnings- fallet energieffektivisering inom fastigheter, bostäder och industri. Slutsatsen man kan dra är att det vid tillämpning av smarta el- nätsfunktioner som t.ex. efterfrågeflexibilitet, förefaller rimligt att skilja på privatpersoner och kommersiella elkunder och att ha specifik kontroll på vilka som är elvärmekunder (styrbara laster). Det är också viktigt att förstå större kommersiella elanvändare med speciella energikrävande industriprocesser i sin elanvändning. En annan aspekt är ägande och upplåtelseform samt ansvar för investeringar i den egna anläggningen där det också kan behövas olika grader av engagemang och kunskap. Det är viktigt att betona att kunderna också kan ha andra drivkrafter än rent ekonomiska för att aktivera sig på elmarknaden. Exempelvis miljöintresse, sam- hällsansvar och önskan om oberoende. Här är attityder och normer av betydelse. Avgörande för de allra flesta kunder är också kravet på enkelhet. Olika kundsegment kommer på grund av dessa skillnader ha mer eller mindre nytta, dvs. ha mer eller mindre starka incitament, av smarta elnätsfunktioner. Det är viktigt för aktörerna i en fram- tida el- och tjänstemarknad att förstå och anpassa sig till det. Kom- mersiella elkunder i allmänhet kommer sannolikt att ha större ekonomisk förmåga och kunskapsnivå och tillgång till en mer avancerad teknik- och tjänstemarknad. Utöver elanvändarnas drivkrafter, är det viktigt att det finns drivkrafter för de olika marknadsaktörerna, se avsnitt 5.4.1 om fördelning av kostnad och nytta. Rollerna för kunder, elhandels- företag och balansansvariga, elnätsföretag och systemoperatören Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter skiljer sig i hög grad, men de kan alla påverka förekomsten av efterfrågeflexibilitet. Potential för efterfrågeflexibilitet genom laststyrning NEPP har studerat möjligheterna till efterfrågeflexibilitet för hus- hållskunder, fastighetskunder och industrikunder. Potentialen för efterfrågeflexibilitet är stor men beror på många variabler som t.ex. temperatur- och elprisvariation, produktionsprocessen och kon- junkturläget m.m. Arbetet belyser inom vilka kundkategorier den stora potentialen för efterfrågeflexibilitet finns. Bland hushållskunder är småhus med elvärme av central betydelse för efterfrågeflexibilitet, eftersom värmelasten är möjlig att kort- siktigt variera utan komfortpåverkan. Bland industrin är elintensiva företag de som kan anpassa sin last mest. Den tekniska potentialen bland hushåll uppskattas av NEPP till minst 1 500 MW, vilket ungefär motsvarar en genomsnittlig effekt- minskning på 3 kW i samtliga eluppvärmda villor. Pot- entialen bland större fastigheter som köpcentrum, kontor, skolor och industrilokaler är cirka 200 MW och potentialen bland svenska industriföretag uppskattas till närmare 2 000 MW. Det är inte en uthållig effektreduktion, utan en neddragning av effekten under 1–. Produktionsreserver för mer långsiktiga produktionsbortfall kommer fortfarande att behövas. Därmed är inte efterfråge- flexibilitet genom laststyrning en heltäckande lösning. Synergieffekter genom ökad energieffektivisering Vid lyckad introduktion av kundanpassad infrastruktur för efter- frågeflexibilitet kan ytterligare nyttor realiseras, t.ex. energieffekti- visering genom automatiserad styrning och inlärning via återkopp- ling av information samt övervakning av drift som resulterar i en mer anpassad elanvändning. Det kommersiella värdet i moderna styrsystem ligger inte främst i möjligheten att flytta laster utan i stället i möjligheten att spara el och i den trygghet det innebär att ditt energisystem över- vakas och eventuella fel snabbt kan upptäckas. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter En förbättrad reglering av uppvärmningen sänker energianvänd- ningen på flera sätt. Sammantaget uppskattas energieffektivi- seringen från denna typ av system till cirka 10–. När styrningen är automatiserad kan optimeringen anpassas till mycket små prisskillnader. Dessutom kan anläggningen t.ex. pro- grammeras så att den styr hårdare (med komfortpåverkan) när pris- skillnaderna är större. Tidsberoende nättariffer stärker väsentligt den ekonomiska nyttan med laststyrning. En viktig förutsättning för efterfrågeflexibilitet är bl.a. en infra- struktur som möjliggör mätning och avräkning med tillräcklig tids- upplösning. För en kund som avräknas och debiteras efter en standardprofil finns inte något ekonomiskt incitament att flytta förbrukning vid belastningstoppar. Marknaden behöver också utformas så att det blir möjligt att få med efterfrågeflexibilitet i prisbildningen/optimeringen. På dagens marknad kommer efterfrågeflexibiliteten in efter att spotpriserna är satta dagen före driftstimmen. På så sätt ökar riskerna för ökade kostnader för de balansansvariga och för systemoperatören, vilket i sin tur kan undergräva incitamenten för elhandelsföretagen att erbjuda denna typ av tjänst. Förändringar för ökad efterfrågeflexibilitet I NEPP:s , rollfördelning och marknadsmodeller som kan bidra till ökad efterfrågeflexibilitet har utgångspunkten varit efterfrågeflexibiliteten hos eluppvärmda småhus samt småhus med egenproduktion av solel med möjlighet till lagring. Man valde dem för att de har stor möjlighet att påverka elsystemet framöver. Efterfrågeflexibilitet kan göra nytta både för elsystemet i sin helhet och för elnätet lokalt. I de flesta fall sam- manfaller dessa nyttor. Med dagens relativt stabila priser är incitamenten små för en småhusägare att anpassa sin elanvändning till variationer i elpriset. erbjuder flera elnätsföretag tidsdifferentierade nättariffer som gör det lönsamt att flytta last från höglastperioder till låglast- perioder. Förutom att dessa ger starkare ekonomiska incita- ment än vad variationerna i elpriset ger är de dessutom mer förutsägbara. Inför man tidsdifferentierade nättariffer i större skala Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter redan nu ger det en förutsägbarhet som underlättar för kon- sumenter att investera i styrutrustning. öppnar man för en marknad för energitjänsteföretag. Det finns sedan inget som hindrar att aktörer börjar styra efter elpriserna också när och om de blir mer volatila och modellen utvecklats så att flexibiliteten når elmarknaden. En ökad efterfrågeflexibilitet kommer också enligt flera studier251F91 252F92att leda till en ökad energieffektivisering på 10–. För att öka incitamenten för elnätsföretaget att differentiera sina tariffer bör regleringen ändras så att det finns incitament att minska förlusterna samt kostnaderna mot överliggande nät. Den kan också ge incitament så att investeringar i kapacitetshöjande åtgärder undviks till förmån för efterfrågeflexibilitet och/eller alternativa kostnadseffektiva lösningar. Som tidigare nämnts har inför kommande reglerperiod (2016–2019) utvecklat intäktsregleringen med incitament som ska stimulera elnätsföretagen till ett effektivt kapacitetsutnyttjande (minska belastningen i gränspunkterna) och en begränsning av elnätsförlusterna253F93. Slutsatser gällande bättre förutsättningar för ökad efterfrågeflexibilitet Slutsatser som kan dras ur dessa rapporter är att efterfråge- flexibilitet har en stor potential att bidra till en effektivare prisbild- ning och balansering av elmarknaden när dessa behov blir starkare. En utgångspunkt för rådet är att kunder med stora reglermöjlig- heter (elanvändare med stora effektuttag) kan initialt motiveras för att göra nytta i systemet dvs. komma med i prisbildningen på Spot och i balansmarknaden. Kunder med små reglermöjlig- heter (elanvändare med små effektuttag) kan initialt motiveras för att öka effektiviteten i lokalnätet. Om mindre elkunder med flexibla resurser, som elvärmekunder, styrs av tidsdifferentierade 91Bartusch, C. and Alvehag, K., 2014, Further exploring the potential of residential demand response programs in electricity distribution, Applied Energy, Volume 125, 15 2014, Pages 39–59. 92Elforsk, 2012, 12:48 Pilotstudie i – Reflexioner rörande affärsmodeller för efter¬frågeflexibilitet och självlärande prognosstyrning för kundanpassad effektreglering. 93Detta i enlighet med den nya bestämmelsen 5 kap. 7 a § ellagen (1997:857). Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter transparenta nättariffer kan detta ge en förutsägbar kundnytta. Med tillräcklig belöningsnivå kan detta bli ett sätt att få igång dessa grupper att investera i tjänster för automatiserad efterfrågeflexi- bilitet för ökad nätnytta. När behovet av flexibilitet i systemet blir så starkt att det motiverar utvecklingen av marknadslösning och affärsmodeller kan även mindre elanvändare motiveras att bidra med flexibilitet för systemnytta. Det här hindrar inte att mindre elanvändare som så önskar kan agera tidigare och styra sin elanvändning efter elpris- erna. Sammanfattande slutsatser avsnitt 5.4.1–5.4.3 Analysen har hjälpt till att identifiera vissa nyckelfrågor kopplade till utvecklingen av olika användningsfall och hur aktörerna i elmarknaden kan komma att påverkas av dessa i ett framtida läge. Vi kan övergripande sammanfatta slutsatserna i sju punkter: 1.Det är i hög grad samhällets energiomställning och teknik- och tjänsteutvecklingen som driver fram användningsfallen för smarta elnät. Elanvändarna kommer att få inflyt- ande genom sitt gensvar på nya produkter och tjänster som erbjuds på elmarknaden. 2.En storskalig introduktion av förnybar elproduktion är en stor omställning för hela elmarknaden och driver fram behovet av en utvecklad elmarknadsdesign och en reglering med förstärkta incitament. 3.Elnätsföretagen kommer att få ett utökat ansvar att transportera el och tillhandahålla detaljerad mätinformation och påverkas ekonomiskt på nya sätt. Även detta behöver beaktas i en utvecklad reglering. 4.Efterfrågedynamiken med elpriset som styrsignal är en mycket komplex funktion som påverkar hela elmarknaden. Här krävs en utvecklad elmarknadsdesign och nya produkter på Spot som kan föra in flexibiliteten redan i prisbildningen. Dessutom behövs utvecklade processer och affärsmodeller i slutkundsmarknaden som fördelar ansvar och den ekonomiska Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter nyttan mellan inblandade parter, inte minst till elanvändarna som bidrar med flexibilitet. 5.Efterfrågedynamiken med nätpriset som styrsignal är mer en lokal angelägenhet utifrån kapacitetssituationen i elnätet. Det handlar om att hantera kapaciteten i ett elnät för att öka nätets kapacitetsutnyttjande och reducera nätförlusterna. En utvecklad intäktsreglering med förstärkta incitament för elnätsföretagen kan driva på denna utveckling. 6.Elanvändarens kontaktyta med el- och energimarknaden kan bli komplicerad. Eftersom den framtida elmarknaden potentiellt kommer att erbjuda elanvändarna möjligheter för löpande aktivitet och engagemang och med nya affärsmodeller måste kontakten med marknaden vara smidig för dem. Det finns därför behov av att se över slutkundsmarknadens organisering och kundens kontaktytor med elmarknaden så att de utvecklas med ett starkt kundfokus. 7.Vid investering i ny teknik, infrastruktur och tjänster kommer integration av olika nyttor att bli intressant för elanvändarna. Detta gäller särskilt för efterfrågeflexibilitet och energieffektivisering men även andra funktioner utanför elmarknaden kan erbjudas kunderna med samma tekniska plattform. Ett helhetsperspektiv på utvecklingen med standards och interoperabilitet behövs därför och teknik och tjänster som leverantörerna utvecklar måste kunna fungera ihop. 5.4.4Förändringar i det nationella regelverket ska enligt direktivet redovisa eventuellt behov av förändringar i det nationella regelverket, framför allt i elmarknads- lagstiftningen, för att ska kunna dra nytta av utvecklingen av smarta elnät. Av rådets arbete framgår att förändringar i mark- nadsdesign och regelverk på elmarknaden är centrala för att påverka utvecklingen av smarta elnät och utvecklingens möjligheter att bidra till kundinflytande, hållbar utveckling och försörjningstrygg- het. Ett antal rekommendationer i rådets handlingsplan pekar på att det kan finnas behov av förändringar i elmarknadslagstiftningen, men också uppföljning (intäktsregleringen) och fortsatt analys Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter (marknadsdesignen) innan konkreta förändringsförslag kan lämnas bl.a. med hänsyn till frågornas komplexitet. Rådets arbete har utmynnat i följande rekommendationer som behandlar regelverksförändringar m.m. Det gäller dels konkreta förändringar i regelverket på elmarknaden, men också utveckling av marknadens design och åtgärder som kan behövas för att tillvarata konsumentintressena. En fullständig beskrivning av rekommen- dationerna finns i kapitel 4. Marknadsdesign (avsnitt 4.2.1) Energilagring (avsnitt 4.2.2) Nätinvesteringar (avsnitt 4.2.3) Säkerhet (avsnitt 4.2.4) Energieffektivisering (avsnitt 4.2.7) Systemansvar (avsnitt 4.2.8) Systemeffekter (4.2.9) kunderna (avsnitt 4.3.1) kundernas integritet (avsnitt 4.3.2) Mätdata (avsnitt 4.3.4) Information (avsnitt 4.3.5) Funktionskrav (rekommendation 4.3.6) Standardisering och interoperabilitet (avsnitt 4.4.6) 5.5Övriga behov av insatser för att främja smarta elnät 5.5.1Kunskapsförsörjning och tematisk plan för forskning inom smarta elnät ska analysera och bedöma behovet av forskning, utveckling och demonstration inom området smarta elnät. Utöver det ska vi utreda behov av ytterligare åtgärder för att säkerställa en god kunskapsnivå och en tillfredsställande kompetensförsörjning Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter för de nya arbetstillfällena som kan förväntas skapas. Samordnings- rådet har genomfört ett antal kartläggningar och undersökningar som relaterar till kunskapsförsörjning, forskning och teknikut- veckling inom smarta elnät.254F94 255F95 256F96 257F97 258F98 Arbetet inom referensgruppen forskning, teknikutveckling och kompetensförsörjning har bl.a. resulterat i en tematisk plan för forskning inom smarta elnät som vi redovisar här. Arbetsgång för framtagandet av den tematiska forskningsplanen Den tematiska forskningsplanen baseras på arbetet i referens- gruppen för Forskning, teknikutveckling och kunskapsförsörjning som identifierade olika utvecklingsområden som bedömdes ha stor vikt för utvecklingen av smarta elnät25999F . Dessa utvecklingsområden inkluderar även forskning inom informations- och kommunika- tionsteknik samt informationsteknisk säkerhet och beteende- forskning. Det är viktigt att betona att forskningsplanen avser just forsk- ning, och inte teknikutveckling, innovation eller utbildning. Sam- hällsutvecklingen inom olika teknikområden beror på alla dessa aspekter, och relationen dem emellan är inte alltid linjär. Det vill säga att satsningar på forskning inte alltid leder till innovationer, utan att det också kan vara så att teknikutveckling leder till nya produkter och fenomen i samhället som i sin tur väcker forsk- ningsfrågor. Speciellt inom området smarta elnät med mycket til- lämpning av teknik från närliggande områden inom elsystemet kan utbildningsinsatser ha minst lika stor betydelse som satsningar på forskning för att påverka samhällsutvecklingen. De satsningar på forskning som vi föreslår i denna forsk- ningsplan ska därför ses i ljuset av att dessa inte ensamma kommer att leda till den önskade utvecklingen inom smarta elnät. 94Rapport till samordningsrådet, Ramböll, 2013, Smart forskningsprojekt i . 95Rapport till samordningsrådet, Ramböll, 2014, Kompetensförsörjning inom smarta elnät. 96Rapport till samordningsrådet: STRI 2013, Utmaningar för det smarta elnätet. 97Rapport till samordningsrådet, KTH 2014, Analys av smarta elnätsteknologier inom kategorin elnätslösningar. 98Rapport till samordningsrådet, NEPP, 2014, Teknik för smarta elnät för själva elnäten – Kartläggning och behovsanalys. 99Fördjupad konsekvensanalys av scenarier- referensgrupp 3 forskning, kunskapsförsörjning och teknikutveckling Version . Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter samverkan med utbildningsinsatser och satsningar på demonstra- tion och innovation kan utvecklingen påverkas i önskad riktning. Forskningsplanen ska alltså ses i jämförelse med t.ex. Vetenskaps- rådets ämnesöversikt för elteknik 260F100 eller forskningsplaner för Energy Control and Networks261101F . Det är dessutom av största betydelse att i värderingen av olika forskningsområden skilja mellan den forskning som är direkt relevant för det svenska elsystemet, och det som är relevant för det globala elsystemet, och därigenom den svenska exportindustrin. Vi beskriver här inledningsvis några av de faktorer i omvärlden som påverkat utformningen av denna tematiska forskningsplan, och de satsningar som vi föreslår. blev smart grids ett modeord. Flera forskningsprojekt startades och demonstrationsanläggningar började byggas för att utforska nya möjligheter till effektivare energisystem, lägre priser och aktivare konsumenter. Inom vissa områden har lyckade resultat uppnåtts medan andra inte levt upp till förväntningarna. I sam- ordningsrådets delrapport om Samhällsutvecklingens påverkan på införandet av smarta elnät262F102 konstateras att mängden intermittent produktion är av avgörande betydelse för införandet av smarta elnät i stort. Utbyggnaden av förnybar elproduktion i det svenska kraft- systemet går i vissa avseenden långsammare än tidigare förutspått. Utanför gränser finns däremot exempel på att ökningen varit större än väntat. I södra har t.ex. utbyggnaden av solcellsanläggningar lett till att den lokala produktionen överstiger den lokala förbrukningen. Ett annat område som tagit på sig än förväntat är införandet av elfordon 100Vetenskapsrådets ämnesöversikt Naturvetenskap & Teknik, amnesoversikt.pdf [] 101National , 2014, NSF program on , Tillgänglig via: [] 102Samordningsrådets rapport, , 2014, Analys av vad i Samhällsutvecklingen som driver utvecklingen av smarta nät. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter som fortfarande inte lett till stora mängder rena elbilar eller hybrid- fordon, även om tillväxten ökar . På global nivå har intro- duktionen av nya energikällor, t.ex. skiffergas, lett till en förändring i energipriserna som tillsammans med den ekonomiska nedgången förändrat det ekonomiska klimatet för investeringar i elsystemet. Energieffektivitet fortsätter att ha hög prioritet, och flera direktiv har utfärdats i för detta ändamål. sker mycket stora investeringar i elsystemen utanför och . I utnyttjas till exempel 250 MW i förbrukarledet för hantering av belastningstoppar genom efter- frågeflexibilitet, och arbete pågår för att utöka styrningen till andra situationer. I kommer planerade satsningar på vindenergi leda till omfattande nybyggnad och utbyggnad av stamnäten med både lik- och växelströmsteknik. kan man se att den tekniska utvecklingen inom några områden mognat, t.ex. smarta elmätare och höghastighetssensorer som mäter de elektriska vågorna i elnätet, med hjälp av en gemen- sam tidpunkt för synkronisering (fasvinkelmätutrustning), och dessa tekniker införs nu ut på bred front. Tillgång till mätning från stora delar av elsystemet tillsammans med billiga beräknings- resurser förbättrar radikalt möjligheterna att styra på flera nivåer i kraftsystemet. Kommunikationsmöjligheten har ökat kontinuerligt även på avlägsna platser vilket möjliggjort avancerad kontroll och styrning för olika tillämpningar i näten. Men det tar tid att införa dessa avancerade tekniker eftersom elnätsföretagen prioriterar till- förlitlighet och stabilitet. Många företag kan också ha svårigheter att finansiera utvecklingsarbete inom ramen för gällande reglering. Det finns positiva exempel där elnätsföretag installerat avanc- erade system för att förbättra kvaliteten och korta avbrottstider. Ett exempel på detta är installation av detaljerad mätning och feldetektering i lågspänningsnät på . Mer information om dessa och andra satsningar finns i rådets rapport om teknik för de smarta näten263 F103. Ännu ett teknikområde som växt mycket sedan 103 Rapport till samordningsrådet, NEPP, 2014 Teknik för smarta elnät för själva elnäten- Kartläggning och behovsanalys. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter 2008 är algoritmer och system för analys av stora datamängder (big data). Detta område har betydelse för att utvärdera den data som sensorer, t.ex. elmätare och fasvinkelmätare, genererar. Här har tekniken ännu inte mognat, och mycket återstår att göra. Totalt sett har området smarta elnät mognat och tidigare visionära synsätt har delvis infogats i konkret utveckling, medan andra förpassats till väntrummen igen. Utvecklingen har också blivit tydlig genom de konkretiseringar som återfinns i ENTSO- E:s utvecklingsplaner264F104, och de nätkoder som är under utvecklade. Denna mognad är mycket positivt, eftersom den medger en fokusering på grundläggande utmaningar som tidigare kan ha för- svunnit i visionerna. I nästa avsnitt presenterar vi tre sådana grund- läggande utmaningar som är centrala för forskningsbehovet inom smarta elnät. Utvecklingen av elsystemet leder i grunden till att variationerna i parametrar som spänning, effektflöde och frekvens ökar och detta på alla spänningsnivåer. I transmissionsnäten, ökar variationerna på grund av ökat elutbyte över gränserna och ökade sammankopp- lingar mellan tidigare svagt kopplade områden. En annan orsak är den högre andelen intermittent förnybar elproduktion. I distri- butionsnäten, på lägre spänningsnivåer, ökar variationerna på grund av utbyggnad av småskalig produktion som sol- och vindkraft, och genom olika lösningar på kundsidan som styrning av värmelast och elfordon. Variationerna behöver inte skapa omedelbara problem, men ökade krav på tillförlitlighet och kvalitet på elförsörjningen tvingar nätoperatörerna att överväga nya metoder för skydd, styr- ning och optimering. För det andra, utvecklingen på elmarknaden ger utrymme för nya aktörer och förändrade roller där alla strävar efter optimering inom sin egen del av systemet. Denna utveckling kommer att påverka hur elsystemets delar samverkar, även om det underlig- gande elkraftsystemet förblir detsamma. Detta kan skapa ett dilem- ma, eftersom enskilda marknadsaktörers agerande och mål inte 104 ENTSO-E, 2012, Research & Development Roadmap 2013-2022. Writing History Again. Rådets bedömning av smarta elnäts möjligheter nödvändigtvis överensstämmer med tekniska mål för effektivitet och stabilitet på systemnivå. Utvecklingen av mekanismer för att hantera dessa utmaningar pågår t.ex. genom framtagning av gemensamma nätkoder på EU- nivå.