ELEKTRONISK ARKIVKODE FORFATTERE(E) DATO 12X534 9 AVDELING BESØKSADRESSE LOKAL TELEFAKS

Transkript

1 GJELDER ARBEIDSNOTAT SINTEF Energiforskning AS Postadresse: 7465 Trondheim Resepsjon: Sem Sælands vei 11 Telefon: Telefaks: Fjernvarmens betydning for det elektriske forsyningssystemet GÅR TIL Norsk forening v/atle Nørstebø Kopi: Olje- og energidepartementet v/håvard G. Lien Foretaksregisteret: NO MVA AN NR. GRADERING GJENNOMGÅTT AV Fortrolig Bjørn H. Bakken ELEKTRONISK ARKIVKODE FORFATTERE(E) DATO Bjørn Grinden PROSJEKTNR. ANTALL SIDER 9 AVDELING BESØKSADRESSE LOKAL TELEFAKS Energisystemer SAMMENDRAG Dette notatet beskriver noen resultater fra Samkjøringsmodellen for å analysere ns betydning for det elektriske forsyningssystemet. Konsekvensen av et evt. bortfall/utfasing av forsyning i Oslo er benyttet for å analysere et case for stadium Notatet supplerer rapporten Varmemarkedets utvikling og betydning for fleksibiliteten i energiforsyningen som ble utarbeidet på oppdrag for Olje- og energidepartementet tidligere i år. Resultatene viser at et evt. bortfall av vil ha en svært negativ innvirkning på det elektriske forsyningssystemet. Eller sagt med andre ord, forsyning med i enkelte områder av landet er gunstig for resten av forsyningssystemet. Spesielt vil rasjonering øke kraftig dersom n fases ut og ikke erstattes ny produksjonskapasitet. Rasjonering i caset Uten (i Oslo) er dobbelt så stort som rasjonering i Basecase. I ingen av casene, verken i hovedrapporten eller i dette notatet, er det tilstrekkelig kapasitet (produksjon og overføring) til å unngå rasjonering dersom det skulle opptre to tørrår på rad. Dette gjelder både dagens system (år 2005) og stadium Dette notat inneholder prosjektinformasjon og foreløpige resultater, som internt og uformelt underlag for endelig prosjektrapport fra SINTEF Energiforskning AS. SINTEF Energiforskning AS hefter ikke for notatets innhold, og resultater/ data vil i den godkjente prosjektrapport kunne avvike fra notatets opplysninger uten spesielt varsel eller henvisning til dette. Innholdet får ikke gjengis uten skriftlig tillatelse fra SINTEF Energiforskning AS.

2 2 INNHOLDSFORTEGNELSE Side 1 INNLEDNING RESULTATER DISKUSJON/KONKLUSJON... 7 REFERANSER... 9

3 3 1 INNLEDNING På oppdrag for Norsk forening, er det foretatt beregninger med Samkjøringsmodellen for å analysere ns betydning for det elektriske forsyningssystemet. Dette notatet supplerer rapporten Varmemarkedets betydning for fleksibiliteten i energiforsyningen [1] som ble utarbeidet på oppdrag for Olje- og energidepartementet som et ledd i en evaluering av energiloven. Som utgangspunkt for analysen benyttes også her Østlandsområdet. Caset er i det følgende kalt 2030 Uten. I dette caset er det antatt at Oslo ikke vil ha i De viktigste er presentert resultatene på samme form som i kapittel 4.3 i ovennevnte rapport [1]. Stadium 2030 er identisk med stadium 2005 bortsett fra økt forbruk (basecase) og de spesifikke tiltakene som er analysert i hvert case. 2 RESULTATER Gjennomsnittlige årsbalanser for Østlandsregionen i de simulerte casene er vist i Tabell 2.1. Dette er gjennomsnitt fra simuleringer av 75 tilsigssår ( ). Man simulerer kraftsystemet på et gitt stadium, for eksempel år 2005 eller 2030, med de historiske verdier for tilsigsårene hentet fra statistikk. Årsbalansen for tilsigsåret 1970, som er det mest problematiske tørråret, er vist i Tabell 2.2. Tabell 2.3 og Tabell 2.4 viser endring i de forskjellige casene sammenlignet med basisåret (2005). Figur 2-1 viser rasjonert mengde for forskjellige case, inklusiv case som er analysert i hovedrapporten. Figur 2-2 viser gjennomsnittlig nettoimport til Østlandsregionen i ulike case. Figur 2-3 viser gjennomsnittlige områdepriser for Østlandet. Tabell 2.1 Gjennomsnittlig tilgang og anvendelse for Østlandsområdet [TWh] Gjennomsnittsverdier stadium Case med Samkjøringsmodellen Uten Basecase Effektivisering Utveksling 300 MW 400 MW 500 MW Vannkraft 32,0 32,0 32,1 32,0 32,0 32,0 32,0 32,0 + Varmekraft 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 3,4 4,3 5,1 + Import 22,1 22,9 23,7 21,5 23,1 21,7 21,2 20,8 = Tilgang 55,0 55,7 56,7 54,4 55,9 57,1 57,5 58,0 Bruttoforbruk* 46,2 47,5 48,5 44,9 47,5 47,6 47,6 47,7 - Rasjonering 0,011 0,012 0,025 0,008 0,013 0,010 0,009 0,007 + Eksport 8,8 8,2 8,2 9,5 8,4 9,5 9,8 10,3 = Anvendelse 55,0 55,7 56,7 54,4 55,9 57,1 57,5 58,0 Nettoimport 13,3 14,6 15,5 12,0 14,7 12,1 11,4 10,6 * Rasjonering ikke fratrukket

4 4 Tabell 2.2 Tilgang og anvendelse for Østlandsområdet for tørråret 1970 [TWh] Tørrår stadium Case med Samkjøringsmodellen Uten Utveksling 300 MW 400 MW 500 MW Vannkraft 27,7 27,7 27,6 27,8 27,6 27,6 27,6 27,5 + Varmekraft 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 3,5 4,4 5,3 + Import 24,8 25,7 24,5 23,9 25,6 23,9 23,0 22,2 = Tilgang 53,4 54,3 53,1 52,7 54,1 55,0 55,0 55,1 Bruttoforbruk* 46,2 47,5 48,3 44,9 47,5 47,6 47,6 47,6 - Rasjonering 0,8 0,9 1,7 0,6 0,9 0,8 0,7 0,6 + Eksport 8,0 7,7 6,6 8,4 7,6 8,2 8,0 8,0 = Anvendelse 53,4 54,3 53,1 52,7 54,1 55,0 55,0 55,1 Nettoimport 16,7 18,0 18,0 15,6 18,1 15,6 14,9 14,2 * Rasjonering ikke fratrukket Tabell 2.3 Gjennomsnittlig tilgang og anvendelse for Østlandsområdet. Endring i forhold til basisår [TWh]. Endring i gjennomsnitt fra 2005 til Case med Samkjøringsmodellen Uten Basecase Effektivisering Basecase Effektivisering Utveksling 300 MW 400 MW 500 MW Vannkraft 0,0 +0,1 0,0-0,1 +0,1-0,1 0,0 + Varmekraft 0,0 0,0 0,0 0,0 +2,6 +0,9 +0,9 + Import +0,7 +1,6-1,4 +1,6-1,4-0,4-0,4 = Tilgang +0,7 +1,7-1,4 +1,5 +1,2 +0,4 +0,5 Bruttoforbruk* +1,3 +2,3-2,6 +2,6 +0,1 0,0 0,0 - Rasjonering +0,001 +0,014-0,004 +0,004-0,002-0,001-0,002 + Eksport -0,5-0,6 +1,2-1,1 +1,1 +0,3 +0,4 = Anvendelse +0,7 +1,7-1,4 +1,5 +1,2 +0,4 +0,5 Nettoimport +1,3 +2,2-2,6 +2,7-2,5-0,8-0,8 * Rasjonering ikke fratrukket

5 5 Tabell 2.4 Tilgang og anvendelse for Østlandsområdet for tørråret Endring i forhold til basisår [TWh]. Endring i tørrår fra 2005 til Case med Samkjøringsmodellen Uten Basecase Effektivisering Utveksling 300 MW 400 MW 500 MW Vannkraft 0,0-0,1 +0,1-0,2 0,0-0,1 0,0 + Varmekraft 0,0 0,0 0,0 0,0 +2,6 +0,9 +0,9 + Import +0,9-0,2-1,7 +1,7-1,8-0,9-0,7 = Tilgang +0,9-0,3-1,6 +1,5 +0,9-0,1 +0,1 Bruttoforbruk* +1,3 +2,0-2,6 +2,6 +0,1 0,0 0,0 - Rasjonering +0,1 +0,9-0,3 +0,3-0,2-0,1-0,1 + Eksport -0,3-1,5 +0,7-0,8 +0,7-0,2 0,0 = Anvendelse +0,9-0,3-1,6 +1,5 +0,9-0,1 +0,1 Nettoimport +1,2 +1,2-2,4 +2,5-2,4-0,7-0,7 * Rasjonering ikke fratrukket Det mest oppsiktsvekkende i disse resultatene er de beregnede verdiene for rasjonering. Selv i basisåret 2005 er det 11 GWh i gjennomsnitt. I tørrår er rasjoneringen 0,8 TWh (stadium 2005 med tilsigsår 1970 i seriesimulering), noe som er svært høyt. I et energisystem skal tilgangen (dvs. produksjon og import) være tilstrekkelig til at rasjonering unngås eller minimeres. I vannkraftdominerte systemer kan en gunstig disponering av magasinene bidra til å redusere faren for rasjonering. Analysene viser at det ikke er tilstrekkelig kapasitet (inklusiv import fra naboområder) på Østlandsområdet til å unngå rasjonering dersom vi får to tørrår på rad (dvs. årene 1969 og 1970), selv med en optimal 1 disponering av magasinene. Uten i Oslo, vil forbruket øke med ca 1 TWh sammenlignet med basecase stadium I dette tilfellet er gjennomsnittlig rasjonering 25 GWh og rasjonering i tørrår er 1,7 TWh. Rasjoneringen, som i disse beregningene kun berører industri og kjelkraft, strekker seg over en periode på 7 uker på våren, før snøsmeltingen inntreffer. I alminnelig forsyning er det antatt en viss prisfleksibilitet som medfører en reduksjon i etterspørselen etter elektrisitet, som er 51 GWh i snitt i caset uten. I tørråret er denne prisavhengige reduksjonen nesten 0,8 TWh. Uten denne fleksibiliteten ville rasjoneringen vært enda høyere. For beskrivelse av resultater fra øvrige case, henvises det til hovedrapporten [1]. Det må gjøres oppmerksom på en potensiell misforståelse i denne rapporten. I ledeteksten til alle tabeller i kapittel står det inklusiv energisektorene og transport. Det må understrekes at det ikke 1 Med optimal menes her den disponering som gir størst samfunnsøkonomisk overskudd

6 Gjennomsnittlig nettoimport (TWh/år) Gjennomsnittlig rasjonering (GWh/år) 6 er utarbeidet noen prognose for disse sektorene. Det vil si at for energisektorene er kun det vi vet vil komme til i de nærmeste årene (framover mot år 2012) inkludert. For transportsektoren er kun dagens forbruk av elektrisitet (dvs. jernbane) inkludert , ,1 12,4 8,3 12,6 10,2 9,4 7, Basecase Uten Effektivis. Utveksling Figur 2-1 Gjennomsnittlig årlig rasjonering til Østlandsområdet i ulike case. Stadium 2005 og case stadium , ,6 14, , ,0 12,1 11, , Basecase Uten Effektivis. Utveksling Figur 2-2 Gjennomsnittlig årlig nettoimport til Østlandsområdet i ulike case. Stadium 2005 og case stadium 2030

7 Gjennomsnittspriser (EuroCent/kWh) 7 4,20 4,15 4,10 4,00 3,90 3,80 3,85 3,92 3,79 3,91 3,81 3,78 3,75 3,70 3,60 3, Basecase Uten Effektivis. Utveksling Figur 2-3 Gjennomsnittspriser for Østlandsområdet i ulike case. Stadium 2005 og case stadium DISKUSJON/KONKLUSJON For en utførlig diskusjon av resultatene henvises det også til hovedrapporten [1]. En eventuell utfasing av en forsyning har svært negativ virkning på det elektriske forsyningssystemet. Dersom forsyning fases ut i Oslo, vil rasjoneringen for Østlandsområdet dobles sammenlignet med basecase, jfr. Figur 2-1. Dette skyldes ikke bare at det elektriske forsyningssystemet i så fall må dekke den økte energietterspørselen, men også en større effekt på vinteren enn sommeren. Dette blir den motsatte virkningen av energieffektivisering eller energiomlegging som er beskrevet i hovedrapporten. Forbruket av på ukenivå (Figur 3-1) sammenlignet med tilsvarende forbruksprofil for elektrisitet (Figur 4.20 i hovedrapporten [1]) illustrerer dette.

8 Per unit 8 Fjernvarmeprofil 2,5 2 1,5 Relativt forbruksnivå (snitt=1) 1 0, Uke Figur 3-1 Årsprofil for forbruket av i Oslo. Det må understrekes at Samkjøringsmodellen er en modell som gir en forenklet beskrivelse av forsyningssystemet. Spesielt lastflyt 2 er forenklet i denne modellen. Dersom mer detaljerte modeller hadde vært benyttet, som Samlast eller PSSE, ville problemer som skyldes flaskehalser 2 sannsynligvis blitt forsterket. Dette kan igjen gi høyere verdier på rasjonering, kraftpriser etc. Et annet usikkerhetsmoment er kraftkrevende industri. Det ene forholdet er knyttet til at denne industrien har hatt et svært høyt forbruk av elektrisitet de siste årene. Vi har derfor valg å oppjustere dette forbruket i hovedrapporten sammenlignet med det som tidligere har vært benyttet i Samkjøringsmodellen. Det antas at dette har bidratt til høyere rasjonering i alle casene. Selv om balansen mellom tilgang og anvendelse er blitt noe bedre de siste årene for landet sett under ett 3, er systemet ikke dimensjonert for å takle to tørrår på rad. Det andre usikkerhetsmomentet er knyttet til framtiden for kraftkrevende industri. De kontraktene som denne industrien i dag har på rimelig kraft, vil utløpe om noen få år. Dersom de ikke får gunstige vilkår i framtiden, kan nedleggelser og utflagging bli resultatet. Dette kan bety at vi får frigjort store energimengder. Det er også en usikkerhet knyttet til fordelingen mellom prioritert og uprioritert kraft i kraftkrevende industri, noe som delvis er knyttet til framtidige kontrakter. På den annen side kan nye store forbrukere som for eksempel forsyning av oljeplattformer fra land og mer elektrisitet til transport bety en kraftig økning i etterspørselen, spesielt i enkelte områder av landet. Disse forholdene er det ikke tatt hensyn til. 2 Med lastflyt menes overføring av elektrisitet fra produksjonsenheter til forbruksenheter og mellom områder. Flaskehalser oppstår når det ikke er tilstrekkelig kapasitet på linjer/kabler til å overføre nødvendig kraft. 3 Sannsynligvis pga. økt nedbør og høyere temperaturer

9 9 REFERANSER [1] Feilberg N., Grinden B., Næsje P.C., Thyholt M., Wachenfeldt B.J. og Wolfgang O.: Varmemarkedets utvikling og betydning for fleksibiliteten i energiforsyningen. SINTEF TR A6562, Oktober ISBN