Konsekvenser av klimaendringer for kraftmarkedet i Norden CREE modellforum, SSB, 2. februar 2012

Transkript

1 Konsekvenser av klimaendringer for kraftmarkedet i Norden CREE modellforum, SSB, 2. februar 2012 SINTEF Energi AS 1

2 CES-prosjektet o Climate and Energy Systems (CES); Potential and Adaption ( ) o Målsettinger Forstå naturlig variasjon i klima og for fornybar energiproduksjon Vurdere risiko forbundet med ekstremvær Vurdere risiko og muligheter for fornybar energiproduksjon o Budsjett 18 millioner, halvparten fra Nordisk Energiforskning o 34 partnere i hovedsak fra Norden o SINTEF ledet 1 av 9 WG: Energy System Analysis SINTEF Energi AS 2

3 Partnere i CES-prosjektet CICERO, Center for Klimaforskning, Norway Denmark Meterological Institute DONG Energy, Denmark Ea Energianalyse A/S, Danmark Elforsk, Sweden Finnish Energy Industries Finnish Environment Institute (SYKE) Finnish Meteorological Institute (FMI) Geological Survey of Denmark and Greenland HugurAx Software Solutions, Iceland Latvian Environment, Geology and Meteorology Agency Icelandic Meteorological Office Institute of Meteorological Research IVL Swedish Environmental Research Institute Lithuanian Energy Institute National Energy Authority, Iceland National Power Company, Iceland Norwegian Meteorological Institute (NMI) Norwegian Water Resources and Energy Directorate (NVE) Optensys Energianalys Risö National Laboratory, Denmark SINTEF Energy, Norway Statkraft, Norway Stockholm University Swedish Meteorological and Hydrological Institute Tallin University of Technology University of Joensuu, Finland University of Copenhagen University of Edinburgh University of Helsinki University of Iceland University of Joensuu, Finland Voeikov Main Geophysical Obs. (VMGO) VTT, Finland SINTEF Energi AS 3

4 Energy System Analysis: Simulere Nord Pool kraftmarked (SINTEF) o Samkjøringsmodellen o For år 2020 o Studere virkning av klimaendringer Som har skjedd Som vil skje i nær fremtid o Fokus på resultater for vannkraft Tilsig Produksjon (per år, fordeling) Flom Magasindisponering Nordenmodell SINTEF Energi AS 4

5 Samkjøringsmodellen - modellkonsept Detaljer for vannkraft Vannverdiberegning (SDP) Markedsbeskrivelse Markeds data Aggregering Allokering Vannverdier Stokastisk vær Markedssimulering (LP) Kalibrering Resultater Scenario Løsninger SINTEF Energi AS

6 Kraftproduksjon 2020 o Vannkraft Detaljert beskrivelse av dagens system: 1108 moduler (magasin, generatorer, koblinger, kwh/m3, etc) Årsnivå for 2020 basert på prognose i Eurelectric-rapport (2009) o Termisk kraftproduksjon Dagens system: Ca 110 enheter i Norden Aggregerte kapasitetsendringer basert på Eurelectric Prisprognoser for brensel og CO2: Energianalyse AS o Vindkraft Variasjon iht. CE-prosjekt, Risø (forløper til CES-prosjekt) Nivå per land iht. Eurelectric-rapport SINTEF Energi AS 6

7 Transmisjon og forbruk 2020 o Transmisjon Kapasiteter: Statnett, Baltso, Nordel Priser handel utenom Norden: Dels basert på marginalkostnad i Tysk kullkraft, og dels på prisvariasjon prisområdet Kontek (DK-DE) o Forbruk Årsnivå iht. Eurelectric-prognose Endringer fordelt ut proporsjonalt med forbruk i eksisterende system Kan avvike noe pga. pris- og temperaturfølsomhet SINTEF Energi AS 7

8 Klimavariable i Samkjøringsmodellen o Tilsig for vannkraft Regulert og uregulert tilsig (m3/vann) Basert på målinger Uke for uke, for eksempel For Norge inngår typisk ca 80 serier o Temperaturer (påvirker forbruk) Per uke Oslo, Bergen, Trondheim, Tromsø, Stockholm og Helsinki o Vind- og solkraft CE-prosjekt ( ) viste liten endring for vindkraft Ikke prognosert solkraft i Norden i 2020 (dog mye i Tyskland!) SINTEF Energi AS 8

9 Filosofi for klimakorrigering i CES-prosjektet o Historiske tilsigsserier brukes til å fange opp Spesifikke geografiske forhold for vannkraft Variasjon fra år til år o Klimamodeller brukes til å lage prognoser for endringer i tilsiget klima Historiske tilsigsserier korrigeres basert på simuleringer fra klimamodeller SINTEF Energi AS 9

10 Oversikt klimakorrigering i CES-prosjektet SINTEF Energi AS 10

11 Utslippscenario A1B A C økning til 2100 A1b Balansert fokus på fossil og fornybar energi SINTEF Energi AS 11

12 Oversikt klimakorrigering i CES-prosjektet SINTEF Energi AS 12

13 SINTEF Energi AS 13

14 Oversikt klimakorrigering i CES-prosjektet SINTEF Energi AS 14

15 Klimakorrigering av tilsig (matematisk beskrivelse) Beregninger for hver tilsigsserie Input til Samkjøringsmodellen Skaleringsfaktorer y + = y c c adj obs level N profile ts, 60 ts, t t s { 1,...,52} { 1961,...,1990} Resultat fra klimamodeller konvertert til tilsig c = level t= 1 s= t= 1 s= 1961 x x ts, ts, c profile t = 2050 s= s= 1961 x x ts, ts, c N profile t = c 52 profile t 52 profile ct t = 1 SINTEF Energi AS 15

16 Tilsig: gjennomsnittlig per uke SINTEF Energi AS 16

17 Tilsig: gjennomsnitt sommer og vinter SINTEF Energi AS 17

18 Klimakorrigering av temperatur (matematisk beskrivelse) Beregninger for hver temperaturserie o Nullpunkt for temperatur er en definisjon, jf. C vs F o Bruker derfor absoluttverdier istedenfor skalering Input til Samkjøringsmodellen Temperaturendring iht. klimamodeller = + ( { } ) t 1,...,52 s { 1961,...,1990} y y x x adj obs ts, + 60 ts, ts, + 60 ts, SINTEF Energi AS 18

19 Temperaturendringer - profiler SINTEF Energi AS 19

20 Temperaturendringer - gjennomsnitt Celsius Reference Echam Hadam Stockholm Helsinki Oslo Bergen Værnes Tromsø SINTEF Energi AS 20

21 Utfordringer ved klimakorrigering o Stor utsikkerhet ifht. endring i klimavariable Utslippscenario Klimamodeller (globale og nedskalering: matrise av alternativer, modellusikkerhet) o For en gitt endring i tilsigserier, så kan en prognosere endringer i disponering for et gitt system o Markedseffektene, f.eks. for kraftpris, er avhengig av forutsetninger for fremtidig stadium mange usikkerhetsmomenter SINTEF Energi AS 21

22 Vannkraft: endret produksjon sommer og vinter (i TWh) Echam Hadam Area Summer Winter Year Summer Winter Year East Norway West Norway Central Norway North Norway Sum Norway Nord Pool area SINTEF Energi AS 22

23 Vannkraft: gjennomsnitt sommer og vinter SINTEF Energi AS 23

24 Referanse vs. klimascenario (Echam) Tilsig, vannkraft og flom; sommer og vinter SINTEF Energi AS 24

25 Magasindisponering - gjennomsnitt SINTEF Energi AS 25

26 Magasindisponering - prosentiler SINTEF Energi AS 26

27 Termisk kraftproduksjon: Endret produksjon (i TWh) Echam Hadam Summer Winter Year Summer Winter Year Norway Sweden Finland Denmark Nord Pool SINTEF Energi AS 27

28 Forbruksendring (i TWh) Echam Hadam Summer Winter Year Summer Winter Year Norway Sweden Finland Denmark Nord Pool SINTEF Energi AS 28

29 Kraftbalanser: gjennomsnitt i TWh Reference Hydro Thermal Wind Net Import Demand Norway Sweden Denmark Finland NordPool Echam Hydro Thermal Wind Net Import Demand Norway Sweden Denmark Finland NordPool SINTEF Energi AS 29

30 Priser: Gjennomsnitt per uke i 3 scenario SINTEF Energi AS 30

31 Oppsummering Analyse og forutsetninger Resultater o Vi har analysert hvordan klimaendring påvirker kraftmarkedet [1961,1990] [ ] o o Tilsig: + 13 %. Mest om vinteren. Vannkraft: +10%. Jevnt fordelt over året. Stadium 2020 Samkjøringsmodellen o Mindre årsvariasjon i magasinene. Høyere fyllingsgrad i vårknipen. o CES-prosjektets tilsigsscenario Utslippscenario A1b Global klimamodell Nedskalering Konsekvenser for tilsig o Termisk kraftproduksjon: - 6 % o Forbruket: - 2 % o o Reduserte spotpriser. Redusert mulighet for svært høye kraftpriser. Økt nettoeksport fra Nord Pool området SINTEF Energi AS 31

32 Referanser Bok Thorsteinsson T and Björnsson H (eds), "Climate Change and Energy Systems Impacts, Risks and Adaptation in the Nordic and Baltic countries", TemaNord 2011:502, ISBN Teknisk rapport Styve J, Mo B and Wolfgang O (2011), "Climate change Consequences for the NordPool electricity market", TR A7060, SINTEF Energy Research. CES-prosjektet SINTEF Energi AS 32

33 SINTEF Energi AS 33

34 Gjennomsnittlig tilsig per uke SINTEF Energi AS 34

35 Variasjon i tilsig i Nord Pool området SINTEF Energi AS 35

36 Utslippscenario FNs klimapanel: A1b Utslipp Global HIRHAM Klimamodeller Regional Echam5, Hadcm3 Klimaendring NVE, SMHI SYKE Endring i tilsigsserier Tilsig og temperaturer i Samkjøringsmodellen (referanseperiode) SINTEF Energi AS 36