Energy-Together. Seminar på Houens Odde Spejdercenter juni 2011

Transkript

1 Energy-Together Seminar på Houens Odde Spejdercenter juni 2011

2 Velkomst Velkommen til Dong Energy Fredericia Kommune Fjernvarme Fyn DSE Airport Solutions Designskolen i Kolding Syd Energi Energi Horsens Fonden Syddansk Universitet Vores facilitator: Paul-Frederik Bach Mangler vi nogen? Energinet.dk (Vil gerne deltage i følgegruppe) Energistyrelsen (Vil gerne deltage i følgegruppe) Dansk Energi (Vil gerne deltage i følgegruppe) Tak til Dong Energy for at sponserer seminaret

3 Indhold i introduktion til Energy-Together seminaret Dagens situation Energy-Together er en del af en større vision Grundstrukturen i Energy-Together Energistrømmene Beslutningsstrømmene De 5 udviklingsaktiviteter i Energy-Together projektet Energy-Together som videndelings-platform Zoom på energistrømmene i et vilkårligt geografisk område Pædagogisk præsentation af de væsentligste sammenhænge i energisystemet Energistrømssimulator Pædagogisk præsentation af elmarkedet Markedssimulator Energicellen. Det nye grundlag for udvikling af avancerede energisystem-modeller til supplering af - eller erstatning for Sivael, Balmorel, Samkøringsmodellen, EnergiPlan, mv.

4 Dagens situation

5 Fra Data til Visdom Data Information Viden Erfaring Visdom

6 Før og efter liberaliseringen Før Efter

7 Fra Data til Visdom Data Information Viden Erfaring Informationer gemmes i strukturer og bliver til viden Viden gemmes i historier og bliver til erfaringer Visdom

8 De fleste databaser og internationale statistikker befinder sig på de to øverste niveauer Der segmenteres i de vigtigste energiformer (kul, olie, gas, kernekraft og biomasse)

9 Mange leverandører af data og informationer Energinet.dk Enerdata Energistyrelsen IEA US Energy Information Administration (EIA) Platts Energistyrelsen Dansk Energi Energinet.dk Dansk Energi Data Information Eurostat EIA IEA

10

11 Kilde: IEA

12 Kilde: IEA

13 Kilde: EU Denmark

14 Kilde: EU

15 Fra data til viden

16 Dagens situation Mange offentligt tilgængelige data, og mange data som kan købes ingen opskrift på, hvordan de kan bruges Data Data Data Data Data Data Data Data Data Data Data Data En række konsulenter, som lever af at lave analyser for andre Konsulent 1 Data Model Konsulent 2 Data Model Konsulent N Data Model Interface Interface Interface Balmorel Data Model Forskellige åbne miljøer, der har udviklet en fundamentalmodel af energisystemet, og som indsamler data til deres egen model Data Sivael Model Energiplan Data Model Samkøring Data Model Wilmar Data Model Ramses Data Model Interface Interface Interface Interface Interface Interface

17 Energy-Together er en del af en større vision

18 Den samlede vision Energy-systems-Lab Scenario-Lab Analyser Databaser Energy Together Debat Modeludvikling Beslutninger Internt i energiselskaberne, kommunerne, myndighederne, mv.

19 Beslutningsgrundlag Energy-Together ScenarioLab og Energy Together Beslutninger Radikal innovation og/eller langsigtet implementering af ny teknologi i stor målestok Inkrementel innovation og/eller kortsigtet implementering af ny teknologi i mindre målestok

20 Grundstrukturen i Energy-Together geografien Hvordan ser energisystemet ud? - Energistrømmene Hvorfor ser systemet ud som det gør? - Beslutningsstrømmene

21 Kan man udvikle en neutral struktur? Struktur og magt

22 Grundstrukturen i Energy-Together Energistrømmene (Beskriv energisystemet)

23 Tilgang Konvertering og fordeling Afgang Bygasværker Transport Egenproduktion og genbrug Udvinding og forgasning Private producenter Fjernvarmeværker Decentrale kraftværker Centrale kraftværker Husholdninger Handel og serviceerhverv Produktionserhverv Ikke energiformål Lager Lager Raffinaderier Eksport Import Tab Kul og koks Olieprodukter Bygas Elektricitet Tab Råolie Naturgas Vedvarende energi m.m. Fjernvarme Kilde: Energistyrelsen

24 Det mest enkle billede af energisystemet Energisystemet

25 Grundstrukturen i Energy-Together Aktørernes beslutninger Hvorfor ser energisystemet ud som det gør?

26 Det enkelteste kort, der beskriver beslutningsstrukturen Beslutninger i energisektoren

27 Det overordnede kort der beskriver energisystemet og energisektoren Beslutninger i energisektoren Energisystemet

28 Det næst enkelteste kort, der beskriver beslutningsstrukturen Beslutninger hos producenten Beslutninger hos kunden

29 Det tredje enkelteste kort, der beskriver beslutningsstrukturen Beslutningstager Beslutningstager Slutkunden

30 Det næst mest enkle billede af energisystemet Segmentering efter producenter og kunder Energi tab Udvinding af energi fra naturen (primær energi) Transport af naturlig energi (primær energi) Omdannelse af naturlig energi til anden type energi (sekundær energi) Transport af omdannet energi (sekundær energi) Energisystemet Omdannelse af energi til energitjenester Udvinding Transport Raffinering Transport Omformning Kunden: Forbrugeren

31 Værdikæden/beslutningskæden i energisystemet Udvinding af primær-energi Transport af primær-energi Omformning af primær-energi til sekundær-energi Transport af sekundærenergi Omformning til energitjenester

32 Det tredje mest enkle billede af energisystemet Segmentering efter brændsler og energibærere VE Naturgas Energi tab Tab Raffineret olie Olie Omdannelse Udvinding Fjernvarme Forbrug Kul Elektricitet VE Naturgas Udvinding Transport Raffinering Transport Omformning Kunden: Forbrugeren

33 Det tredje mest enkle billede af energisystemet Tilgang Afgang Bygasværker Private producenter Fjernvarmeværker Konvertering Forbrug Udvinding Udvinding og forgasning Decentrale kraftværker Centrale kraftværker Tab Raffinaderier Kul og koks Olieprodukter Bygas Elektricitet Tab Råolie Naturgas Vedvarende energi m.m. Fjernvarme

34 Segmentering efter beslutninger i DK og omverdenen Tilgang Afgang Egenproduktion og genbrug DK-forbrug Eksport Import Tab

35 Segmentering efter beslutninger i DK og omverdenen

36 Segmentering efter beslutninger i forbrugsleddet Transport Forbrug Husholdninger Handel og service Produktionserhverv Spain Bemærk, at det er en international segmentering

37 Segmentering efter beslutninger i forbrugsleddet

38 Segmentering efter beslutninger i konverteringsdelen Bygasværker Private producenter Omdannelse Fjernvarmeværker Decentrale kraftværker Centrale kraftværker Raffinaderier

39 Segmentering efter beslutninger i konverteringsdelen

40 Angivelse af økonomiske og miljømæssige konsekvenser CO2, penge, mv.

41 Videreudvikling af kortet for aktørernes beslutninger

42 Hvor kom vi til Det tredje enkelteste kort, der beskriver beslutningsstrukturen Beslutningstager Beslutningstager Slutkunden

43 Beslutningskæden vedr. udvikling og drift af energisystemet F&U og demonstration Projekt-udvikling Anlægs-etablering Vedligeholdelse Drift Kilde: Flemming Nissen Salg

44 Det samlede kort over energisystemet og de beslutninger, der udvikler og driver systemet F&U og demonstration Projekt-udvikling Anlægs-etablering Vedligeholdelse Drift Salg Udvinding af primærenergi Transport af primærenergi Omformning af primær-energi til sekundær-energi Transport af sekundær-energi Omformning til energi-tjenester Kilde: Flemming Nissen

45 Grundkortet i Energy-Together Styre F&U og demonstration Støtte Styre Støtte Styre Projektudvikling Anlægsetablering Støtte Styre Vedligeholdelse Støtte Styre Drift Støtte Styre Salg Støtte Udvinding af primær-energi Transport af primærenergi Omformning af primær-energi til sekundær-energi Transport af sekundær-energi Omformning til energi-tjenester Kilde: Flemming Nissen

46 Grundkortet i Energy-Together Udvinding af primær-energi Transport af primær-energi Omformning af primærenergi til sekundær-energi Transport af sekundær-energi Omformning til energi-tjenester Kilde: Flemming Nissen

47 Eksempler på kommercielle beslutninger F&U, teknologiog produktudvikling Projektudvikling Etablering Vedligeholdelse Drift Salg Opstart af F&U projekt Investering i demonstration Investering i markedsmodning Investering i projektudvikling Køb af rettigheder Risikoafdækning via kontrakter Beslutning om investering i energianlæg Detailvalg af design Valg af leverandører Køb af anlægsdele Valg af vedligeholdelses strategi Valg af nedlukningsperioder Valg af leverandører Opstart og nedlukning af anlæg Planlægning af produktionen Indkøb at brændsler Prissikring på det finansielle marked Indmelding til spotmarkedet Indmelding til regulerkraftmarkedet Udvinding af primær energi Kul Olie Gas Biomasse mv. Raffinering af primær energi samt vind og sol til El Fjernvarme Naturgas Benzin Diesel mv. Salg og omformning til energi-tjenester Belysning Industriprocesser Computer, IT, mv. Køling Opvarmning Transport mv.

48 Eksempler på beslutninger i monopolselskaberne F&U, teknologiog produktudvikling Projektudvikling Etablering Vedligeholdelse Drift Salg F&U, teknologiog produktudvikling Projektudvikling Etablering Vedligeholdelse Drift Salg Køb af rettigheder Opstart af F&U projekt Investering i demonstration Investering i projektudvikling Køb af rettigheder Risikoafdækning via kontrakter Beslutning om investering i anlæg Detailvalg af design Valg af leverandører Køb af anlægsdele Valg af vedligeholdelses strategi Valg af nedlukningsperioder Valg af leverandører Opstart og nedlukning af anlæg Planlægning af transmission og distribution Overvågning Fastsættelse af tariffer Reservering af transport Måling og afregning Transport af primær energi Kul Olie Gas Biomasse mv. Transport og distribution af El Fjernvarme Naturgas Benzin Diesel mv

49 Styreparametre for beslutningerne Energy-Together skal indeholde to typer af styreparametre for beslutningerne Samfundsøkonomiske beslutninger Selskabsøkonomiske beslutninger Incitamentstrukturer Kasseregnskaber Naturen træffer endvidere en række beslutninger, som er styrende for de beslutninger, vi mennesker træffer

50 Projekt 1: Energy-Together som videndelings-platform

51 Den grundlæggende geografi i Energy Together Værdikæderne for beslutninger Konsekvenserne af beslutningerne Kilde: Flemming Nissen

52 Kortlægningen i Energy Together Beslutninger

53 Kortlægningen i Energy Together Beslutninger

54 Deltagelse i team, der etablerer hav-vindmølleparker

55 Deltagelse i team, der etablerer hav-vindmølleparker

56 Regnskabsansvarlig i team, der etablerer hav-vindmølleparker

57 Regnskabsansvarlig i team, der etablerer hav-vindmølleparker

58 Tilgang Energistrømmene og værdikæden i energisystemet Konvertering og fordeling Bygasværker Afgang Transport Egenproduktion og genbrug Udvinding og forgasning Private producenter Fjernvarmeværker Decentrale kraftværker Centrale kraftværker Husholdninger Handel og serviceerhverv Produktionserhverv Ikke energiformål Lager Lager Raffinaderier Eksport Import Kul og koks Udvinding af primær energi Kul Olie Gas Biomasse mv. Olieprodukter Transport af primær energi Kul Olie Gas Biomasse mv. Raffinering af primær energi samt vind og sol til El Fjernvarme Benzin Diesel mv. Bygas Transport og distribution af El Fjernvarme Naturgas Benzin Diesel mv Elektricitet mv. Salg og omformning til energi-tjenester Belysning Industriprocesser Computer, IT, mv. Køling Opvarmning Transport Tab Tab Råolie Naturgas Vedvarende energi m.m. Fjernvarme Kilde: Energistyrelsen og Flemming Nissen

59 Tilgang Energistrømmene og værdikæden i energisystemet Konvertering og fordeling Bygasværker Afgang Transport Egenproduktion og genbrug Udvinding og forgasning Private producenter Fjernvarmeværker Decentrale kraftværker Centrale kraftværker Husholdninger Handel og serviceerhverv Produktionserhverv Ikke energiformål Lager Lager Raffinaderier Eksport Import Kul og koks Udvinding af primær energi Kul Olie Gas Biomasse mv. Olieprodukter Transport af primær energi Kul Olie Gas Biomasse mv. Raffinering af primær energi samt vind og sol til El Fjernvarme Benzin Diesel mv. Bygas Transport og distribution af El Fjernvarme Naturgas Benzin Diesel mv Elektricitet mv. Salg og omformning til energi-tjenester Belysning Industriprocesser Computer, IT, mv. Køling Opvarmning Transport Tab Tab Råolie Naturgas Vedvarende energi m.m. Fjernvarme Kilde: Energistyrelsen og Flemming Nissen

60 Zoom ind på forklaring af, hvordan et kraftværk fungerer Letforståelige symboler og tegn

61 Tilgang Energistrømmene og værdikæden i energisystemet Konvertering og fordeling Bygasværker Afgang Transport Egenproduktion og genbrug Udvinding og forgasning Private producenter Fjernvarmeværker Decentrale kraftværker Centrale kraftværker Husholdninger Handel og serviceerhverv Produktionserhverv Ikke energiformål Lager Lager Raffinaderier Eksport Import Kul og koks Udvinding af primær energi Kul Olie Gas Biomasse mv. Olieprodukter Transport af primær energi Kul Olie Gas Biomasse mv. Raffinering af primær energi samt vind og sol til El Fjernvarme Benzin Diesel mv. Bygas Transport og distribution af El Fjernvarme Naturgas Benzin Diesel mv Elektricitet mv. Salg og omformning til energi-tjenester Belysning Industriprocesser Computer, IT, mv. Køling Opvarmning Transport Tab Tab Råolie Naturgas Vedvarende energi m.m. Fjernvarme Kilde: Energistyrelsen og Flemming Nissen

62 Kortlægningen i Energy Together

63 Energinet.dk s placering i værdikæderne Organisation Eksempel: Energinet.dk

64 Eksempel: Energinet.dk F&U, teknologi- og produktudvikling Projektudvikling Etablering Vedligeholdelse Drift Salg Udvinding af brændsel Transport Raffinering Transport Omformning til energitjenester Vigtigste interessent: Forbrugeren

65 Kortlægningen i Energy Together

66 Zoom på lovgivning, som en af de styrende parametre i værdikæderne Database med alle love, der styrer energisektoren

67 Opgaverne vedr. udvikling af platformen Fastlæggelse af symboler Udvikling af skærmbilleder Opbygning af database med mulighed for links til eksterne databaser Udvikling af regler for videreudvikling af platformen i en opensource-udgave Når første version er udviklet og afprøvet, kan den blive givet fri til, at alle andre kan være med til at detaljere kortlægningen. Vi kan til den tid søge støttemidler til sammen med brugergrupper at fylde data, informationer og viden ind på platformen

68 Projekt 2 Zoom på energistrømmene i et vilkårligt geografisk område

69 Tilgang Konvertering og fordeling Afgang Bygasværker Transport Egenproduktion og genbrug Udvinding og forgasning Private producenter Fjernvarmeværker Decentrale kraftværker Centrale kraftværker Husholdninger Handel og serviceerhverv Produktionserhverv Ikke energiformål Lager Lager Raffinaderier Eksport Import Tab Kul og koks Olieprodukter Bygas Elektricitet Tab Råolie Naturgas Vedvarende energi m.m. Fjernvarme Kilde: Energistyrelsen

70 GIS-baserede måledata for energiproduktion og forbrug Danmarks Statistik Data Energinet.dk Energistyrelsen Data Fjernaflæste målere (Elselskabet) Data UDI-database Dansk Energi Data Data Fjernaflæste målere (Varmeselskabet) Fjernaflæste målere (Naturgas-selskabet) Data

71 Zoom til overblikket over energisystemet i Fredericia og omegn Nedenstående figur, som viser de samlede danske energistrømme, skal ændres så det svarer til det område, der zoomes ind på. Det skal ske ved at bruge eksisterende data for området samt nogle kvalificerede generelle antagelser, der ligger på platformen

72 Check af måledata samt beregning af kvalificerede gæt på manglende måledata Modeller for vigtige sammenhænge

73 Zoom til overblikket over det italienske energisystem Nedenstående figur, som viser de samlede danske energistrømme, skal ændres så det svarer til det område, der zoomes ind på. Det skal ske ved at bruge eksisterende data for området samt nogle kvalificerede generelle antagelser, der ligger på platformen

74 Opgaverne vedr. udvikling af zoom på energistrømmene i et vilkårligt geografisk område Vi genbruger det energistrømsbillede, der udvikles til web-platformen Fastlæggelse af energi-forbrugsdata for et vilkårligt geografisk område ud fra nationale data samt viden om erhvervs- og befolkningssammensætning i det pågældende område (default-værdier i Energy-Together) Fastlæggelse af produktionsdata for et vilkårligt geografisk område ud fra kendskab til aktuelle produktionsanlæg og deres tekniske data (defaultværdier i Energy-Together) Fastlæggelse af energiudvindingsdata for et vilkårligt geografisk område ud fra nationale statistikker (default-værdier i Energy-Together) Udvikling af geografisk zoom-system koblet på ovenstående default-værdier Udvikling af en database-standard, som energiselskaberne og andre kan lægge deres data på, og som direkte kan linke til Energy-Together Udvikling af systemer, som tjekker måledata fra eksterne databaser i forhold til default-værdierne, og som erstatter defaultværdierne med aktuelle målinger Systemet skal være generelt og internationalt orienteret, men det udvikles i første omgang til at håndtere Danmark og 2 3 lokalområder i Danmark med en tidsopløsning på et år.

75 Projekt 3 og 4: Pædagogiske beregningsmodeller

76 Projekt 3 Pædagogisk Energistrøms-simulator

77 Forenklet modellering af driftsbeslutninger med varierende styreparametre Styre Styre Drift Salg Støtte Støtte Styre Styre Drift Salg Støtte Støtte Kilde: Energistyrelsen

78 Reference: STREAM-modellen Formålet med Stream-modellen var at udvikle et pædagogisk værktøj, som energipolitikerne kunne bruge til at få hands-on erfaringer med de vigtigste sammenhænge i energisystemet Men EA Energianalyse og Risø udviklede det til at være et egentligt beregningsværktøj Som regnearksmodel blev det uoverskueligt Det er kun eksperter, der kan bruge det I Energy-Together udgaven skal Energistrømssimulatoren leve op til de oprindelige mål Ikke-eksperter skal kunne få hands-on erfaringer med de vigtigste sammenhænge i energisystemet Systemet skal kunne bruges til at belyse historiske udviklinger, energisystemer i forskellige lande samt resultater af mere komplicerede energisystem-analyser

79 Pædagogisk overblik over betydningen af de vigtigste parametre Knapper man kan skrue på, og se konsekvenserne direkte på energistrømmene Elbesparelser til belysning Isolering i bygninger Vindkraft Virkningsgrad på kraftvarme

80 Opgaverne vedr. udvikling pædagogisk energistrømssimulator Vi genbruger det energistrømsbillede og de beslutningsprocesser, der udvikles til web-platformen Forenkling af principperne i Stream-modellen Specifikation af Energistrøms-simulator Programmering, test og dokumentation af Energistrømssimulator

81 Projekt 4 Pædagogisk Markedssimulator

82 El-markedssimulator Forenklet modellering af driftsbeslutninger med varierende styreparametre Styre Styre Drift Salg Støtte Støtte Styre Styre Drift Salg Støtte Støtte

83 Markedssimulatoren - Elsim

84 Præsentation af analyse-resultater Markedspris: 500 kr./mwh Backup-anlæggene er i drift Priselastisk elforbrug Markedspris: 380 kr./mwh Backup-anlæggene er i drift

85 Opgaverne vedr. udvikling pædagogisk Markedssimulator Systemet skal bygge på erfaringerne med Elsim. Der skal udvikles et nyt webbaseret system, som især forbedres på forbrugssiden og med hensyn til identifikation og håndtering af flaskehalse i systemet Specifikation af Markedssimulator Programmering, test og dokumentation af Markedssimulator

86 Projekt 5 Specifikation af Energicelle-modellen

87 Standard cellen Kul og koks Olieprodukter Bygas Elektricitet Tab Råolie Naturgas Vedvarende energi m.m. Fjernvarme Kilde: Energistyrelsen

88 Standard cellen (inddata) Geografisk bestemt tidsserier for vind, bølge, sol, biomasse, naturgas, olie, kul, vandkraft, uran, mv. Max. kapacitet samt priser (som tidsserier): kul naturgas olie biomasse affald el fjernvarme benzin diesel syntetiske brændsler Geografisk bestemte tidsserier for energiforbrug + eventuel prisfleksibilitet Eksogene beslutninger: Ufleksibel forbrug Endogene beslutninger: Udnyttelse af prisfleksibilitet Bl.a. tidsserier for varmeforbrug der dækkes af henholdsvis varmepumpe, elvarme, fjernvarme, olie mv. Tekniske og økonomiske data til fastsættelse af faste og variable driftsomkostninger.

89 Standard cellen (uddata) Tidsserier for egenproduktion Eksport/import i MWh (som tidsserier): kul naturgas olie biomasse affald el fjernvarme benzin diesel syntetiske brændsler Tidsserier for fleksibel forbrug Tidsserier for investerings- og drifts-beslutninger samt konsekvenser i form af producerede mængder, forbrugt brændsel, økonomi, miljø mv.

90 Beregningsgang 1. Først indsnævres det geografiske område, der skal fokuseres på og den tidsperiode, man vil analysere 2. Dernæst specificeres den opløsning (aggregering i geografi og anlæg) man vil anvende 3. Så indsamles alle relevante data og tidsserier for det pågældende område 4. Så beregnes tidsserierne for markedspriserne som skæringspunktet mellem udbud og efterspørgsel i hvert forsyningsområde (forskellig for naturgas, el, olie, fjernvarme mv.) uden hensyntagen til transportmuligheder, start/stop og lagermuligheder 5. Så beregnes eksport/import for hver celle i området (uddata for cellen) 6. Hvis man vil sikre sig en samlet konsistens, adderes samtlige eksport/import, og markedspriserne justeres på de tidspunkter, hvor kravene til balancen ikke er opfyldt 7. Når balancen er opfyldt, kan man lave en loadflow beregning og vurdere, og der er flaskehalse i systemet. Er der det, kan man igen lave en tilbagekobling og ændre markedspriserne i de områder, hvor der er flaskehalse, og så starte ved punkt 5

91 Netværk af energiceller

92 Ny datastruktur og ny energisystemmodel Ekspert-modeller giver øget indsigt til eksperter Beslutningsgrundlag i energisektoren Samkøring Data Model Interface Sivael Data Model Interface Assess Data Model Interface NN Data Model Interface EnergiPlan Data Model Interface Octopus Data Model Interface PSS/E Data Model Interface Balmorel Data Model Interface Celledata

93 Opgaverne vedr. specifikation af energicellemodel Deltagelse i projekt 2, hvor algoritmerne til beregning af default-værdierne til zoom-modellen fastlægges Drøftelse af de overordnede principper i energicelle-modellen Fastlæggelse og gennemførelse af mindre test-projekter (f.eks. via studenterprojekter) Eventuelt ph.d.-projekter Udvikling af forskningsprojekter som kan støttes af DSF, PSO eller lignende

94 Projekt 1: Interface til videndatabase Start 1 år 2 år Systemet er klar til påfyldning af viden Projekt 2: Zoom på energistrømme Systemet er færdigudviklet og kan bruges af aktørerne Projekt 3: Energistrøms-simulatoren Energistrømssimulatoren kan bruges til undervisningsformål Projekt 4: Markedssimulatoren Projekt 5: Specifikation af Energicellen Markedssimulatoren kan bruges til undervisningsformål Energicelle-modellen er klar til at blive udviklet

95 Slut