Balancering af elsystemet - nu og i fremtiden

Transkript

1 Balancering af elsystemet - nu og i fremtiden Kim Behnke Energinet.dk Forsknings- og miljøchef kbe@energinet.dk

2 Energiforliget 21. februar 2008, udvalgte punkter Vindkraften vil stige med 40 % frem til % af bruttoenergiforbruget skal være VE i Mere biomasse på centrale kraftværker - Mere støtte til vindmøller MW ekstra vindkraft i MW landmøller, 2 x 200 MW nye og de to besluttede havvindmølle parker - Støtte til varmepumper, 30 mio. kr. over 2 år oliefyr skiftes til varmepumper Biobrændstoffer i transporten, 5,75 % i 2010 Afgiftsfrie brint- og elbiler Hvad skal vi bruge alt den ekstra elproduktion til? 2

3 Nye havvindmølleparker Nye havvindmølleparker Anholt 2 x 200 MW Jammerbugten 3 x 200 MW Horns Rev 5 x 200 MW Alternative placeringer: Ringkøbing Fjord 5 x 200 MW Kriegers Flak KBE-xxx/08 3 x 200 MW Brintkonference - 3. november

4 Vest: Forbrug Effektbalance MW MW Centrale kraftværker Decentral kraftvarme Vindmøller 740 MW Centrale kraftværker MW Decentral kraftvarme MW Vindkraft MW MW 1.300/1.700 MW Øst: Forbrug MW Centrale kraftværker MW Decentral kraftvarme Vindkraft 650 MW 750 MW MW Mange timer årligt hvor VE dækker hele elforbruget! 950/1.500 MW 550 MW 4

5 Danmark mellem Nord og Syd DC AC Eksisterende Besluttede Besluttet 250 MW 70 MW 125 MW 750 MW 60 MW 100 MW 900 MW 700 MW 50 MW Projekt 600 MW HVDC forbindelse Danmark Holland (COBRA) 450 MW NORDEL 400 MW MW 100 MW Danmark-Tyskland ESB MW Nord MW Syd 2017: 2500 MW Nord & Syd NG MW MW 450 MW 600 MW 600 MW MW UCTE MW 630 MW 500 MW Ekstra 600 MW HVDC forbindelse Skagerrak (pol 4) planlagt for 2014 UPS Ny 600 MW HVDC forbindelse over Storebælt i foråret

6 Langsigtet netstruktur og aktuelle projekter Skagerrak 4 Udvikling af elinfrastruktur Norge 3 x DC Vendsysselværket Tjele Ferslev Vester Hassing Sverige 2 x DC Eksisterende 400 kv-station ultimo 2005 Fremtidig 400 kv-station Eksisterende 400 kv-ledning ultimo 2005 Fremtidig 400 kv-ledning Eksisterende jævnstrømsforbindelse Fremtidig jævnstrømsforbindelse Igangværende Planlagte Mulige Idomlund Trige Sverige Horns Rev 2 Kassø-Revsing Endrup Revsing Askær Landerupgård Malling Kingstrup Asnæsværket Herslev DC Fraugde Stigsnæsværket Kyndbyværket Rislev B Hovegård Ishøj Bjæverskov Gørløsegård Glentegård Amagerværket H. C. Ørsted Værket Avedøreværket Storebælt Krigers Flak COBRA Kassø A Radsted DC Rødsand 2 Tyskland Tyskland 6

7 Time vindproduktion (%) af dansk elforbrug Vest Øst 7

8 Vindkraftproduktion er hovedårsag til ubalancer Production in % of total installed capacity 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% Ændring på 1 m/s => ændring i produktion på 320 MW (Vestdanmark) Wind speed [m/s] % of installed capacity 8

9 Yderligere MW vindkraft i elsystemet i 2025 Første 8 uger af 2007 I dag MW MW MW uge uge Danmark skal både udnytte indenlandske reguleringsmuligheder og handel med udlandet. Hvis forsyningssikkerheden skal opretholdes og værdien af vindmølleproduktionen skal maksimeres økonomisk og miljømæssigt 9

10 Hvad skal sikre balancen i fremtiden? MW Residual produktion Eloverløb Denne profil kræver meget og (dyr) regulerkraft 10

11 Ekstra vindkraft i Danmark, hvad så? Balance gennem nye virkemidler Produktion af el med fossile brændsler og biomasse reguleres op/ned når der er er variationer fra vindkraften Styrke fjernvarmens rolle i det samlede energisystem Kraftværkerne får mulighed for at skifte mellem produktion af el varme biobrændstoffer Anvende ekstra el, hvor det fortrænger fossile brændsler fx til kedler, elpatroner, varmepumper m.v. Forstærke el-infrastrukturen også mod nabolandene Udbrede prisfleksibelt elforbrug Regulere produktionen fra vindmøller Omsætning/lagring af el til anden energi fx brint, elbiler, luftlagre (CAES), brændselsceller osv. 11

12 Potentiale for el-forbrug til transport Det samlede energiforbrug til vejtransport i Danmark Elbil Meget høj effektivitet, ingen luftforurening, lav støj Samspil med el-systemet skal undersøges Fleksibelt elforbrug, mulighed for regulerkraft Brintbil Høj effektivitet, ingen luftforurening, lav støj Ideal kombination med vindkraft system Teknologiske udfordringer Fleksibelt elforbrug, energilagring PJ PJ TWh fuel mek el 25 % af bilerne er udskiftet Benzin El-forbrug ved subst. med el-biler Diesel + varevogn El-forbrug ved susbt. med brint/brændselscelle biler Lastbiler/busser 64 15? Mulighed for subst. med el-baseret løsning meget usikker Samlet 20 12

13 Omsætning af el til brint Anvendelse af el til elektrolyse Hvilken elpris er acceptabel for elektrolyse? Hvilke afgifter skal betales for el til elektrolyse? Hvor mange driftstimer skal et elektrolyseanlæg have om året? Kan et elektrolyseanlæg deltage med systemtjenester? Tre markedspladser! Spotmarkedet [day ahead] (også Elbas i driftsdøgnet) Regulerkraftmarkedet Reservemarkedet og regulerkraftmarkedet - Månedsbasis - Daglig udbud, med 24 timebud Brug alle elmarkedets muligheder 13

14 Muligheder i elmarkedet Spotmarkedet - Køb og salg af el dagen før via PBA - Planer til Energinet.dk Elbas markedet - Handel mellem PBA og FBA - I driftsdøgnet indtil 1 time før timen Regulerkraft markedet (op/ned) - Bud fra PBA til Energinet.dk - Mindst 10 MW 15 min. respons - Ændre pris og mængde indtil 45 min. før driftstimen Reservemarkedet (op/ned) - Årsaftaler - Månedsaftaler ( kr./mw) - Dagligt udbud køber mindst 100 MW opregulering i DK1. Perioder uden køb af nedregulering. - Pligt til at byde i regulerkraftmarkedet Produktionsbalanceansvarlig (PBA) NOIS 14

15 Kæmpe variation men ingen reaktion Pris, DKK/MWh DK-Vest t 24 0 kr./mwh 0 kr./kwh t kr./mwh 3,44 kr./kwh oktober november 2007 Hvorfor er der ingen reaktion fra elkunderne? - alle data er på 24 timer i forvejen 15

16 Priser og antal timer, el i spotmarkedet DK vest Antal timer i Vestdanmark (akkumuleret) kr./mwh < < < < < < < < Mængde overløb til rådighed i timerne: MWh/h 16

17 7.000 Pris, kr./mwh i DK vest, 1/1 31/ januar december bød på 391 timer under 10 øre/kwh 85 timer med 0 øre/kwh timer under 15 øre/kwh 228 timer under 5 øre/kwh timer under 20 øre/kwh 51 timer med over 1 kr./kwh 17

18 1.400 Pris, kr./mwh i DK vest, 1/1 30/ januar august har budt på: 109 timer under 10 øre/kwh 26 timer med 0 øre/kwh 351 timer under 20 øre/kwh 64 timer under 5 øre/kwh timer under 50 øre/kwh 22 timer med over 1 kr./kwh 18

19 Reserve- og regulerkraftmarkedet To produkter op- og nedregulering - For forbrug er det med modsat fortegn Balanceansvarlig har ansvaret - Der bydes ind til Energinet.dk, som sender videre til NOIS - Energinet.dk aktiverer til balanceansvarlig Tekniske krav - Mindste bud er 10 MW - Krav om fuld udregulering på 15 minutter - Kan ændre mængde og pris indtil 45 min. før driftstimen - Krav om online målinger Regulerkraftprisen er altid bedre end spotmarkedet Reserver honoreres med en kapacitetsbetaling - Salg på månedsbasis og ved daglige udbud - Modtager regulerkraftsbetaling ved aktivering 19

20 Varmepumper og elektrolyse Design af komplette løsninger - 10 MW puljer hos PBA og/eller FBA - Kraftvarmeværker - Gasmotor, gasturbiner, (affald) - Nødstrømsanlæg - Industrianlæg - Elkedler, varmepumper - Kølehuse - Brintproduktion Krav - Adskilt forb./prod. - Online målinger 2 MW 800 kw Elektrolyse VPP = Virtuel Power Plant 600 kw 700 kw 400 kw 300 kw Balanceansvarlig PBA FBA ±10 MW 3 MW 200 kw El kedel 5 MW 20

21 Driftsoptimering til markedet Reserve- og regulerkraftsbud på mindst 10 MW - Enkeltanlæg og/eller flere små anlæg Bud både i op- og nedreguleringsamarkedet Eksempel for sum af produktionskapacitet - Sum af anlæg med op til 30 MW elkapacitet MW Opreguleringspotentiale Driftspunkt 10 Nedreguleringspotentiale Aktivering af 10 MW nedregulering 1 2 Aktivering af 10 MW opregulering Aktivering af 10 MW opregulering 7 8 Timer Aktivering af 30 MW nedregulering 21

22 Rådighedsbetaling for opreguleringsressourcer kr/mw pr. måned feb-07 mar-07 apr-07 maj-07 jun-07 jul-07 aug-07 sep-07 okt-07 nov-07 dec-07 jan-08 feb-08 mar-08 apr-08 maj-08 jun-08 jul-08 aug-08 sep-08 Vest Nedregulering = mere forbrug Opregulering = mindre forbrug 22 Øst

23 Rådighedsbetaling for nedreguleringsressourcer kr/mw pr. måned feb-07 mar-07 apr-07 maj-07 jun-07 jul-07 aug-07 sep-07 okt-07 nov-07 dec-07 jan-08 feb-08 mar-08 apr-08 maj-08 jun-08 jul-08 aug-08 sep-08 Vest Nedregulering = mere forbrug Opregulering = mindre forbrug Øst 23

24 Forskning og udvikling af ellagring Lagring af el kan bidrage til indpasning af mere vindkraft - Energinet.dk er stærkt involveret i en række udviklingsprojekter Lagring af el i trykluftlager - (CAES = Compressed Air Energy Storage) - Anlæg vil forbruge el til komprimering af luft i en salthorst Lagring af el i batterier - Store batterier i elsystemet, testes på Risø - Små batterier i fx transportsektoren (elbiler) Elektrolyse (fremstilling af brint) - El til brint, og brint til el i brændselsceller Udlandsforbindelser - Vindkraft anvendes som pumpekraft ved vandkraft i Norge/Sverige - Vindkraft fortrænger vandkraft, og vandmagasinet gemmes 24

25 Energinet.dk også miljø og F&U Miljø er registrering og formidling af miljøpåvirkning fra el- og kraftvarmeproduktionen og eldeklarationer ForskEL programmet støtter miljøvenlige elproduktionsteknologier med 130 mio. kr. om året, som PSO ForskVE programmet støtter udbredelse af solceller, bølgekraft og bioforgasning med 25 mio. kr. om året, som PSO ForskIN er Energinet.dk s udvikling af eltransmissionssystemet ForskNG er Energinet.dk s udvikling af gastransmissionssystemet ForskEL ForskIN Miljø ForskVE ForskNG 25

26 Klimaforandringer? - vi gør en ForskEL Energinet.dk støtter udviklingen af miljøvenlige elproduktions-teknologier med 130 mio. kr. om året Vi har de første 10 år støttet over 250 projekter til mere end 1,1 mia. kr. I 2008 har vi 142 igangværende projekter Alle projekter har til formål at reducere miljøbelastningen fra eksisterende el- og kraftvarmeanlæg eller udvikle nye vedvarende energiteknologier, så Danmark kan opfylde klimamålene.

27 Tak for opmærksomheden 27