Issue Paper. Arbejdsgruppe G1. Smart Grid Netværket. Fremtidssikring af elnettet. Håndtering af op til 50 pct. fluktuerende elproduktion i 2020

Transkript

1 Issue Paper Arbejdsgruppe G1 Smart Grid Netværket Fremtidssikring af elnettet Håndtering af op til 50 pct. fluktuerende elproduktion i 2020

2 i. Indholdsfortegnelse I. INDHOLDSFORTEGNELSE... 2 II. FORORD... 3 III. DELTAGERE INDLEDNING STATUS FOR OMRÅDET PLANLAGT UDBYGNING AF TRANSMISSIONSNETTET STYRING AF TRANSMISSIONSNET SYSTEMBÆRENDE EGENSKABER PLANLAGT UDBYGNING AF DISTRIBUTIONSNETTET STYRING AF DISTRIBUTIONSNETTET RELEVANTE INTERNATIONALE TENDENSER GLOBALE TENDENSER STÆRKT ENGAGEMENT FRA EUROPA I SMART GRID BESKRIVELSE OG TIDSHORISONT FOR DELELEMENTER DET INTELLIGENTE ELSYSTEM I ET AKTIVT TRANSMISSIONSNET ET AKTIVT DISTRIBUTIONSNET ØGET KOMMUNIKATION OG OVERVÅGNING STABILITET I ET FLUKTUERENDE ELSYSTEM GAP ANALYSE OG UDFORDRINGER ET AKTIVT TRANSMISSIONSNET ET AKTIVT DISTRIBUTIONSNET ØGET KOMMUNIKATION OG OVERVÅGNING STABILITET I ET FLUKTUERENDE ELSYSTEM STYRKELSE AF STANDARDISERINGSARBEJDET VURDERING AF SAMFUNDSØKONOMI I UDFORDRINGERNE/INVESTERINGER FLEKSIBILITET I UDRULNINGEN AF SMART GRID ANBEFALINGER STYRKELSE AF STANDARDISERINGSARBEJDET ANBEFALINGER TIL INITIATIVER TIL BRANCHEN BILAG 1 AKTIV STYRING AF TRANSMISSIONSNETTET BILAG 2 AKTIV STYRING AF DISTRIBUTIONSNETTET BILAG 3 FREMTIDENS STYRINGSKONCEPT BILAG 4 TYPEGODKENDELSE OG MÆRKNINGSORDNING I. REFERENCER /39

3 ii. Forord Den politiske målsætning er, at Danmark skal være uafhængig af fossile brændsler i Det kræver en massiv omstilling af det eksisterende energisystem, hvor en af grundpillerne vil være det intelligente elsystem et Smart Grid som sikrer, at de store mængder af vedvarende energi kan indpasses effektivt i energisystemet via elnettet. Klima og energiministeren nedsatte november 2010 et Smart Grid Netværk. Netværket er et bredt sammensat fagligt forum for rapportering, videndeling og analyse af de nødvendige lovmæssige tiltag, som er nødvendige for at skubbe på udrulningen af Smart Grid i Danmark. Formålet med arbejdet har været at få sat ord på visionen om det effektive, intelligente elsystem i Danmark og de udfordringer, som elsystemet står overfor, hvis systemet skal kunne håndtere indpasning af op til 50 pct. vindenergi i Netværket har også afdækket konkrete løsninger og initiativer, der kan forberede elnettet til at kunne håndtere så store mængder vindenergi. Arbejdsgruppens opgave er givet som formuleret nedenfor. Fremtidssikring af elnettet håndtering af op til 50 pct. fluktuerende elproduktion i 2020 Gruppen skal med udgangspunkt i eksisterende kortlægninger og analyser af strukturer og begrænsninger i det danske elsystem 2020 udarbejde konkrete bud på, hvilke tekniske og systemmæssige udviklingsbehov der er for elforsyningssystemet, når målsætningen om intelligent integration af 50 pct. vedvarende elproduktion skal imødekommes. Gruppen bør komme med konkrete bud på, hvad der kan fremtidssikre elsystemet, som fx nye net og styringsarkitekturer, mere måleudstyr, optiske sensorer, og nye it og kommunikationssystemer, der kan overvåge, styre og drive elsystemet med det formål, at den nye intelligens kan bidrage til et pålideligt og samfundsøkonomisk effektivt elsystem, der kan håndtere udbygningen med vedvarende energi. Gruppens arbejde har været fokuseret på en generel beskrivelse af de helt overordnede systemmæssige behov og mere specifikt på selve elnettet og dets styring. Virkemidler til fremme af Smart Grid, behovet for FUD (forskning, udvikling og demonstration), forbrugerperspektiver og anvisninger til, hvordan det intelligente net kan interagere med forbrugerne, elsystemets aktører og nye udbydere af services samt erhvervs og vækstpotentialet inden for Smart Grid, er behandlet i de øvrige arbejdsgrupper 2 5. Gruppernes arbejde skal ses i en sammenhæng. 3/39

4 iii. Deltagere Arbejdsgruppen har besvaret opgaven ved hjælp af eksisterende, tilgængelige analyser, ekspertviden fra eksternt indkaldte bidragsydere, samt gennem en række arbejdsnotater. Arbejdsgruppen består af følgende medlemmer: - Charlotte Søndergren, Chefkonsulent, Dansk Energi - Allan Norsk Jensen, Chefkonsulent, Dansk Energi - Jacob Østergaard, Professor, Leder, Center for Elteknologi DTU - Anders Troi, Programleder, Intelligent Energy Systems, Risø DTU - Martin Sjøberg, Risø DTU - Ove Poulsen, Professor, Direktør for Aarhus School of Engineering, Aarhus Universitet - Per R. Kofod, Salgsdirektør, ABB - Tine Friis Gade, Konsulent, DI Energibranchen - Rasmus Hauch, It arkitekt, DI ITEK (IBM) - Maria Hillingsøe Stubberup, Regional Projektleder, Udenrigsministeriet - Anders Højgaard Kristensen, Civilingeniør, Energistyrelsen - Dorthe Vinther, Udviklingsdirektør, Energinet.dk (Formand) - Kim Behnke, Forsknings og miljøchef, Energinet.dk - Søren Friismose Jensen, Senioringeniør, Energinet.dk (Sekretær) 4/39

5 1 Indledning Den politiske målsætning er, at Danmark skal blive uafhængig af fossile brændsler i Denne målsætning betyder en markant udbygning af vindkraften i Danmark, og allerede inden for 10 år kan virkeligheden blive et elsystem, hvor 50 pct. af energien kommer fra vind. Elsystemet forventes at blive omdrejningspunktet for det paradigmeskifte, som energisystemet står overfor. Visionen om et Danmark uden fossile brændsler kræver en omlægning i måden, vi producerer og bruger energi på. Fra at producere energi, når vi bruger den, skal vi til at bruge mere energi, når den produceres når vinden blæser, eller solen skinner. Elforbruget og dermed også energitransporten i elnettet forventes på langt sigt at vokse kraftigt. Ud over klassisk elforbrug til forskellige apparater og serviceydelser skal der fremover bruges elektricitet til produktion af fjernvarme via varmepumper, til varmepumper i de enkelte bygninger som erstatning for individuelle olieeller naturgasfyr, til procesformål i industrien og til transportområdet. I fremtiden ventes el, som er baseret på vedvarende energi, derfor at blive en væsentlig større energibærer i det samlede energisystem. I et system domineret af vindkraft kan solceller, biomasse og forskellige former for VE gas blive vigtige energikilder særligt når der er lav vindkraftproduktion. Fremover vil de centrale kulkraftværker enten blive omstillet til biomasse med primært fokus på varmeproduktion eller lukket ned til fordel for vindmøller, solceller, bølgekraft og anden miljøvenlig elproduktion. Desuden vil VE gas kunne anvendes i brændselsceller, i varmesektoren og til transportformål. El anvendelsen skal udvides til flere sektorer Energisektorerne skal samarbejdes og sammentænkes Afhængigheden af fossile brændsler skal reduceres El bliver morgendagens væsentligste energibærer Vind og biomasse som væsentligste energikilder Fleksibelt forbrug til at følge fleksibel produktion Andel elektricitet i dag Andel elektricitet i fremtiden Transport Varme Køling Produktion Services Belysning Transport Varme Køling Produktion Services Belysning Transportsystem for El, Varme og Gas Transportsystem for El, Varme og Gas Energi omsætning Energi omsætning Kul og olie Naturgas Vind Biomasse VE-gas Sol Kul og olie Naturgas VE-gas Sol Biomasse Vind Energi levering i dag Fortiden Figur 1 Omstillingen af elsystemet bliver markant på langt sigt. Fremtiden Energi levering i fremtiden Ovenstående figurer viser skematisk den markante omstilling, som elsystemet skal kunne håndtere i de kommende år, uden at forsyningssikkerheden bliver mindre, og at markedsbetjeningen bliver dårligere. Det er ikke kun i Danmark, der er erkendt et behov for at udvikle elsystemet til dækning af fremtidens udfordrende behov. På EU niveau er det en stigende erkendelse, at netop et robust og velfungerende elsystem til transmission af el er en altafgørende forudsætning for, at hele EU kan nå de aftalte klimamål. Veludbyggede transmissionslinjer er en grundforudsætning for, at EU kan integrere tilstrækkeligt meget vedvarende energi. 5/39

6 2 Status for området I det følgende afsnit gives en kort status for udbygningsplaner for elnettet samt graden af automatisering i elsystemet set i relation til Smart Grid. Elsystemet i Danmark bliver løbende udbygget og omlagt i forhold til øgede krav om indpasning af vedvarende energi, opretholdt forsyningssikkerhed, fortsat mere velfungerende markeder og kabellægning. Generelt betragtes det danske elsystem som robust og veludbygget. De nordiske landes førerposition i forhold til udvikling af elmarkedet kombineret med de store mængder af vindkraft, som allerede i dag er effektivt integreret i det danske elsystem, er hovedårsagen til, at Danmark også internationalt opfattes som førende i forhold til udvikling af et elsystem med store mængder af vedvarende energi. Også på Smart Grid området er Danmark godt med, blandt andet ved at gå forrest med en række FUD projekter, som skal sikre, at Danmark er i front med etableringen af Smart Grid i elsystemet. De internationale tendenser på området er beskrevet i Afsnit 3. Omstillingen af elsystemet til håndtering af 50 pct. vind kræver imidlertid fortsat udbygning af elnettet, øget automatisering og intelligens samt øget fleksibilitet i forbrug og produktion. I dette afsnit fokuseres primært på de to førstnævnte områder. 2.1 Planlagt udbygning af transmissionsnettet Når 50 pct. vindkraft skal indpasses i elsystemet, skal det danske elsystem kobles stærkere til det europæiske net. Det betyder nye transmissionsforbindelser til og i nabo områder, når der er god samfundsøkonomi i det. I de kommende år frem mod 2020 er der planlagt udbygning af eltransmissionsnettets handelsforbindelser både mod Norden og mod Kontinentet. Derudover forventes tilslutning af flere havmølleparker og afledte forstærkninger af det indenlandske transmissionsnet. Se Figur 2. Figur 2 Nye hovedforbindelser i transmissionsnettet planlægges og undersøges. 6/39

7 I den planlagte udbygning af transmissionsnettet er der hele tiden fokus på effektiv udnyttelse af transmissionsnettet via rådighed for markedet samt samfundsøkonomisk afvejning i forhold til reservation af reserver. I øjeblikket er en fjerde Skagerrak forbindelse mellem Norge og Danmark under etablering. COBRAforbindelsen mellem Danmark og Holland undersøges i et samarbejde med hollandske TenneT. I Kriegers Flakprojektet undersøges potentialet for en samlet løsning for tilslutning af havmøller og behovet for ny handelskapacitet mellem Danmark og Tyskland. Analyser af det samfundsøkonomiske potentiale i en ny forbindelse mellem DK1 (Vestdanmark)og DK2 (Østsdanmark) pågår også p.t. Generelt varetager Energinet.dk løbende opgaven i forhold til vurderinger af det økonomiske potentiale i etablering af nye udbygninger af eltransmissionsnettets handelsforbindelser. Desuden fortsættes kabellægningen af transmissionsnettet på 132 kv og 150 kv niveau og af nye 400 kvforbindelser som følge af kabelhandlingsplanen, som blev tiltrådt af de politiske partier, med undtagelse af Enhedslisten, i foråret Styring af transmissionsnet Kommunikationsinfrastrukturen i transmissionsnettet er baseret på optiske fibre. Der er i dag mere end km optiske fibre i transmissionsnettet. En række af Energinet.dk's kontrolcenters procedurer i forbindelse med driften af elsystemet (styringer, målinger, alarmeringer) foregår i dag relativt simpelt og ved manuelle procedurer i traditionelle SCADA systemer. Langt de fleste hændelser i elsystemet forudsætter menneskelig indgriben og aktive beslutninger af personalet i kontrolcentret. Der har indtil for få år tilbage ikke været behov for og økonomisk effektivitet i mere komplekse og automatiske styringer. Generelt arbejdes der på at sikre en fortsat bedre udnyttelse af de eksisterende ledninger, så transmissionsnettet kan drives tættere på de termiske grænser. Samtidig udvides, ombygges og kabellægges transmissionsnettet kraftigt i de kommende år. Disse ændringer stiller øgede krav til driften af transmissionsnettet, som bliver både mere omfangsrig og mere kompleks. Der er derfor behov for en gradvis overgang til mere automatiske styringer og et delvist aktivt transmissionsnet. Energinet.dk arbejder løbende på at implementere øget automatisering. Der er blandt andet etableret automatisk spændingsstyring i forbindelse med tilslutningen af det 100 km lange kabel til havmølleparken Horns Rev 2. Løsningen giver en væsentlig aflastning af kontrolcentret hos Energinet.dk. Se Bilag 1. Andre eksempler på øget automatisering i transmissionsnettet er implementeringen af en Reactive Power Control (RPC), som en del af HVDC anlægget på Storebæltsforbindelsen. De gode erfaringer med aktiv spændingsstyring fra Horns Rev 2 har allerede resulteret i en beslutning om også at implementere aktiv spændingsstyring i forbindelse med nettilslutningen af havmølleparken ved Anholt. 2.3 Systembærende egenskaber For at kunne drive det eksisterende transmissionsnet på forsvarlig vis er det nødvendigt at have adgang til en række såkaldte systembærende egenskaber (se faktaboks). Dette er for at holde spændingen i elsystemet i et 7/39

8 tilladeligt interval og for at gøre elsystemet robust over for fejlhændelser. De systembærende egenskaber leveres i dag primært fra de centrale kraftværker, der er tilsluttet transmissionsnettet. Faktaboks systembærende egenskaber Ved systembærende egenskaber forstås de ydelser, der er nødvendige for at opretholde en sikker og stabil drift af elsystemet, og som ikke tilvejebringes i reservemarkederne: Frekvensstabilitet: Opretholdelse af stabil frekvens ud over hvad balanceringen i de aktive effektmarkeder formår. Til frekvensstabilitet knytter sig inerti, frekvensreserver og transiente reserver. Spændingsstabilitet: Opretholdelse af stabil spænding med mindst mulig transport af reaktiv effekt og maksimering af den aktive effekttransport. Til spændingsstabilitet knytter sig VAr reserver og spændingskvalitet. Kortslutningseffekt: Opretholdelse af et passende kortslutningseffektniveau, som ikke er så stort, at komponenter ødelægges i tilfælde af kortslutninger i elsystemet. Samtidig skal kortslutningseffekt være stor nok til, at det er muligt at drive elsystemet, så både de klassiske jævnstrømsforbindelser (HVDC) og anvendte relæbeskyttelser kan fungere. Den fortsatte udbygning med vindkraft og øgede miljøkrav medvirker til, at flere centrale anlæg i disse år tages ud af drift eller får forlænget startvarsel (mølposelægning). Dette gør det vanskeligere at tilvejebringe de systembærende egenskaber fra centrale anlæg. Behovet for at supplere de systembærende egenskaber fra de centrale anlæg er allerede til stede i dag, og behovet vil øges de kommende år. Teknisk set kan de nødvendige systembærende egenskaber alternativt tilvejebringes ved at indbygge komponenter i transmissionsnettet. Komponenterne er primært SVC/STATCOM anlæg og synkronkompensatorer. Fordelene ved disse komponenter, i forhold til de traditionelle kraftværker, er, at de er specielt beregnet til at levere systembærende egenskaber uden samproduktion med energi. De forventes derfor også at være væsentlig billigere i drift. Til gengæld kan komponenterne i transmissionsnettet ikke levere energi ligesom kraftværker, vindmøller med flere. Energinet.dk arbejder ud fra et markedsperspektiv, hvor systembærende egenskaber i størst muligt omfang udbydes for dermed at sikre bredest mulig tilgang og sikre de bedste samfundsøkonomiske løsninger. Med hensyn til flere af de systembærende egenskaber er det vanskeligt at etablere et velfungerende marked, da udbuddet kan være meget begrænset inden for den geografiske lokation. Derudover er der en række udfordringer med at skabe præcise specifikationer for delkomponenter såsom kortslutningseffekt. Grundtanken er derfor at investere i anlægskomponenter i transmissionsnettet eller få leveret ydelsen fra et kraftværk, der eventuelt er ombygget, afhængig af hvilken løsning der har den bedste samfundsøkonomi. Komponenter i transmissionsnettet løser ikke problemstillinger vedrørende den aktive effektbalance generelt eller specifikke problemer i distributionsnettet, fx spændingsforhold og flaskehalse. Her kan Smart Gridteknologierne især give et værdifuldt bidrag på sigt. 2.4 Planlagt udbygning af distributionsnettet Udnyttelse af energien produceret på øget mængde af centrale og decentrale vindkraftanlæg vil betyde, at forbruget af elektrisk energi i forbrugsleddet skal øges. Samtidig skal forbruget i øget grad følge produktionen 8/39

9 og ikke omvendt. Energitransporten i distributionsnettene vil altså stige, men effektbelastningen vil øges endnu mere, da vindkraften typisk vil have en væsentlig lavere kapacitetsfaktor, end elforbruget har i dag. Distributionsnettene vil i fremtiden blive belastet væsentlig mere end i dag og vil i fremtiden kunne udgøre en begrænsning for udnyttelsen af den vedvarende energi. Begrænsningerne vil være koncentreret i områder, hvor nyt elforbrug til opvarmning og transport optræder. Begrænsninger i form af utilstrækkelig netkapacitet kan imødegås med forstærkning af nettet eller ved styring af elforbruget ved hjælp af incitamenter eller direkte styring. Dertil kan større grad af overvågning i distributionsnettet betyde en større mulighed for at udnytte elnettet se afsnit 2.5. Alle disse løsninger forventes at blive nødvendige, hvis der skal opnås en økonomisk fornuftig afvejning mellem investeringer og udnyttelse af den vedvarende energi. 1 I dag er forstærkninger af nettet den altovervejende anvendte praksis ved dimensionering og udvikling af distributionsnettet. Skal fremtidens distributionsnet drives mere "Smart" og kapaciteten i distributionsnettene udnyttes bedre, skal der ske en teknologisk udvikling, der muliggør styring af elforbruget samt en udvikling i den måde, hvorpå netvirksomhederne hidtil har håndteret flaskehalse i nettene. 2.5 Styring af distributionsnettet I distributionsnettet er der i dag kun en beskeden grad af målinger og automatisering. Målingerne og muligheder for via fjernbetjening at koble med elnettets brydere er i dag primært begrænset til de stationer, der forsyner kv nettet samt til det overliggende net. Distributionsselskabernes kontrolcentre har derfor kun ringe grad af indsigt i nettets tilstand på de lavere spændingsniveauer. Der er derfor også relativt stor usikkerhed om den faktiske belastning af nettet på kv niveau og 0,4 kv niveau og dermed et lille kendskab til, om nettet er udnyttet tæt på kapacitetsgrænsen. Ved at øge antallet af målinger i nettet kombineret med mulighed for fjernbetjening af centrale netstationer (20 10/0,4 kv) vil en større del af nettets belastningsevne kunne udnyttes, og forstærkninger af nettet vil kunne udskydes, måske helt undgås. Styring af forbrug og produktion vil typisk ske indirekte via markedsmekanismer, eventuelt kombineret med bilaterale aftaler med større producenter/forbrugere. Princippet om, at distributionsnettene skal kunne levere den efterspurgte effekt, forventes fastholdt, dog vil prissignaler og bilaterale aftaler kunne anvendes til at flytte fleksibelt elforbrug væk fra spidslastperioderne. Enkelte distributionsselskaber har allerede igangsat projekter, der har som mål at opnå en større udnyttelse af distributionsnettets kapacitet. Et eksempel er DONG Energys Smart PIT projekt, hvor eksisterende og hidtidige separate data kombineres i en samlet datakilde, suppleret med måledata fra overvågede netstationer i distributionsnettet. Dette gør det muligt kontinuert at estimere tilstanden i distributionsnettet og dermed belaste nettets komponenter tættere på deres termiske dimensioneringsgrænse, se Bilag 2. 1 Ref. "Smart Grid I Danmark". 9/39

10 3 Relevante internationale tendenser Smart Grid er ikke kun på dagsordenen i Danmark, men i hele verden. Udviklingen i Europa er i vid udstrækning drevet af klimaudfordringen og målet om indpasning af vedvarende energi, mens den i næsten alle andre lande handler om at bruge Smart Grid til at fordele forbruget for at undgå overbelastning i elsystemet. Sammenlignet med andre lande er Danmark på mange måder allerede nået langt på vejen mod et Smart Grid. Danmark har opnået international anerkendelse for at have udviklet et system, hvor hundredvis af mindre kraftvarmeværker og endnu flere vindmøller i stadig større grad deltager på markedsvilkår. Afledt heraf og af satsningen på nye arkitekturer for styring, kommunikation og overvågning i elsystemet er Danmark globalt anerkendt som et af de førende lande på Smart Grid området. Dansk deltagelse i internationale Smart Grid aktiviteter er centralt for at sikre en afstemning af udviklingen i Danmark og udlandet, og Danmark er velrepræsenteret i den europæiske Smart Grid udvikling, både når det gælder forsknings og demonstrationsprojekter, og når det gælder standardiseringsarbejdet. 3.1 Globale tendenser I Kina, Singapore, Sydkorea med flere er dagsordenen for Smart Grid at få skabt tilstrækkelig elforsyning til deres vækstcentre. Smart Grid er med til at styre elforsyningen til industri og andet erhverv for uhindret vækst, mens andet elforbrug så periodisk kan afbrydes. Der er kun meget lidt vedvarende energi involveret. I Sydkorea har regeringen fastlagt et mål om 30 pct. CO 2 reduktion i forhold til det fremskrevne CO 2 niveau i I den forbindelse satses blandt andet stort på etablering af en "Smart Grid Test Bed" på øen Jeju. Test Bed'en skal blandt andet anvendes til at teste avancerede Smart Grid teknologier og udvikle forretningsmodeller. Test Bed'en skal også fungere som fundament for kommercialisering og industriel eksport af Smart Gridteknologier. Øen har modtaget 64,5 milliarder Koreanske Won (= 300 millioner DKK) til etableringen af Test Bed. Koreas langsigtede vision er et fuldt udbygget nationalt Smart Grid i I USA har et stort anlagt recovery program med 80 milliarder USD i vid udstrækning affødt projekter til at rette op på elsystemets mest nedslidte og forældede dele. Elforbruget og elproduktionen kan ikke følges ad, og derfor søger man med Smart Grid initiativer at kunne afbryde udvalgte elkunder for at skabe balance i kritiske timer. Derudover fokuserer den amerikanske satsning på udvikling af forretningsmodeller for at honorere de deltagende elkunder, hvor Danmark kan lære meget af de amerikanske tanker. Afledt af regeringens Energy Independence and Security Act of 2007 er der i USA blevet nedsat en Smart Grid Advisory Committee and Smart Grid Task Force og oprettet omfattende forsknings, udviklings og demonstrationsprogrammer samt tilskudsordninger. I 2009 underskrev præsident Obama The American Recovery and Reinvestment Act of 2009, hvori der blandt andet allokeres 3,5 milliarder USD til Smart Grid investeringer og 700 millioner USD til Smart Griddemonstrationsprojekter. Investeringerne omfatter projekter inden for avancerede målerinfrastruktur, slutbrugersystemer, distributionsnet, transmissionsnet, elektriske apparater samt integrerede og tværgående systemer. Demonstrationsprojekterne har fokus på storskala el lagring, intelligente elmålere, overvågningsudstyr til transmissions og distributionsnet og en række andre Smart Grid teknologier. 10/39

11 Sideløbende med de officielle Smart Grid initiativer fra USA's regering er der etableret en alliance GridWise Alliance mellem 135 parter fra industri, forskningsinstitutioner, TSO'er samt andre fra elforsyningsbranchen. Medlemmerne er overvejende fra Nordamerika. GridWise Alliancens mission er nyudvikling af elsystemet for at opnå en fremtidig energiforsyning baseret på vedvarende energi, hvilket adskiller sig fra USA's officielle Smart Grid målsætning, der lægger større vægt på sikkerhedsaspekterne Globale initiativer I april 2010 blev Global Smart Grid Federation (GSGF) oprettet med GridWise alliancen som en af initiativtagerne. GSGF er en føderation af internationale Smart Grid medlemsorganisationer med deltagelse fra USA, Indien, Japan, Korea, Australien, Canada og Irland. GSGF har i dag mere end 650 individuelle medlemmer fordelt på Smart Grid medlemsorganisationer i de indtil videre syv medlemsorganisationer. På et internationalt energiministermøde i Washington i juli 2010 med deltagelse af blandt andet Europa Kommissionen, USA, Kina, Indien, Frankrig, Japan, Storbritannien og Rusland var der enighed om at etablere International Smart Grid Action Network (ISGAN) med det formål at accelerere den globale udvikling og implementeringen af intelligente energisystemer (Smart Electricity Grids). Det internationale samarbejde om Smart Grid i Major Economic Forum kaldet ISGAN er blevet adopteret af IEA, hvor alle OECD lande er med. I IEA er ISGAN arbejdet slået sammen med ENARD (hvor Energinet.dk har deltaget). Den nye fælles platform for international koordinering og samarbejde om Smart Grid udviklingen får herefter hele IEA kredsens mulige deltagelse, herunder også EU. Danmark er indirekte med i arbejdet, idet Energinet.dk er blevet anmodet af Europa Kommissionen om at være EU's repræsentant i samarbejdet. 3.2 Stærkt engagement fra Europa i Smart Grid Europa Kommissionen er meget stærkt engageret i Smart Grid udviklingen, da Intelligent Energy Network er et af de syv Strategiske Energy Teknologier (SET) til opfyldelse af EU's klimamål. I EU er der desuden bred erkendelse af, at Smart Grid kan medvirke til at skabe "Green Jobs" og innovation blandt europæiske virksomheder. Der arbejdes i Kommissionen med et Blue Print (arbejdstegning) for udrulningen af Smart Grid i hele EU. På europæisk plan er der en række initiativer til fremme af Intelligent Electricity Networks. Der er dels det overordnede transmissionssystem, hvor der anvendes begreber som SuperGrid og Electricity Highway og dels for de lokale elnet, hvor Smart Grid er det mest udbredte begreb. På initiativ af Europa Kommissionen er der etableret et særligt European Industrial Initiative, som har fået navnet EEGI (European Electricity Grid Initiative). Ud over Europa Kommissionen, TSO'er og DSO'er har 18 medlemslande foreløbig indmeldt sig i samarbejdet. Fra Danmark prioriteres EEGI arbejdet højt. Danmark deltager ved Energistyrelsens EUDP sekretariat, og Energinet.dk har indirekte en medlemsplads, idet en af de fire TSOpladser bestrides af Energinet.dk. EEGI har desuden et par repræsentanter fra komponentindustrien. EEGI samarbejdet har udarbejdet en fælles roadmap og implementeringsplan for de vigtigste projekter til understøttelse af Smart Grid udviklingen i Europa. 11/39

12 Den samlede roadmap dækker over projekter fra perioden med henblik på at kunne levere de nødvendige bidrag til gennemførelse af EU SET planen. Der er lagt et budget på ca. 2 milliarder euro. Heraf forventes Europa Kommissionen at bidrage med ca. halvdelen, mens det er op til TSO /DSO tariffer og støtte fra medlemslandene at sikre gennemførelsen. I 2010 har Europa Kommissionen under FP7 ENERGY foretaget tre udbud inden for EEGI planen. I projekterne bliver der dansk deltagelse fra Risø DTU, Aalborg Universitet og Energinet.dk. Til at fremme udviklingen af de mange kommende projekter er det Europa Kommissionens intention, at FP7 ENERGI skal fortsætte med at udbyde projekter. I 2011 kommer der foreløbig to udbud inden for TSO området og to inden for DSO området. I 2012 arbejdsprogrammet er der allerede programsat hele fem udbud af Smart Grid projekter med særlig fokus på DSO'erne. Dansk Energi og Energinet.dk har igangsat en proces for at styrke de danske netvirksomheders mulighed for at indgå i FP7 ENERGY projekter. Der arbejdes på, at FP8 programmet også skal indeholde en betydelig ramme til energiområdet. Som yderligere finansieringsinstrument for større demonstrationsprojekter vil der i løbet af 2011 komme et nyt program fra DG ENERGY med en betydelig ramme. Der findes en Smart Grid Teknologiplatform, hvis publikationer danner grundlaget for det meste af Smart Gridudviklingen, også angående it og kommunikationsbehov. Danmark har haft central placering i tilblivelsen af dette arbejde, idet CET DTU har været med i ledelsen og Energinet.dk med i den særlige Mirror Group TSO og DSO samarbejde De 42 europæiske TSO'er, som er samlet i organisationen ENTSO E (European Network Transmission System Operator Electricity), har i marts 2010 publiceret ENTSO E's R&D plan, som dannede grundlag for at etablere et fælles europæisk grundlag for udviklingen af Intelligent Electricity Networks. Planen er en 9 årig europæisk R&D plan dækkende Planen har til formål at accelerere innovation og udvikling af elnettet til Smart Grid. Omkostningerne til dette programs forsøgs og demonstrationsaktiviteter er opgjort til 2 milliarder euro. De mere end Europæiske DSO'er er samlet i flere organisationer. Den mest Smart Grid orienterede er EDSO4SG (European Distribution System Operator For Smart Grids). Der er endnu ikke helt samme "fodslag" blandt DSO'erne som blandt TSO'erne. Det søges etableret i løbet af 2011 gennem en række workshops, hvor også danske DSO'er medvirker. 12/39

13 4 Beskrivelse og tidshorisont for delelementer Smart Grid er en fælles betegnelse for det intelligente, moderne elsystem, der blandt andet kan bruges til at skabe større fleksibilitet og effektivitet i et vindkraftdomineret system. Gennem moderne kommunikationsteknologi, automatik, overvågningssystemer, intelligente elmålere og nye it systemer kan der etableres en fleksibilitet i elsystemet, som kan aktivere meget små elforbrugs og produktionsenheder, som tidligere var passive. Dette vil skabe helt nye muligheder for indenlandsk balancering af elsystemet og vil også på sigt kunne fungere som et supplement til traditionelle systemydelser baseret på konventionel kraftproduktion og udenlandsk eksport eller import af el. I det følgende afsnit beskrives, hvor langt udviklingen af et dansk Smart Grid forventes at skulle nå frem mod 2020, hvis der effektivt skal indpasses 50 pct. vindenergi i systemet. Her skal det bemærkes, at Smart Grid kun er en del af løsningen for indpasning af 50 pct. vindkraft. De velfungerende internationale elmarkeder, tiltag for opretholdelse af forsyningssikkerheden og en stærk veludbygget infrastruktur er af afgørende betydning for, at den effektive udnyttelse af vindenergien kan finde sted. Udbygningstakten af et Smart Grid afhænger af hastigheden, hvormed vindkraften og de nye forbrug udbredes. 50 pct. vindkraft i 2020 betragtes som en meget ambitiøs udbygning, som vil kræve forholdsvis hurtig implementering af løsningerne og udbygning af infrastrukturen, for at indpasningen kan ske økonomisk effektivt. Smart Grid løsningerne skal være der til distributionsnettet, før end behovet for udbygninger er der, ellers mistes værdien af Smart Grid. 4.1 Det intelligente elsystem i 2020 Elsystemet i Danmark skal løbende udbygges i forhold til øgede krav om indpasning af vedvarende energi og fortsat mere velfungerende markeder. Omstillingen af energisystemet kræver en bred palet af løsninger, fx stærkere infrastruktur, øget fleksibilitet i forbrug og produktion samt implementering af Smart Grid løsninger i form af bedre styring og kommunikation. Der er identificeret syv områder, som har særlig fokus i omstillingen af energisystemet se: 1. Aktivt transmissionsnet (G1) 2. Aktivt distributionsnet (G1) 3. Fleksibel styring og afregning af forbrug (G2) 4. Forbrugeren skal være aktiv (G4) 5. Øget kommunikation og overvågning (G1) 6. Stabilitet i et fluktuerende system (G1) 7. Nye produkter (G4) De syv områder er illustreret på Smart Grid landkort og skal alle i en vis udstrækning være til stede i elsystemet i 2020, for at 50 pct. vindkraft kan indpasses effektivt. 13/39