17 10 2016 Samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på månedsbasis Analyse af årlig samfundsøkonomisk fjernvarmepris ved konvertering af naturgas til fjernvarme Baggrund og opgave Ea Energianalyse gennemførte i foråret 2016 et projekt for VEKS og HMN, der havde fokus på at fastlægge metode og forudsætninger for samfundsøkonomiske beregninger af konvertering af naturgas til fjernvarme i hovedstadsområdet. Projektet omfattede modelberegninger af lastfordelingen i hovedstadens fjernvarmesystem, udvikling af regneark til beregning af samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på årsbasis samt en rapport med beskrivelse af metode og forudsætninger. I projektet blev der regnet på en marginal udvidelse af fjernvarmeforbruget med ca. 10 %, og der blev regnet en marginal samfundsøkonomisk fjernvarmepris på årsbasis. Forøgelsen af forbruget følger forbrugsprofilen for det gennemsnitlige forbrug i hovedstadsområdet, og dermed sker størstedelen af forøgelsen om vinteren og en mindre del om sommeren, hvilket naturligvis vil afspejles i den samfundsøkonomiske fjernvarmepris. Behov for samfundsøkonomiske priser på månedsbasis VEKS oplever i stigende grad et behov for også at kunne gennemføre samfundsøkonomiske beregninger af ændringer i fjernvarmeforbrug eller produktion, der ikke følger en typisk fjernvarmeforbrugsprofil. Dette er typisk til anvendelse i projekter, hvor mindre producenter, fx varmepumper eller overskudsvarme, leverer til det sammenhængende fjernvarmesystem. En sådan beregning med en anden forbrugs eller produktionsprofil kan enten gennemføres ved at udregne en ny samfundsøkonomisk fjernvarmepris på årsbasis med den nye forbrugs eller produktionsprofil for det specifikke projekt. Dette kræver en ny beregning, hver gang et nyt projekt skal vurderes. Alternativt kan der udregnes en samfundsøkonomisk fjernvarmepris for hver måned, og man vil derefter kunne beregne en årlig, samfundsøkonomisk fjernvarmepris ved vægtning af nyt forbrug eller produktion måned for måned 1 Samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på månedsbasis 17 10 2016
med disse priser. Denne sidste tilgang vurderes at være mest hensigtsmæssig, da den giver bedst mulighed for fleksibel anvendelse i forskellige beregninger. Beregninger af månedspriser Ea Energianalyse har gennemført beregninger for VEKS i sommeren 2016, og dette notat gennemgår metode og resultat for den samfundsøkonomiske fjernvarmepris i hovedstadsområdet på månedsbasis for årene 2017 2040. Endvidere er der udarbejdet et detaljeret regneark med priser i alle måneder for alle år, hvor prisen også er opdelt på enkelte omkostningselementer. Metode Der forventes at være primært fokus på at kunne analysere projekter, hvor nye, mindre produktionsanlæg bidrager med varmeproduktion i udvalgte måneder på året. Der er derfor ikke i denne analyse af de samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på månedsbasis tale om en marginal udvidelse af fjernvarmeproduktionen fra øvrige anlæg, men i stedet om en marginal reduktion af fjernvarmeproduktionen. Grundscenario i analysen udgangspunktet før ny produktion Der er i analysen taget udgangspunkt i VPH3 s scenario Alternativ 1, der i VPH3 blev vurderet som den mest hensigtsmæssige udviklingsvej for fjernvarmesystemet. I den tidligere nævnte analyse for HMN og VEKS blev der regnet på to scenarier: 1) Grundscenario hvor kun planlagte og besluttede konverteringer indregnes, og hvor AMV1 forudsættes lukket i 2030 2) Konverteringsscenario hvor alle konverteringer forudsat i VPH3 s Alternativ 1 gennemføres, og hvor AMV1 levetidsforlænges frem til 2040. Det er i samråd med VEKS vurderet, at det første scenario er det bedste udgangspunkt for vurdering af den samfundsøkonomiske fjernvarmepris for ny produktion, da rammerne (særligt fald i naturgaspriserne) har ændret sig, og at økonomien i konverteringer derfor er forringet sammenlignet med de forudsætninger, som blev anvendt i VPH3. Dermed vurderes det at være mere retvisende at regne med et scenario med lavere varmeforbrugsudvikling end i VPH3. I VPH3 s Alternativ 1 blev det indregnet, at der frem mod 2030 etableres 300 MW geotermi og varmepumper. Denne kapacitet fordeles på 74 MW ny geotermi og 226 MW nye varmepumper, på de forskellige kilder industriel overskudsvarme, spildevand, drikkevand og havvand. Tages der udgangspunkt i denne udbygning i beregning af de samfundsøkonomiske priser i dette projekt, vil det således være værdien af en yderligere kapacitet udover de 300 MW, som vurderes. Men konkret vil de samfundsøkonomiske priser jo i praksis skulle anvendes til at vurdere den samfundsøkonomiske værdi af netop 2 Samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på månedsbasis 17 10 2016
disse nye varmepumper. Derfor vurderes det mest relevant at justere grundscenariet, så de 226 MW varmepumper ikke indgår i udgangspunktet. Geotermiprojektet på 74 MW er dog medtaget i udgangspunktet. Beregningsmetode Opgaven løses i følgende skridt: Bestemmelse af marginal varmeproduktion måned for måned i det sammenhængende fjernvarmesystem ved hjælp af el og fjernvarmemarkedsmodellen Balmorel. Udregning af samfundsøkonomisk fjernvarmepris i hver måned baseret på marginal fjernvarmeproduktion og forudsætninger om produktionsanlæg og inputpriser. Lastfordelingsberegninger konsekvenser for systemet af ny produktion Der gennemføres nye lastfordelingsberegninger med Balmorel for at bestemme den marginale varmeproduktion hver måned. Alternativscenariet opstilles ved, at der indregnes en konstant produktion på 50 MW fra nye varmeproduktionskilder svarende til en reduktion af forbruget på konstant 50 MW. Samlet set giver dette en reduktion af varmeproduktionen på andre anlæg på ca. 1,6 PJ årligt. Der er også gennemført lastfordelingsberegninger med en reduktion på konstant 100 MW for at teste robustheden af denne forudsætning. Beregningen viser, at resultatet er robust over for om ændringen i forbruget er 50 MW eller 100 MW, og resultaterne i analysen baseres herefter på beregningen med 50 MW. Det forudsættes ikke i beregningerne, at investeringen i øvrig produktionskapacitet påvirkes frem mod 2040. Dermed er det antaget, at en mindre andel ny produktion ikke vil påvirke mængden af øvrig varmeproduktionskapacitet i fjernvarmesystemet. Endvidere er det indregnet i grundscenariet, at AVV1 og AMV1 lukker ved udgangen af 2030, og yderligere reduktion af produktionskapaciteten vil derfor skulle ske ved lukning af AVV2, AMV4 eller en del af affaldsværkerne, hvilket ikke på kort og mellemlangt sigt vurderes som en sandsynlig konsekvens af en mindre udbygning med ny produktionskapacitet. Beregning af den samfundsøkonomiske fjernvarmepris Den samfundsøkonomiske fjernvarmepris er derefter beregnet med det udviklede regneark, og der tages udgangspunkt i samme grundforudsætninger, som blev anvendt til beregning af den årlige, samfundsøkonomiske fjernvarmepris. Dette gælder tekniske og økonomiske data for varmeproduktionsanlæggene og forbrugsudviklingen. Dertil kommer priser for brændsler, el og CO 2, som alle er baseret på Energistyrelsens seneste prisforudsætninger fra april 2016. 3 Samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på månedsbasis 17 10 2016
Marginal fjernvarmeproduktion i fjernvarmesystemet i hovedstadsområdet I det tidligere projekt blev den samfundsøkonomiske fjernvarmepris som nævnt alene bestemt på årsbasis. Beregningerne viste her, at den marginale fjernvarmeproduktion i perioden 2017 2030 udgøres af 30 35 % spidslast (og varmepumper sidst i perioden), ca. 20 % flis og halm og 40 45 % træpiller og kul. Efter 2030 blev det forudsat, at den store forøgelse af forbruget betyder, at AMV1 levetidsforlænges, og størstedelen af den marginale varmeproduktion vil derfor komme fra dette anlæg ifølge beregningerne. Ved en fast produktion på 50 MW i alle måneder bliver konsekvensen for den marginale fjernvarmeproduktion naturligvis anderledes, da der relativt sker en større ændring om sommeren og mindre om vinteren. Nedenstående tabel viser den marginale varmeproduktion for hele året i udvalgte år. 2018 2020 2025 2030 2035 2040 Affald 8% 7% 7% 7% 6% 11% Træpille KV 53% 45% 32% 34% 24% Halm og flis KV 6% 28% 32% 34% 31% 33% Kul KV 12% 15% 14% Gas KV 1% 1% 1% 4% 4% Gas spidslast 15% 17% 14% 6% 28% 25% Olie spidslast 4% 1% VP og geotermi 1% 1% 1% 4% 6% 6% Tabel 1: Marginal fjernvarmeproduktion på årsbasis i udvalgte år. Tabellen viser, at den marginale fjernvarmeproduktion i mindre grad er baseret på spidslast og i højere grad på grundlastanlæggene, når produktionen reduceres jævnt henover året. Således fylder spidslast kun ca. 15 % af den marginale varmeproduktion frem mod 2030, mens halm og flis kraftvarme udgør ca. 30 %. Efter 2030 stiger spidslastandelen, da det er forudsat, at AMV1 og AVV1 tages ud af drift ved udgangen af 2030. Desuden ses, at affald også fortrænges, når produktionen skal reduceres. Dette sker i få sommermåneder. I de to figurer nedenfor ses den marginale ændring af fjernvarmeproduktionen måned for måned i 2018 og 2020. Det fremgår, at der i januar marts fortrænges en betydelig mængde spidslast på naturgas, mens det i de øvrige måneder er overvejende kraftvarmeanlæggene, som fortrænges. Efter idriftsættelse af blok 4 på Amagerværket i 2020 bliver det i juni og juli overvejende 4 Samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på månedsbasis 17 10 2016
produktion på flisanlæg, der fortrænges, mens det i 2018 mere er træpiller. I august måned er det overvejende affald, som fortrænges. At det særligt er i august, at affald fortrænges, hænger sammen med, at varmeforbruget er lavt, men også med, hvordan det er antaget, at revisionen af anlæggene falder. Det ses endvidere, at der i maj sker det, at produktionen på træpillekraftvarme reduceres med mere end den forudsatte forøgelse af produktionen på fx nye varmepumper på konstant 50 MW (søjlen går over 100 %), mens produktionen på gasspidslast rent faktisk øges. Dette hænger sammen med, at det i modelberegningerne er indregnet, at de store kraftvarmeanlæg har minimumslast og startomkostninger. 1 1 10 2018 Figur 1: Marginal fjernvarmeproduktion måned for måned i 2018. 1 10 2020 Figur 2: Marginal fjernvarmeproduktion måned for måned i 2020. 5 Samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på månedsbasis 17 10 2016
Nedenfor i Figur 3 og Figur 4 ses den marginale ændring af fjernvarmeproduktionen måned for måned i 2025 og 2030. Der ses her samme tendens som i 2020, men særligt i 2030 er det i lidt højere grad geotermi (andet), som er marginal varmeproduktion i nogle måneder. 1 1 10 2025 Figur 3: Marginal fjernvarmeproduktion måned for måned i 2025. 1 10 2030 Figur 4: Marginal fjernvarmeproduktion måned for måned i 2030. Nedenfor i Figur 5 og Figur 6 ses den marginale ændring af fjernvarmeproduktionen måned for måned i 2035 og 2040. Efter lukning af AVV1 og AMV1 er det igen primært spidslast, som fortrænges i de koldeste måneder, og der er nu ikke længere kul som en del af den marginale fjernvarmeproduktion. I 2040 betyder det faldende fjernvarmeforbrug, at affald også udgør en del af den marginale fjernvarmeproduktion i juni og september. 6 Samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på månedsbasis 17 10 2016
1 10 2035 Figur 5: Marginal fjernvarmeproduktion måned for måned i 2035. 1 10 2040 Figur 6: Marginal fjernvarmeproduktion måned for måned i 2040. Månedlig samfundsøkonomisk fjernvarmepris På baggrund af beregningerne af den marginale lastfordeling og de marginale omkostninger på fjernvarmeproduktionsanlæggene, der er beregnet og afrapporteret i det tidligere projekt, kan den samfundsøkonomiske fjernvarmepris i alle måneder og alle år opgøres. I det tidligere projekt var det ikke nødvendigt at beregne en samfundsøkonomisk fjernvarmepris for affaldsanlæggene, da der ikke skete en forøgelse af varmeproduktionen herfra, når fjernvarmeforbruget blev øget. Dette hænger sammen med, at affaldsanlæggene allerede var fuldt udnyttet inden udvidelsen af fjernvarmeforbruget. I de nye beregninger, hvor forbruget i stedet reduceres, sker der en reduktion af produktionen på affaldsanlæggene i visse 7 Samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på månedsbasis 17 10 2016
sommermåneder, og det er derfor også nødvendigt at beregne en marginal fjernvarmeproduktionspris for affaldsanlæggene. Der er i denne beregning regnet med, at det marginale affald er erhvervslignende affald med en brændværdi på 12 GJ/ton og en pris ( gate fee ) på 300 kr./ton, hvilket giver en brændselspris på 25 kr./gj. Dermed bliver den samfundsøkonomiske marginale fjernvarmepris for affaldsanlæggene meget lav mellem 28 kr./gj og 54 kr./gj afhængig af året. Nedenstående figur viser en sammenligning af den samfundsøkonomiske fjernvarmeproduktionspris år for år i den nye beregning med en jævn 50 MW reduktion af forbruget over hele året og den tidligere beregning, hvor forbruget øges mest om vinteren og mindre om sommeren. kr./gj 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 Konvertering (følger varmeforbrugsprofil) Månedlig marginal (flad profil) Figur 7: Årlig samfundsøkonomisk fjernvarmeproduktionspris i den tidligere beregning (konvertering) og den nye (50 MW produktion i alle timer). Det fremgår, at den samfundsøkonomiske fjernvarmepris bliver lavere i den nye beregning, hvilket ikke er overraskende, da der nu fortrænges en større andel grundlast og mindre spidslast. På længere sigt er der større forskel mellem de to beregninger, da der i den nye beregning ikke regnes med, at der vil ske en reduktion af den øvrige varmeproduktionskapacitet ved forøgelse af produktionen fra andre kilder med op til 50 MW. Dermed sker der ikke en reduktion af kapitalomkostninger eller omkostninger til fast drift og vedligehold på øvrige værker. Den resulterende samfundsøkonomiske fjernvarmepris måned for måned i udvalgte år fremgår af figuren nedenfor. 8 Samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på månedsbasis 17 10 2016
120 100 80 60 kr/gj 40 20 0 20 januar februar marts april maj juni juli august september oktober november december 40 60 2018 2020 2025 2030 2035 2040 Figur 8: Samfundsøkonomisk fjernvarmepris måned for måned i udvalgte år. Det ses, at den samfundsøkonomiske fjernvarmepris i august i alle år er meget lav, da det her primært er affaldsvarme, som fortrænges. Det fremgår lidt overraskende, at den samfundsøkonomiske fjernvarmepris i 2018 og også til dels i 2020 og 2025 er lige så høj om sommeren som om vinteren. Dette skyldes, at spidslast på naturgas ikke samfundsøkonomisk har så høj en varmepris, da både gaspris og CO 2 pris er relativt lav. Samtidig er varmeprisen for biomassekraftvarme relativt høj, da elprisen i de første år er lav. På længere sigt bliver prisforskellen mellem sommer og vinter dog markant, da både naturgaspris og elpris stiger. 9 Samfundsøkonomiske fjernvarmepriser på månedsbasis 17 10 2016