Lotte Holmberg Rasmussen, R&D Project Manager, CivilingeniørIntelligent elforbrug – samspillet mellem produktion og forbrugSmart Grid & Intelligente bygninger - Workshop, indlæg, minimesse og networkingNordjysk Elhandel 1. november 2011

INDHOLD

• Om Nordjysk Elhandel• Elmarkederne• Aktører i det danske energisystem• Hvad er en balanceansvarlig?• Smart Grid• Fremtiden – udbud og efterspørgsel - forretningspotentialer• Varmepumpeprojektet

2

Nordjysk Elhandel

� Nordjysk Elhandel opererer inden for fysisk håndtering og handel med elektricitet, naturgas og CO2 kvoter/kreditter.

� Nordjysk Elhandel blev etableret i 1998 af fire danske forsyningsselskaber. Blev i april 2011 købt af en gruppe lokale investorer.

� 140 medarbejdere. 2011 omsætning ca. 4 mia. kr.

3

� Nordjysk Elhandel er førende på håndtering og handel med vindkraft, elproduktion og forbrug

samt CO2-kvoter

Kunderne inkluderer (november 2011)

� Omkring 185 decentrale elproducenter i Danmark, mest kraftvarmeværker, i alt 900 MW

� Hoveddelen af vindkraften på markedsvilkår i Danmark og flere vindmølleparker i Sverige. I alt 4 TWh vindkraftproduktion årligt – 2000 MW

� 300.000 elforbugere heraf ca.1000 virksomheder inklusive nogle af største forbrugere i Danmark. Årligt elforbrug 3,1 TWh

� Klima: Mange CDM-projekter (Clean Development Mechanism) i Afrika, Asien, og Latinamerika plus ETS-projekter (Emmission Trading System) i Europa

FORRETNINGSOMRÅDER

Production and balancing

• Handle integration/sale of electricity from more than185 combined power and heating producers – app. more than 900 MW.

• Handling of more than 2000 MW of wind energy production in Denmark and Sweden

Consumption

• Sale of electricity to business and private. Approximately 300.000 customers

• Sale of green electricity in cooperation with Danish wind energy sector

• Management of electricity for professional actors (trading companies/customers)

4

Climate

• Trading CO2 emission allowances for customers (biggest Climate desk in Denmark)

• Participation in the Danish Carbon Fund and other climate projects

• Facilitate access to climate credits to customers

Trading

• Actively participating in wholesale market in Scandinavia and Germany

• Own trading – handled within well-defined risk boundaries

• Financial hedge of production/price

• Risk Management

Gas

• Registered gas supplier

• Advisor to decentralized electricity/heat producers

Balancering af elsystemet

NordPool sikrer balancen i planlægningen –dagen før driftsdøgnet vha. spotmarkedet

TSO’en - Energinet.dk er ansvarligfor balancen i driftsdøgnet

- Kontrollerbar produktion

- Ukontrollerbar produktion

- Import

- Unkontrollerbarforbrug

5

I driftsdøgnet opstår der ubalancer pga.

� Fejl i vindprognoserne

� Fejl i forbrugsprognoserne

� Fejl i indmeldinger for forbrug

� Uventet nedetid på produktionsanlæg

� Uventet nedtid på kabler mellem landene

Energinet.dk opretholder balancen i driftsdøgnet gennem forskellige systemydelser

� Nu mest ved hjælp af produktion

� I fremtiden også ved hjælp af forbrug – f.eks. elbil er og varmepumper

forbrug

- Kontrollerbart forbrug

- Eksport

ELMARKEDER I DK1

Elproduktionen er bestemt af elmarkederne

NordPool•Finansielle marked (mellem >36h og 5 år)•Spot markedet (day ahead)•Elbas markedet (hour ahead)

I fremtiden vil forbrug også blive bestemt af marke derne (allerede startet med elkedlerne og

få industrier)

� Det er Smart Grid

Der kommer måske nye markeder – men ikke fra den ene dag til den næste6

•Elbas markedet (hour ahead)

De nationale TSOer – Energinet.dk (driftsdøgnet)•Primære reserver – frekvensstyrede (30 s)•Automatiske reserves - LFC (60 s)•Regulerkraftmarkedet (15 min)

SPOTMARKEDET

Bud på spotmarkedet hos NordPool

På baggrund af planer og prognoser for produktion og forbrug indgives bud for timerne i det kommende døgn (gennem de balanceansvarlige)

Buddene er pris- og mængdeafhængige – marginalprisen er afgørende

7

EN UGE I ELMARKEDERNE I VESTDANMARK

8

emd.dk/el

Det nordiske spotmarked er verdens mest omskiftelige (volatile)

70

80

90

100

110

700

800

900

1.000

1.100

EU

R /

MW

h

NO

K /

MW

h

NordPool Spot - Systempris Dry and cold year

Dry spring

0

10

20

30

40

50

60

0

100

200

300

400

500

600

EU

R /

MW

h

NO

K /

MW

h

92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Cold and dry year Dry year

Wet year

Cold year

Wet year

AKTØRER I DET DANSKE ENERGISYSTEM

TSO – Transmission System OperatorI Danmark Energinet.dk. Også kaldet systemansvarlig

Nord Pool – Den nordiske elbørs

BalanceansvarligeProduktion, forbrug eller handel

10

Produktion, forbrug eller handel

NetselskaberAnsvarlige for at drive distributionsnettene for elmålerne hos forbrugerne og producenterne. Monopoler.

ForsyningspligtselskaberForsyner de lokale forbrugere som ikke aktivt har valgt elhandelsselskab

ElhandelseselskaberOfte lokale, men sælger el over hele landet

Producenter

Forbrugere

Nordjysk Elhandel

NORDJYSK ELHANDEL A/S (NEAS) - BALANCEANSVARLIG

Linket i kommunikationen mellem systemansvarlig (Energinet.dk), forbrugere, producenter

og elbørsen

11

Energiproduktionen er i dag i høj grad styret af priserne (og flaskehalse)

Balance Responsible parties (BRP) I

The Balance Responsible Parties has the economic responsibility for the

balance between:

• Production sold and actually produced

• Consumption bought and actually consumed

It is almost impossible to achive perfect balance between the prognoses from

the day ahead and the actual consumption or production in the operating

day!day!

The larger the imbalance in the market the larger the imbalance costs (not

always)

Errors in the wind prognosis are one of the largest parameters in the size of

the imbalance costs (the price of up and down ward regulation)

Balance Responsible parties II

Nordjysk Elhandel

• Settles producers about 20 mio. euro pr. month

• Is on call in the control room 24 hour a day, 365 days a year

At NordPool we trade

• Decentralized producers – more than 900 MW that report tomorrows

production through our own IT system PBAS

• Wind Power (more than 2000 MW) through own meteorologists

• Consumers (max 450 MW)• Consumers (max 450 MW)

Within the operation day we are in regular contact with Energinet.dk and the

producers

We send signals to our producers (and a few consumers when there is a need

for up or down ward regulation

We handle pt. manual and primary reserves (only large plants deliver

secondary reserves)

SMART GRID

Mere vind

Fra:

Kontrol af

produktion

Til:

Kontrol af

forbrug ( og

produktion)

I fremtiden bliver der meget merevariabel elproduktion - mest vind

14

variabel elproduktion - mest vind

Derfor er der behov for:• Større elforbrug• Intelligent fleksibelt forbrug

Strategier for fleksibelt forbrug• Flytte forbruget til timer med lave priser – meget v ind og / eller lavt øvrigt forbrug• Balancering af elnettet i driftsdøgnet (Systemydels er f.eks. manuelle reserver)

Det er vigtigt, at der udvikles VPP-løsninger (Virtuel Power Plant)Dvs. at mange produktions- eller forbrugsenheder kan styres som få enheder

Kilde: Confederation of Danish Industry: Intelligent Energy Systems – a White Paper with Danish Perspectives

Fremtidens Smart Grid

Elmarkederne (balancen mellem

produktion og forbrug)

Kunderne

Smart House

Målere

Netbelastninger

FLEKSIBELT FORBRUG OG ELMARKEDERNE

Spot markedet – planlægning 12-36 timer fremad – muligt med de rigtige algoritmer. Formiddag købes el på NordPool til forbruget næste døgn

Primære reserver – bud indgives eftermiddag for næste dag til Energinet.dk – for fire-timers blokke

Regulerkraftmarkedet – hvis forbruget ændres i driftsdøgnet kan den balanceansvarlige komme i ubalance senere – en joker!

Der er brug for en VPP – og en balanceansvarlig

16

FREMTIDIG UDBUD OG EFTERSPØRGSEL EFTER FLEKSIBELT FORBRUG

Markerne kan ændre sig – men ikke hurtigtBåde udbud af og efterspørgsel efter systemydelservil ændre sig

Udbud og efterspørgsel vil bestemmefremtidige priser

Mere

fleksibelt

forbrug

fremtidige priser

Mere vind >o Større behov for systemydelser (f.eks. regulerkraft)o Større prisdifferencero > Mere fleksibelt forbrugo > Lavere priser for systemydelser og udglatning af spotprisero >Færre incitamenter til at udvikle fleksibelt forbrug

o = Der vil opstå en balance mellem udbud og efterspørgselo First movers vinder ofte

17

Mere

vind

FORRETNINGSPOTENTIALER

Foreløbige beregninger på varmepumper (6000 kWh/yr)o Lille besparelse ved deltagelse i spotmarkedet (300-600 kr./år)o Dobbelt ved deltagelse i regulerkraftmarkedetFlere skal have del i kagen

Men vi SKAL kunne styre nyt forbrugMen vi SKAL kunne styre nyt forbrug

Der er brug foro Dynamiske priser, nye tariffer og måske krav til styringsmulighedero Samspil mellem alle aktørero Demonstrationsprojekter for at vise hvordan vi kan styre varmepumper, elbiler og

andet fleksibelt forbrug i markederne

18

Intelligent Fjernstyring af Individuelle Varmepumper – IFIV

Projektperiode: 2010-2012

Partnere:• Nordjysk Elhandel, Aalborg

ForskEL-2010-projekt (PSO-midler)

Total Tilskud

Samlet budget for projektet 7 mio. kr. 5 mio. kr.

• Nordjysk Elhandel, AalborgProjektledelse, markedsmodeller, afprøvning

• Neogrid Technologies, AalborgSoftwareudvikling, kommunikation, serverapplikation

• Aalborg Universitet – Institut for Elektroniske Syst emerMatematisk modellering, styringsalgoritmer

• Aros Teknik, ÅrhusVarmepumper, tank, solvarme, bygninger, forbrugerkontakt

• EURISCO, OdenseStandardiseringsarbejde

Projektet koordineres med to andre projekter:• Energinet.dk, Energistyrelsen, Elsparefonden (styrdi nvarmepumpe.dk)• Teknologisk Institut, varmepumpefabrikanterne, SEAS -NVE og SydEnergi 19

Opbygning af system til styring af varmepumper

ForskEL-2010-projekt

20

Forventede resultater

Fjernstyring og VPP (Virtuel Power Plant)• Der udvikles fjernstyring af varmepumper som en VPP, dvs. at mange enheder styres

som én eller få enheder. Direkte styring

Balancering• I praksis demonstreres, hvordan den balanceansvarlige centralt kan kommunikere

automatisk med varmepumperne, og anvendes i elmarkederne

Afregning• Der udvikles afregningsmodeller for kunderne• Der udvikles afregningsmodeller for kunderne

Demonstration• Løsningerne demonstreres i ”det virkelige liv” med involvering af brugerne

Standardiseringsinput

21