Teknisk- økonomiske løsninger for aggregatorrollen i et marked med Smart Grid

Abstract

Smart Grid er en fellesbetegnelse på et sett med endringer kraftmarkedet kan komme til å gjennomgå. De nye markedsmulighetene og konsekvensene omtalt i fagmiljøene innen Smart Grid belager seg alle på økt fleksibilitet på forbrukssiden, gjennom økt priselastisitet. Aggregatoren er en mye omdiskutert ny aktør som kan entre kraftmarkedet og som kan tilføre incentiv til forbrukerfleksibilitet. Aggregatoren er enda ikke fullstendig definert i bransjen, men det er tatt utgangspunkt i tre tjenester aggregatoren kan tilby i denne oppgaven; fysisk levering av kraft, fjernstyring av forbruk samt kraftforvaltning. Det er fokusert på laststyring og kraftforvaltning, da dette er nye tjenester som tilbys i markedet. For å undersøke om aggregatoren kan gi incentiver for kunden til å bli forbruksfleksible er oppgaven delt inn i to deler. Først er det utviklet en laststyringsmodell som styrer en enkelt husstands laster etter spotpris, for å minimere strømkostnader. Kunden kan i praksis benytte en slik modell uten tilknytning til aggregator. Besparelsene antyder derfor hvor realistisk det er å se for seg en betydelig økning av forbrukerfleksibilitet uten tilknytning til aggregator. Modellen benytter deterministisk optimerings¬metodikk og er implementert i optimerings¬softwaren Mosel Xpress. Modellen kontrollerer forbruk fra varmtvannstank, panelovner og varmekabler. Forfatterne har gjort antagelser hva gjelder kundenes villighet til å endre forbruk. Det er benyttet historisk kundedata fra husstander i Nord-Trøndelag for å modellere forbruket. Resultatene fra modellen viste at besparelsene gjennom året kan synes å bli svært små kun gjennom laststyring med hensyn på spotpris. Resultatet for årlig besparelse lå på omtrent 1200 kr brutto for en husstand. Det er så trukket fra avsavnskostnader ved redusert forbruk for å representere kundens misnøye forbundet ved last¬reduksjonen. Nettogevinsten for en husstand ble da kun 200 kr. Forfatterne er av den oppfatning at dette kvantumet ikke er stort nok til å gi kundene tilstrekkelig incentiv til å endre forbruksmønsteret kun ved laststyring på egne vegne. Videre ble det undersøkt om kraftforvaltning gjennom en aggregator kan øke incentivet for kunden til å endre forbruksmønster. Årsaken til at besparelsene for husstandene blir små i laststyringsmodellen, er relativt lave prissvingninger i spotpris samt små forbruksvolum. En aggregator som kontrollerer en hel kundemasses forbruk har mulighet til å forvalte kraft i ulike marked med ulik pris og åpner dermed for inntektskilder utover spotpris¬gevinst. Dersom aggregator kan tilføre ekstra verdi for kunden vil incentivene til forbruker¬fleksibilitet være større enn kun ved laststyring etter spotpris for enkeltkunden. Forfatterne har utviklet en optimeringsmodell for profittmaksimerende forvaltning av kraft for å tilrettelegge for kraftforvaltningen. Modellen er stokastisk for å kunne ta hensyn til usikkerhet i priser og volum i de ulike markedene. Mye tid er brukt på å hente inn detaljert informasjon om mekanismene i markedene, ettersom mye av denne informasjonen ikke er offentlig tilgjengelig. Det er så valgt ut seks ulike reserve-, plan- og driftsmarkeder hvor kraft kan allokeres gjennom én uke. Modellen utviklet er stor i optimeringsøyemed og det er derfor gitt ulike anbefalinger hva angår dekomponering samt scenarioreduksjon for å minimere kjøretid. Historiske priser og volum for enkelte markeder er konfidensiell data Statnett ikke ønsker distribuert. Det har derfor ikke vært mulig å teste forvaltnings¬modellen med data i arbeidet her. Modellen er likevel av en art som ikke eksisterer hos markedsaktørene på forbruks¬siden i dag. Forfatterne mener derfor at modellen kan gi et konkurranse¬fortrinn dersom en aggregator benytter modellen som beslutnings¬verktøy. I videre arbeid er det svært interessant å teste modellen med denne type data for å kvantifisere profitt¬potensialet ved aggregering av fleksibilitet. Videre kan laststyrings¬modellen og forvaltningsmodellen kunne kombineres i tillegg til å inkludere kjøp av kraft og minimering av ubalanse. Samlet ville dette utgjort et fullstendig beslutningsverktøy for en aggregator.