Hvordan kan nettplanleggingen ta hensyn til lokale energisamfunn?

Desentralisert kraftproduksjon skaper nye utfordringer for nettselskaper.

Kraftsystemet endrer seg. Vi beveger oss bort fra sentralisert kraftproduksjon og mot et mer distribuert system som i økende grad er avhengig av fornybare energikilder. Denne overgangen vil gi oss lokale energisamfunn – dette er grupper av energiforbrukere, produsenter og plusskunder som samarbeider for å møte sine energibehov lokalt. Disse samfunnene tilbyr flere fordeler, som økt bærekraft og kostnadseffektivitet. Samtidig gir denne transformasjonen nye utfordringer for nettselskaper. De må nå finne innovative måter å integrere disse distribuerte energiressursene i den eksisterende infrastrukturen, samtidig som de sikrer at nettet fortsatt er pålitelig og kostnadseffektivt.

I vår nylige forskningsartikkel, «Economic Assessment of Integrating Fast-Charging Stations and Energy Communities in Grid Planning» tar vi tak i et betydelig gap i energisektoren; vi bygger bro mellom akademisk forskning og hvordan nettselskapene gjør nettplanlegging i dag. Mens eksisterende akademiske metoder ofte baserer seg på komplekse optimaliseringsmodeller som er upraktiske for de fleste nettselskaper, presenterer vårt arbeid et mer tilgjengelig alternativ. Vi har hatt nettselskapene i tankene, og vår nye metode forenkler disse komplekse modellene uten at det går på bekostning av effektiviteten. Målet er å gjøre overgangen til smart nettplanlegging mer oppnåelig for fagfolk i bransjen.

Hvorfor integrering av lokale energisamfunn betyr noe for nettselskaper

Begrensningene ved tradisjonell nettplanlegging

En av oppgavene til nettplanleggere er å bestemme hvilke tiltak som skal settes inn for å forberede nettet til å levere energi til nytt forbruk, i tillegg til når og hvor disse tiltakene skal implementeres. Tradisjonelt har de eneste tiltakene som er blitt vurdert vært investeringer i fysisk nettinfrastruktur, eller med andre ord passive tiltak. Tradisjonelle nettplanleggingsmetoder er imidlertid ikke i stand til å håndtere kompleksitetene til aktive tiltak, som bruk av fleksible ressurser. Disse ressursene kan gi en rekke fordeler for nettet, som å redusere effekttopper og forbedre spenningsreguleringen.

Les mer:

Hva er fleksibilitet og hvordan kan det bidra til nytte i kraftsystemet?

Aktive tiltak er neste steg

Mens aktive tiltak bringer nye lag av kompleksitet inn i planleggingsprosessen – de krever ofte avanserte modeller og algoritmer for å optimalisere bruken av dem – tilbyr vår metodikk en løsning på denne utfordringen. Den bygger på den tradisjonelle systematikken (eller rammeverket) for nettplanlegging i Norge, som er kjent for nettselskapene og beskrevet i Planleggingsbok for kraftnett (som har blitt utviklet av SINTEF Energi). Systematikken har blitt videreutviklet i forskningssenteret CINELDI for å ta hensyn til aktive tiltak, i tillegg til de passive tiltakene. Metodikken vi presenterer her utvider denne for å ta hensyn til fleksibilitet fra lokale energisamfunn som et aktivt tiltak. Metodikken er utformet for å være modulær og kompatibel med eksisterende planleggingsverktøy. Dette betyr at nettselskaper kan forbedre planleggingspraksisen sin uten å omstrukturere den fullstendig, men ved å ta trinnvise skritt.

Viktige funksjoner i vår metodikk

Kostnadseffektivitet

Vår metodikk inkluderer en spesialisert modell designet for å sikre akseptable spenningsnivåer i distribusjonsnettet. Det som skiller denne modellen fra andre, er at den har dobbelt fokus: den identifiserer ikke bare hvilke distribusjonslinjer som mest sannsynlig trenger oppgradering for å opprettholde akseptable spenningsnivåer, men den vurderer også kostnadene ved oppgradering. Ved å gjøre dette kan modellen velge ut og anbefale de minst kostbare linjene for oppgradering samtidig som den oppfyller spenningsgrensene. Dette resulterer i mer kostnadseffektive nettinvesteringer, som hjelper deg med å spare penger på lang sikt.

Økonomisk vurdering for strategisk planlegging

Metodikken vår inkluderer en modell for økonomisk evaluering av forskjellige strategier for nettplanlegging. Ved å sammenligne de økonomiske implikasjonene av tradisjonell nettplanlegging mot bruk av aktive tiltak med lokale energisamfunn, kan nettselskaper strategisk avgjøre i hvilken grad aktive tiltak bør være en del av nettplanleggingsprosessen deres.

Anvendelse i «den virkelige verden»: En case-studie på et norsk distribusjonsnett

For å demonstrere bruken av vår metodikk ytterligere, gjennomførte vi simuleringstudier på et referansenett som er representativt for et norsk distribusjonsnett. Disse studiene gir konkrete eksempler på hvordan vår metodikk kan anvendes i virkelige distribusjonsnett.

Les mer:

Norsk referansenett for forskning på smarte strømnett

Kostnader ved passiv vs. aktiv nettplanlegging

Vi har analysert de økonomiske implikasjonene av nettplanleggingsbeslutninger, og disse kan deles inn i to hovedkategorier: investeringskostnader og driftskostnader. Studien vår illustrerer en viktig avveining: Hvis et nettselskap velger å utnytte mer av fleksibiliteten fra lokale energisamfunn, kan de opprinnelige investeringskostnadene for nettforsterkning reduseres betydelig. Investeringer kan dermed utsettes. Denne reduksjonen i investeringskostnader kommer imidlertid på bekostning av økte driftskostnader. Nettselskaper kan bruke denne informasjonen til å ta bedre valg for langsiktig planlegging og spare penger.

Å finne balansen: Optimal bruk av fleksibilitet

Studien vår fant ut at den laveste totalkostnaden oppnås ved en relativt beskjeden bruk av forbrukerfleksibilitet. Hvis forbrukerfleksibiliteten utnyttes for intensivt, blir kostnadsbesparelsen fra reduserte nettinvesteringer raskt utlignet av ekstra driftskostnader og ulemper for forbrukerne. Imidlertid mener vi at potensialet for kostnadsbesparelser for aktive tiltak, som fleksibilitet fra lokale energisamfunn, kan være høyere enn det konservative estimatet som ble funnet i studien vår. Driftsfordelene vil øke betydelig hvis nettselskapet implementerer en smartere, mer differensiert og dynamisk fleksibilitetsaktiveringsstrategi.

Navigere usikkerhet: Hvordan håndtere det ukjente

Den optimale graden av utnyttelse av fleksibilitet fra lokale energisamfunn avhenger av en rekke faktorer, inkludert antall dager per år fleksibilitet må aktiveres. For eksempel fant studien vår at hvis fleksibilitet må aktiveres i betydelig omfang i mer enn rundt 45 dager per år, vil planlegging med bare passive tiltak gi de laveste totalkostnadene. Men hvis dette antallet dager per år er lavere, kan det føre til betydelige besparelser å ta hensyn til fleksibilitet fra lokale energisamfunn i nettplanleggingen.

Forretningsperspektivet: En ny tilnærming til prising av fleksibilitet

Forskningen vår peker på hvordan ny metodikk kan føre til nye prismodeller for fleksibilitet i distribusjonssystemet. Dette kan være til nytte både for nettselskaper og lokale energisamfunn, siden det vil tillate dem å forvalte ressursene sine og optimalisere driften på en bedre måte. Verdien av fleksibilitet er usikker, men studien vår introduserer en ny måte å finne ut hvor mye den er verdt. Dette gjør vi ved å se på hva det ville koste å oppgradere nettinfrastrukturen i stedet. Dette gir alle parter et utgangspunkt for å forhandle priser og åpner døren for mer kostnadseffektive løsninger i energisektoren.

Avsluttende tanker: Navigering av energiovergangen

Kraftsystemet endrer seg, og våre tilnærminger til og metoder for nettplanlegging må oppdateres deretter. Ved å ta hensyn til aktive tiltak, som forbrukerfleksibilitet levert av lokale energisamfunn, i systematikken for nettplanlegging, kan vi utsette betydelige nettinvesteringer og redusere samfunnsøkonomiske kostnader. Å oppnå den optimale balansen i fleksibilitetsutnyttelse krever imidlertid betydelig forståelse av ulike case-avhengige parametere og driftskostnadene knyttet til aktivering av fleksibilitet. Denne forskningen er et skritt mot en mer bærekraftig og effektiv energifremtid.