Synpunkter på rapporten ``Uppdrag att kartlägga och analysera tillgång och behov vad gäller reservkraftproduktion i det svenska elsystemet''

Lennart Söder
Docent i Elektriska Energisystem
Institutionen för Elkraftteknik, KTH
tel: 08/790 8906
fax: 08/790 6510
e-post: lennart.soder@ekc.kth.se

Anledningen till att jag lämnar dessa synpunkter är att jag sedan flera år undervisat och forskat inom området produktionsplanering och elmarknad. En viktig aspekt har då varit bland annat vilken tillförlitlighet man har i kraftsystemet, inkluderande risken för effektbrist. Jag har noterat att ansvaret för effektleverenssäkerheten blev relativt otydlig efter avregleringen (omregleringen) eftersom Svenska Kraftnät enbart har ansvaret för ``att balans inom hela eller delar av landet kortsiktigt upprätthålls''. Definitionen av ``kortsiktig'' har här varit oklar.

Rubricerad rapport har här behandlat denna fråga och om man ser på den reaktion som kommit på denna rapport i bland annat massmedia, så framgår det än tydligare att denna oklarhet behöver förtydligas.

I rubricerad rapport så står det i sammanfattningen att Det är Energimyndighetens uppfattning att leverensförmågan i det svenska elsystemet är tillräcklig utan statliga regleringar genom lag eller i form av särskild upphandling av reservkapacitet. Denna slutsats har blivit ifrågasatt, men det centrala som jag ser det är snarare vad Energimyndigheten hade gjort om man hade kommit fram till att leverensförmågan inte hade varit tillräcklig? Vad är definitionen på ``tillräcklig''? Vem skall avgöra vad som är ``tillräcklig''? Vem har egentligen ansvaret för att den skall vara tillräcklig? Det finns idag delade meningar om vem som har detta ansvar.

Mitt upplägg nedan är följande: Först kommer jag i kapitel 1-2 att beskriva möjliga konsekvenser av två förslag till hur ansvarsproblemet skall lösas. I kapitel 3 finns ett alternativ beskrivet som snarast är en trolig konsekvens av förslagen i kapitel 1-2. I kapitel 4 ger jag slutligen ett eget förslag till en metod att lösa detta problem. I kapitel 5 presenteras mina slutsatser.

1  Konsekvensanalys av Kraftverksföreningens förslag

Kraftverksföreningen anser därför att Regeringen bör ge Svenska Kraftnät i uppdrag att:

• tillsammans med övriga nordiska systemansvariga fastställa storleken på en gemensam nordisk störningsreserv i form av momentan, snabb och långsam reserv.
• tillsammans med övriga nordiska systemansvariga inventera tillgången på störningsreserv i Norden.
• säkerställa tillgången på störningsreserv genom avtal med elproducenter och/eller elkonsumenter.

Förslaget är något oklart men nedan görs några antaganden om hur man skulle kunna genomföra förslaget.

Här antas att SvK även skall börja hantera långsamma störningsreserver och inte enbart, som nu, den snabba reserven vilken i princip ingår i reglermarknaden. Antag som sagt att SvK även skall börja med en marknad för uppreglering inom ett par timmar. Syftet med denna marknad skall i så fall vara att ersätta utnyttjad snabb störningsreserv. SvK kan då ta sitt ansvar genom att låta aktörerna bjuda in uppreglering av produktion (alternativt nedreglering av konsumtion) där SvK kan anropa dessa bud vid behov. Syftet måste i så fall vara att dessa bud i realiteten måste finnas tillgängliga, dvs dessa kraftverk får inte användas för andra ändamål, t ex till vanlig kraftproduktion och/eller som bud på reglermarknaden. En möjlighet skulle kunna vara att SvK endast kräver att dessa bud skall finnas tillgängliga under vissa omständigheter då eventuellt behov kan förutses. Men då gäller förstås denna restriktion vid dessa tillfällen, dvs kraftverken får inte utnyttjas till annat än just till långsam störningsreserv.

Till en börja med kan man nog anta att behov av långsam reserv enbart kommer att föreligga under höglastsituationer vid bortfall av större produktionsanläggningar, eftersom det vid andra situationer troligen finns tillräckligt med reglerbud (eller möjlighet att beordra sådana) på den ordinarie reglermarknaden. Möjligt är också att behovet endast kommer att föreligga i en avgränsad del av landet när överföringen från andra områden är begränsad.

Hur skulle då ersättningen för dessa bud gå till? En möjlighet skulle förstås kunna vara att buden ges en ersättning per utnyttjad MWh då de används. Det skulle i så fall förmodligen vara relativt svårt att få in tillräckligt med bud eftersom de kraftverk som används vid budgivningen inte får användas eftersom de skall hållas beredda till när SvK anropar dessa. Det skulle förmodligen vara synnerligen sällan som dessa bud skulle behövas. Frågan är i så fall hur SvK skulle kunna leva upp till sitt ansvar att hålla "tillräckligt" med långsam störningsreserv om det inte kommer in några bud.

Enda möjligheten är förmodligen att SvK ger någon form av fast ersättning till de som är beredda att hålla sina kraftverk beredda som långsam reserv vid de tillfällen då SvK anser detta vara nödvändigt. För att detta skall ske inom ramen för en omreglerad marknad så måste SvK ta in anbud och de som är beredda att hålla en viss mängd effekt som reserv till lägst kostnad får då dessa bud. Man kan förmoda att detta behov endast kommer att föreligga under en relativt kort period per år. De som är beredda att hålla denna reserv till lägst kostnad kan eventuellt vara ägare av vattenkraftverk, där man på detta sätt får en fast ersättning för sin kraft. Har man bara tillräckligt med magasin så kommer nog vattnet att kunna användas (antingen om budet verkligen utnyttjas, eller också senare om budet inte utnyttjas), vilket gör att energiförlusten blir liten. En annan möjlighet är förstås ägare till kondenskraftverk, och/eller kraftvärmeverk.

Konsekvensen av detta krav på SvK kommer därmed förmodligen medföra att vid höglastsituationer då behovet av långsam störningsreserv kan tänkas inträffa kommer ett antal kraftverk inte att kunna utnyttjas som reglerbud och/eller för vanlig krafthandel eftersom de har avtal med SvK om att hållas beredda som långsam störningsreserv. Konsekvensen kan alltså bli att mängden reglerbud (och även möjligheten för SvK att beordra reglerbud) minskar. En eventuell möjlighet kan förstås vara att ny kraft tillförs, eller snarare att nedläggning eventuellt förhindras.

En oklar men viktig fråga är dock följande: Antag att elförbrukningen ökar till extrema nivåer, men samtliga kraftverk fungerar. Antag också att systemets effektbalans är så svag så att SvK ställs inför alternativen att:

1. Koppla bort förbrukning. Detta alternativ innbär alltså att SvK skulle koppla bort förbrukare trots att det finns tillgänglig kapacitet i systemet. Det kan noteras att långsam störningsreserv enligt definitionen enbart används om:
1. Ett kraftverk har snabbstoppats pga fel, och detta kraftverk har ersatts av momentan störningsreserv.
2. Den utnyttjade momentana störningsreserven har ersatts av snabb störningsreserv.
Den långsamma störningsreserven skall alltså enbart användas om dessa två steg redan har verkställts. Sannolikheten för att långsam störningsreserv skulle behövas vid extrem elförbrukning måste betecknas som relativt låg. Att SvK skulle välja att koppla bort förbrukning istället för att använda dessa kraftverk som faktiskt finns tillgängliga är självklart en teoretisk möjlighet men jag tycker att det verkar vara både orimligt samt ett orationellt utnyttjande av tillgänglig produktionskapacitet.
2. Ge order om uppstart av kraftverk som egentligen är avsett som långsam störningsreserv. Detta alternativ innebär i praktiken att SvK inte bara blir ansvarig för störningsreserv utan också generellt ansvarig för att det finns tillräckligt med reservkraftverk. Detta alternativ behandlas nedan i kapitel 3.

Den här genomförda analysen bygger på vissa antaganden och tolkningar vilka varit nödvändiga att göra eftersom förslaget varit relativt kortfattat. Det är möjligt att Kraftverksföreningen har tänkt ut någon lösning på de problem som skisseras ovan, men några sådana har inte funnits tillgängliga.

2  Konsekvensanalys av Åke Petterssons förslag

Svenska Kraftnät has systemansvaret för det svenska stamnätet och skall enligt lag ansvara för att det i varje uttagspunkt finns en balansansvarig aktör. Detta innebär att antingen leverentören eller kunden själv ansvarar för att det råder balans mellan uttag och tillförsel i varje ögonblick. Obalanser ``straffas'' genom förhöjda avgifter.

Jag (dvs Åke Pettersson) föreslår att det utöver en ren energibalans i detta avseende även kopplas ett krav att leverentören har en given effektbalans. För att exempelvis kunna vara balansansvarig aktör för en viss energivolym skulle man behöva visa att man har endera egen effekt, avtal med annan leverentör som har motsvarande effekt eller en option att kunna avropa motsvarande effekt. Hur stor effekt som behövs skulle Energimyndigheten stipulera. NordPool skulle notera och starta handel med effektoptioner och därmed skulle omsättas i konkurrens och medge att alla aktörer skulle kunna säkra erforderligt behov. Vid ökande försäljning kan en återförsäljare därmed köpa till nödvändig effekt och vice versa.

Konsekvenser av detta förslag är, som jag ser det, bland andra följande:

Enligt förslaget så måste varje balansansvarig ha ett krav på effektbalans. Detta är dock i praktiken inte så enkelt. Antag att en producent har kraftvärme, kärnkraft och vattenkraft, samt att kunderna har elvärme. Först är då frågan för vilken förbrukningsnivå som leverentören måste dimensionera sitt produktionssystem för? Är det maxeffekt som inträffar en gång på 10 år eller någon annan nivå? Nästa fråga är hur produktionssystemet måste dimensioneras. Det finns självklart en risk för att ett flertal kraftverk inte fungerar just när toppförbrukningen inträffar. Hur skall detta hanteras i effektbalansen?

Lösningen som jag ser det, vilket dock inte framgår av förslaget, måste vara att Energimyndigheten fastställer vilken leverenssäkerhet som en producent skall ha, dvs vilken risk det får finnas att leverentören inte kan klara sina effektleverenser.

Antag nu att man gör så, dvs Energimyndigheten fastställer vilken leverenssäkerhet som en elleverentör skall ha. Detta motsvarar i princip det system som fanns innan avregleringen där varje leverentör var tvungen att uppfylla en viss effektleverenssäkerhet.

Avregleringen har dock medfört att detta system inte längre är så enkelt att genomföra som jag ser det. Anledningen är följande: I det gamla systemet fanns det för det första en form av ``gentlemens agreement'', där alla försökte vara så ärliga som möjligt. Detta innebar t ex att risken för haverier i enskilda kraftverk, vilken är central för beräkning av leverenssäkerheten för effekt, erhölls genom att producenten uppskattade hur stor den var och sedan meddelade denna siffra.

Om man på den avreglerade marknaden skall bestämma leverenssäkerheten för effekt så är denna siffra synnerligen central. Frågan är då hur Energimyndigheten skall kunna få in korrekta data för att kunna kontrollera att leverenssäkerheten för effekt är uppfylld? Ett sätt är att lita på producenten. Man måste då komma ihåg att för en producent som äger ett kärnkraftverk om 1000 MW, så är skillnaden mellan en effekttillgänglighet om 92 % eller 95 % ca 30 MW vilket självklart ger ett incitament till att vara optimistisk när det gäller effekttillgängligheten. Väljer man den lägre nivån måste man ju eventuellt köpa 30 MW kapacitet på marknaden.

Ett alternativ skulle kunna vara att Energimyndigheten fastställer typtal för olika kraftverkstyper, t ex 92 % för kärnkraftverk. Detta skulle dock medföra den nackdelen att investeringar i produktion för att öka effekttillgängligheten skulle bli meningslösa.

Ett tredje alternativ är någon sorts förhandling mellan producent och Energimyndighet angående risken för haveri i varje enskilt kraftverk. Jag är tveksam till att detta skulle kunna vara en framkomlig väg.

På elförbrukningssidan är inte situationen enklare. Hur skall sannolikheten för att en elleverentörs totala kontrakterade elkonsumtion överstiger en viss nivå beräknas? Detta gör att man ställs inför samma typ av problem som de på produktionssidan med det tillägget att man har stor kundrörlighet (som kan förväntas öka), vilket gör att det blir än svårare att fastställa sannolikheter för att vissa konsumtionsnivåer överskrids.

I Åke Petterssons förslag finns inget direkt förslag till vad som händer om man inte har tillräckligt med effekt. Möjligen menar han att SvK skall debitera de som inte har tillräckligt. Frågan är i så fall hur mycket? Denna fråga blir dock, som jag ser det, sekundär om man inte på ett korrekt sätt kan uppskatta vad som är ``tillräckligt''.

Det kan tilläggas att förslaget bygger på att Energimyndigheten gör en bedömning av vad som är ``tillräckligt''. Problematiken med detta beskrivs i kapitel 3.

Den här genomförda analysen bygger på vissa antaganden och tolkningar. Det är möjligt att Åke Pettersson har tänkt ut någon lösning på de problem som skisseras här, men några sådana förslag har inte funnits tillgängliga för denna analys.

3  Konsekvenser av krav på Energimyndigheten/Svenska Kraftnät att de skall vara ansvariga för en given leverenssäkerhet

En första fråga är då vad som menas med ``tillräcklig''. Detta måste i så fall innebära att Energimyndigheten/SvK måste definiera vad som är "tillräckligt", dvs göra en avvägning mellan kostnader för att ha reserv (installerad effekt i kraftverk), och kostnader för bortkoppling av elkonsumenter. Antag nu att man kommer fram till en given nivå vilket bland annat baseras på risken för en viss maximal lastnivå, effekttillgänglighet i kraftverk, importmöjligheter mm. Detta är självfallet möjligt. Det var ju denna typ av uppskattningar som gjordes innan avregleringen för att fastställa lämplig effektleverenssäkerhet. En nackdel med denna typ av centralt fastställda uppskattningar av vad som är ``lämpligt'' är att det är svårt att i en sådan utredning greppa den dynamik som finns om man på en marknad ställer olika produktionsalternativ mot olika möjligheter att reducera elkonsumtionen vid extremsituationer.

Konsekvensen av en fastställd leverenssäkerhet skulle i praktiken innebära att SvK kontinuerligt måste kontrollera om denna är uppfylld samt genomföra någon typ av åtgärd om den inte skulle vara det. Antag nu att SvK kommer fram till att det inte finns "tillräckligt" med reserv. Vad gör man då? Om det inte finns tillräckligt med reserv så märks det på reglermarknaden, där SvK inte kan få in tillräckligt med bud. Situationen kan uppstå när elförbrukningen är mycket hög och/eller när man får bortfall av kraftverk och/eller problem i transmissionsnätet.

Kortsiktigt kan problemet eventuellt lösas med förstärkta transmissionsförbindelser, men förr eller senare måste ny produktionskapacitet tillföras. Om SvK är ansvarigt för detta kan det mycket väl innebära att SvK måste subventionera dessa nya kraftverk för att de skall realiseras. Men varför skulle SvK bara subventionera dessa kraftverk? De gamla kraftverken gör ju samma nytta och bör därför ges samma subventioner! Konsekvensen skulle kunna bli att SvK tvingas betala samtliga kraftverk för dess ëffektvärde", dvs kraftverkens förmåga att minska risken för effektbrist. Detta skulle troligen uppgå till stora belopp eftersom nivån måste vara tillräcklig för att ny produktionskapacitet skall tillföras. Vill verkligen marknadsaktörerna att SvK skall ha detta ansvar? Vilken typ av ny kapacitet skall i så fall SvK välja? Skall SvK följa riksdagens energipolitiska och/eller regionalpolitiska inriktning?

Frågan är också vilka som skall finansiera dessa subventioner. Ett sätt är förstås att sprida ut det på marknadens aktörer, men frågan är hur? Man kommer då direkt in på den problematik som beskrivits ovan i kapitel 2.

4  Konsekvensbeskrivning av eget förslag där marknaden ges ansvaret för effektbalansen

• Grunden för de omreglerade marknaden skall inte ändras. Detta innebär, som jag ser det, att Svenska Kraftnät inte skall ges ett ansvar för att nya kraftverk skall byggas. Antag t.ex. att SvK ges ansvar för att risken för effektbrist skall vara under en viss nivå för hela Sverige eller för varje nod. Innan omregleringen kom kraftbolagen inom den så kallade samkörningen överens om att denna risk skulle vara mindre än 0.1 %. Konsekvensen av detta finns beskrivet ovan i kapitel 3.

Mitt förslag bygger på två grundprinciper:

1. Skriv in i lagen att "De elkonsumenter vars elkonsumtion reduceras på grund av bortkoppling, beordrad av den systemansvarige, har rätt till en skälig ekonomisk ersättning för detta."
2. Denna ersättning skall betalas av de balansansvariga som har negativ effektbalans under den timme som bortkoppling sker.

Angående begreppet ßkälig ekonomisk ersättning" så finns det i princip två olika metoder att fastställa den.

1. Ge någon form av ersättning första gången detta inträffar och låt den som inte vara nöjd överklaga detta till Energimyndigheten, alternativt någon domstol.
2. Elleverentörerna och någon elkonsumentorganisation kommer överens om lämplig ersättningsnivå motsvarande faktisk avbrottskostnad. Denna nivå skrivs sedan in i samtliga elkontrakt. Om nivåerna är olika för olika konsumentgrupper så får därmed SvK en prislista (ett lastnedregleringsbud vilket motsvarar ett produktions- uppregleringsbud) som är olika för olika noder och de kan därmed välja det billigaste "lastnedregleringsbudet".

1. SvK blir inte alls involverad i någon form av energi- eller regionalpolitik, och de behöver inte heller bestämma lämplig nivå på leverenssäkerheten.
2. SvK behöver inte subventionera någon produktionskapacitet.
3. Den faller inom ramen för det existerande systemet.
4. Marknaden kommer att fastställa effektleverenssäkerheten eftersom ny produktionskapacitet kommer att tillföras när elsäljarna finner det ekonomiskt motiverat jämfört med risken att få betala för lastbortkoppling.
5. Ingen elsäljare kan lita till att någon annan ser till att det finns tillräckligt med effekt åt ens egna kunder. Det kan i så fall bli dyrt för denne elsäljare.
6. Elsäljare med egen produktion behandlas lika som elsäljare utan egen produktion. Elsäljare utan egen produktion är dock tvungna att kontraktera fysisk effekt. Detta kan eventuellt leda till optionsavtal där effekt utlovas av producenter om elpriset går över en viss nivå. Den som utlovar denna effekt kan därmed få baskostnaderna för ett kraftverk betalda.
7. Frivilliga effektneddragningar får en marknad. Antag att en konsument erbjuder sig att dra ner konsumtionen till en lägre ersättning än den som fastställs enligt någon av metoderna ovan. Den som är balansansvarig för denne konsument kan då lägga in denna lastneddragning som ett bud till reglermarknaden. I praktiken har elsäljarna att välja mellan denna typ av effektneddragningar och alternativet ny produktionskapacitet.

Denna typ av marknadsinformation är dock viktig eftersom varje elleverentör måste ges en möjlighet att väga effektköp mot risken att betala för effektbortkopplingar.

4.1  Numeriskt exempel

Det går ej vilket gör att SvK kopplar bort 30 i t ex en nod med lasten fördelad lika mellan de tre aktörerna. Enligt föreslagen metod innebär det att lasten blir densamma men lastneddragningen ses som en produktion.

Det är alltså de balansansvariga som kommer att betala till sina respektive bortkopplade konsumenter, men det är den som orsakade bortkopplingen som i sin tur kommer att betala till de oförskyllt drabbade balansansvariga. I exemplet var det C som producerade för lite. A:s kunder drabbades dock vilket A får betala för. A får dock betalt för detta av C. Även B får betalt av C.

5  Slutsats

Jag tror istället att metoden i kapitel 4 skulle kunna ge bättre signaler till marknaden om det faktiska värdet på effektbesparingar än en av Energimyndigheten fastslagen leverenssäkerhet vilket beskrivits i kapitel 3.

Det är min förhoppning att detta inlägg kan bidra till en konstruktiv diskussion om möjliga lösningar på problemet angående vem som skall vara ansvarig för effektbalansen.

Lennart Söder
29 april 1999

Åter till Lennart Söders kraftsystemsida