Flexible Integration of Local Energy Communities into the Norwegian Electricity Distribution System

For å bekjempe global oppvarming må stadig flere sektorer av samfunnet elektrifiseres og ny fornybar kraft må bygges ut. Det gir store investeringsbehov og nye utfordringer i kraftsystemet. Kontinuering balansering av forbruk og produksjon, opprettholdelse av god leveringskvalitet og sosial aksept og deltagelse i energiomleggingen er utfordringer som utviklingen av lokale energisystem kan bidra til å løse. Lokale energisamfunn, i EU-direktiv spesifisert som Citizen Energy Communities og Renewable Energy Communities, er juridiske enheter som er involvert i blant annet kraftproduksjon, distribusjon og forbruk, og som har som hovedformål å gi miljømessige, økonomiske eller sosiale verdier for lokalsamfunnet. Fra et kraftsystemperspektiv kan utvikling av lokale energisamfunn gi fordeler som bedre lokal koordinering av ressurser, bedre utnyttelse av distribusjonsnett, lettere tilgjengelig fleksibilitet i distribusjonsnettet, reduserte taps- og investeringskostnader i overføringsnett og økte muligheter for innovasjon hos nettkundene. Disse fordelene kommer imidlertid ikke automatisk ved en oppmykning av regelverket, men krever riktig regelverk og riktige incentiver for at utviklingen skal skje på en samfunnsmessig rasjonell måte. Lokale energisamfunn kan også ha negative effekter på kraftsystemet og samfunnet for øvrig, dersom regelverk og incentiver ikke utformes hensiktsmessig. Prosjektet har kartlagt potensielle lokale energisamfunn i en norsk kontekst og kategorisert disse i tre hovedtyper: Rurale energisamfunn med svakt nett, urbane energisamfunn og industri-/næringsklynger. Prosjektet har også utformet ulike scenarier for hvordan regulatorisk rammeverk og økonomiske incentiv for lokale energisamfunn kan utvikle seg i årene som kommer, og laget modeller for å studere hvordan lokale energisamfunn vil påvirkes i de ulike scenariene. Prosjektet har finansiert to PhD-kandidater, en ved UPC Barcelona og en ved NTNU. Videre i prosjektet har vi utviklet modeller av energisamfunn og distribusjonsnett, og analysert samspillet mellom lokale energisamfunn og distribusjonsnettet i drift og planlegging, blant annet med energisamfunn som en tilbyder av fleksibilitet. Vi har også analysert konsekvensene av ulike regelverk og incentivstrukturer for å gi overordnede anbefalinger. Nøkkelanbefalingene fra prosjektet inkluderer å fremme regulatoriske miljøer som støtter dannelse av energisamfunn, incentivering av deltakelse i fleksibilitetsmarkeder, og oppmuntring av nettselskap til å ta en aktiv rolle i nettdriften. Fremtidig forskning bør fokusere på å utvikle helhetlige modeller for å simulere hvordan energisamfunn påvirker kostnader og utvikling i distribusjonsnettet, økonomiske perspektiver for involverte interessenter, implementeringsstrategier, og å veilede effektive reguleringsreformer.

The FINE project was established to reduce the uncertainty that existed around the potential benefits and challenges of integration of local energy communities in the distribution system. In the duration of the project, the concept of energy communities, as well as potential benefits and challenges, has become much clearer to industry and policy-makers, in part due to the research and dissemination work performed by the FINE project. Four deliverables stand out among those aimed at disseminating results and bring long term impacts: - The report "Integration of Local Energy Communities in Electricity Distribution Grids" - The Energy Community Conference on April 25 2024 in Trondheim - The event "Energisamfunn – kan energidugnad kutte nettkøen?" at Arendalsuka 2024 - The rich content of the project web page and related popular science blogs on project results The project has contributed significantly to the scientific literature in the field of Local Energy Communities integration in the electric distribution system, with a total of 14 high-quality journal papers and two more under review. Some of these contribution are: - A scenario-based methodological framework for analysing EC-DSO integration: - Smart Flexibility in Energy Communities: Scenario-Based Analysis of Distribution Grid Implications and Economic Impacts - Quantification of benefits of shared battery in a DSO-energy community cooperation - Load configuration impact on energy community and distribution grid: Quantifying costs, emissions and grid exchange - Economic assessment of integrating fast-charging stations and energy communities in grid planning - Enhancing grid hosting capacity with coordinated non-firm connections in industrial energy communities Grid companies and decision-makers have through the project gained new insights regarding the potential benefits of LECs in the power system and can to a larger degree see the role these can play in accelerating the electrification and distributed renewable energy generation needed to reach climate goals. The project has provided valuable input on how regulations and requirements towards LECs should look to ensure positive system impacts and mitigate potential negative effects. Some grid companies are now considering to implement some kind of energy community schemes to accelerate grid connections for load and generation.

A local electricity community is based on a micro-grid and micro-market concept that includes a mix of prosumers and consumers that might form a community with its own marketplace in cooperation about local resources. Many energy communities are driven by building developers/owners, the projects are immature, few projects have performed cost/benefit analysis for the actors involved (TSO, DSO and the community itself) and nobody has focused on the socio-economic consequences of such neighbourhoods. These gaps will be addressed in this project. Further, the technical and regulatory framework in which the local energy communities is not defined yet. To assess the socio-economic results that the legal framework will be one of the tasks of this project. If local energy communities become a part of the future electrical system, they will have an impact on the topology and the operation of electrical networks, especially in the distribution grids. To this end, FINE will analyse, the effect that local energy communities may have on grid planning and operation and make use of digitalisation tools as a key enabler in order to integrate local energy communities optimally into the existing grid (maximize social welfare: reduce grid operations and investment costs). To achieve this goal the transition of a traditional DSO to an active DSO is analysed in detail. In order to analyse different possible future frameworks and technical restrictions, future scenarios are developed with the participation of all involved stakeholders (TSOs, DSOs and Communities) and defined in several workshops. The project is divided in four major topics: 1. scenario development based on a stakeholder participation 2. impact of local energy communities on the distribution system based on the scenarios 3. creation of platform for the interaction between DSO an local energy communities 4. simulation and near real time operation of local energy communities