Modeling a 100% Renewable Electricity System

EU-kommisjonens klima- og energipolitiske mål tar sikte på å gjøre Europa til det første klimanøytrale kontinentet innen 2050. Dette vil kreve storskala innføring av variable fornybare energikilder (VRES), som vind- og solkraft, og en gradvis utfasing av regulerbare fossildrevne produksjonsteknologier. Dette presser frem et behov for tilgang til nye regulerbare ressurser for å sikre et pålitelig og rimelig kraftsystem. I den nordiske delen av systemet vil de eksisterende vannkraftanleggene spille en avgjørende rolle som en regulerbar og fornybar produksjonsteknologi, som kan balansere variasjonen i VRES. Det er imidlertid behov for mer fleksibilitet både på tilbuds- og etterspørselssiden, og flere nye teknologier har potensial til å bidra til dette behovet. Dette prosjektet tar perspektivet av et 100 % fornybart europeisk elektrisitetssystem, og legger vekt på den nordeuropeiske delen av systemet hvor vannkraft vil spille en avgjørende rolle også i fremtiden. Prosjektet vil gi ny innsikt i kraftmarkedets modelleringsbehov og kunnskap om mulige mønstre for drift og prisdannelse i Norden i et fullt fornybart europeisk elektrisitetssystem. Nye teknologier både på tilbuds- og etterspørselssiden må være tilstrekkelig representert i fremtidige kraftmarkedsmodeller, og det er behov for å bedre forstå effekten av å øke kortsiktig fleksibilitet og usikkerhet på vannverdier og driftsmønstre for vannkraftsystemet. For å imøtekomme disse behovene, vil dette prosjektet utvikle nye metoder og algoritmer som skal integreres i en ny forskningsprototype kraftmarkedsmodell, egnet for å analysere et 100 % fornybart elektrisitetssystem i skalaen Europa/Nord-Europa. Scenarier for et fullt fornybart elektrisitetssystem vil bli etablert for å legge til rette for modelltesting, verifisering og analyser.

The planned trajectory for the future European electricity system involves large-scale deployment of variable renewable energy sources (VRES), such as wind and solar power, and a gradual phase-out of dispatchable fossil-fueled generation technologies. This pushes forward a need for entrance of new dispatchable resources to ensure a reliable, secure and affordable power system. In the Nordic part of the system, the existing hydropower facilities will play a crucial role as a dispatchable renewable generation technology, balancing the variability in VRES. However, more flexibility is needed on both the supply and demand side, and several new technologies have the potential to further contribute to this need. The main project objective is to provide new insight into the power market modeling needs and knowledge about possible patterns for dispatch and price formation in the Nordic region in a 100% renewable European electricity system. To achieve this goal, the project will formulate methodologies and algorithms needed in the future power market models to represent the system operation and price formation with adequate precision. Emerging technologies on the supply side and the new types and increased flexibility of demand will be represented at an appropriate temporal and spatial resolution. Moreover, the impact of increasing short-term flexibility and uncertainty on the longer-term operation of hydropower resources will be investigated. Scenarios for a 100% renewable electricity system will be generated by linking energy system expansion planning and power market models. These scenarios will be analyzed to gain insight in dispatch patterns, price formation, and revenue streams for different technologies.