Opportunities and barriers for an increased flexibility in residential consumers’ electricity consumption

• Main Authors: Sten, Amanda, Åström, Katja
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Energi och klimatstudier, ECS 2016
• Subjects: Demand side flexibility; residential consumers; demand response programs; price signals; load control; load reductions; Efterfrågeflexibilitet; elkonsumenter; efterfrågeflexibilitetstjänster; prissignaler; effektjustering; effektreduktion
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-191446

I Sverige står hushållen för en stor del av den slutliga elanvändningen och deras konsumtionsmönster bidrar till att skapa höga förbrukningstoppar, särskilt under vintermånaderna när elbehovet är som störst. Om hushållen kunde tänka sig att vara mer flexibla i när de använder el skulle förbrukningstoppar kunna dämpas avsevärt och balansen mellan elproduktion och elanvändning bli lättare att upprätthålla. Idag utnyttjas inte efterfrågeflexibilitet i någon större utsträckning, förutom den från vissa elintensiva industrier. Den flexibla kapacitet enskilda hushåll skulle kunna bidra med är naturligtvis lägre än hos industrier, men sammanslaget skulle hushållskunders flexibilitet kunna ge en substantiell inverkan på elsystemet. Vid låga utetemperaturer finns det en uppskattad potential att genomföra effektjusteringar om cirka 1 400 – 3 100 MW om värmelasten hos drygt hälften av samtliga eluppvärmda hus i Sverige omdisponeras till andra tidpunkter, och ytterligare några hundra MW om drygt hälften av samtliga hushåll i Sverige vore flexibla i när de använder hushållsel. Enligt en studie av Broberg m.fl. (2016) skulle drygt hälften av hushållen i Sverige kunna tänka sig att vara flexibla, beroende på vad flexibel innebär. Hushåll som använder el för uppvärmning kan vara flexibla genom att tillfälligt öka eller minska inomhustemperaturen, eller om de använder el i kombination med något annat uppvärmningssätt – genom att byta energikälla. Justeringen kan även ske automatiskt om uppvärmningssystemet är utrustat med central styrutrustning. Om ett stort antal kunders flexibla laster samlas ihop av en marknadsaktör skulle den totala flexibla lasten kunna säljas som kapacitet på grossistmarknaden för el eller erbjudas som upp- eller nedregleringsbud på reglermarknaden. Studien av Broberg m.fl. (2014) har även analyserat hur stor ekonomisk kompensation hushåll vill ha i utbyte mot att vara flexibla. Sett till den flexibla kapacitet hushållskunders efterfrågeflexibilitet bedöms motsvara, cirka 1 400 – 3 100 MW, är kompensationskraven legitimerade, åtminstone om den flexibla kapaciteten erbjuds på någon marknadsplats för elhandel. Styrtjänster som innebär att elanvändningen automatiskt optimeras efter elpriset kan dock vara dyra idag, vilket innebär att det främst tros vara hushåll med hög elförbrukning som utnyttjar dem och de bör därför subventioneras. En annan form av flexibilitet är att anpassa elanvändningen efter det timvarierande elhandelspriset. Den enda förutsättningen för att konsumenten ska tjäna på en sådan anpassning är att elförbrukningen mäts och debiteras på timbasis, vilket är fallet för de relativt få kunder som har valt att teckna timprisavtal. På grund av att konsumentpriset på el inte varierar särskilt mycket saknas incitament för att kunder ska vilja anpassa sin användning efter priset. Det behövs därför en mer effektiv prissättning som exempelvis förstärker volatiliteten eller gör det dyrare eller billigare att använda el vid vissa tidpunkter. === In Sweden, residential consumers account for a large share of the final electricity consumption. Their consumption patterns pose great impact on the network power peaks, especially during the winter. If residential consumers were more flexible in their consumption, peaks would be alleviated considerably and the balance between electricity supply and demand would more easily be maintained. Today, demand side flexibility is not utilized to any greater extent, except the one from energy intensive industries. De flexible capacity a single household could contribute with is of course less than within industries, but if flexible capacity from a large number of households were bundled up it would provide a considerable impact on the electricity system. At low outdoor temperatures there is an estimated potential to reach power adjustments in the size of 1 400 – 3 100 MW if the heat load in just over half of the electric heated houses in Sweden were displaced, and a few hundred more if residential consumers were flexible in their consumption of domestic electricity. According to a study by Broberg et al (2016) approximately half the population would consider to be flexible in their electricity consumption under the right circumstances. Households that use electricity for heating can be flexible through temporarily adjust the indoor temperature, or – if they heat their homes with electricity in combination with another heat source – by switching heat source. The adjustment can also be automatic if the heating system is equipped with a central control unit. If flexible capacity from a large number of households is bundled up into grid worthy demand response by a market actor, the capacity could be offered as bids on organized electricity markets. The study by Broberg et al (2014) also analysed how much compensation households require in exchange for being flexible. The compensation levels are justified with regard to the flexible capacity that can be gathered form households, 1 400 – 3 100 MW, at least as long as the capacity is sold in an organized electricity market. Services for automatic control of heating systems, where the power output is optimized after the varying electricity price, can be expensive today, which indicates that mainly households with a high electricity consumption utilize them today. Hence, they need to be subsidized. Demand side flexibility can also be to manually change consumption patterns in response to price signals. The only precondition is that the electricity consumption is measured and billed on an hourly basis, which is the case for the relatively few consumers with hourly rate agreements. The volatility of the electricity price is however subdued due to the large share of fixed surcharges, which means there is lack of incentive for consumers to adapt their consumption in response to price variations. Hence, the volatility needs to be amplified through efficient pricing.