I Sverige sker en omställning till förnyelsebar elproduktion, tidigare har vi förlitat os på bland annat vattenkraft som har varit enkel att reglera och på så sätt anpassat produktionen efter konsumtionen. De förnyelsebara energikällorna som sol och vindkraft kan inte styras på samma sätt och risken för obalans mellan produktion och konsumtion ökar.  De olika förbrukarna i ett elnät, som exempelvis villor följer samma förbrukningsmönster vilket gör att totaleffekten för nätet blir hög under vissa perioder. Elnätet måste vara dimensionerat för att klara höga effekter, även om behovet är kortvarigt. Inom Arvika elnät sker mycket liten elproduktion och de måste importera stora energimängder till nätet. Arvika Teknik AB köper in el till nätet från Ellevio via ett effektabonnemang. Kostnaderna för inköp kan sänkas om nätets effektbehov minskas. I detta arbete undersöks effektbehovet i nätet för att få en förståelse för nätets beteende. Efterfrågeflexibilitet kan användas för att sänka effektbehovet, nätavgiften kan sänkas genom justering av avtalad effekt från Ellevio.

In association with Sweco Energuide, two different futurescenarios have been developed regarding how the power gridcustomers might use the power grid in 10 years. In the firstscenario, scenario high load, the customers will not use anyenergy storage or load management. As a result their power demandwill increase drastically. If the customers act as in the secondscenario, scenario low load, they will see the potential ininvesting in energy storage and load management to reduce theirpower grid costs. The study has explored the economic incentivesto invest in scenario low load, which factors will affect thechoice of scenario low load and what will push the customers tochoose between the scenarios.The purpose of the study has been fulfilled by hearing theexperts’ prognosis for the future and doing a net present valueanalysis to examine the economic incentives. Power grid companieswill charge the maximal power output and if the customer do notmake any active choices it will lead to higher electrical costs.The economic incentives are mainly dependent on which choices thecustomers make regarding how the car is charged. By choosing lowercharge power and by consuming the power during time periods withlower electrical costs the customer can find incentives to act asscenario low load. If there is a time dynamic tariff theincentives increases. Even though the battery technologies andload management techniques are constantly developed the costs aretoo high and reduce the profitability of scenario low load.

Trafikverket har genom en kapacitetsutredning och nationell plan fastslagit att de ska satsa på att möta framtida efterfrågeökning av transporter genom att effektivisera den befintliga infrastrukturen i första hand, eftersom utbyggnad är väldigt kostsamt och tar lång tid. För det allmänna nätet har begreppet och konceptet intelligenta elnät diskuterats sedan 2005 som ett sätt att effektivisera användningen av näten för att möta nya politiska krav som innebär en energiomställning samt ökad involvering från kunder. Då detta är ett vedertaget koncept för det allmänna nätet blev det relevant att undersöka hur förutsättningar och behov för ett liknande koncept till järnvägens banmatningssystem kunde tänkas se ut. Målet för studien är därför att identifiera potentialen i att utveckla ett liknande koncept för banmatningssystemet som intelligenta elnät är för det allmänna nätet, men också att föreslå lösningar från dagens tillgängliga intelligenta tekniker. För ÅF Infrastructure AB är målet med examensarbetet att utöka kunskapen på området. Av denna anledning blev syftet med examensarbetet att undersöka just förutsättningar och behov av intelligenta elnät till järnvägens banmatningssystem genom en jämförelse med det allmänna nätet samt en situationsanalys av norra malmbanan. Förutsättningarna beskrivs från en litteraturstudie av forskningen och marknaden samt intervjuer med representanter från systemägarna Trafikverket och Vattenfall. Behovet av intelligenta tekniker till banmatningssystemet beskrivs av en statistisk analys gjord på sträckan mellan Stenbacken och Tornehamn på norra malmbanan i Norrbotten. Resultatet från litteraturstudien visar att forskningen kring intelligenta banmatningssystem mestadels är applikationsinriktad och det beskrivs som ett kaos av applikationer som saknar en grundstomme i ett definierat ramverk. Det finns dock en studie som definierat funktioner till ett koncept kring intelligenta järnvägssystem som tar ett helhetsgrepp om järnvägssystemet och föreslår funktioner som forskningen kan tänkas fokusera på. På marknaden har det uppstått tvärvetenskapliga samarbeten mellan IT-bolag och järnvägsbolag för att ta fram integrerade intelligenta tekniker. Idag finns exempel på energieffektiva tåg, aktiv kompensering av övertoner och reaktiv effekt samt lagringsenheter som hanterar återmatning av effekt. Övertoner, reaktiv effekt och återmatning av effekt är alla parametrar som gör banmatningssystemet ineffektivt idag. Resultatet från intervjuerna visar att Vattenfall ser på intelligenta elnät som det framtida elnätet och har börjat implementera det. Trafikverket ser inte på det framtida banmatningssystemet inom ramen av ett koncept så som intelligenta elnät, men ökar informationsinsamlingen för att skapa förståelse kring systemet. Trafikverket var också del av ett europeiskt samarbete för att skapa ett intelligent energihanteringssystem med interoperabilitet mellan länderna och så har de infört överordnad styrning av effekt med goda resultat. De utvecklar alltså elnäten i samma riktning, där Vattenfall gör det inom ramen för intelligenta elnät medan Trafikverket inte har ett definierat koncept som framtidsscenario. Den statistiska analysen indikerar att den aktiva effekten mellan Stenbacken och Tornehamn slår i taket för maxgräns med dagens trafik, så om trafiken ska utökas som planerat behöver systemet effektiviseras eller byggas ut. Analysen visar också att återmatad effekt tas upp av andra tåg på sträckan, vilket leder till minskad utmatad effekt men högre ledningsförluster. Slutligen visar analysen hur viktigt det är att kvalitetssäkra insamlingen av data. Studien var svår att genomföra på grund av avsaknad av parametrar och osäkerheter kring hur de tagits fram. Sammanfattningsvis visar studien att det finns förutsättningar för ett intelligent banmatningssystem då forskningen efterfrågar ett konceptuellt ramverk i ett kaos av applikationsforskning, men som också börjat närma sig just detta. Dessutom finns intelligenta tekniker på marknaden samt en systemägare som utökar informationsinsamlingen och bidrar till utvecklingen via europeiskt samarbete. Den statistiska analysen visar att det finns ett behov av intelligenta tekniker för att kunna utöka trafiken på norra malmbanan samt ett behov av att kvalitetssäkra insamlingen av data. En föreslagen lösning återfinns inom ramen för intelligenta järnvägssystem med enheter som fångar upp återmatad effekt, vilket skulle minska överföringsförlusterna och osäkerheten kring vart i systemet effekten tar vägen och hur systemet påverkas av den. Om trafiken kunde optimeras med hänsyn till effekttoppar skulle trafiken på norra malmbanan kunna utökas utan att taket för maxgräns slås i då denna gräns endast nåddes, eller var nära att nås, vid några få tillfällen. / The aim of this thesis was to investigate the possibility and need of smart grids to the railway power supply system. The possibilities were investigated through a literature study and interviews, which resulted in a systems perspective of research, market and system, related to smart grids and intelligent transportation systems. The results then constituted a basis for a comparison between smart grids for the national grid and smart grids to the railway power supply system. The need of smart grids to the railway power supply system was investigated through a case study of statistical analysis. The case study was located to the most northern railway in Sweden between Stenbacken and Tornehamn. This thesis concludes that the research and market are focused on developing technical applications to create an intelligent railway transportation system but lacks a well-defined concept like the smart grid concept for the national grid. The owner of the railway power supply system, Trafikverket, is planning on increasing the amount of data collected from the system and has participated in a European collaboration to set standards for an interoperable energy management system. The case study indicates a need to make the railway power supply system more efficient or expand the power grid to be able to meet future requirements of more traffic. With regards to Trafikverkets method of making the system more efficient as a first option to increase capacity, this study suggests to do this with smart grids.

To meet new regulations and the demand for a more sustainable energy system, the electricity grid will play an important role. Since the grid owners operate in a monopoly environment a regulating authority, the Swedish Energy Markets Inspectorate (Ei), sets a revenue cap that determines their profits. Changes were made for the regulating period 2016-2019, which now states that grid operators no longer can charge their customers with already depreciated grid components. To spur the grid operators to invest in smarter and more efficient technology, Ei also introduced two new economic incentives to make companies decrease their electricity losses and use the grid more evenly. The first aim of this thesis was to investigate how this new regulatory framework affected the grid operators, by performing interviews and sending out a survey. The result showed that the new regulatory decreases the grid operators’ profitability and also affects their investment strategies. The age of a grid has become more important than both efficient use of the grid and voltage quality when considering investments, since age now has a major impact on the profits. The new incentives however, has almost no effect on the way the grid operators act. The second aim of this study was to investigate how much a grid operator could save with these new incentives. A case study were conducted at Upplands Energi, a small local grid operator, and calculations with their usage data were performed in MATLAB. The results showed that load management by installing control equipment on costumers’ heat pumps and thereby decreasing their power peaks, could save money. By connecting 500 customers Upplands Energi could save about 150 000 SEK per year, and with 5 000 customers they could save almost half a million SEK per year.

The need for a more efficient electrical grid has made the smart grid concept popular in recent years. The aims of this study are to identify the conditions in Sweden for implementing a smart grid and to analyse the opinions of stakeholders. One finding is that the large capacity of Sweden’s existing electrical grid decreases the immediate need for smart grid solutions. However, the rapid increase in wind power might push the development of a smart grid in the coming years. By employing case study methodology, five different smart grid projects in Sweden are discussed, using different theoretical frameworks, including actor network theory, discourse analysis, technological trajectories, diffusion of innovation and timing of entry. Norra Djurgardsstaden, a large construction project in Stockholm in which smart grid technology is used, is then analysed. The differing views of the parties involved in the project raise the question of whether more coordination is needed. Another project at Falbygdens Energi focuses on energy storage in batteries. This project poses the question of whether the regulation of the Swedish power market needs to be reformed to support the smart grid and to encourage new ways of collaborating and doing business. The final discussion concludes by suggesting new research questions.

Electricity production from renewable energy resources such as wind energy and photovoltaics is variable. Integration of these intermittent resources into the electricity system leads to new challenges in how to manage imbalance between supply and demand on the grid. One way to meet these challenges is to develop so-called smart grid solutions. One idea, called demand response, is to adjust the amount or timing of energy consumption, e.g. by control of household appliances, to provide flexibility that could be used to balance the grid. In aggregate, when applied to many units across the system, large volumes of energy could be made available when needed and this grid flexibility can be used as a product on the electricity regulation market. Despite the potential benefits, the number of demand response bids is currently low. The aim of this thesis is to identify barriers in the Swedish regulation market, and togive Sweden's transmission system operator, Svenska kraftnät, recommendations on how to facilitate implementations of the technique. This has been done throughliterature studies and a wide range of interviews with people within the electricity market sector. The results indicate that a combination of several elements in the complex energy system impede the introduction of demand response. The main issues are related to market regulations and profitability difficulties. The authors recommend that Svenska kraftnät lowers the minimum bid size in all of the Swedish bidding areas, and adjusts the balance responsibility agreement and the system of balancing settlement.

Att öka leveranskvaliteten i sina elnät är något som varje nätbolag strävar mot. En metod att göra detta kan vara att utrusta nätstationer i mellanspänningsnätet med feldetektering och fjärrstyrning för snabbare felsökning och sektionering vid fel. I denna studie har dessa möjligheter utretts och även de potentiella vinsterna i kortare avbrottstider mätt i indikatorn SAIDI. Studien har resulterat i ett förslag för fortsatt investering i feldetektering och fjärrstyrning i Umeå Energis elnät. Den metod som använts är att beräkna SAIDI för det värsta felscenariot för varje matande linje som tittats på, både med och utan elnätsautomation. Det förslag som tagits fram har utgått ifrån de enskilda matningarna förutsättningar vad gäller kundantal, antal nätstationer och nättopologi och har sedan jämförts med två standardalternativ, med detektering i samtliga nätstationer samt detektering i mitten av linjen. Resultatet visar att det förslag som lämnats till Umeå Energi har potential att sänka det summerade SAIDI-värdet vid värsta felscenario från 37 minuter till 10 minuter i de matningar som undersökts. Detta till en kostnad av mindre än två miljoner kronor, eller en kostnad per potentiellt minskad SAIDI-minut på ca. 70 000 kr. Studien har tittat på 16 matande linjer med totalt ca. 17 000 kunder.

The electricity network is in many places facing an eventful future where much will happen in a short period of time. Many network owners today have a network that is somewhat outdated and in short in need of upgrading and modernization, a modernization towards a smarter network. As the government sets new demands on the electricity meter of the future, Sweden's network owners are faced with a lot of other demands and challenges to be addressed. In this work, the definition of smart grids is investigated and how a small electricity grid should prioritize its investments and developments in its grid in a near future.Elnätsbranschen står på många punkter inför en händelserik framtid där mycket kommer att hända på kort tid. Många nätägare står idag med ett nät som är något föråldrat och inom kort i behov av en upprustning och modernisering, en modernisering mot ett smartare elnät. I takt med att regeringen ställer nya krav på framtidens elmätare så ställs Sveriges nätägare inför en hel del andra krav och utmaningar man måste ta itu med. I Detta arbete så undersöks definitionen av smarta elnät och hur en mindre elnätsägare bör prioritera sina investeringar och utvecklingar i sitt elnät i den närmaste framtiden. / Elnätsbranschen står på många punkter inför en händelserik framtid där mycket kommer att hända på kort tid. Många nätägare står idag med ett nät som är något föråldrat och inom kort i behov av en upprustning och modernisering, en modernisering mot ett smartare elnät. I takt med att regeringen ställer nya krav på framtidens elmätare så ställs Sveriges nätägare inför en hel del andra krav och utmaningar man måste ta itu med. I Detta arbete så undersöks definitionen av smarta elnät och hur en mindre elnätsägare bör prioritera sina investeringar och utvecklingar i sitt elnät i den närmaste framtiden.

Under de senaste åren har blockchain-tekniken fått mer och mer uppmärksamhet. Det har visat speciella fördelar i digital valuta, eftersom det distribueras och dess data inte kan ändras. Med fler länder som presenterar idén om kraftsysteminnovationen har ett stort antal distribuerade kraftkällor dykt upp. Nätanslutningen för dessa distribuerade kraftkällor leder till instabil nätdrift och ökar svårigheten att hantera kraftigt. Därför finns det ett akut behov av en lösning som kan realisera direkt transaktion av distribuerad kraftförsörjning. Denna artikel gör en fördjupad analys av blockchain-tekniken, inklusive hasalgoritm, konsensusmekanism, Merkle-träd, smart kontrakt etc. Och sedan studeras Ethereum och smarta nät. Den här artikeln realiserar automatisering och intelligens för mätning av eltransaktioner genom smart kontraktsteknik som tillhandahålls av Ethereum. En blockchain privat kedja skapas och sedan distribueras det smarta kontraktet i den privata kedjan. Med fördelarna med blockchaintekniken ovan kommer lagring av kraftdata och krafttransaktioner att vara mer trovärdig och mer transparent. Sammantaget designar och bygger detta papper ett smart grid-system baserat på blockchain-smarta teknik. Systemet kan inte bara användas för smarta nätsystem utan även för andra energisystem. Denna artikel ger en referens för tillämpning av blockchain-teknik. / In recent years, blockchain technology has received more and more attention. It has shown special advantages in digital currency, because it is distributed and its data cannot be altered. With more countries put forward the idea of the power system innovation, a large number of distributed power sources have emerged. The grid connection of these distributed power sources will lead to unstable grid operation and greatly increase the difficulty of management. Therefore, there is an urgent need for a solution that can realize direct transaction of distributed power supply. This article makes an in-depth analysis of the blockchain technology, including hash algorithm, consensus mechanism, Merkle tree, smart contract, etc. And then the Ethereum and smart grids are studied. This article realizes automation and intelligence of the electricity transaction measurement through the smart contract technology provided by Ethereum. A blockchain private chain is created and then the smart contract is deployed into the private chain. With the advantages of blockchain technology aforementioned, the storage of power data and the power transactions will be more credible and more transparent. All in all, this paper designs and builds a smart grid system based on the smart contract technology of blockchain. The system can be used not only for smart grid systems but also for other energy trading systems. This article provides a reference for the application of blockchain technology.

Under de senaste åren har blockkedjans popularitet blivit alltmer känd och dess popularitet har ökat. Aspekten av att använda en blockkedja i olika delar av samhället har diskuterats och testats. Smarta elnät är också ett brett ämne som har undersökts djupt, idén fortsätter att utvecklas och dess implementation i ett större samhälle. Slutligen är intelligenta agenter ett mål som används och diskuteras i stor utsträckning idag. Användningen av intelligenta agenter sträcker sig till områden som datautvinning, dataanalys och andra olika tjänster. Denna studie har börjat med ett föreställt scenario, men med avseende på olika områden blev det ett avskalat scenario där det förverkligade scenariot utvecklade ett bevis på koncept. Visionen med avhandlingen var att ta fram ett nytt sätt att köpa mindre mängder elektricitet, vilket framtar en ny metod för att köpa el från andra privatpersoner som har lagrat ström från olika källor där det inte kommer till användning. Undersökning av olika blockkedjealternativ slutade med alternativet Ganache som fungerar med kryptovalutan Ethereum. Scenariot började med att en person A hade en önskan att göra ett köp med beloppsgränsen 100 SEK. Därefter utfördes implementationen för att uppfylla önskemålen hos Person A. När det gäller data och tidmätningar resulterade det i bättre än förväntade resultat. Studien har visat att genomförandet av detta bevis på koncept kan utöka förbättringar vid inköp av mindre mängder el. / In the later years, blockchain's popularity has been more recognized and its popularity has increased. The aspect of using a blockchain in different aspects of society has been discussed and tested. Smart grids are also a topic that has been deeply investigated, the idea is moving forward in the making of tweaks in the system. Lastly, Intelligent Agents are a target widely used and discussed today. The usage of Intelligent Agents is considered in areas such as data mining, data analytics, and different services. This study started with an envisioned scenario but regarding different scopes, it became a realized scenario where the realized scenario developed a proof of concept. The vision of the thesis is to bring forth a new way to purchase smaller amounts of electricity, creating a new way to purchase electricity from other civilians who have stored it from different sources where they do not use it. Investigating different blockchain alternatives led to Ganache which works with the cryptocurrency Ethereum. The scenario started with Person A that requested to purchase with the amount limit of 100 SEK. Thereafter the case was implemented to fulfill the needs of Person A. In terms of data and time measurements, it resulted in good outcomes. The study has proven that an implementation of this proof of concept could lead to improvements when purchasing smaller amounts of electricity.