Electrical demand flexibility is a key component to enabling a low cost, low carbon grid. In this study, residential electricity demand and flexibility is explored from the lens of a virtual power plant operator. Individual and aggregate asset consumption is analysed using a pool of >10,000 household assets over 6 years. Key safety, comfort and availability limitations are identified per asset type. Pool flexibility is analysed using a combination of past data and principled calculations, with flexibility quantified for different products and methods of control. A machine learning model is built for a small pool of 200 assets, predicting consumption 24 hours in advance. Calculated flexibility and asset limitations are then used within an optimisation model, leveraging flexibility and combining the value of self consumption and day ahead price optimisation for a residential home. / Flexibilitet i efterfrågan av elektricitet är essentiellt för att möjliggöra ett elnät med låga kostnader och utsläpp. I denna studie undersöks elanvändning av en bostad samt flexibilitet i perspektiv från en virtuell kraftverksoperatör. Individuell och sammanlagd konsumtion analyseras genom tillgång av data från >10 000 bostäder över 6 år. Begränsningar av säkerhet, komfort och tillgänglighet identifieras per tillgångstyp. Sammanlagda flexibiliteten analyseras genom en kombination av tidigare data och principiella beräkningar, med flexibilitet kvantifierad för diverse produkter och kontrollmetoder. En modell för maskininlärning utvecklades för 200 bostäder och förutser konsumtion 24 timmar i förväg. Den beräknade flexibiliteten och tillgångsbegränsningar används sedan i en optimeringsmodell som utnyttjar flexibilitet och kombinerar värdet av självkonsumtion och optimerat pris för nästkommande dag för ett bostadshus.

This report explores the impacts of variable renewable energy (VRE) on power trading in the European wholesale electricity market. The intricate operation of a typical power exchange in Europe is accompanied by an equally complex balancing system. The increasing amount of VRE in the power system, such as wind and solar power, has far-reaching impacts for power traders in both this electricity market and the corresponding balancing system. As a result, the electricity market is evolving in unprecedented ways and new participants are entering the playing field to capitalize on the changing dynamics caused by VRE generators. One novel participant, the virtual power plant (VPP), possesses an advantage over other market participants by aggregating VRE generators with controllable renewable energy generators, like biogas and hydro plants, into one entity. This allows the VPP to both gain access to live VRE production data that larger plants don’t have, which it then utilizes to remotely dispatch various subpools of assets, and to provide balancing services to the grid. Subsequently, VPPs are able to trade VRE and other renewable electricity superiorly on the same spot markets and balancing systems as large central power plants and industrial consumers. The report asserts that VPP traders can earn profits through means of innovative trading strategies that exploit predictable market impacts caused by VRE power through a robust understanding of the electricity market and their unique access to data. / Denna rapport undersöker effekterna av variabel förnybar energi (VRE) på krafthandeln på den europeiska elhandelsmarknaden för stora aktörer. Den komplicerade driften av ett typiskt kraftutbyte i Europa åtföljs av ett lika komplicerat balanseringssystem. Den ökande mängden VRE i kraftsystemet, såsom vind- och solkraft, har långtgående effekter för krafthandlare på både denna elmarknad och motsvarande balanseringssystem. Som ett resultat utvecklas elmarknaden på enastående sätt och nya deltagare kommer in på spelplanen för att dra nytta av den förändrade dynamiken som orsakas av VRE-generatorer. En ny spelare, det virtuella kraftverket (VPP), har en fördel jämfört med andra marknadsaktörer genom att samla VRE-generatorer med styrbara förnybara energiproducenter, som biogas och vattenkraftverk, till en enhet. Detta gör att VPP både kan få tillgång till live VRE-produktionsdata som större anläggningar inte har, som den sedan använder för att distribuera olika underpooler av tillgångar och för att tillhandahålla balanstjänster till nätet. Därefter kan VPP: er handla med VRE och annan förnybar el på ett överlägset sätt på samma spotmarknader och balanseringssystem som stora centrala kraftverk och industrikonsumenter. Rapporten visar att VPP-handlare kan göra vinster genom innovativa handelsstrategier som utnyttjar förutsägbara marknadseffekter orsakade av VRE-kraft genom en detaljerad förståelse för elmarknaden och unik tillgång till data för produktionen av förnybar energi / <p>QC 20201118</p>

With increasing intermittency from renewable energy production, such as solar and wind power, the need for increased flexibility is quickly arising. The Åland Islands have an ambitious energy transition agenda with the goal of having a 100 % renewable energy system. Since there is no possibility of hydropower acting as regulatory power on Åland, reaching the goal is a challenging task. Increasing flexibility can be achieved by either implementing energy storage in the system or by matching the demand with the production.   The purpose of this study was to estimate and evaluate the technical potential of demand response (DR) on Åland, both in 2019 and for a scenario in 2030 when domestic production of wind and solar have increased. Six areas of interest were identified; electric heating, refrigeration processes, lighting, ventilation and air conditioning, electric vehicles and industries. Electricity import from Sweden to Åland was examined since high import coincides with either low domestic renewable production or high consumption. Import is therefore a good indicator for when flexibility is most required.  The results show that the technical potential of DR on Åland can lower the maximum electricity import from Sweden by 18 % in 2019. 4.3 % of the total import can be moved to times when there is less stress on the grid. Electric heating is the biggest contributor, and can by itself lower the import with three fourths of the total reduction. The domestic renewable production for 2019 is too low for DR to have an effect on the self-sufficiency. In 2030, the self-sufficiency and utilization of domestic renewable production could be increased with 4.2-9.9 % and 5.4-12 % respectively when using DR, depending on if vehicle-to-grid is implemented on a large scale or not. The cost of implementing DR is still uncertain, and varies between different resources. Nonetheless, DR in electric heating is presumably a less expensive alternative in comparison to batteries, while providing a similar service.

The high penetration of renewable energies (RE) in power systems is increasing the volatile production on the generation side and the presence of distributed energy resources (DER) over the territory. On the other hand, Virtual Power Plants (VPPs) are an aggregation of DER managed as a single entity to promote flexibility services to power systems. Therefore, VPPs are a valid approach to cope with the arising challenges in the power system related to RE penetration. This report defines the concept of a utility-scale VPP, as a tool to stabilize the grid and increase the flexibility capacity in power systems. For this purpose, the report places special emphasis in the use cases that can be developed with a utility-scale VPP. Nevertheless, implementing a utility-scale VPP is a complex procedure, as VPP solutions are highly customizable depending on the scope and the conditions of each project. For this reason, this report analyses the main factors that must be taken into account when implementing a VPP solution. The report concludes that the two most critical factors that define the viability of a VPP project are, first, the energy market design and regulatory framework and second, the technical requirements. These two must always align with the scope of the project and the use cases intended to be developed. Further, other minor factors, including a cost estimate for a VPP solution, are also considered in the report. / Den höga penetrationen av förnybara energier i kraftsystem ökar den flyktiga produktionen på produktionssidan och närvaron av distribuerade energiresurser över territoriet. Å andra sidan är virtuella kraftverk en sammanställning av distribuerade energiresurser som hanteras som en enda enhet för att främja flexibilitetstjänster till kraftsystem. Därför är virtuella kraftverk: er en giltig strategi för att hantera de uppkomna utmaningarna i kraftsystemet relaterat till förnybara energier genomslag. I denna rapport definieras konceptet med en virtuella kraftverk verktygsskala som ett verktyg för att stabilisera nätet och öka flexibilitetskapaciteten i kraftsystem. För detta ändamål lägger rapporten särskild tonvikt på användningsfall som kan utvecklas med en virtuella kraftverk-nytta. Trots det är implementering av en virtuella kraftverknyckelskala en komplex procedur, eftersom virtuella kraftverk-lösningar är mycket anpassningsbara beroende på omfattning och villkor för varje projekt. Av denna anledning analyserar denna rapport de viktigaste faktorerna som måste beaktas vid implementering av en VPP-lösning. Rapporten drar slutsatsen att de två mest kritiska faktorerna som definierar ett virtuella kraftverk projekts livskraft är, dels energimarknadens utformning och regelverk och för det andra de tekniska kraven. Dessa två måste alltid anpassa sig till projektets omfattning och användningsfall som är avsedda att utvecklas. Vidare beaktas även andra mindre faktorer, inklusive en kostnadsuppskattning för en virtuella kraftverk lösning, i rapporten.