Due to the increased demand for electricity in recent years and the estimated demand in the future it has become clear that the capacity of the Swedish electrical grid is insufficient, and the grid is not able deliver the amount of power that is demanded by the market. The crucial points in the grid where the grid capacity is insufficient could be several. It could be in the transmission system but also at locations in the distribution system, such as congestion points for residential areas for example. For the grid to be able to meet the new demands large investments are needed to renew electricity grid. This will cost a lot of money and it will take several years before the grid capacity is up to scale. A problem is that the grid must be dimensioned for the highest power peaks that could be expected even though these might occur just a few times every year. As a response to this a new market for flexibility solutions in the grid has arisen. An example of a flexibility solution is a method called peak-shaving. Peak-shaving is a method that levels out the overall load-profile and so on reduces the highest power-peaks. The aim of this thesis was to investigate how integrated power systems with battery storageinstalled in household villas could implement peak-shaving with the purpose of providing a flexibility-service to the grid. The study includes theoretical simulations, as well as practical experiments and performance analyses of installed systems. The study also includes an investigation how the current price model and tax rules create incentives for costumers to provide this flexibility service. Firstly, a theoretical simulation model in MATLAB was developed that could make a virtual simulation of the result from implementation of peak-shaving based on historical data of the power profile of the household. After this, experimental tests were conducted for three households where peak-shaving was implemented. With the data from the experiments the performance and potential deficiency of the installed systems could be analysed. With the recorded data from the experiments and with collected data of the hourly based price for electricity it could be studied what impact peak-shaving has on the costs for the household and so on what incentives the price model and tax rules creates to implement peak-shaving.What could be concluded in the study was that peak-shaving has a good potential to reduce power-peaks and provide flexibility to the grid. The results from the tests showed that the power-peaks were able to be reduced but the power systems did however have some observed deficiencies that reduced their performance. It could also be concluded that the current price model and tax rules often increases the costs when implementing peak-shaving and so on create poor incentives to provide this flexibility service.

Aggregators targeting smaller customers, and their possibility to alleviate grid congestions through local flexibility markets, is a new concept in Sweden. The study’s purpose consisted of four main objectives. Investigate SthlmFlex and compare it to two other European flexibility markets. Explore the institutional, technical, financial and social considerations of an aggregator in Sweden. Identify barriers for the aggregators considerations as well as market barriers for SthlmFlex. Lastly, estimate the potential of aggregated demand side flexibility from heat pumps and electric vehicles in single-family houses to alleviate grid congestions in Stockholm 2021-2030. The study mainly followed an exploratory research approach where literature review was combined with interviews. A quantitative approach was applied for the estimation of the potential. SthlmFlex is an open market that offers trade of flexibility services as well as temporary subscriptions that allows Ellevio and Vattenfall to manage grid congestions through different solutions. The most noticeable difference in the comparison of markets was that SthlmFlex did not offer an integrated rebalancing mechanism. New Swedish regulations that will enable independent aggregation will be enforced in the beginning of 2022 and will facilitate the operation and acquisition of customers for aggregators. The aggregator requires a technical setup of both hardware and software to gain control of the technology and active the flexibility service. The business model is centred on sales of the technical system, which enables implicit and explicit services. Explicit services constitute a small part of the total revenue stream which is due to the low prices offered on flexibility markets. The aggregator has to consider the customers’ view on demand side flexibility and their competence within the electricity system. The study concluded that there is enough demand side flexibility potential in single-family houses to alleviate grid congestions in Stockholm from 2021-2030. However, several barriers were identified that limits the realization of this potential and the development of aggregators in Sweden. These include barriers related to balance responsibility, measurements and low revenue streams. Barriers in terms of market design and market approach were also identified specifically for SthlmFlex. / Aggregatorer som riktar sig mot mindre kunder, samt deras möjligheter att bidra till att minska flaskhalsarna i elnätet, är ett nytt koncept i Sverige. Studiens syfte bestod av fyra huvudmål. Utforska SthlmFlex och jämföra den med två andra europeiska flexibilitetsmarknader. Undersöka de institutionella, tekniska, finansiella och sociala övervägandena för en aggregator i Sverige. Identifiera barriärer för aggregatorns överväganden samt marknadsbarriärer för SthlmFlex. Slutligen, uppskatta potentialen av aggregerad efterfrågeflexibilitet från värmepumpar och elbilar i småhus för att underlätta flaskhalsar i elnätet i Stockholm från 2021–2030. Studien följde en utforskande ansats där litteraturstudier kombinerades med intervjuer. En kvantitativ metod användes för att uppskatta potentialen.SthlmFlex är en öppen marknad som erbjuder handel av flexibilitetstjänster samt tillfälliga abonnemang som tillåter Ellevio och Vattenfall hantera flaskhalsar i elnätet genom olika lösningar. Den mest noterbara skillnaden i jämförelsen av marknader var att SthlmFlex inte erbjöd en integrerad åter balanserande mekanism. Nya svenska regler som möjliggör oberoende aggregering träder i kraft i början av 2022 och kommer underlätta driften och införskaffning av kunder för aggregatorn. Aggregatorn kräver en teknisk struktur som med både hårdvara och mjukvara för att få kontroll av teknologin och aktivera flexibilitetstjänster. Affärsmodellen kretsar kring försäljning av det tekniska systemet som möjliggör tjänster som implicit, explicit och övriga. Explicita tjänster utgör en väldigt liten del av den totala intäktsmodellen, bland annat på grund av de låga priserna som erbjuds på flexibilitetsmarknader. Aggregatorn måste ta hänsyn till kundernas inställning till efterfrågeflexibilitet samt deras kompetens inom elsystemet. Studiens slutsats visar att den potentiella efterfrågeflexibiliteten hos småhus är tillräcklig för att underlätta flaskhalsar i elsystemet i Stockholm från 2021–2030. Flera barriärer identifierades som begränsar realisationen av denna potential och utvecklingen av aggregatorer i Sverige. Dessa inkluderade barriärer relaterade till balansansvar, mätning och låga inkomstströmmar. Barriärer i form av marknadsdesign och syfte med marknad identifierades även för SthlmFlex.

The Swedish electricity system is transitioning due to the establishment of climate policy goals and trends related to technology and demographics. The transition has resulted in an increased demand for electricity. The increased demand for electricity in combination with lack of forecasts, planning and coordination between actors in the electricity sector has led to the occurrence of grid congestion. Extending the network is time-consuming and requires substantial investments. Instead, an alternative is to utilise the available grid capacity more efficiently by implementing flexibility solutions. Flexibility can be achieved by implementing incentives such as grid tariffs. This solution has recently gained much attention in Sweden, but it is not apparent how grid tariffs should be designed. The purpose of this thesis is to investigate how distribution grid tariffs could be designed to incentivise different actors to contribute to flexibility in a way that results in an efficient use of the electrical grid. A qualitative study was performed, collecting empirical data through semistructured interviews with actors in the Swedish electricity market. The aim is that the results from this thesis will act as a basis for DSOs planning to design grid tariffs with the purpose to utilise the grid more efficiently. The findings present a ToU capacity charge with off-peak periods that are free of charge as the preferable main price signal in the tariff to achieve efficient utilisation of the grid. It is further argued that other structural elements can complement the ToU capacity charge. A small fixed charge could be added in order to contribute to the cost reflectiveness of the grid tariff. A small energy charge could be incorporated in order to provide consumer with incentives to be flexible below the current metered maximum power and strengthen the signal from the ToU capacity charge. A small energy charge can avert difficulties related to providing incentives below the current metered maximum, as it still can provide some incentives to be flexible, or strengthen the signal from the ToU capacity charge. Further, the energy charge can ensure sustainability if customers respond well to a ToU capacity charge and to compensate solar PV customers. Furthermore, recommendations to further enable the grid tariffs potential to provide price signals include shifting the focus of the revenue cap from CapEx to OpEx and exploring the hampering signals of the energy tax as well as contradicting price signals from the wholesale electricity price. / Det svenska elsystemet genomgår en förändring till följd av införandet av klimatmål och trender relaterade till teknik och demografi. Denna förändring har resulterat i ett ökat effektbehov. Ett ökat effektbehov i kombination med bristande prognostisering, planering och samordning mellan aktörer inom elsektorn har lett till uppkomsten av kapacitetsbrist. Att bygga ut elnätet är tar tid och kräver större investeringar. Ett alternativ är att istället utnyttja det befintliga elnätet mer effektivt genom att implementera flexibilitetslösningar. Flexibilitet kan uppnås genom att införa incitament i form av elnätstariffer. Denna lösning har nyligen fått mycket uppmärksamhet i Sverige, men det är inte klart inte hur dessa elnätstariffer ska utformas. Syftet med detta arbete är att undersöka hur distributionsnätets tariffer kan utformas för att stimulera olika aktörer att bidra med flexibilitet på ett sätt som resulterar i en effektiv användning av det befintliga elnätet. En kvalitativ studie genomfördes där empiriska data samlades in genom semistrukturerade intervjuer med aktörer på den svenska elmarknaden. Syftet är att resultaten från detta arbete ska fungera som ett underlag för nätägare som planerar att utforma elnätstariffer med syftet att utnyttja nätet mer effektivt. Resultaten visar att en ToU-effektavgift med gratis off-peak perioder bör vara den huvudsakliga prissignalen i en elnätstariff som ämnar att utnyttja det befintliga nätet mer effektivt. Det visar även att andra strukturella element kan komplettera ToU-effektavgiften. En mindre fast avgift kan adderas i syfte att göra elnätstariffen mer kostnadsriktig. En mindre energiavgift kan införas för att ge kunder incitament att vara flexibla även under den nuvarande uppmätta maximala effekten och stärka signalen från ToU-effektavgiften. Vidare kan energiavgiften säkerställa tillräckliga intäkter för nätägaren om kunderna svarar bra på en ToU-effektavgift och för att kompensera kunder med solceller. Ytterligare rekommendationer för att möjliggöra prissignaler genom elnätstariffer inkluderar att skifta fokus på intäktsramen från CapEx till OpEx och utforska de hämmande prissignalerna från energiskatten och de motstridiga prissignalerna från elhandelspriset.

För att Sverige ska uppnå de energimål som satts upp i enighet med Agenda 2030, är det av stor vikt att implementera mer förnybara resurser. Sektorkopplingsstrategier är en potentiell åtgärd vilket skulle optimera det svenska energisystemet. På sikt skulle det även kunna frigöra kapacitet, och därmed möjliggöra hantering av en större andel förnybara källor i elnätet. Syftet med den här studien är att bistå med en nulägesrapport av sektorkopplingsetablering i Sverige, med särskild fördjupning i region Gotland. Studien grundas i en omfattande litteraturstudie och kvalitativa intervjuer. Genom att studera tidigare litteratur inom området identifierades tekniker och metoder inom sektorkoppling, vars nuvarande utsträckning i Sverige kartlades. Den fördjupade datainsamlingen för studien var ostrukturerade kvalitativa intervjuer med projektledare och aktörer med relevans för Gotland. Resultatet från studien är en sammanställning av sektorkopplingtekniker samt hur dessa kan bidra till att öka flexibiliteten i energisystemet i allmänhet, och elnätet i synnerhet. Vidare kartlades projekt i Sverige som tillämpar dessa tekniker. Slutsatserna visar på att sektorkoppling redan är etablerat i Sverige, men befinner sig i ett tidigt stadium. Resultatet visade vidare att det krävs engagemang från kunder och aktörer, samt en viss standard i energisystemet för att möjliggöra en framgångsrik tillämpning av sektorkoppling i det svenska energisystemet. Resultaten belyser likväl att en fortsatt etablering av sektorkoppling kan komma att kräva ekonomiska incitament i form av bidrag och satsningar. / Including more renewable energy sources in the energy system is of great importance to enable Sweden to achieve its climate goals in unity of Agenda 2030. Sector coupling is a potential strategy for energy optimization, which in time could become a more established method to manage capacity issues, as well as permitting more renewable energy sources in the electricity grid. The purpose of this study is to compile a status report on current sector coupling in Sweden, with additional further investigation of region Gotland. The study is based on a comprehensive literature study as well as data collection through qualitative interviews with relevant stakeholders. Previous research and literature in the field enabled the identification of different technologies and methods relating to sector coupling. Qualitative data was gathered through unstructured interviews with represenatatives from companies and organizations having their focus set on energy planning in the Gotland region. The results consist of an assortment of various sector coupling technologies and their ability to increase the flexibility of the power grid and energy system in Sweden. In addition, several projects with diverse implementation of sector coupling strategies were also being mapped out. In conclusion, it became apparent that sector coupling is only at its earlier stages of implementation in Sweden. Further interest and commitment by customers and businesses is of great importance and needed to enable expansion of sector coupling technologies in Sweden. Moreover, the energy system requires standards, as well as financial incentives to promote further use of sector coupling in society.