Increased use of variable energy and integration of electricity markets in the European Union have led to new challenges when balancing supply and demand in the grid. Load management is a possible way to manage these challenges by adjusting electricity consumption in order to balance the power system. Household appliances can be used for this purpose, for example by providing automatic frequency control. The aim of this master thesis is to investigate the potential of load management from private households and to examine how the power system is affected by a more flexible electricity consumption. The thesis focuses on fridges as automatic frequency control reserves and the ability of fridges to balance the power system. Attributes such as capacity, activation time, persistence and the effect of load reconnection has been modelled in Simulink, Matlab. Complementary interviews with actors from the electricity industry have been done to summarize their insights on demand response. The results indicate that fridges can be used as a part of the automatic frequency controlled reserve FCR-N, based on assumptions made in this study. However, current requirements imposed on balancing resources are not fully met by the fridges. In order for household appliances to provide the needed flexibility, some requirements might need to be rephrased. The results also show that the capacity for providing balancing services differs for positive and negative imbalances, as consumption can be reduced with 30 MW and increased with 66 MW. When controlling the fridges by moving the reference temperature, there is a risk that the appliances will synchronize with each other, i.e. reconnect or disconnect at the same time, resulting in frequency oscillations. It is therefore important that load management is designed to avoid this kind of behavior.

Influential actors refer to smart grids as a revamped version of the energy systemwhen they argue for alternative energy pathways, and assign demonstration projects with the task of turning prospects about the future into functional configurations. This thesis explores notions of the smart grid future that are implicitly conveyed in Swedish smart grid strategy and planning documents. The purpose of this thesis is to describe and analyse how a smart grid is assembled in a Swedish demonstration project. Inspired by Science and Technology Studies (STS), it explores this process through interviews, document studies and participant observation. By combining concepts such as sociotechnical imaginaries, material participation and translations, this study sheds light on the negotiations, tensions and struggles at play in the process of making smart grids functional. This study examines how included and excluded users make sense of the smart grid and of their own role in shaping the future. What imaginaries do the actors involved in the project draw on? What materialities take part in shaping the smart grid, and what user engagements are encouraged? The aim of the study is to seek an enhanced understanding of how smart grids are made, of the different forces that shape this process and, ultimately, of the reality of Swedish households as part of a smart grid in the making. This study shows that making a smart grid functional is not as feasible as the smart grid imaginaries suggest, and it finds potential in user engagements that are suppressed within the current market regime, which is primarily arranged around economic incentives. / Inflytelserika aktörer beskriver smarta elnät som ett sätt att modernisera energisystemet och sjösätter demonstrationsprojekt med uppgift att omforma potentiellt omvälvande visioner till fungerande konfigurationer. Denna avhandling undersöker vilka föreställningar om smarta elnät som implicit förmedlas i svenska strategi- och planeringsdokument, och beskriver och analyserar hur dessa visioner påverkar hur ett smart elnät sätts samman i ett svenskt demonstrationsprojekt. Inspirerad av teknik- och vetenskapsstudier (STS) analyserar avhandlingen denna process med hjälp av intervjuer, dokumentstudier och deltagande observation. Genom att kombinera teoretiska begrepp som sociotekniska föreställningar, materiellt deltagande (material participation) och översättningar, undersöker studien de förhandlingar, spänningar och konflikter som inträffar när smarta elnät blir till. Studien belyser också hur inkluderade och exkluderade användare förstår det smarta elnätet och sin egen roll när det gäller att forma framtiden. Vilka föreställningar om framtiden använder sig de aktörer som är involverade i projektet av? Hur inkluderas olika materialiteter i utformningen av det smarta elnätet och vilka typer av användare uppmuntras av den konfigurering som sätts samman i projektet? Syftet med studien är att nå en djupare förståelse för dels hur smarta elnät blir till och de olika krafter som bidrar till denna process, och dels hur svenska hushåll konstrueras som en del av smarta elnät. Studien visar att det är inte så enkelt att skapa fungerande smarta elnät som föreställningarna gör gällande, och den hittar en outnyttjad potential hos användarna vars deltagande dikteras av marknadsmässiga villkor och ekonomiska incitament snarare än ansvar och delaktighet.

This thesis explores the use of machine learning as a load classifier in a distribution grid based on the daily consumption behaviour of roughly 1600 loads spread throughout the areas Bromma, Hässelby and Vällingby in Stockholm, Sweden. Two common unsupervised learning methods were used for this, K-means clustering and hierarchical agglomerative clustering (HAC), the performance of which was analysed with different input data sets and parameters. K-means and HAC were unfortunately difficult to compare and there were also some difficulties in finding a suitable number of clusters K with the used input data. This issue was resolved by evaluating the clustering outcome with custom loss function MSE-tot that compared created clusters with subsequent assignment of new data. The loss function MSE-tot indicates that K-means is more suitable than HAC in this particular clustering setup. To investigate how the obtained clusters could be used in practice, two K-means clustering models were also used to perform some cluster-specific peak load predictions. These predictions were done using unitless load profiles created from the mean properties of each cluster and dimensioned using load specific parameters. The developed models had a mean relative error of approximately 8-19 % per load, depending on the prediction method and which of the two clustering models that was used. This result is quite promising, especially since deviations above 20 % were not uncommon in previous work. The models gave poor predictions for some clusters, however, which indicates that the models may not be suitable to use on all kinds of load data in its current form. One suggestion for how to further improve the predictions is to add more explanatory variables, for example the temperature dependence. The result of the developed models were also compared to the conventionally used Velander's formula, which makes predictions based on the loads' facility-type and annual electricity consumption. Velander's formula generally performed worse than the developed methods, only reaching a mean relative error of 40-43 % per load. One likely reason for this is that the used database had poor facility label quality, which is essential for obtaining correct constants in Velander's formula.

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.

The use of electricity from Distributed Energy Resources like wind and solar powerwill impact the performance of the electricity network and this sets a limit to theamount of such renewables that can be connected. Investment in energy storage andcommunication technologies enables more renewables by operating the networkcloser to its limits. Electricity networks using such novel techniques are referred toas “Smart Grids”. Under favourable conditions the use of these techniques is analternative to traditional network planning like replacement of transformers orconstruction of new power line.The Hosting Capacity is an objective metric to determine the limit of an electricitynetwork to integrate new consumption or production. The goal is to create greatercomparability and transparency, thereby improving the factual base of discussionsbetween network operators and owners of Distributed Energy Resources on thequantity and type of generation that can be connected to a network. This thesisextends the Hosting Capacity method to the application of storage and curtailmentand develops additional metrics such as the Hosting Capacity Coefficient.The research shows how the different intermittency of renewables and consumptionaffect the Hosting Capacity. Several case studies using real production andconsumption measurements are presented. Focus is on how the permitted amountof renewables can be extended by means of storage, curtailment and advanceddistributed protection and control schemes. / Användningen av el från förnyelsebara energikällor som vind och sol kommer att påverka elnätet, som sätter en gräns för hur mycket distribuerad energiproduktion som kan anslutas. Investeringar i storskalig energilager och användning av modern kommunikationsteknologi gör det möjligt att öka andelen förnyelsebarenergi genom att nätet kan drivas närmare sina gränser. Elnät med sådana nya tekniker kallas ofta för ”Smarta Elnät". Implementering av sådana smarta elnät kan vara ett alternativ till traditionell nätplanering och åtgärder som utbyte av transformatorer eller konstruktion av nya kraftledningen.Nätets acceptansgräns är ett objektivt mått för att bestämma gränsen för nätets förmåga att integrera ny förbrukning eller produktion. Målet är att skapa större transparens och bidra till ett bättre faktaunderlag i diskussioner mellan nätoperatörer och ägare av distribuerade energiresurser. Denna avhandling utökar acceptansgränsmetoden för tillämpning med energilager och produktions nedstyrning och utvecklar ytterligare begrepp så som acceptansgränsen koefficienten.Forskningen visar hur varierbarheten hos olika förnyelsebara energikällor samverkar med förbrukningen och påverkar nätets acceptansgräns. Flera fallstudier från verkliga elnät och med uppmätt produktion och konsumtion presenteras. Fokus är på hur den tillåtna mängden förnyelsebara energikällor kan ökas med hjälp av energilagring, kontrollerad produktionsnedstyrning och med avancerad distribuerade skydd och kontroll applikationer. / Nicholas Etherden works at STRI AB (www.stri.se) in Gothenburg, Sweden. When he is not pursuing his half-time PhD studies he works as a specialist consultant in the field of Power Utility Automation, specialising on the IEC 61850 standard for power utility automation (today widely used in substations as well as some wind parks, hydro plants and DER and Smart Grid applications such as vehicle-to-grid integration). The author of this thesis received his Master of Science in Engineering Physics from Uppsala University 2000. Side tracks during his engineering studies included studies in theoretical philosophy, chemistry, ecology and environmental sciences as well as chairing the Swedish student committee of the Pugwash Conferences on Science and Worlds Affairs and later board member of the International Network of Engineers and of Scientists for Global Responsibility (INES) and chair of Swedish Scientists and Engineers Against Nuclear Arms. He has been a trainee at ABB in Västerås Sweden and spent six years as developer and team leader for the application development of a new relay protection family (ABB IED 670 series). In parallel to his professional work he studied power system engineering at Mälardalens University and travelled to all continents of the world. Since 2008 he is responsible for the STRI IEC 61850 Independent Interoperability Laboratory and a member of IEC Technical Committee 57 working group 10 "Power system communication and associated data models” and UCA/IEC 61850 User group testing subcommittee. He is co-author of IEC 61850-1 and main contributor to “Technical Report on Functional Test of IEC 61850 systems” and has held over 25 hands-on courses around the world on IEC 61850 “Communication networks and systems for power utility automation”. / SmartGrid Energilager

The electric power systems are currently being transformed through the integration of intermittent renewable energy resources and new types of electric loads. These developments run the risk of increasing mismatches between electricity supply and demand, and may cause non-favorable utilization rates of some power system components. Using Demand Response (DR) from flexible loads in the building stock is a promising solution to overcome these challenges for electricity market actors. However, as DR is not used at a large scale today, there are validity concerns regarding its cost-benefit and reliability when compared to traditional investment options in the power sector, e.g. network refurbishment. To analyze the potential in DR solutions, bottom-up simulation models which capture consumption processes in buildings is an alternative. These models must be simple enough to allow aggregations of buildings to be instantiated and at the same time intricate enough to include variations in individual behaviors of end-users. This is done so the electricity market actor can analyze how large volumes of flexibility acts in various market and power system operation contexts, but also can appreciate how individual end-users are affected by DR actions in terms of cost and comfort. The contribution of this thesis is bottom-up simulation models for generating load profiles in detached houses and office buildings. The models connect end-user behavior with the usage of appliances and hot water loads through non-homogenous Markov chains, along with physical modeling of the indoor environment and consumption of heating and cooling loads through lumped capacitance models. The modeling is based on a simplified approach where openly available data and statistics are used, i.e. data that is subject to privacy limitations, such as smart meter measurements are excluded. The models have been validated using real load data from detached houses and office buildings, related models in literature, along with energy-use statistics from national databases. The validation shows that the modeling approach is sound and can provide reasonably accurate load profiles as the error results are in alignment with related models from other research groups. This thesis is a composite thesis of five papers. Paper 1 presents a bottom-up simulation model to generate load profiles from space heating, hot water and appliances in detached houses. Paper 2 presents a data analytic framework for analyzing electricity-use from heating ventilation and air conditioning (HVAC) loads and appliance loads in an office building. Paper 3 presents a non-homogeneous Markov chain model to simulate representative occupancy profiles in single office rooms. Paper 4 utilizes the results in paper 2 and 3 to describe a bottom-up simulation model that generates load profiles in office buildings including HVAC loads and appliances. Paper 5 uses the model in paper 1 to analyze the technical feasibility of using DR to solve congestion problems in a distribution grid. / Integrering av förnybara energikällor och nya typer av laster i de elektriska energisystemen är möjliga svar till klimatförändringar och uttömning av ändliga naturresurser. Denna integration kan dock öka obalanserna mellan utbud och efterfrågan av elektricitet, och orsaka en ogynnsam utnyttjandegrad av vissa kraftsystemkomponenter. Att använda efterfrågeflexibilitet (Demand Response) i byggnadsbeståndet är en möjlig lösning till dessa problem för olika elmarknadsaktörer. Men eftersom efterfrågeflexibilitet inte används i stor skala idag finns det obesvarade frågor gällande lösningens kostnadsnytta och tillförlitlighet jämfört med traditionella investeringsalternativ i kraftsektorn. För att analysera efterfrågeflexibilitetslösningar är botten-upp-simuleringsmodeller som fångar elförbrukningsprocesser i byggnaderna ett alternativ. Dessa modeller måste vara enkla nog för att kunna representera aggregeringar av många byggnader men samtidigt tillräckligt komplicerade för att kunna inkludera unika slutanvändarbeteenden. Detta är nödvändigt när elmarknadsaktören vill analysera hur stora volymer efterfrågeflexibilitet påverkar elmarknaden och kraftsystemen, men samtidigt förstå hur styrningen inverkar på den enskilda slutanvändaren.  Bidraget från denna avhandling är botten-upp-simuleringsmodeller för generering av elförbrukningsprofiler i småhus och kontorsbyggnader. Modellerna kopplar slutanvändarbeteende med elförbrukning från apparater och varmvattenanvändning tillsammans med fysikaliska modeller av värmedynamiken i byggnaderna. Modellerna är byggda på en förenklad approach som använder öppen data och statistisk, där data som har integritetsproblem har exkluderats. Simuleringsresultat har validerats mot elförbrukningsdata från småhus och kontorsbyggnader,  relaterade modeller från andra forskargrupper samt energistatistik från nationella databaser. Valideringen visar att modellerna kan generera elförbrukningsprofiler med rimlig noggrannhet. Denna avhandling är en sammanläggningsavhandling bestående av fem artiklar. Artikel 1 presenterar botten-upp-simuleringsmodellen för genereringen av elförbrukningsprofiler från uppvärmning, varmvatten och apparater i småhus. Artikel 2 presenterar ett dataanalytiskt ramverk för analys av elanvändningen från uppvärmning, ventilation, och luftkonditioneringslaster (HVAC) och apparatlaster i en kontorsbyggnad. Artikel 3 presenterar en icke-homogen Markovkedjemodell för simulering av representativa närvaroprofiler i enskilda kontorsrum. Artikel  4 använder resultaten i artiklarna  2 och 3 för att beskriva en botten-upp-simuleringsmodell för generering av elförbrukningsprofiler från HVAC-laster och apparater i kontorsbyggnader. Artikel  5 använder modellen i artikel 1 för att analysera den tekniska möjligheten att använda efterfrågeflexibilitet för att lösa överbelastningsproblem i ett eldistributionsnät. / <p>QC 20160329</p>

I dagsläget har världen en stadigt växande befolkning och där igenom en stadigt växande energiförbrukning. Med en växande energiförbrukning har det under de senaste åren uppenbarats diskussioner rörande samhällets hållbarhet och miljöpåverkan.  Samtidigt sker det en kontinuerlig teknikutveckling och människan är mer beroende av konstant elförsörjning än någonsin tidigare. Teknologiska framsteg, tillsammans med önskan att sträva mot ett mer hållbart samhälle med hög elleveranssäkerhet, har mynnat ett begrepp kallat smarta elnät. Till följd av att elnätet involverar en stor bransch råder det delad mening över vad som utgör ett smart elnät. Detta har lett till uppkomsten av olika definitioner och modeller av konceptet. I syfte att skapa en övergripande uppfattning har en litteraturstudie utförts för att sammanställa de huvudsakliga områden som utgör det smarta elnätet. För att skapa denna överblick har ett förslag på en övergripande definition framtagits enligt följande: Ett smart elnät är nästa steg i elnätets fortgående utveckling som sker till följd av samhällets ökande förlitlighet på konstant elförsörjning och önskan att begränsa människans miljöpåverkan. Målet är att med hjälp av kostnadseffektiva tekniska lösningar, effektiv teknik och ekonomiska drivkrafter främja införandet av ytterligare förnyelsebar elproduktion, en ökad elanvändning och ett effektivare utnyttjande av elnätet – ett elnät med låga förluster, hög elkvalitet och leveranssäkerhet med elkunder som är mer medvetna och delaktiga i sin elförbrukning än förr. Utifrån denna definition kan man summera smarta elnät till att omfatta två huvudsakliga intressen för samhället – hållbarhet och en ökad leveranssäkerhet. I framtiden förväntas därför elnätet hantera vidare utbredning av förnyelsebar elproduktion och en ökad elanvändning. För att möta denna förväntan har det dels konstaterats att nätkapaciteten behöver öka. Det har visats att en ökad nätkapacitet kan nås genom både tekniska lösningar som energilagring och effektivare komponenter men också icke-tekniska lösningar som politiska drivkrafter och incitament för elkunder att sänka sin maxförbrukning och elförbrukning i överlag i form av efterfrågeflexibilitet. I dagsläget finns inga uppenbara incitament för detta och det anses att reformer på vissa delar av elmarknaden kommer att krävas för att främja utvecklingen mot ett hållbart smart elnät. Samtidigt förväntas elnätet förse kunder med högre elkvalitet och leveranssäkerhet. Dagens elnät utgörs av många långlivade och, i många fall, gamla komponenter och investeringar kommer att behöva göras i moderna skyddssystem och kommunikationsnätverk i sinom tid ifall man vill uppnå nya förväntningar. Därtill förväntas det smarta elnätet omfatta olika typer av kommunikationsnätverk inom skyddssystem, övervakning och mätning. Därför har också information rörande relevanta kommunikationsprotokoll, -medier och -nätverk summerats där olika egenskaper lämpar sig för olika tillämpningar. / Currently the world has a steadily growing population and therefore steadily growing need of energy. With a growing need of energy, discussions regarding society’s sustainability and environmental impact have risen. At the same time modern technology has resulted in society being more dependent on a constant power supply than ever before. Technological advances, together with the desire to become a more sustainable society with high availability of power, have yielded a concept known as the smart grid. Due to the power grid being a huge industry there’s a divided perception regarding what a smart grid constitutes. This has resulted in the appearance of different definitions and models of the concept. Therefore a literary study was done with the purpose of creating an overall perception of the main aspects of the smart grid. To create this overview a proposed definition has been developed that describes the smart grid as mainly sustainable and available. The smart grid is the next step of the power grid’s ongoing development in response to society’s increasing reliability of a constant power supply and the wish for decreasing man’s environmental impact. With cost efficient technical solutions, efficient technology and economic forces the goal is to promote introduction of additional renewable electricity production, increased electricity utilization and a more efficient use of the power grid – a power grid with low losses, high power quality and availability with end-users that are more aware and involved in their power consumption than before. Based on this definition the smart grid can be summarized as two main interests for society – sustainability and a higher reliability. In the future the power grid is expected to cope with an increased introduction of renewable electricity production and an increased use of electrical applications. It has been concluded that the grid capacity has to increase in order to meet these expectations. It’s been shown that an increase in grid capacity can be achieved through technical solutions as energy storage and more efficient electrical components but also through non-technical solutions as political forces and incentives for end-users to lower their peak consumption and overall electricity consumption through demand response. At present there are no clear incentives for this and it’s considered that there is a need for reform of certain parts of the electricity market to promote the development towards a sustainable smart grid. The power grid is also expected to supply end-users with a higher power quality and reliability. The power grid of today consists of long lived and, in many cases, old components and investments in modern protection systems and communication networks are required in due time to meet new expectations. In addition, the smart grid is expected to include different types of communication network within protection systems, monitoring and metering. Information was therefore summarized regarding relevant communication protocols, media and networks where different properties are suitable for different applications.

This thesis develops methods to increase the amount of renewable energy sources that can be integrated into a power grid. The assessed methods include i) dynamic real-time assessment to enable the grid to be operated closer to its design limits; ii) energy storage and iii) coordinated control of distributed production units. Power grids using such novel techniques are referred to as “Smart Grids”. Under favourable conditions the use of these techniques is an alternative to traditional grid planning like replacement of transformers or construction of a new power line. Distributed Energy Resources like wind and solar power will impact the performance of the grid and this sets a limit to the amount of such renewables that can be integrated. The work develops the hosting capacity concept as an objective metric to quantify the ability of a power grid to integrate new production. Several case studies are presented using actual hourly production and consumption data. It is shown how the different variability of renewables and consumption affect the hosting capacity. The hosting capacity method is extended to the application of storage and curtailment. The goal is to create greater comparability and transparency, thereby improving the factual base of discussions between grid operators, electricity producers and other stakeholders on the amount and type of production that can be connected to a grid.Energy storage allows the consumption and production of electricity to be decoupled. This in turn allows electricity to be produced as the wind blows and the sun shines while consumed when required. Yet storage is expensive and the research defines when storage offers unique benefits not possible to achieve by other means. Focus is on comparison of storage to conventional and novel methods.As the number of distributed energy resources increase, their electronic converters need to provide services that help to keep the grid operating within its design criteria. The use of functionality from IEC Smart Grid standards, mainly IEC 61850, to coordinate the control and operation of these resources is demonstrated in a Research, Development and Demonstration site. The site contains wind, solar power, and battery storage together with the communication and control equipment expected in the future grids.Together storage, new communication schemes and grid control strategies allow for increased amounts of renewables into existing power grids, without unacceptable effects on users and grid performance. / Avhandlingen studerar hur existerande elnät kan ta emot mer produktion från förnyelsebara energikällor som vindkraft och solenergi. En metodik utvecklas för att objektivt kvantifiera mängden ny produktion som kan tas emot av ett nät. I flera fallstudier på verkliga nät utvärderas potentiella vinster med energilager, realtids gränser för nätets överföringsförmåga, och koordinerad kontroll av småskaliga energiresurser. De föreslagna lösningarna för lagring och kommunikation har verifierats experimentellt i en forskning, utveckling och demonstrationsanläggning i Ludvika. / Godkänd; 2014; Bibliografisk uppgift: Nicholas Etherden är industridoktorand på STRI AB i Göteborg. Vid sidan av doktoreringen har Nicholas varit aktiv som konsult inom kraftsystemsautomation och Smarta Elnät. Hans specialitet är IEC 61850 standarden för kommunikation inom elnät, vindkraftparker och distribuerad generering. Författaren har en civilingenjörsexamen i Teknisk fysik från Uppsala Universitet år 2000. Under studietiden läste han även kurser i kemi, miljökunskap och teoretisk filosofi. Han var under studietiden ordförande för Student Pugwash Sweden och ledamot International Network of Engineers and of Scientists for Global Responsibility (INES). Efter studietiden var han ordförande i Svenska Forskare och Ingenjörer mot Kärnvapen (FIMK). Han började sin professionella bana som trainee på ABB i Västerås där han spenderade sex år som utvecklare och grupp ledare för applikationsutvecklingen i ABB reläskydd. I parallell till arbete har han läst elkraft vid Mälardalenshögskola. År 2008 började han på STRI AB som ansvarig för dess IEC 61850 interoperabilitetslab. Han är på uppdrag av Svenska Kraftnät aktiv i ENTSO-E IEC 61850 specificeringsarbete och svensk representant i IEC tekniska kommitté 57, arbetsgrupp 10 som förvaltar IEC 61850 standarden. Han har hållit över 30 kurser i IEC 61850 standarden i fler än 10 länder.; 20140218 (niceth); Nedanstående person kommer att disputera för avläggande av teknologie doktorsexamen. Namn: Nicholas Etherden Ämne: Elkraftteknik/Electric Power Engineering Avhandling: Increasing the Hosting Capacity of Distributed Energy Resources Using Storage and Communication Opponent: Professor Joao A Peças Lopes, Faculty of Engineering of the University of Porto, Portugal Ordförande: Professor Math Bollen, Avd för energivetenskap, Institutionen för teknikvetenskap och matematik, Luleå tekniska universitet Tid: Måndag den 24 mars 2014, kl 09.00 Plats: Hörsal A, Campus Skellefteå, Luleå tekniska universitet / SmartGrid Energilager

In order to reach the current climate goals, energy consumption needs to decrease in all sectors, including households, which produce 20% of the European emissions. However, it is difficult to increase residents’ engagement in their household electricity consumption as it is an ‘invisible’ form of energy, the monetary incentives are often too small and environmental incentives are not very effective. Building on the idea that an engagement mechanism should be based on user needs, and recent research showing that social influence can be an effective way to affect consumption behaviour, this thesis examines the potential of a neighbourhood-based digital local social network providing feedback on household electricity consumption as an engagement solution. By helping neighbours to know each other better, such a network could meet the basic human need of belonging to a group, while also taking advantage of the social influence between neighbours to increase the effectiveness of the energy feedback provided. This thesis sought to: 1) Identify needs of residents that could be served by a local social network and explore whether such a network could provide a beneficial context for energy feedback; 2) identify and evaluate a set of design principles for energy feedback and use them to propose a prototype feedback design suitable for use in a local social network; and 3) design and implement a baseline study for measuring changes in aspects of social and environmental sustainability in a neighbourhood that introduction of a local social network can achieve, such as social cohesion, trust, safety, and energy attitudes and behaviour. In order to achieve these objectives, the Research Through Design methodology was used. This resulted in mixed methods research using quantitative (household survey) and qualitative (focus group interviews, stakeholder consultation workshop) methods. The research was conducted in two eco-districts in Stockholm, Sweden: Hammarby Sjöstad and Stockholm Royal Seaport. Regarding the first objective, results from the household survey indicated a need for increased interaction between neighbours in Stockholm Royal Seaport, while the focus group discussions revealed local communication needs that a local social network could meet. However, the possibility to use social influence between neighbours in increasing the intention to save energy was shown to be rather weak, possibly because of the current low level of connection between neighbours. Regarding the second objective, a set of design principles was identified using a literature study. They were used to create a design prototype of energy feedback that was presented to potential end-users in a stakeholder consultation workshop and then refined using suggestions given in the workshop. The workshop indicated support for many of the design principles as they were indirectly mentioned in the discussions. The design principle of fair feedback was further explored, suggesting use of typical household consumption as part of a fair comparison metric and when setting reduction goals. Regarding the third objective, an evaluation method with baseline survey and follow-up surveys was suggested. The household survey served as a baseline for measuring social and environmental sustainability aspects in a neighbourhood. Further research is needed on the effectiveness of a local social network as an engagement mechanism for energy feedback. / För att nå de nuvarande klimatmålen måste energiförbrukningen minska i alla sektorer, även för hushåll som står för 20% av de europeiska utsläppen. Det är dock svårt att öka medborgarnas engagemang kring förbrukningen av hushållsel då el är en "osynlig" energiform, de monetära incitamenten ofta är ofta för små och miljöincitament inte är särskilt effektiva. Baserat på idén att en engagemangsmekanism bör baseras på användarbehov samt ny forskning som visat att socialt inflytande kan vara ett effektivt sätt att påverka konsumtionsbeteendet, undersöker denna avhandling potentialen i ett grannskapsbaserat digitalt lokalt socialt nätverk som tillhandahåller feedback på hushållens elförbrukning som en engagemangslösning. Genom att hjälpa grannar att lära känna varandra bättre kan ett sådant nätverk uppfylla det grundläggande mänskliga behovet av att tillhöra en grupp, samtidigt som det sociala inflytandet mellan grannar kan utnyttjas för att öka effektiviteten hos den tillhandahållna energiåterkopplingen. Denna avhandling hade tre mål: 1) Identifiera behov hos boende som kan tillgodoses av ett lokalt socialt nätverk samt undersöka huruvida ett sådant nätverk skulle kunna tillhandahålla en bra kontext för energiåterkoppling, 2) identifiera och utvärdera en uppsättning designprinciper för energiåterkoppling, och använda principerna för att föreslå en prototypdesign för energiåterkoppling lämplig för användning i ett lokalt socialt nätverk och 3) utforma och genomföraen baseline-studie för att mäta förändringar i aspekter av social och miljömässig hållbarhet i ett grannskap skulle kunna främjas av införandet av ett lokalt socialt nätverk, exempelvis social sammanhållning, tillit, säkerhet samt energiattityder och beteende. För att uppnå dessa mål användes Research Through Design-metodiken, vilket i sin tur resulterade i en s.k. “mixed methods”-forskningsmetodik där både kvantitativa (hushållsundersökning) och kvalitativa (fokusgruppintervjuer, workshop) metoder användes. Forskningen genomfördes i två distrikt med miljöprofil i Stockholm: Hammarby Sjöstad och Norra Djurgårdsstaden. Beträffande det första målet indikerade hushållsundersökningen ett behov av ett ökat samspel mellan grannarna i Norra Djurgårdsstaden. Fokusgruppdiskussionerna avslöjade lokala kommunikationsbehov som ett lokalt socialt nätverk skulle kunna möta. Möjligheten att använda socialt viiinflytande mellan grannar för att öka intentionen att spara energi visade sig dock vara ganska liten, möjligen på grund av den nuvarande låga nivån av sammanhållning mellan grannarna. Beträffande det andra målet identifierades en uppsättning designprinciper med hjälp av en litteraturstudie. Dessa användes för att skapa en designprototyp på energiåterkoppling som presenterades till potentiella slutanvändare under en workshop. Prototypen förbättrades sedan med hjälp av de förslag som gavs i workshopen. Workshopen gav också stöd åt många av designprinciperna som indirekt nämndes under diskussionerna. Designprincipen för rättvis återkoppling undersöktes ytterligare vilket ledde till ett förslag om att använda typisk hushållskonsumtion som en del av en rättvis jämförelseindikator och vid fastställning av energisparmål. Beträffande det tredje målet föreslogs en utvärderingsmetod baserat på en baseline-studie och uppföljande studier. Hushållsundersökningen fungerade som en utgångspunkt för mätning av sociala och miljömässiga hållbarhetsaspekter i ett grannskap. Ytterligare forskning föreslogs för att visa på effektiviteten hos ett lokalt socialt nätverk som en engagemangsmekanism för energiåterkoppling. / <p>QC 20190710</p>