Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Impact of Demand Response on Distribution System Operators' economy. A first approach to a basic general model applicable for Swedish Distribution System Operators
KTH, School of Electrical Engineering (EES), Electric Power Systems.
2014 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

As the global energy demand is rising, issues of emissions and security of supply arise and become increasingly acute as more energy is being consumed. Schemes of emission reductions and energy efficiency improvements have been introduced to deal with these issues. The answer to part of these efficiency improvements lies within the electricity grid's development towards a so-called smart grid. One integral part of the smart grid is the demand response program which strives to change consumer consumption patterns to further increase grid efficiency.

Demand response (DR) has been widely studied in terms of effects and design. Even though much research has been performed, there is still very little knowledge about the economic impact of implementation. This study focuses on uncovering the economic effects DR implementation may have on Distribution System Operators (DSOs) in Sweden. A model has been developed which estimates the possible positive economic effects following a DR implementation for a Swedish DSO. The model is generally applicable to most Swedish DSOs, and their counterparts in other European power markets with similar market design, since it uses universally available data.

This is done by investigating the factors driving the DSO's business in terms of impact of DR and generality. Factors identified and used in the model are power losses, grid fee to feeding grid and postponed future investments. These factors were chosen for their economic impact, the rate of effect which DR has on them and on the ability to model them with generally available data.

A model implementation is performed to show the possible results which the model can yield. Data from a Swedish DSO is used along with a fictional DR program designed for this purpose. The results show a potential for significant positive effects on DSO economy.

An analysis is made on the maximum potential for DR. It is estimated that a reduction in power losses of 19% could be realized, this corresponds to 36% of the annual cost of losses for the DSO. For the grid fee to feeding grid, an estimation of a 46% reduction of the level of subscribed maximum power and 47% of its cost is realized; the subscribed maximum power is the only part of the grid fee to feeding grid affected by peak load shift. For postponed investments, a present value of 45,8 million SEK is realizable over a period of 40 years; this figure is uncertain because of model restraints and long time frames.

The current regulation limits the benefits for the DSO however, as many of these costs are passed through to the customer. The customer is thus the current winner when DR is implemented by Swedish DSOs, leaving the DSO with little financial incentive.

Abstract [sv]

Då världens energianvändning ökar framträder problem med utsläpp samt tillgång till energiresurser. Dessa problem ökar i omfattning då allt större mängd energi används. Olika planer för att minska utsläpp och öka energieffektiviteten har satts i verket av världens ledare för att hantera problemen. En del av svaret på en del av dessa energieffektiviseringar finns inom elnätens omställning mot smarta nät. En viktig del inom detta är Demand Response (DR) programmen vilka syftar till att ändra konsumenternas konsumtionsbeteende för att öka effektiviteten inom elnätet.

Det existerar mycket forskning inom DR med avseende på dess effekter och design. Då mycket forskning genomförts finns det fortfarande väldigt lite information om den ekonomiska påverkan efter en implementering av DR. Den här studien syftar till att undersöka och belysa den ekonomiska påverkan som en DR implementering hos en svensk distributionsnätägare kan ha. En modell har tagits fram vilken uppskattar det möjliga positiva effekterna följande en DR implementering för en svensk distributionsnätägare. Modellen är generellt applicerbar för de flesta svenska distributionsnätägarna, samt dessas motsvarigheter på andra europeiska marknader med liknande marknadsdesign, då den använder sig av allmänt tillgänglig data.

Modellen togs fram genom att undersöka de faktorer som driver distributionsnätägarens affärer med avseende på DR effekt och hur generella dessa faktorer var. De faktorer som identifierades och som utgör modellen är kraftförluster, kostnad mot överliggande nät samt uppskjutna framtida investeringar. Dessa faktorer valdes ut för deras ekonomiska påverkan, den grad DR har möjlighet att påverka varje faktor samt möjligheten att modellera dem med hjälp av allmänt tillgänglig data.

En modellimplementering gjordes för att visa de resultat som modellen kan användas för att beräkna. Data från en svensk distributionsnätägare användes samt ett fabricerat DR program designat för detta syfte. Resultatet visar positiva resultat för distributionsnätägarens ekonomi.

En analys är utförd över den maximala effekten av demand response för distributionsnätägaren. Det uppskattas att en sänkning av kraftförluster på 19% kan realiseras genom demand response, detta motsvarar 36% av kostnaden för dessa kraftförluster. För kostnaden mot överliggande nät uppskattas en reducering på 46% för nivån av den abonnerade effekten mot regionnätägaren samt 47% av dess kostnad; den abonnerade effekten mot regionnätägaren är den enda kostnaden mot överliggande nät som påverkas av peak load-förflyttning. För förskjutna investeringar beräknas att en besparing motsvarande ett nuvärde på 45,8 miljoner SEK kan realiseras över en period på 40 år; denna siffra har osäkerhet på grund av modellens begränsningar samt långa investeringstider.

Place, publisher, year, edition, pages
2014. , 52 p.
EES Examensarbete / Master Thesis, XR-EE-EPS 2014:011
National Category
Other Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
URN: urn:nbn:se:kth:diva-149641OAI: diva2:740548
Educational program
Master of Science in Engineering - Industrial Engineering and Management; Master of Science - Industrial Engineering and Management
Available from: 2014-09-11 Created: 2014-08-25 Last updated: 2014-09-11Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1754 kB)325 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1754 kBChecksum SHA-512
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Electric Power Systems
Other Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 325 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 685 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link