System reliability in the Nordic power market : a scenario analysis for 2030

Abstract

This study assesses the effect a higher penetration of variable renewable energy (VRE) and a shutdown of Swedish Nuclear power will have on the reliability in the Nordic power market in 2030. A probabilistic model was used to predict the loss of load probability (LOLP) and expected unserved energy (EUE). The model includes time series for demand and capacity utilization of wind-, photovoltaic-, run of river hydro power and nuclear power production. Two scenarios were analysed; (1) base scenario with a predicted capacity mix with high shares of VRE and some decrease in nuclear power production compared to today’s capacities, and (2) complete shutdown of Sweden’s nuclear power production. Both scenarios where run with the assumption of a)import and b)no import from countries surrounding the Nordic power market.

The most important findings are: • The scenario analysis shows that the Nordic power market is able to handle exposed situations in 2030 if Sweden keeps some of its nuclear production, todays planned expansion of interconnections with surrounding countries is realized and an assuming extensive development in wind power production. • A shutdown of Sweden’s power production will give a decrease in the reliability compared to a situation with nuclear power and be just short of a satisfactory level of adequacy with a LOLP requirement of 1‰. • The Nordic power market in 2030 cannot keep a satisfactory level of reliability without import from surrounding countries.

The current reliability in the Nordic power market is strong, but increased shares of VRE combined with reduced nuclear power production and/or increased consumption will require increased flexibility to maintain a satisfactory level of reliability in 2030. Measures to increase the flexibility, like demand response and increased transmission capacity, as well as the effect of demanding cold/dry years on total hydro storage capacity should be analyzed in further studies.

Denne studien undersøker effekten av en høyere andel variable fornybar energi og komplett utfasing av Sveriges kjernekraft vil ha på forsyningssikkerheten i Norden i 2030. En modell ble brukt til å beregne tap av last (LOLP) og tilhørende mengde ikke-levert energi. Modellen bruker tidsserier for forbruk og kapasitetsutnyttelse av vind-, sol-, uregulerbar vannkraft- og kjernekraftproduksjon. To scenarioer for kapasitetsmiks var analysert; 1) basisscenario med en høy andel variable fornybar kraftproduksjon og reduksjon i kjernekraftproduksjon, og 2) komplett utfasing av Sveriges kjernekraft, med antagelse om a)import fra omkringliggende land og b)ingen import.

De viktigste funnene er: • Scenario analysen viser at forsyningssikkerheten i Norden i 2030 er god om Sverige beholder noe av sin kjernekraft og dagens planlagte utenlandskabler er realisert. • En total utfasing av Sveriges kjernekraft vil senke forsyningssikkerheten sammenlignet med et scenario med kjernekraft, og gi lavere LOLP-verdier enn et vanlig krav på 1‰. • Det nordiske energimarkedet kan ikke opprettholde et tilfredsstillende nivå på forsyningssikkerheten uten import fra omkringliggende land.

Dagens forsyningssikkerhet er god, men økte andeler variabel fornybar kraftproduksjon kombinert med utfasing av kjernekraft og/eller økt forbruk vil kreve økt fleksibilitet for å opprettholde dette i 2030. Tiltak for for øke fleksibiliteten, som forburkerfleksibilitet og økt overføringskapasitet bør analyserer i videre studier.