Kartläggning av framtida risker och sårbarheter inom elnätsbolag - fokus på klimatförändringar och långsiktiga samhällstrender

Abstract

To gain increased understanding of how long-term societal trends affect the southern Swedish electric
distribution systems, a risk and vulnerability assessment was conducted with the help of literature
analysis, interview and Matlab simulations. A representative distribution network was created to
mimic Helsingborgs network, owned by Öresundskraft. A comprehensive literature study and
interview with Öresundskraft concluded that the major societal trends in need of analysis of their
effects are (1) population growth, (2) decentralized distribution, (3) exacerbated storm events and (4)
increased flood risks. To address the complexity of our reality, a composite of the mentioned trends
was also created and included in the analyses. The trends were divided into summer and winter
scenarios, and the analyses were conducted for the year 2030, 2050 and 2070. To analyse risks,
following reliability indexes were used as measurements: SAIDI, SAIFI, CAIDI, ASUI and Demand
Hours Not Supplied (DHNS). Vulnerability was analyzed by conducting both random and strategic
component removal and measuring the overall network's capacity after the removals. Sensitivity
analyses were conducted to measure how different individual trends contribute to the uncertainty in the
composite trend. The results of the risk and vulnerability analyses showed that decentralized
distribution gives higher reliability and robustness, while population growth decreases the network's
reliability and robustness and future exacerbation in storm and flood events does not affect the
network significantly. Sensitivity analysis shows that further studies should be conducted regarding
increased population and exacerbated storm events, and their long-term implications on the local
distribution network. This study was intended to serve as a base for resource planning in the electric
distribution sector, but it can also be used as a pilot study for further investigation on how to
strengthen the overall societal resilience relating to supply of electricity.

Popular Abstract (Swedish)

Klimatkrisen, befolkningstillväxten och alltmer ansträngt elförsörjning. Vad måste Skånes eldistributörer göra för att säkerställa att elen levereras till dig i framtiden? Vilka utmaningar står de inför?

Risk- och sårbarhetsanalys är ett viktigt steg i att reducera risker och minimera sårbarheter i samhället, dvs. ett sätt för att öka samhällets förmåga att förbereda sig inför kriser och extraordinära händelser. I takt med att vårt samhälle växer och bli mer komplex kommer de framtida risker och sårbarheterna även att växa i komplexitet, därav behövs kontinuerlig risk- och sårbarhetsanalyser utföras för samhällets olika sektorer. Särskilt viktigt är det att kritiska samhällssektorer såsom eldistributionen håller sig välinformerad och proaktivt arbeta för att minimera risker och sårbarheter, då dessa sektorer avgör hur väl vårt samhälle fungerar.
Examensarbetet är ett bidrag till att öka på kunskapen kring hur det skånska distributionsnätet kan förbereda sig inför de framtida utmaningarna i förhållande till diverse samhällstrender. Arbetet utgick från ett representativt eldistributionsnät given från energibolaget Öresundskraft.
Arbetet var en sammansmältning av extensiva litteraturanalyser, intervju med Öresundskrafts säkerhetsexperter, samt djupare analyser av framtidsscenarier via datorprogrammet Matlab. Litteraturanalyser och en intervju med Öresundskraft gjordes för att hitta de största samhällstrender som kan påverka leveranssäkerheten i framtiden. Samhällstrenderna var följande:

1. Befolkningsökning (och ökat elbehov);
2. Decentralisering av elnät (och ökad användning av förnybar energi);
3. Ökade frekvens och intensitet av stormar;
4. Ökade frekvensen och långvarigheten av översvämningar.

Slutligen analyserades en femte trend, som ska representera ett scenario där alla ovan samhällstrender antas ske samtidigt. En sammansatt trend ska ge en helhetsbild av hur det kan se ut i verkligheten, när flera olika aspekter av samhället sker parallellt och har olika påverkan på eldistributionsnätet.
Djupare analys gjordes utifrån ovan fem trendsscenarier, som är vidare uppdelade i år 2030, 2050 och 2070, samt i sommar- och vinterscenarier.
En avvägning av resultatet av sårbarhetsanalysen, tillförlitlighetsanalysen och känslighetsanalysen leder till en bedömning att befolkningsökning har störst negativ påverkan på leveranssäkerheten, medan decentralisering bidrar till positiv påverkan. De väderrelaterade trendscenarierna hade negativ påverkan, men påverkan är i mycket mildare grad än befolkningsökningen. Den sammansatta trendscenarion har en positiv påverkan på leveranssäkerheten, vilket bedöms vara på grund av decentraliseringen. Det finns några osäkerheter kring ingångsparametrarna, särskilt för de relaterade till klimatförändringar. Vidare undersökning göras för att säkerställa parametrarna. Arbetet är tänkt att ge en övergripande bild av vad för utmaningar elbranschen kan ställas inför i den långsiktiga framtiden, men det kan även användas som ett förstudie för mer detaljerade analyser av hur samhället kan öka beredskapen i andra samhällsviktiga sektorer.

• author: Martynova, Sandy
• supervisor: Jonas Johansson
• organization: Risk Management and Safety Engineering (M.Sc.Eng.)
• course: VRSM01 20211
• year: 2022
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• language: Swedish
• id: 9075409
• date added to LUP: 2022-02-16 14:28:36
• date last changed: 2022-02-16 14:28:36