Kraftvärmeverkens roll på stödtjänstmarknaden - Systemnytta och lönsamhet vid försäljning av manuell frekvensåterställningsreserv

Abstract (Swedish)

Sverige och Europa står inför en omfattande elektrifiering med en ökande andel intermittent elproduktion, vilket ställer höga krav på elsystemets stabilitet och robusthet. För att balansera elnätet krävs flexibla resurser med god geografisk spridning. I detta sammanhang lyfts kraftvärmeverk som viktiga aktörer, särskilt för den manuella frekvensåterställningsreserven (mFRR). Avsaknaden av pris- och volymprognoser för mFRR-marknaden försvårar dock lönsamhetsbedömningar och därmed aktörernas deltagande.

Systemnyttan av kraftvärmens deltagande på mFRR-marknaden analyseras genom en litteraturöversikt, medan lönsamheten utvärderas i en fallstudie av Borås Energi och Miljös kraftvärmesystem med hjälp av produktionsplaneringsverktyget Energy Optima 3. Fem optimeringsscenarier utvärderas, vilka skiljer sig i hur baslasten för den förkvalificerade enheten definieras.

Den främsta systemnyttan är ökad likviditet på mFRR-marknaden, där kraftvärmens höga koncentration i södra Sverige är fördelaktig. Nyttan hänger ihop med kraftvärmens befintliga styrkor som lokal elproduktion, lokal flexibilitet, svängmassa, spänningshållning och ö-drift. Intäkter från mFRR-försäljning kan bidra till att bevara dessa. Även sektorkopplingen mellan el-, värme- och avfallssektorer samt bränsleflexibilitet stärker systemets effektivitet och robusthet.

Fallstudien visar att flera scenarier är lönsamma, särskilt när baslasten får anpassas dynamiskt. Detta bedöms vara tillräckligt lönsamt för att motivera deltagande, trots ökade risker, slitage och administration. Även det låsta scenariot, med oförändrad drift jämfört med innan marknadsdeltagandet, visar god lönsamhet och är relativt likt det dynamiska fallet. Det indikerar att kraftvärmeverk kan delta på mFRR-marknaden med god lönsamhet utan att genomföra omfattande förändringar i sin driftstrategi.

Abstract (Swedish)

Sweden and Europe are transitioning to more electrified societies with increasing shares of intermittent power, placing higher demands on grid stability. Balancing the electricity grid will require flexible resources with wide geographic distribution. Combined heat and power plants (CHPs) are well suited for the ancillary service manual frequency restoration reserve (mFRR). However, the lack of price and volume forecasts for the mFRR market complicates profitability assessments and limits incentives for participation.

This study evaluates the system value of CHP participation on the mFRR market through a literature review, and assesses profitability through a case study of Borås Energi och Miljö’s CHP system. Using the production optimisation tool Energy Optima 3, five scenarios with varying base loads for the pre-qualified unit were modelled.

The main system value is increased liquidity on the mFRR market, supported by the concentration of CHPs in southern Sweden. System value is also connected to CHPs' existing advantages, including local electricity production, local flexibility, rotating mass, voltage control, and island operation. Sector coupling across electricity, heat, and waste also enhances system efficiency and resilience.

The case study shows profitability for most scenarios, particularly the one with a dynamic base load. While participation entails added risk, wear and tear, and administrative requirements, profitability is generally considered sufficient to justify market participation. Even a fixed base load scenario, mirroring pre-market conditions, generates profitability relatively similar to the dynamic scenario, indicating that CHPs can participate with minimal changes in production strategy.

Popular Abstract (Swedish)

Kan kraftvärmeverk hjälpa elnätet och samtidigt tjäna pengar på det?

Kraftvärmeverk skapar vanligtvis mycket av den värme som håller våra hem varma och den el som lyser upp vårt samhälle. De kan också hjälpa elnätet att vara i balans och skapa andra nyttor för samhället, och samtidigt tjäna pengar på det!

Visste du att elnätet måste hållas i balans i varje givet ögonblick? Tänk dig en våg med elproduktion på ena sidan och elkonsumtion på den andra sidan. När dessa är lika stora hålls vågen stabil.
För att lyckas med balanseringen kan aktörer sälja en tjänst som går ut på att i rätt ögonblick öka eller minska sin elproduktion. En sådan tjänst som är lämplig för kraftvärmen att sälja
heter manuell frekvensåterställningsreserv (förkortad mFRR). Den säljs på en av elmarknaderna, vid namn stödtjänstmarknaden.

Rapporten [1] undersöker hur samhället gynnas av att kraftvärmeverk hjälper till med denna balansering, och om de genom produktionsplanering kan tjäna tillräckligt på att sälja mFRR för att vilja delta.

Uppenbarligen gynnas Sveriges energisystem av att ytterligare en aktör vill sälja mFRR, då utbudet på marknaden ökar. Andra viktiga systemnyttor är de som kraftvärmeverk i dagsläget redan skapar. Dock hotas kraftvärmeverks generella existens av ett ökat biobränslepris samt högre konkurrens med väderberoende kraftslag, som saknar bränslekostnader. Därmed måste förutsättningarna för Sveriges kraftvärmeverk förbättras, vilket kan underlättas genom nya sätt att tjäna pengar. Om det finns tillräckligt goda möjligheter vid försäljning av mFRR, kommer systemnyttor som planerbarhet, koppling mellan el-, värme-, industri- och avfallssektorn samt andra elnätsstödjande tjänster att bevaras.

Eftersom det ännu inte finns prognoser för behov och pris på mFRR-marknaden, är lönsamheten svår att förutse. I rapportens fallstudie modelleras mFRR-försäljning vid Borås Energi och Miljös kraftvärmeverk. I majoriteten av de undersökta fallen påvisas tillräcklig lönsamhet för att motivera ett deltagande. Dock varierar lönsamheten mellan månader och är starkt beroende av privatpersoners värmebehov och elpriset. Dessutom ökar risken för slitage av utrustning. Sammantaget visar fallstudien att om man planerar sin produktion rätt kan försäljning av mFRR skapa en viktig intäktsström för kraftvärmeverk.
Avslutningsvis kan mFRR-försäljning skapa tillräcklig lönsamhet för kraftvärmeverk att delta på marknaden. Detta gynnar stödtjänstmarknaden genom ökat utbud. Dessutom skapar de extra intäkterna förutsättningar för kraftvärmeverk att fortsätta bidra med de systemnyttor de redan skapar.

[1] Abdullahi Sundström, Y. & Runesson, R. (2025). Kraftvärmeverks roll på stödtjänstmarknaden - systemnytta och lönsamhet vid försäljning av manuell frekvensåterställningsreserv. Examensarbete vid Lunds Tekniska Högskola.
[2] "Ryaverket kraftvärmeverk", foto publicerat av Borås Energi och Miljö på webbsidan(hämtad 27.05.2025). Används med tillstånd från Borås Energi och Miljös kommunikationsavdelning.

• author: Abdullahi Sundström, Yonis and Runesson, Rebecca
• supervisor: Marcus Thern
• organization: Department of Energy Sciences
• course: MVKM01 20251
• year: 2025
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: kraftvärmeverk, systemnytta, manuell frekvensåterställningsreserv (mFRR), produktionsoptimering
• report number: ISRN LUTMDN/TMPH-25/5636-SE
• ISSN: 0282-1990
• language: Swedish
• id: 9198402
• date added to LUP: 2025-06-16 08:51:44
• date last changed: 2025-06-16 08:51:44