Mathematical modelling of large scale integration of variable electricity generation - a new modelling paradigm

Research Project, 2015 – 2023

EU:s färdplan 2050 konstaterar att utsläppen av växthusgaser måste minska med ca 85% fram till år 2050 för att den globala uppvärmningen ska begränsas till 2°C. Förnybara energikällor spelar en viktig roll i omställningen till ett hållbart elsystem, och variarande energikällor (variable renewables, VRE), som vind- och solkraft, kommer att utgöra en betydande andel av dess kapacitet. VRE är icke-reglerbara, vilket innebär att produktionen är intermittent. I projektet modelleras ett elsystem med stor andel VRE, dels med en fin tidsdiskretisering - för att beskriva stora och snabba variationer - dels en spatial dimension - för att fånga upp korrelationer av VRE-produktion mellan regioner och balansera resulterande tidsvariationer hos produktionen. Matematiska modeller och lösningsmetodik utvecklas i projektet för analys av motsvarande problemställningar. Exv erfordrar variabiliteten hos VRE-produktionen ett ramverk som medger en stokastisk modellering av densamma. För att kunna lösa probleminstanser motsvarande realistiska Europeiska scenarier - med flera delvis motstridiga mål - krävs att de matematiska modellerna och lösningsmetoderna medger effektivast möjliga beräkningar. De utvecklade modellerna används sedan som verktyg för analys av framtida VRE-dominerade elsystem m a p total produktionskostnad, kortsiktiga variationer i produktionen, momentan produktionsnivå samt total produktion - givet exv minskade CO2-utsläpp eller regionala krav på en viss andel förnybar el.