Market Role, Profitability, and Competitive Features of Combined Heat and Power Plants in the Swedish Future Electricity Market with High Renewable Integration

The Swedish energy market is currently undergoing a transition away from fossil fuels to renewable energy sources, including a potential phase-out of nuclear power. The combination of a phase-out with the expansion of intermittent renewable energy leads to the issue of increased fluctuations in electricity production. This opens opportunities for other types of dispatchable power technologies, such as combined heat and power. However, in order to be effective on the market, long-term profitability is required. In this study the potential market role and profitability of combined heat and power plants in two future energy scenarios is investigated. The cogeneration of heat and power is already today a prominent technology given the colder climate in Sweden. Short-term optimization is used to simulate combined heat and power plants in the Nordic electricity market Nord Pool. The results show that most plants are profitable in the two scenarios, while plants with higher power-to-heat ratios have increased profits in fluctuating markets if have flexible production options. Common for all investigated plants is the necessity of an appropriately designed heat capacity since heat sales is the main driver for profitability. Combined heat and power plants could play an important role as a balancing power capacity, especially in lower demand weeks when there is flexible power and heat output levels available. The regional results show that additional dispatchable capacity is required during cold winter weeks to avoid recruitment of power reserves in these two scenarios.Den svenska energimarknaden genomgår just nu en övergång från fossila bränslen till förnybara energikällor, inklusive en eventuell avveckling av kärnkraften. Kombinationen av en avveckling och expansion av variabel förnybar energi leder till ökade fluktuationer i elproduktionen. Detta öppnar möjligheter för andra typer av reglerbara kraftverk, så som kraftvärmeverk. Men för att vara en långsiktigt hållbar lösning på marknaden krävs lönsamhet. I den här studien undersöks den potentiella marknadsrollen och lönsamheten för kraftvärmeverk i två framtida energiscenarier. Kraftvärme är redan idag en mogen och välanvänd teknik med tanke på det kallare klimatet i Sverige. Kortsiktig optimering används för att simulera kraftvärmeverk i den nordiska elmarknaden Nord Pool. Resultaten visar att de flesta kraftvärmeanläggningarna är lönsamma i de två scenarierna, medan kraftvärmeverk med inriktning mot elproduktion ökar vinsten på fluktuerande elmarknader om de har flexibla produktionsmöjligheter. Gemensamt för alla analyserade kraftvärmeverk är nödvändigheten av en värmekapacitet av lämplig storlek för att säkerställa lönsamhet, eftersom värmeförsäljningen är det som driver lönsamheten. Kraftvärmeverk kan spela en viktig roll som balanseringskapacitet, särskilt under perioder med lägre el- och värmebehov eftersom det då finns utrymme för flexibla kraftvärmeverk att styra sin produktion till en större grad. De regionala resultaten visar att ytterligare reglerbar kapacitet krävs under kalla perioder för att undvika aktivering av vinterreserven i dessa två scenarier