Open Source Energy Model for the Electricity Sector of Sri Lanka

A long term generation expansion model for the electricity sector of Sri Lanka was developed in this thesis. The model provides the least cost development pathways to cater the future electricity demand within the user defined constraints that need to be adhered. Starting from the present electricity system of the south Asian island nation, the model spans for the period from 2018 to 2050. Open Source Energy Modelling System (OSeMOSYS) was used to create the model. It utilises linear optimization and minimize the net present value of the modelled system in the entire period. Four electricity end user sectors were modelled namely, residential, industry, services and transport. Final electricity demand at present is around 13 TWh and it is projected to grow at a rate of 5.6% per annum for the next ten years to be around 24 TWh in year 2028 and to rise at a rate of 4.3% per annum there onwards to exceed 61 TWh in year 2050. Twelve fuel options were used by the existing and candidate technologies for electricity generation in the model, namely biomass, coal, diesel, furnace oil, hydro, liquefied natural gas, naphtha, natural gas, nuclear, residual oil, solar and wind. Electricity production in different levels such as transmission, distribution and end user locations were modelled in the system. Capital cost, fixed and variable operation and maintenance cost and salvage value of technologies were considered for the cost optimisation. Environmental emissions were included in the model and CO 2 emission limit of 20% for the modelling period was included in the Base Scenario to represent the expected development pathway of the country in the future. Scenario analysis was conducted to examine the sensitivity of input variables such as electricity demand and hydro condition, and the impact of user defined constraints to the least cost solution. Renewable energy integration in to the system was studied and the impact of higher shares of renewable energy was examined. Capacity mix, energy mix, CO2 emission and LCOE of different scenarios were compared in the analysis.I denna avhandling utvecklades en långsiktig modell för utbyggnad av elproduktion för elsektorn i Sri Lanka. Inom de användardefinierade begränsningarna som måste följas, ger modellen den minsta kostnaden för att tillgodose det framtida elbehovet. Med utgångspunkt från det nuvarande elsystemet i den sydasiatiska önationen, sträcker sig modellen över perioden 2018-2050. Open Source Energy Modeling System (OSeMOSYS) användes för att skapa modellen. Den utnyttjar linjär optimering och minimerar nuvärdet av det modellerade systemet under hela perioden. Fyra sektorer med slutanvändare av elektricitet modellerades, bostäder, industri, tjänster och transporter. Det slutliga elbehovet är för närvarande cirka 13 TWh och det förväntas växa med 5.6% per år under de närmaste tio åren till cirka 28 TWh år 2028 och stiga med 4.3% per år kommande år till att överstiga 61 TWh år 2050. Tolv bränslealternativ användes av befintliga och kandiderande teknologier för elproduktion i modellen, nämligen biomassa, kol, diesel, brännolja, vatten, flytande naturgas, nafta, naturgas, nukleär, restolja, sol och vind. Elproduktion på olika nivåer, såsom överföring, distribution och slutanvändares läge, modellerades i systemet. Kapitalkostnad, fast och rörlig drift och underhållskostnad och restvärde för teknik beaktades för kostnadsoptimering. Miljömässiga utsläpp inkluderades i modellen och koldioxidutsläppsgränsen på 20% för modellperioden inkluderades i basfallet för att representera landets förväntade utvecklingsväg i framtiden. Scenarioanalys genomfördes för att undersöka känsligheten hos inmatningsvariabler som efterfrågan på elektricitet och vattenförhållanden, och effekten av användardefinierade begränsningar till lösningen med minsta kostnaden. Integreringen av förnybar energi i systemet studerades och effekten av högre andelar av förnybar energi undersöktes. Kapacitetsmix, energimix, CO 2-utsläpp och LCOE av olika scenarier jämfördes i analysen