Potential för batterier och reservkraft i nätstatione

Abstract

Detta examensarbete undersöker potentialen för batterilager i nätstationer med fokus på samutnyttjande mellan peak shaving och reservkraft vid avbrott. Lokala elnät står inför ökade krav på flexibilitet och kapacitet till följd av elektrifieringen, ökade effekttoppar och behov av hög driftsäkerhet. Arbetet undersöker hur ett batterilager tekniskt kan användas i Kinnekulle Energis lokalnät. I arbetet utvecklades en simuleringsmodell i MATLAB/Simulink för att analysera hur ett batterilager kan styras vid normal drift och vid avbrott. Batteriet dimensionerades initialt utifrån ett antaget bostadsområde och dess energibehov under en representativ avbrottstid. Batteriet testades i simuleringsmodellen med en verklig timvis lastprofil som även anpassades för att möjliggöra en tydligare analys av de två driftfallen. I simuleringen av den verkliga lastprofilen används batterilagret sällan och endast en liten del av energikapaciteten utnyttjas, vilket visar att batteriet får en begränsad och säsongsberoende användning. De anpassade lastprofilerna visar att användningen av batterilagret ökar kraftigt med relativt små förändringar i lasten. Gemensamt för de studerade driftfallen är att batteriet huvudsakligen används för peak shaving och används därmed mest under vintern. Arbetet visar att batterilager kan användas i nätstationer för både peak shaving och reservkraft. Resultaten indikerar samtidigt att nyttan är starkt beroende av belastningsprofilen och att energikapaciteten kan vara otillräcklig vid mer extrema belastningsfall.

This thesis investigates the potential of battery energy storage systems in localized distribution substations, with a focus on the combined use of peak shaving and backup power during outages. Local distribution networks are facing increasing demands for flexibility and capacity due to electrification, rising peak loads, and the need for high reliability. The study examines how a battery energy storage system can be technically utilized in Kinnekulle Energi’s distribution network. A simulation model was developed in MATLAB/Simulink to analyze the operation of a battery energy storage system during both normal operation and outage conditions. The battery was initially sized based on an assumed residential area and its energy demand during a representative outage duration. The battery was then evaluated using real hourly load data, which was also modified for a clear analysis of its two functions. The results show that the battery is used infrequently under the original load data and that only a small portion of its energy capacity is utilized. The modified loads demonstrate that the use of the battery increases significantly with relatively small changes in the load. Across all studied cases, the battery is primarily used for peak shaving and is therefore most active during the winter season. The study shows that battery energy storage systems can be used in distribution substations for both peak shaving and backup power. The results also indicate that the benefits are highly dependent on the load profile and that the available energy capacity may be insufficient during more extreme conditions.