aalto1 untyped-item.component.html
Dimensionering av batterilagringssystem för en vindkraftspark i en hybrid konfiguration för ett basvolym-kontrakt och reducering av obalanskostnader
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Language
sv
Pages
51
Series
Abstract
As the rapid expansion of wind power in Finland has led to declining energy prices, increased market volatility and rising imbalance costs, mitigative measures are at the forefront for renewable energy producers. To address these challenges, hybridization of a windfarm and BESS has been modelled to reduce balancing costs and enhance long-term profitability. This thesis examines the methods and feasibility for scaling a battery energy storage system (BESS) to a windfarm behind the meter. The thesis examines two specific cases for this configuration. The first case reviews the economic feasibility of delivering a baseload PPA contract through a hybrid plant, to assess the suitable size of the BESS. The first case is modelled by assigning a set optimal lode for every hour of the year for the hybrid plant. The hybrid plant produces this load through the windfarm output, BESS output, and balancing market draw to cover for any missing energy output. The BESS operates through a partial discharging and charging pattern, depending on windfarm output relative to set target baseload. The second cases examine the feasibility of a BESS mitigating imbalance costs related to day-ahead electricity sales for the windfarm. This case uses the same partial discharge and charge pattern as the first case, however, with the objective of covering the errors between the actual hourly production and forecasted hourly production. The economic results indicate through IRR, NPV and payback period, that the Baseload PPA case is not viable with the current configuration of producing a fixed baseload volume for every hour of a year. The imbalance mitigation case present more feasible results through a viable IRR and NPV and a realistic payback period. The imbalance mitigation case indicates that the lower to mid-range BESS capacities can substantially mitigate the imbalance costs of a large 203 MW windfarm. The results of the thesis, suggest that there are emerging opportunities for hybrid plants in the Finnish energy market. Additional value could be realized through multi-market participation, improving system flexibility and project profitability.
I takt med den snabba expansionen av vindkraft i Finland har elpriserna sjunkit, marknadsvolatiliteten ökat och obalanskostnaderna stigit. Detta har skapat utmaningar för producenter av förnybar energi, som behöver nya lösningar för att säkra lönsamhet och stabilitet. En möjlig åtgärd är hybridisering av vindkraftverk med batterilagringssystem, vilket kan bidra till att minska balanskostnader och öka projektens långsiktiga lönsamhet. Denna avhandling undersöker möjligheten av att koppla ett batterilagringssystem till en vindkraftspark, varav den hybrida parken endast har en anslutningspunkt till elnätverket. Avhandlingen studerar två scenario, det första scenariot analyserar möjligheten att leverera ett basvolym-kontrakt genom en hybridanläggning, och det andra undersöker möjligheten för ett batterilagringssystem att reducera obalanskostnader relaterade till deltagande på dagen-före-elmarknaden. Resultaten visar att basvolymsfallet, med en fast produktionsvolym för varje timme under året, inte är ekonomiskt lönsamt under nuvarande förutsättningar. Däremot visar obalansreduceringsfallet på mer lovande resultat, med realistiska återbetalningstider samt positiva IRR- och NPV-värden. Analysen indikerar att särskilt små till medelstora batterilagringssystems-kapaciteter kan reducera obalanskostnaderna avsevärt för en vindkraftspark på 203 MW. Utgående från resultaten finns det ytterligare möjligheter för studier relaterade till hybrida kraftverk som består av fler än två teknologier så som solkraft, vindkraft och batterilagringssystem. Utöver resultaten, rekommenderas fortsatt uppföljning av reformer inom balansmarknaden eftersom dessa kommer att ha inverkan på lönsamhet för hybrida kraftverk. Sammanfattningsvis pekar studien på att hybridlösningar mellan vindkraft och batterilagringssystem kan få en växande betydelse i den finska energimarknaden, särskilt om framtida regelverk möjliggör multimarknadsdeltagande för batterier och ger initiativ för flexibilitet, effektiv resursanvändning samt ökad systemstabilitet i elnätet.