• norsk
    • English
  • English 
    • norsk
    • English
  • Login
View Item 
  •   Home
  • Fakultet for økonomi (ØK)
  • Institutt for industriell økonomi og teknologiledelse
  • View Item
  •   Home
  • Fakultet for økonomi (ØK)
  • Institutt for industriell økonomi og teknologiledelse
  • View Item
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

A multi-layer power grid model for distribution systems (MV and LV): Where and what size to invest in Battery Storage?

Guldbrandsøy, Erik Næss
Master thesis
Thumbnail
View/Open
no.ntnu:inspera:2547686.pdf (1.958Mb)
URI
http://hdl.handle.net/11250/2624530
Date
2019
Metadata
Show full item record
Collections
  • Institutt for industriell økonomi og teknologiledelse [3452]
Abstract
Implementering av sol og vindkraft krever en radikal omlegging av dagens kraftsystem.

Det er derfor viktig å finne løsninger som kan utnytte mulighetene den nye produksjonsmiksen

gir og samtidig ivareta sikker og effektiv drift. En mulig løsning er å installere

energilagringsenheter, som f.eks. batterier, i distribusjonsnettet.

Det er mange utfordringer med å finne en optimal plassering og dimensjonering av batterier

i et distribusjonsnett, blant annet fordi det å framstille kraftnettverket matematisk

gir en matematisk ulineæritet, videre er det ofte mangel på gode data, det er vanskelig

prediktere utviklingen av batteripriser osv. Det finnes imidlertid flere måter å løse batteri

optimeringsproblemet. I denne masteroppgaven har jeg valgt å bruke en mixed integer programming

(MIP) energi basert modell. I dette tilfelle innebærer det å bruke energibalanse

samtidig som en henter statiske data om kraftnettverket fra et stillbilde av en power flow

analyse. Målet med masteroppgaven er å minimere de totale strømkostnadene samtidig

som en dekker energi behovet til hus og industri i bestemte distribusjonsnett. Mer presist

ønsker jeg å undersøke en type distribusjonsnett som ikke har blitt analysert tidligere – en

kombinasjon av lav- og mellomspenningsnett.

Overordnet viser resultatene at det er økonomisk fordelaktig å installere batterier i distribusjonsnett

som kombinerer lav- og mellomspenning, og at flesteparten av batteriene

plasseres nærme noder med høy energiettersørsel. Den optimale batteriplasseringen i lav og

mellomspenning er imidlertidig svært følsom når prisforskjellen økes litt mellom batterier

som bare kan installeres i lavspenningsnettet og batterier som bare kan installeres

i mellomspenningsnettet. Videre viser funnene at den totale batterikapasiteten reduseres

når andelen av fornybare energiressurses øker. Batterikapasiteten synes først og fremst å

bli påvirket av mengden av fornybar energiproduksjonen, mens plasseringen av batteriene

påvirkes mest av forskjellen på batterikostnadene. Når det gjelder forskjellige nettverkstopologi

(Loop og Radialt) viser imidlertid resultatene at de har mindre effekt på størrelsen

og plasseringen av batteri.
 
The deployment and adoption of solar and wind power are leading to a radical reorganisation

of the current power system. It is therefore important to find solutions that can exploit

the opportunities of the production-mix and at the same time ensure a safe and efficient

power system. One possible solution is to install energy storage devices, such as batteries,

in the distribution network.

Battery storage costs are projected to decrease dramatically within the next decade. Batteries

will likely become affordable and have a widespread use for different power system

services. Batteries provide flexibility to maintain a stable supply-demand balance. Related

research has analysed the role of battery in distribution grids, but have not consider

coordination between different power system layers. Raising the questions: where and

what size to invest in battery storage? Should batteries be placed in the low-voltage or

medium-voltage grid (or both)? To address these questions, this thesis has developed a

new model that specifically represents both medium voltage and low voltage grids. It is

a multi-layer grid designed for battery investments by considering short term operational

decisions. The multi-layer grid model is a mixed integer program that minimises the total

cost of electricity while supplying the energy demand of houses and industry in various

distribution networks. The thesis analyses and investigates a distribution network problem

that has not been analysed previously - a combination of low and medium voltage network.

Overall, the results reveal that it will be economic beneficial to install batteries in grids

combining medium and low voltage, and most batteries close to the highest energy demand.

The optimum battery placement, in the different grids, is very sensitive to cost

difference between the batteries in the low and medium voltage grid. Furthermore, the

findings show that the total battery capacity decrease when the proportion of renewable

energy increase. The battery capacity seems to be primarily affected by the amount of

renewable energy production, while the placement of the batteries is most effected by the

difference in costs between low and medium voltage batteries. When it comes to different

network topology (Loop and Radial), the results show that they have less effect on the

battery placement and size decisions.
 
Publisher
NTNU

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit
 

 

Browse

ArchiveCommunities & CollectionsBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournalsThis CollectionBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournals

My Account

Login

Statistics

View Usage Statistics

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit