Balancing Solar Energy and Load Consumption given Different Load Consumption Profiles

Abstract

I de kommende årene vil presset på kraftnettet øke på grunn av den storstilte elektrifiseringen som skjer i samfunnet i dag. For å forhindre de potensielle problemene dette medfører for kraftnettet på en kostnadseffektiv måte for både kraftselskapene og kraftkundene, må nye forbrukerfleksibilitetsmetoder og forbrukerstyringsmetoder bli utviklet og brukt sammen med distribuerte kraftkilder for å minske presset på kraftnettet. Denne avhandlingen bruker ekte lastdata fra den industrielle sektor, den kommersielle sektor og boligsektoren sammen med ekte kraftproduksjonsdata fra solcelleanlegg i Trondheim for å studere om det er mulig å redusere presset på kraftnettet på en kostnadseffektiv måte i Trondheim, Norge. Avhandlingen bruker solcelleanlegg og en lastforskyvningsmetode for å minske topplasten og for å øke potensielle økonomiske innsparinger. Avhandlingen simulerer flere forskjellige størrelser på solcelleanlegg for å finne en passende størrelse til de gitte lastdataene i de forskjellige sektorene. En undersøkelse om muligheten for å bruke batterier for å øke de potensielle oppsidene ved et solcelleanlegg er også gjennomført.

Hovedresultatene viser at det er mulig å minske topplasten og å spare penger. Installering av et solcelleanlegg er en veldig stor investering, men i det lange løp kan det vise seg at det er en kostnadseffektiv investering. Potensialet for topplastreduksjon og pengeinnsparing er størst i den kommersielle og den industrielle sektoren. Lastforskyvingsmetoden ga også gode resultater, ved å senke topplasten og øke den potensielle økonomiske gevinsten på en enkel, men effektiv måte. Ulempen ved å bruke lastforskyvingsmetoden er at noe av den fleksible lasten må bli forskjøvet og forsinket i en liten periode. Bruken av batterier viste seg å ikke gi noen signifikante fordeler i denne avhandlingen.

In the years to come there will be a growing strain on the power grid because of the massive focus on electrification in the society today. To be able to prevent the grid problems in a cost effective way both for the power grid companies and the end customers, new demand response and demand side management methods needs to be developed and used together with distributed power sources to lower the strain on the power grid. This thesis uses real load data from the industrial, commercial and residential sector and real solar power data from Trondheim to study if it is possible to reduce the strain on the grid in a cost effective manner in Trondheim, Norway. The thesis uses solar power plants and a load shifting strategy to lower the peak load and increase the potential economic savings. The thesis simulates many different solar power plant sizes to find a suitable size for the load data in each sector. The possibility of using batteries to boost the potential upsides of the PV power plant is also examined.

The key results show that there is potential to both reduce the peak load and to save money by doing so. The installation of a PV power plant is an expensive investment, but in the long term it will prove to be cost effective. The potential is largest in the commercial and industrial sector, while it is not as cost effective in the residential sector. The load shifting strategy also provided positive results, effectively helping to reduce the peak load and to increase the possible earnings. The drawback of the load shifting strategy is that some of the flexible load needs to be delayed for a period. The use of batteries did not prove to give any significant benefits in this thesis.