EV Fast Charging Station Potential for Defence Service Provision

Abstract

EU har et satt mål om å bli klimanøytrale innen 2050 som en sentral del av European Green Deal-forpliktelsen. Tiltak som er gjort for å nå dette målet kan allerede sees i det elektriske kraftsystemet, hvor en økende andel fornybare energikilder dukker opp i kraftsystemet i tillegg til en betydelig elektrifisering av forskjellige sektorer. Dette forventes å fortsette å vokse raskt i årene som kommer, med både fordeler og ulemper ved slike systemer. I et sikkerhetsperspektiv for kraftsystemet introduserer disse fornybare energikildene økte vanskeligheter, noe som gjør det stadig vanskeligere å opprettholde nettets pålitelighet mot store forstyrrelser som kan oppstå. I et forsøk på å tilpasse seg på en stadig vanskeligere systemdrift har ENTSO-E (European Network of Transmission System Operators for Electricity) gjennom nettkode Network Code on Emergency and Restoration (NC ER) utviklet retningslinjer som i større grad er tilpasset en større andel RES i kraftsystemet. Denne masteroppgaven vil ta for seg NC ER og utforske potensialet til nye tjenesteleverandører som defence service provider. Spesifikt vurdere om offentlige EV-hurtigladestasjoner kan bidra med slike tjenester.

I denne masteroppgaven vil bruken av EV hurtigladestasjoner vurderes som en tilbyder av balansekraft i tilfeller hvor kraftsystemet opererer i en kritisk driftstilstand. Prediksjoner for utviklingen av den norske elbilparken i tillegg til en prediksjon for hvordan ladestasjoninfrastrukturen vil utvikle seg er blitt utført. Gjennom simulering har det blitt generert lastkurver for en hurtigladestasjon, for å gi en representasjon på hvordan en slik lastprofil vil kunne se ut om ti til tyve år fram i tid. Muligheten til å tilby balansetjenester både med og uten installasjon av et stasjonært batteri er diskutert, i tillegg har det blitt drøftet ulike vurderinger som må tas hensyn til dersom hurtigladestasjoner kan være en potensiell kandidat til å levere balansetjenester ved kritiske driftsituasjoner.

Det er konkludert at hurtigladestasjoer virker til å være en lovende kandidat til balansetjenester under kritiske diftsituasjoner, med flere attributter som gjør de velegnet for frekvensbalansetjenester. Det er imidlertid ulike komplikasjoner som vil gjøre det vanskelig å benytte hurtigladestasjoner til slike formål per i dag, hvor den største hindringen er den uforutsigbare tilgjengeligheten av batterikapasitet på ladestasjonen, i tillegg til at det vil kreve en godt koordinert aggregering av flere ladestasjoner for å oppnå tilstrekkelig ladekapasitet.

The European Union has a set goal of becoming climate neutral as a core part of the European Green Deal commitment - to become net emission free by 2050. Actions taken to reach this goal can already be seen in the electrical power system, where a rising share of renewable generation is emerging in the power system in addition to a considerable electrification of different sectors. This is expected to continue to grow rapidly in the years to come, with both the advantages and disadvantages of such systems introduces. In a power system security perspective these renewable energy sources introduces increased difficulty making it increasingly difficult to maintain the reliability of the grid against large disturbances and perturbations that might occur. In an effort to prepare for the increasingly more difficult system operation ENTSO-E (European Network of Transmission System Operators for Electricity) through their Network Code on Emergency and Restoration (ncer) are implementing regulations that is increasingly taking res into consideration. In this master's thesis the use of EV fast charging stations has been examined for use for defence service provision. Predictions for the development of Norwegian ev population has been performed as well as a prediction of development of charging infrastructure. Through simulation a daily load profile for a public ev fast charging station has been developed, representing what a typical load profile might look like in ten to twenty years from now. The ability to provide defence services both with and without a booster battery installed is discussed, as well as several considerations that needs to be taken into account for participation from fast charging stations to be a viable alternative. It is concluded that although participation from ev fast charging stations for power system defence purposes serves as an interesting candidate with several attributes which makes it well suited for frequency regulating purposes. However there are several complications which makes it difficult to use this resource for defence service provision, where the main issue being intermittency of available regulating capacity as well as a need for aggregation of several fast charging stations to obtain sufficient regulating power.