Transition Strategies for Smart Grid: Evaluating future scenarios on a distribution grid
Master thesis
Date
2022Metadata
Show full item recordCollections
- Institutt for elkraftteknikk [2525]
Description
Full text not available
Abstract
Med en økende mengde energiproduksjon og -forbruk i distribusjonsnettet, møter distribusjonssystemoperatører utfordringer knyttet til både planlegging og drift av nettet. Høyere lasttopper og nettverkselementer med uforutsigbart forbruk og/eller etterspørsel gjør tradisjonelle metoder utilstrekkelige. Distribuerte energiressurser som småskala PV-systemer, batterier og elektriske kjøretøy vil ha stor innvirkning på distribusjonsnettet. De kan tilby fleksibilitetstjenester til distribusjonssystemoperatøren, noe som kan forsinke eller fjerne behovet for kostbare nettforsterkninger. For å få tilgang til fleksibilitetstjenestene som distribuerte energiressurser tilbyr, må distribusjonsnettet bli et Smart Grid. Dette vil innebære utvikling av nye rammeverk, reguleringer, roller, kontrollteknikker og driftsmetoder.
Denne oppgaven er knyttet til etableringen av en transisjonsstrategi for Smart Grids. Dagens teknologi undersøkes for å finne ut hvordan en slik overgang kan muliggjøres. Historiske og empiriske utfordringer gjennomgås for å identifisere retningslinjer for utvikling av en helhetlig transisjonsstrategi for Smart Grids.
Retningslinjene er gitt basert på resultater oppnådd ved bruk av simuleringer av fremtidige scenarier for distribusjonsnettet utviklet av CINELDI. En datamodell skrevet i Python utvides for å simulere ulike scenarier. Resultatene viser at distribuerte energiressurser vil påvirke distribusjonsnettet i stor grad. Fleksibilitetstjenestene de tilbyr kan hjelpe til med driften av nettet, forutsatt at distribusjonssystemoperatøren kan utnytte dem gjennom aggregering eller fleksibilitetsmarkeder. Distribusjonssystemoperatøren vil dra nytte av at prosumere forblir tilkoblet til nettet, noe som kan oppnås ved å tilpasse målene til prosumerne og operatøren slik at de er forenlige. Stasjonære batterier og elektriske kjøretøy er funnet å være spesielt fordelaktige for driften av nettet, både på grunn av muligheten for lastforskyvning og de symbiotiske egenskapene når de pares med andre distribuerte energiressurser. With an increasing amount of energy production and demand in the distribution grid, Distribution System Operators face challenges related to both planning and operation of the grid. Higher peak-loads and network elements with unpredictable consumption and/or demand leaves traditional methods insufficient. Distributed Energy Resources such as small-scale PV systems, batteries and Electric Vehicles will have a great impact on the distribution grid. They can offer flexibility services to the Distribution System Operator, which can delay or annihilate the need for costly grid reinforcements. To access the flexibility services Distributed Energy Resources offer, the distribution grid has to become a Smart Grid. This will involve the development of new frameworks, regulations, stakeholders, control techniques, and operation methods.
This thesis is related to the establishment of a Transition Strategy for Smart Grids. Current technology is investigated to determine how such a transition can be made possible. Historical and empirical challenges are reviewed to identify guidelines for development of a holistic Transition Strategy for Smart Grids.
The guidelines are given based on results obtained through the use of simulations of future scenarios for the distribution grids developed by CINELDI. A data model written in Python is used and further extended to simulate various scenarios. The results show Distributed Energy Resources will impact the distribution grid greatly. The flexibility services they provide can aid in the operation of the grid, assuming that the Distribution Grid Operator can access them through aggregation or flexibility markets. The Distribution Grid Operator will benefit from prosumers staying connected to the grid, which can be achieved by an alignment of the prosumers' and the operators objectives. Stationary batteries and Electric Vehicles are found to be especially beneficial to the operation of the grid, both due to the possibility of load-shifting and the symbiotic properties when paired with other Distributed Energy Resources.