Snabbt effektstöd från elektriska batterier i framtida kraftsystem med lägre svängmassa

To create more sustainable power systems, as well as achieve environmental goals, further integration of Renewable Energy Sources (RES) is essential. However, this may result in a power system more vulnerable to disturbances, since RES do not contribute to the system’s inertia. A power system’s ability to counteract disturbances is highly dependant on inertia. This is because the power system uses the kinetic energy of rotating machines, i.e. inertia, to restore the power balance after a disturbance. This causes a deviation of the system’s frequency, which must be contained within certain limits or, in the worst case scenario, a blackout could follow. Frequency Containment Reserves (FCR) stabilizes the frequency first dozens of seconds after a disturbance, therefore, it is the inertia that plays the major role in controlling the initial frequency deviation. One possibility to counter disturbances in a power system with less inertia is to use electrical batteries as fast power support, by injecting power into the system when needed. This project aims to investigate the dynamics of the FCR as well as the possibility to use batteries as fast power support. Different parameters of the batteries are also analyzed. The project is conducted through a case study of a power system model in Simulink and Matlab. Additional aspects, such as sustainability, cost-effectiveness, and future research, are discussed.För att skapa mer hållbara kraftsystem, men även uppnå miljömål, är fortsatt integrering av förnyelsebara energikällor viktigt. Dock kan detta resultera i ett kraftsystem som är mer sårbart mot störningar, då förnyelsebara energikällor inte bidrar till systemets svängmassa. Ett kraftsystems förmåga att möta störningar är direkt relaterad till svängmassan i systemet. Detta är på grund av att systemet använder kinetisk energi från roterande maskiner, deras svängmassa, för att återställa balans mellan produktion och konsumtion efter en störning. Dock orsakar detta en avvikelse hos systemets frekvens, som måste hållas inom vissa gränser, annars kan det i värsta fall leda till strömavbrott. Primärreglering stabiliserar frekvensen först dussin sekunder efter en störning, därför är det svängmassan som spelar den avgörande rollen för att kontollera den initiella avvikelsen. En möjlig lösning för att möta störningar i ett kraftsystem med mindre svängmassa är att använda elektriska batterier som snabbt kraftstöd, genom att tillföra effekt till systemet vid behov. Detta projekt syftar till att undersöka dynamiken hos primärregleringen men även huruvida batterier kan användas som snabbt kraftstöd. Olika parametrar hos batterierna analyseras även. Projektet görs genom en fallstudie av en model av ett kraftsystem i Simulink och Matlab. Andra aspekter, så som hållbarhet, kostnadseffektivitet samt framtida forskning diskuteras