Future Perspectives for Hybrid Storage Systems
Authors
Nielsen, Thomas Ahrens ; Jensen, Nikolaj Bjerg
Term
4. Term
Publication year
2018
Submitted on
2018-06-08
Pages
105
Abstract
Den grønne omstilling i Europa øger behovet for at lagre fluktuerende elproduktion fra vind og sol. Dette speciale undersøger, om og hvordan et hybridt lagringssystem – en vindmøllepark kombineret med et batteri placeret bag måleren – kan forbedre driften og økonomien ved at undgå tariffer, reducere ubalancer og deltage på elmarkederne. Med udgangspunkt i Henrik Lunds Choice Awareness Theory og en samfundsøkonomisk vinkel opbygges en scenariebaseret teknisk energimodel med timeopløsning ved brug af energyPRO, VBA-kodning og Excel. Et referencescenarie med et stand‑alone batteri, der handler på day‑ahead‑markedet, sammenlignes med tre alternativer: (1) handel på day‑ahead bag måleren med opladning fra vind, (2) reduktion af ubalancer i vindproduktionen, og (3) kombination af ubalancereduktion og prioriteret deltagelse på regulerkraftmarkedet. Markedsregler og afregningsmekanismer for engrosmarkeder indarbejdes, og investeringsevnen vurderes via nutidsværdi samt følsomhedsanalyser. Resultaterne peger på, at investeringer i batterier – både som stand‑alone og som hybrider – ikke er rentable under de inkluderede europæiske forudsætninger, om end hybrid drift giver bedre vilkår end stand‑alone. Rentabiliteten er særligt følsom over for elprisens volatilitet og investeringsomkostninger. Specialet konkluderer, at yderligere teknologisk udvikling, markedsdesign eller driftsstrategier kan være nødvendige, før sådanne hybride løsninger bliver bredt rentable; analysen er afgrænset til kombinationen af vindmøller og batterier samt de valgte strategier.
Europe’s energy transition increases the need to store variable electricity from wind and solar. This thesis examines whether and how a hybrid storage system—a wind farm combined with a behind‑the‑meter battery—can improve operations and economics by avoiding tariffs, reducing imbalances, and participating in electricity markets. Inspired by Henrik Lund’s Choice Awareness Theory and a socio‑economic perspective, the study builds an hourly, scenario‑based technical energy model using energyPRO, VBA coding, and Excel. A reference case with a standalone battery trading on the day‑ahead market is compared with three alternatives: (1) day‑ahead trading behind the meter with charging from the wind farm, (2) reducing wind production imbalances, and (3) combining imbalance reduction with prioritized participation in the regulating power market. Market rules and settlement mechanisms for wholesale markets are embedded in the model, and investment performance is assessed via net present value and sensitivity analyses. The results indicate that, under the included European assumptions, investments in batteries—both standalone and hybrid—are not profitable, although hybrid operation offers better conditions than standalone. Profitability is particularly sensitive to electricity price volatility and capital costs. The thesis concludes that further technological development, market design, or operational strategies may be needed before such hybrid solutions become broadly viable; the analysis is limited to wind‑plus‑battery configurations and the specified strategies.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Documents