Planlegging og drift av batterier i strømnettet

Forfatter: Stian Jørgensen, The Norwegian Smartgrid Centre

Energilager er et svært populært tema for tiden, og batterisystem har særlig vist seg å være nyttige for sluttbrukere, ved å kutte effekttopper samt å øke egenforbruk av solenergi.

Hvilken nytte kan imidlertid nettselskapene ha av et batterisystem?

Kostnadene til batterisystemer har falt drastisk de siste årene, og prognoser tilsier at kostnadene vil fortsette å falle. Dersom kostnadene for å installere batterisystem blir lave nok kan de bli et nyttig verktøy for nettselskap i Norge. Det er imidlertid et behov for informasjon om hvordan disse bør planlegges og driftes, inkludert å systematisere eksisterende erfaring fra nettselskaper og batterileverandører.

IPN-prosjektet IntegER og Smartgridsenteret avholdt fagseminar om temaet 30. januar 2020

Seminaret samlet relevante aktører fra nettbransjen for å dele kunnskap om dette, og dermed også bidra til målsetningen til IPN prosjektet IntegER: En god integrasjon av batterisystemer i distribusjonsnettet i Norge.

IntegER (Integrasjon av energilager i distribusjonsnettet) er et FoU-prosjekt som startet i 2017, med målsetting om å bidra til ny kunnskap som gjør det lettere å integrere batterisystem i strømnettet. Prosjektet skal lage en veileder for integrasjon av batterisystemer i distribusjonsnett. Innspill til og status for veilederen ble diskutert på seminaret.

Equinor – erfaringer fra bruk av batteri i vindkraft for bedre integrasjon i nettet gjennom prosjektet Batwind

Batteriet ble installert på land ved Hywind-parken i Skottland sommeren 2018, og satt i drift november 2019. Det ble delt erfaringer fra testing av batteri brukt til demping av store produksjonsendringer som resultat av utfall av en eller flere turbiner, reduksjon av ubalanse i nettet, arbitrasje og frekvensregulering. Testingen er i startfasen. Det jobbes med å modellere og optimalisere de ulike use casene opp mot ulike verdistrømmer (value stacking).

DNV-GL – økonomiske vurderinger et nettselskap bør gjøre når de skal se på batterier som alternativ til tradisjonell nettinvestering

Det ble understreket at kombinasjon av verdistrømmer for batterier er noe av det som gjør batterier til konkurransedyktige alternativer. Noen av fordelene ved batterier ligger imidlertid utenfor formålet til et nettselskap etter dagens regulering. For en nettplanlegger som skal vurdere et batterisystem opp mot en tradisjonell nettinvestering er utfordringen at de to investeringsvalgene har ulik levetid og ulik usikkerhet. Det ble presentert en liste av spørsmål som bør besvares for å gi et godt beslutningsunderlag for investering.

NVE – hvordan blir reguleringen av nettbatterier i fremtiden?

I dag er det ingen spesialbestemmelser for energilagre i energiloven med tilhørende forskrifter. Batterier kan inngå i kapitalgrunnlaget for nettvirksomheten dersom batteriet kun brukes til nettrelatert formål. I Ren energi-pakken (EUs fjerde energimarkedspakke) legges det opp til at nettselskap (DSO) skal vurdere energilagring som alternativ til nettforsterkning. Energilagring fra tredjepart skal kunne levere nett-tjenester. DSO/TSO skal i utgangspunktet ikke eie eller drifte energilagre, men det finnes unntak:

Unntak 1: Batteriene er «integrerte nettverkskomponenter» som kun brukes til å sikre drift (ikke balansering eller flaskehalshåndtering), utelukket fra salg til kraftmarkeder. Reguleringsmyndigheten må godkjenne denne bruken.

Unntak 2: Det skal ha vært en åpen og transparent anbudsprosess, der ingen av budene har kunnet levere på tilstrekkelig tid og kostnad. Videre skal reguleringsmyndigheten alltid godkjenne eierskapet etter egen utredning om et unntak er nødvendig for leveringskvalitet. Batteriene skal ikke brukes til arbitrasje. Eierskapet skal være kostnadseffektivt, ikke føre til flaskehalser og ikke forstyrre markeder.

Unntak 3: Om reguleringsmyndigheten avgjør at tredjeparter kan levere batteri-baserte tjenester kostnadseffektivt, kan de tillate at DSOen beholder sine eksisterende batterier ut avskrivningsperioden. Det er ikke et krav at reguleringsmyndigheten tillater dette.

Skagerak Nett – hvilke verktøy mangler nettplanleggerne for å effektivt kunne vurdere bruk av batterier i nett

To eksempler ble brukt for å illustrere en nettplanleggers hverdag. Typiske ting som utløser investeringer i nett er tilstand til nettkomponenter:

• Lav kortslutningsytelse
• Brudd på Forskrift om Leveringskvalitet (FoL)
• Overlast
• Nye, store effektuttak

Hypotesen i dag er at spesielt brudd på FoL og håndtering av nye, store effektuttak i en mellomperiode før forsterkning er gode eksempler hvor batterisystemer kan bidra. I tillegg ble det tatt opp at batterier kan spille en rolle for forsyningssikkerhet ved at de kan levere ved avbrudd. Skagerak viste også eksempler fra to konkrete tilfeller hvor de hadde gjort en vurdering av hvorvidt nettbatteri var en løsning.

Tensio TS – egne erfaringer med et batteri som testes i et mikronett tilknyttet gårdsdrift på Byneset

I tillegg til batteriet (550 kWh) består mikronettet av en vindturbin og et solcelleanlegg (90 kWp). I fase to skal energi som blir til overs fra vindturbinen omgjøres til hydrogengass og dermed være et lager som kan lagre mer energi enn det eksisterende batteriet. Batteriet på 550 kWh har så langt blitt brukt til reduksjon av effekttopper, men Tensio TS ønsker videre å teste spenningskvalitet under innkoblingen av batteriet til nettet. De har satt opp måleinstrumenter for å samle inn data om spenningsforholdene. De håper også å kunne teste periodevis øydrift etter kommende installasjon av hydrogenproduksjonsanlegg som energilagring.

Mikronett: Hva er det, virtuell impedans og øydrift

Lyse Elnett – pilotprosjekt med batteri i lavspenningsnettet for å holde kontroll på spennningskvaliteten

Hensikten med piloten er å vurdere hvordan et batteri kan fungere som alternativ til nettutbygging i områder med dårlig spenningskvalitet. Et batterisystem ble installert i et lavspentnett i et område forsynt fra en fjernstyrt nettstasjon. Meningen er å bruke batterier i områder der man er utenfor Forskrift om leveringskvalitet (FoL), selv om pilotprosjektet ikke utføres i et område med spenningsklager.

Nettselskapet måtte utarbeide en ny grunneieravtale til formålet og få dokumentert batterisystemet i nettinformasjonssystemet (NIS). Spenningsregulatoren består av en PID-kontroller i inverterene. Den har 3 ulike modus: Idle eller stand-by, charge og feed. De blir aktiverte ut fra spenningen som er målt. For eksempel, når spenningen er 224 V eller lavere, begynner batteriet å mate inn til nettet. Den skal prøve å holde spenningen mot «feed target» som er 225 V. Når spenningen er over 226 V så vil den slutte å mate inn og gå tilbake til standby modus. Optimale settpunkt vil variere etter belastningen i nettet, som er ofte tett relatert med utetemperatur.

Veileder for bransjen

Fagseminaret ga verdifull input til veilederen for planlegging og drift av batterier i distribusjonsnettet som IntegER-prosjektet jobber med. Den vil være rettet mot nettselskap, men kan også være av nytte for andre aktører. Veilederen vil inneholde en oversikt over bruksområder for batterisystem; når burde man vurdere batteri som et alternativ til nettinvestering?

Videre vil erfaringer fra demoene i IntegER beskrives, både når det gjelder planlegging, anskaffelse og drift av batteri. For å kunne avgjøre om batterisystem er et godt alternativ til nettinvestering, er det nødvendig å gjøre kost/nytte-vurderinger. Veilederen vil derfor inneholde en kost/nytte-metodikk fra både et samfunnsøkonomisk og bedriftsøkonomisk perspektiv.

Enova storskala demonstrasjon – IDE-prosjektet

Smartgridsenteret leder et storskala demonstrasjonsprosjekt for fremtidens energisystem, der to av løsningene som testes inkluderer batterier. Prosjektet ble startet opp i 2019 er støttet av Enova. Resultater vil bli publisert underveis i prosjektet.