As the share of power electronics-based renewable energy sources increases in power systems, the system inertia provided by conventional generation is reduced. Inertia is an important factor in the grid's frequency stability, and with its reduction comes challenges to ensure the reliability of the grid. The frequency stabilising service of frequency containment reserves will need to work in conjunction with the faster, stabilising service of fast frequency reserves to avoid power failures in case of sudden disturbances. This project aims to examine the impact of inertia and methods of improving frequency stability in a future low inertia power system. The frequency behaviour is studied using a simplified and linearised model of the Nordic power system implemented in Matlab/Simulink. The model is extended by implementing supplementary battery control to support the frequency response. The simulation results show that there is an evident correlation between the reduction of system inertia and frequency instability. Moreover, it is concluded that the implemented battery support is successful in stabilising frequency following a disturbance. / Då andelen kraftelektronikbaserade förnybara energikällor ökar i kraftsystem så kommer systemets tröghet, tillfört av konventionell generering av elektricitet, att minska. Trögheten är en viktig faktor för elnätets frekvensstabilitet. Då trögheten minskar utmanas tillförlitligheten av elnätet. Frekvensstabiliserande frekvenshållningsreserver behöver fungera i samspel med de snabbare och stabiliserade frekvensreserverna för att undvika strömavbrott vid plötsliga störningar. Projektet ämnar undersöka trögheten och metoder som används vid förbättring av frekvensstabilitet i framtida kraftsystem med låg tröghet. Beteendet hos frekvenser studeras med en förenklad och linjäriserad modell av det nordiska kraftsystemet implementerat i Matlab/Simulink. Modellen utökas genom att inkludera en batterikontrollmetod för att tillförse ett snabbt frekvenssvar. Resultatet av simuleringarna visar att det finns en korrelation mellan minskning av systemets tröghet och frekvensinstabilitet. Vidare visas det att implementationen av batteristöd lyckas förbättra frekvensen i fallet av en störning. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2022, KTH, Stockholm

In the search for green energy to combat climatechange, a shift from conventional energy sources such as coal,oil, and nuclear towards Renewable Energy Sources (RES) isneeded. This shift poses a threat to the stability of the powergrids as RES do not contribute with rotating mass in the system.A lack of rotating mass, or in other words inertia, jeopardizesthe ability of power systems to counteract large disturbances.Frequency Containment Reserves (FCR) units are responsiblefor controlling the frequency in power systems by regulatingthe balance between the generated and consumed power. If thefrequency deviates outside of the defined range from the nominalvalue, it can lead to system separation, blackouts, and systemequipment damage. The frequency deviations are faster in lowinertia systems, making it more difficult for FCR to keep thefrequency within accepted ranges. Hydro turbines are often usedas FCR units, but additional means of support could be neededfor low inertia systems. Viable support could be battery systems.This project investigates the change towards low inertia and thepossible implementation of a battery system as fast step-wisepower support with a frequency trigger. The investigation is donethrough case studies of simulated system models in Matlab andSimulink. / I jakten på grön energi för att bekämpaklimatförändringarna behövs en övergång från konventionellaenergikällor som kol, olja och kärnkraft mot förnyelsebaraenergikällor. Denna övergång utgör ett hot mot kraftnätensstabilitet då förnyelsebara energikällor inte bidrar med roterandemassa. Brist på roterande massa eller med andra ord tröghetäventyrar kraftsystemens förmåga att motverka stora störningar.Frequency Containment Reserves (FCR) är system som aktivt arbetarmed att styra frekvensen i kraftsystemet genom att reglerabalansen mellan den producerade och konsumerade effekten.Om detta misslyckas och frekvensen avviker för mycket frånden nominella frekvensen kan detta leda till systemseparation,strömavbrott eller skada hos systemkomponenter. I ett systemmed låg tröghet blir frekvensavvikelserna snabbare. Detta gördet svårare att använda sig av FCR för att hålla frekvenseninom accepterade intervall. Vattenkraftverk används ofta somFCR enheter, men för system med låg tröghet kan ytterliggarestöd behövas. Ett möjligt effektstöd kan vara batterisystem.Detta projekt undersöker förändringen till lägre tröghet i ettkraftsystem och möjlig implementering av ett batterisystemmed ett snabbt stegsvar för effektstöd, vilket aktiveras vid enförbestämd frekvens. Undersökningen görs genom studier avspecifika fall med en linjäriserad modell av ett kraftsystemet,simulerade i Matlab och Simulink. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2021, KTH, Stockholm