In this paper, a new algorithm for utilizing energy storage is proposed and applied on floating wind turbine economics. The proposed algorithm’s decision making on storing energy or selling electricity onto the grid is based on the electricity price, which makes it unique and different from similar algorithms. From the literature review, it was concluded Ocean Renewable Energy Storage to be most suitable with the Spar-Type and Semi-Submersible floating wind turbine to which the paper is based upon. The objective of this paper is to find the suitable ratio of energy storage versus wind farm, find the product of increase in wholesale, and evaluate whether the proposed method makes the hybrid economically sound. The algorithm was applied on spot-price data from Denmark due to its large share of wind energy with wind data from off the coast of Morro Bay in California, USA. Additionally, a sensitivity analysis is applied to evaluate to energy storage cost impact as well as evaluate the algorithm by lowering the required energy storage size.   Using the algorithm, the wind farm must account for nine days’ worth of energy production with a product of energy storage versus wind farm ratio of 1.42. The wholesale price increased with 11.9-21.5% for the four years studied, however, all financial results favored not utilizing energy storage. By the results derived from the sensitivity analysis, it was concluded that with future cost reductions, the algorithm will still favor no energy storage. However, by fine tuning the algorithm to reduce the need for storage, positive financial result might be achievable. The key to achieve a profitable result seems to rely on minimizing the need for energy storage, to which the proposed algorithm fail to achieve. Conclusively, spot-price decision-based energy storing is not economically sound.

This degree project presents a study case in Eskilstuna-Sweden, regarding the effect of the photovoltaic (PV) systems with battery energy storage system (BESS) on a power distribution transformer, and how they could change the transformer lifespan. For that, an extensive literature review has been conducted, and two MATLAB models were used to simulate the system. One model simulates the PV generation profile, with the option of including battery in the system, and the other one simulates the transformer loss of life (LOL) based on the thermal characteristics. Simulations were using hourly time steps over a year with provided load profile based on utility data and typical meteorological year weather data from SMHI and STRÅNG. In this study, three different scenarios have been put into consideration to study the change of LOL. The first scenario applies various levels of PV penetrations without energy storage, while, the other scenarios include energy storage under different operating strategies, self-consumption, and peak shaving. Similarly, different battery capacities have been applied for the purpose of studying the LOL change. Thus, under different PV penetrations and battery capacities, results included the variation of LOL, grid power, battery energy status, and battery power. Moreover, results concluded that the PV system has the maximum impact on LOL variation, as it could decrease it by 33.4 %, and this percentage could increase by applying different battery capacities to the system. Finally, LOL corresponding to the battery under peak shaving strategy varies according to the battery discharge target. As different peak shaving targets were used to control the battery discharge, and hence, study the impact on the transformer and estimate its LOL.

Emotional and Behavioral Disorders (EBD) directly influence learning, relationships, mood, and overall scholastic experiences. Research provides evidence that early intervention and prevention efforts can address the needs of students with EBD (Allen-DeBoer, Malmgren, & Glass, 2006; Cook, et al. 2008; Lien-Thorne & Kamps, 2005; Regan, Mastropieri, & Scruggs, 2005; Rivera, Al-Otiba, & Koorland, 2006), but in order to identify these at-risk youth, a screening system is needed to broadly consider Social, Emotional, and Behavioral Concerns (SEBC).This dissertation evaluated the alignment of a teacher nomination process (Teacher Nomination Form (TNF)) and a normative screener of EBD risk (BASC-2 Behavioral and Emotional Screening System (BESS), Kamphaus & Reynolds, 2007). Teacher nominations and rankings were significantly correlated to the BESS in the internalizing (.177), externalizing (.246), and combined categories (.304) groups. Multiple teacher nominations were not significantly related to BESS scores. Social validity evidence was gathered and interpreted.

Detta arbete har med hjälp av en antagen förbrukningsprofil för effekt samt energibehov för laddning av elflyg beräknat om det nuvarande elnätet på mellanspänningsnivå kommer att klara av en framtid där elflyg kommer att användas för kortare resor eller om det kommer behöva avhjälpas med ett batterilagringssystem. Arbetet kom fram till att oavsett räknad förbrukning kommer dagens elnät klara av detta vid normaldrift men inte vid reservdrift för de två fall med högre räknad förbrukning. Vidare kom arbetet fram till att vid användning av nuvarande nätstation kommer ett batterilagringssystem alltid att behövas både vid normaldrift och reservdrift. Arbetet kom även fram till att effekten som elflyg kommer att kräva för att ladda dessa är den begränsande faktorn för elnätet medan energin som dessa kräver för laddning under en hel dag inte är en begränsande faktor. / This work has, with the help of an assumed consumption profile for power and energy requirements for charging electric aircraft, calculated whether the current medium voltage power grid will be able to handle a future where electric aircraft will be used for shorter trips, or if it will need to be supplemented with a battery energy storage system. The work concluded that regardless of the calculated consumption, the current power grid will be able to handle this under normal operation but not under reserve operation for the two cases with higher calculated consumption. Furthermore, the work concluded that when using the current substation, a battery energy storage system will always be needed both under normal operation and reserve operation. The work also found that the power required to charge electric aircraft is the limiting factor for the power grid, while the energy they require for charging over a full day is not a limiting factor.

The residential and commercial sector is the largest consumer of electricity in Sweden and therefore highly affected by fluctuations in electricity price. On the other hand, there is a large potential to reduce both the electricity demand and emissions from electricity generation on a national level if measures are taken within this sector. This Masters' Thesis focuses on the implementation of Solar PV panels and Lithium-ion Battery Energy Storage Systems (Li-BESS) in commercial buildings. The thesis was conducted in collaboration with Vasakronan, one of Sweden’s largest real-estate companies in terms of market share with a lot of focus on sustainability and reducing the electricity demand of their properties. The objective of this study is to determine which one out of three management strategies: Peak Shaving, Energy Arbitrage and Frequency Regulation that generate the highest revenue for a Solar PV + Li-BESS system in Vasakronan’s Lumi Property. A research gap was identified in the literature for a techno-economic model evaluating and comparing these three control strategies, where Peak Shaving and Energy Arbitrage are established, while Frequency Regulation is a new possible control strategy in commercial buildings. The techno-economic model is developed for the three control strategies using the System Advisor Model and Microsoft Excel. The model evaluates battery sizes between 0-600 kWh and uses input data on weather and electricity prices for the years 2018-2022. Quantifiable outputs in terms of Key Performance Indicators (KPIs) from the model are compared between control strategies. Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR) are the main economic KPIs to determine which control strategy is the most profitable. The result of the analysis showed that the Peak Shaving and Energy Arbitrage controllers does not reach a positive NPV or an IRR above the set discount rate of 6.5 % for any of the battery sizes above 120 kWh for any of the studied datasets. The main reason is that the investment cost for a battery large enough to reduce a sufficient part of the demand or generate enough revenue from the difference in electricity price, is too high. With no battery at all, or a small battery of 120 kWh, the savings in electricity cost from the Solar PV system surpasses the investment and entails a profitable result. The Frequency Regulation controller generated a positive NPV and IRR above the discount rate for all battery sizes between 240 – 600 kWh for all years except 2021, which was the year with the lowest solar radiation. The conclusion from the result for the Frequency Regulation controller is that the revenue gained from a 120-kWh battery is not enough to cover for the investment cost, but for larger batteries the revenue exceeds the investment cost over the whole modelling period. The overall conclusion from is that battery storage with a Li-BESS in commercial buildings coupled with a Solar PV system is only profitable if the battery capacity is offered on the FCR markets. In all other cases, it is preferable to have a solar PV system without battery storage from an economical point of view. However, new markets and potential business models are developing continuously which is something future studies should investigate. A more thorough analysis of the frequency regulation markets and how these will develop over time is required to further validate the result of this thesis. / Sektorn för Bostäder och Service är den största elkonsumenten i Sverige och påverkas därför starkt av fluktuationer i elpriset. Samtidigt finns en stor potential att minska elbehovet och utsläppen från elproduktion på nationell nivå om åtgärder vidtas inom denna sektor. Denna masteruppsats fokuserar på implementeringen av solclellspaneler och batterilagring med ett Lithium-jon-batteri i komersiella byggnader. Uppsatsen har genomförts i samarbete med Vasakronan, ett av Sveriges största fastighetsbolag sett till marknadsandelar, med stort fokus på hållbarhet och att minska elbehovet i deras fastigheter. Syftet med denna studie är att avgöra vilken av tre förvaltningsstrategier: Lapa Effekttoppar, Energi-arbitrage eller Frekvensreglering som genererar de högsta intäkterna för ett solcells- och batterilagringssystem i Vasakronans fastighet Lumi. I den undersökta litteraturen identifierades en avsaknad av en teknoekonomisk modell som utvärderar och jämför dessa tre styrstrategier, där Energi-arbitrage och att Kapa Effekttoppar är etablerade, medan Frekvensreglering är en ny möjlig styrstrategi för kommersiella byggnader. Målsättningen utvärderas genom en teknoekonomisk modell som är utvecklad för de tre olika styrstrategierna i modelleringsprogrammet System Advisor Model (SAM) och Microsoft Excel. Modellen utvärderas för batteristorlekar mellan 0-600 kWh med indata på solinstrålning och elpris för åren 2018-2022. Kvantifierbara utdata från modellen i form av Key Performance Indicators (KPI:er) jämförs mellan kontrollstrategier. Nettonuvärde (NPV) och Intern avkastning (IRR) är de ekonomiska KPI:er med mest fokus på för att avgöra vilken kontrollstrategi som är den mest lönsamma. Resultatet av analysen visade att styrstrategierna att Kapa Effekttoppar och Energi-arbitrage inte når ett positiv NPV eller ett IRR över diskonteringsräntan på 6,5 % för någon av batteristorlekarna över 120 kWh eller valda år. Det främsta skälet till detta resultat är att ett större batteri inte generar tillräckligt mycket intäkter genom dessa styrstrategier för att kompensera för den stora investeringen. Utan något batteri alls, eller med ett litet batteri på 120 kWh, överträffar besparingen i elkostnad från solcellssystemet investeringen och ger därmed ett lönsamt resultat. Frekvensreglerings-strategin genererade ett positivt Nuvärde och IRR över diskonteringsräntan för alla batteristorlekar mellan 240 – 600 kWh för alla år förutom 2021, som var året med lägst solinstrålning. Slutsatsen från resultatet för Frekvensreglering är att intäkterna från ett 120 kWh batteri inte räcker för att täcka investeringskostnaden, men för större batterier överstiger intäkterna investeringskostnaden under hela modellperioden. Den övergripande slutsatsen från är att batterilagring med ett litiumbatteri i kommersiella byggnader i kombination med ett solcellssystem endast är lönsamt om batterikapaciteten budas på FCR-marknaderna. I alla andra fall är ett solcellssystem utan batterilagring att föredra ur en ekonomisk synvinkel. Men nya marknader och potentiella affärsmodeller utvecklas kontinuerligt vilket är något som framtida studier bör undersöka. En mer grundlig analys av marknaderna för frekvensreglering och hur dessa kommer att utvecklas över tiden skulle också krävas för att ytterligare validera resultatet av denna avhandling.

No description available.

As we are moving towards a future carbon-neutralsociety, development of residential microgrids attracts much attentionaround the world with its efficient utilization of renewableenergy. A residential microgrid is a small power system fora house, which consists of a solar photovoltaic (PV) source,a battery storage, residential loads, and an interface to thegrid. In this paper, a hybrid AC-DC microgrid is proposed,studied and simulated in Matlab/Simulink. A coordinated controlstrategy is developed so that the PV converter is controlledto maximize its power generation, the battery converter iscontrolled to stabilize the system with the battery state of chargeconstraints, and an interlinking converter is controlled to decidethe connection/disconnection and the power flow with the grid.The simulation results show the effectiveness of the proposedsolution under various operating conditions. / I det här pappret föreslås, studeras ochsimuleras ett hybrid-anpassat lokalt självförsörjande elnät iSimulink och Matlab. Solpaneler utgör den distribueradeförnyelsebara energikällan i nätet. Panelerna styrs med enMPPT-algoritm för att maximera kraftgenereringen. Batterietsladdningstillstånd används i det designade batterilagringssystemetför att garantera lång livstid och för att fatta beslut omladdning och urladdning. Kraftöverföring mellan ACoch DCnätverk sker via en dubbelriktad omvandlare. Det konstrueradehybridnätet fungerar självständigt samt vid sammankopplingtill huvudnätet. Ett koordinerat kontrollsystem implementerasför att möjliggöra kommunikationen mellan lokalnätets olikadelar. Resultaten från simuleringstestet visar att det föreslagnanätet uppfyller stabilitetskrav och god funktion under varierandedriftstillstånd. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2021, KTH, Stockholm

<p dir="ltr">The need for reducing reliance on fossil fuels to meet ever-increasing energy demands and minimizing global climate change due to greenhouse gas emissions has led to an increase in investments in Variable Energy Resources (VREs), such as wind and solar. But due to the unreliable nature of VREs, an energy storage system must be coupled with it which drives up the investment cost.</p><p dir="ltr">Lithium-ion batteries are compact, modular, and have high cyclic efficiency, making them an ideal choice for energy storage systems. However, they are susceptible to capacity loss over the years, limiting the total life of the batteries to 15-18 years only, after which they must be safely discarded or recycled. Hence, designing a Battery Energy Storage System (BESS) should consider all aspects, such as battery life, investment cost, energy efficiency, etc.</p><p dir="ltr">Most of the available studies on cost and lifetime of BESS either consider a steady degradation rate over years, or do not account for it at all, they take constant charge/discharge cycles, and sometimes do not consider ambient temperature too. This may result in an error in estimation of the cost of energy storage. The location where the BESS is supposed to be installed can also impact its life, given that each location has its own power consumption trend and temperature profile. In this work, we attempt to simulate a BESS by considering the ambient temperature, degradation rate and energy usage. This will help in getting an insight of a more realistic estimate of levelized cost of storage and for estimating the thermal energy needed to keep them within a certain temperature range, so that they can last longer.</p>

An increased amount of intermittent electricity production, more electric vehicles (EV), and an overall electrification of society may all cause a higher variability between the balance of supply and demand on the electric grid. Battery storage has been identified as a solution to the emerging problem asit can be charged during hours of low power demand and then discharged to help meet the power demand during peak loads. This master thesis investigates how characteristics from yearly power demand data can be defined so that a battery energy storage system (BESS) can be dimensioned for it and which parameters are important when dimensioning a BESS. The investment cost of the dimensioned BESS is investigated and calculated, and there is as well a general discussion of potentials, drivers, and barriers for a grid owner to implement a BESS. The master thesis includes a literature study and a case study performed together with Tekniska verken and its subsidiary company Tekniska verken Nät where three cases of varying sizes were investigated:• An EV charging station, with a peak power demand of up to 1 MW.• A distribution station, with an original peak power demand of close to 3 MW.• Purchased power from the regional grid, with a peak power demand of almost 152 MW. By dimensioning a BESS from a year-long data curve of the hourly power demand, a power limit was set. The highest peak power value over the power limit, the longest peak duration, and the highest energy peak were then identified to establish the curve characteristics. A battery storage was investigated to see if it could be used to meet the demand occurring when implementing a power limit to the yearly power demand curve. Batteries store electrical energy in the form of electrochemical energy and then transforms the energy back into electrical energy when needed and does so with varying efficiency according to the type of chemistry that is used in the battery. The so-called lithium ion (li-ion) battery is mostly used today and utilizes lithium in the shape of ions along with a metallic cathode and a carbon anode. The cathode and anode can vary in a li-ion battery chemistry, which varies its characteristics and means that there are multiple types of li-ion battery chemistry types. The specific li-ion battery chemistry lithium iron phosphate (LFP), was established as the most applicable battery due to its high energy density, easy to attain materials, general safety, maturity, and amount of discharge cycles it can handle throughout its lifetime. A BESS could be modelled from the LFP limitations and data curve for each case. The results showed that a short-duration variability of a power demand was a success factor for the implementation of a BESS. It allows the BESS to recharge often and the minimum required energy capacity could be lower and more optimal. An investment cost insecurity was established from literature when comparing estimates, as it could vary depending on the published date, used battery chemistry, taxes, and subsidies in the origin country of the literature. Therefore an estimate given by the Swedish transmission system operator (TSO), Svenska Kraftnät of 5-6 MSEK/MWh from a report published in late 2022 was deemed most relevant. An investment cost for each scenario in every case could be calculated and additional economical benefits relevant in the cases such as comparing to the cost of conventional grid reinforcement or economical gains from a lowered grid subscription were investigated. However, an overall conclusion that the investment cost of a BESS was too expensive to be deemed feasible and that there were no overwhelming economical gains from reducing the peak loads was made. A final generalization and discussion of drivers and barriers concluded that the applicability of a BESS can be identified by the defining characteristics of a demand curve. Moreover, it was found that the BESS investment cost was too high when only applying it for grid reinforcement methods. Although, a BESS can have additional benefits to the grid stability. The grid owner cannot however, own a BESS and use it on the frequency service market which otherwise would potentially make it economically feasible to strengthen the grid. The ultimate goal of the project is to help create a broader understanding of battery storage as part of the electrical network, where and when it can be applicable, and how one could go about investigating its use. / En ökad mängd variabel elproduktion, fler elbilar och en elektrifiering av samhället i helhet. Detta kommer skapa en högre variabilitet och därmed större obalans mellan tillförsel och efterfrågan på elnätet. Batterilagring har identifierats som en potentiell lösning till det ökade problemet då det kan laddas vid ett lågt effektbehov och urladdas vid ett högt effektbehov. Genom detta examensarbete kommer det undersökas hur karaktäristik från årliga effektkurvor kan definieras. Det görs i syfte av att dimensionera ett batterilagringssystem utefter datan. Därefter undersöks även vilka parametrar som är viktiga vid dimensioneringen av ett batterilagringssystem. Utefter de dimensionerade batterilagringssystemen tas även en investeringskostnad fram. En diskussion framförs även utifrån den generella potentialen, drivkrafter och barriärer som finns vid implementering av ett batterilagringssystem från perspektivet av en nätägare. Examensarbete består av en litteraturstudie och en fallstudie som genomförs i samarbete med Tekniska verken i Linköping AB och Tekniska verken Nät, där tre fall av varierande storlek undersöks:• En elbilsladdningstation, med ett toppeffektbehov på upp till 1 MW.• En fördelningsstation, med ett ursprungligt toppeffektbehov på nästan 3 MW.• Köpt effekt från det regionala nätet, där toppeffektbehovet uppgår till nästan 152 MW. Vid dimensionering av ett batterilagringssytem från den årliga effektkurvan måste en effektbegränsning sättas. Därefter kan den överstigande effektopplasten, den längsta tiden effektbegränsningen överstigs och den högsta överstigande energin tas fram, för att etablera kurvans karaktäristik. En undersökning gjordes om ett batterilager kunde användas för att möta effektbehovet då en effektbegränsning införs till den årliga effektkurvan. Batterier lagrar elektrisk energi i formen av elektrokemisk energi för att sedan transformera tillbaka det till elektrisk energi då det finns ett behov. Effektiviteten av transformeringen varierar beroende på den kemiska blandningen som batteriet är uppbyggt av. Det så kallade litiumjonbatteriet är det mest använda idag och nyttjar litium i formen av joner tillsammans med en metallisk katod och en anod av kol. Katod och anod kan variera vilket medför en förändrad karaktäristik och betyder alltså att det finns olika sorters litiumjonbatterier. Den specifika litiumjärnfosfat (LFP) blandningen ansågs mest användbar i elnätsapplikationer. Detta på grund av sin höga energidensitet, lättillgängliga material, generella säkerhet, teknikens mognad och mängden urladdningscyklar den kan hantera. Ett batterilagringssytem kunde då modellerades utefter LFP-batterikemin i kombination med den årliga effektkurvan för varje fall. Resultatet därifrån visade att en korttidsvariabilietet av effektbehovet var en framgångsfaktor vid implementeringen av ett batterilagringssystem. Detta då det tillåter för ett batterilagringsystem att återladdas oftare och en lägre minimal energikapacitet kan dimensioneras vilket gör den mer optimal. Vid undersökning av investeringskostnaden upptäcktes en svaghet i litteraturen vid jämförandet av kostnadsuppskattningar. Uppskattningen kunde variera beroende på publiceringsdatum, val av batterikemi, landets skatter och bidrag. Därav valdes en kostnadsuppskattning från den svenska stamnätsägaren, Svenska Kraftnät på 5–6 MSEK/MWh utifrån en rapport publicerat sent i 2022 som mest relevant. Utifrån kostnadsuppskattningen kunde en beräkning av investeringskostnad och ytterligare ekonomiska gynnsamheter relevanta för varje fall undersökas (såsom en jämförelse mot konventionell nätförstärkning eller sänkt abonnemangskostnad). Den generella slutsatsen som drogs var däremot att investeringskostnaden för ett batterilagringssystem var för dyrt för att vara ekonomiskt genomförbart. Det var dessutom inga betydande ekonomiska gynnsamheter som kunde ändra på det då batterilagringssystemet endast användes till att sänka toppeffektlaster. En avslutande generalisering och diskussion av drivkrafter och barriärer framgav att applicerbarheten av ett batterilagringsystem kunde definieras utifrån den identifierade karaktäristiken av den årliga effektkurvan. Dessutom framkom det att investeringskostnaden i varje fall var för hög då batterilagringssystemet endast nyttjades som nätförstärkning. Hursomhelst kan ett batterilagringssystem bidra till ytterligare fördelar i elnätets stabilitet. Elnätsägaren kan inte äga ett batterilagringssystem och använda det på effektreservmarknaden som annars kunde bidra till batterilagringssystemets ekonomiska genomförbarhet. Det slutliga målet av arbetet har varit att ge en bredare förståelse för batterilagring som en del av elnätet. Detta genom att ta reda på när och var det är applicerbart och hur man kan utvärdera dess användning.

In this thesis, a simulation model developed in MATLAB® in consideration of system losses based on lithium ion-battery is presented. The purpose of the simulation model is to investigate peak shaving potential in the residential distribution network. In other word to determine an optimal threshold limit and battery capacity depending on if the battery system is placed at the transformer or household level. In the report there were economic calculations executed showing that profitability of investing in a battery system depends on the threshold limit and battery capacity. / I denna rapport presenteras analys av toppeffektreducering med ett simuleringsprogram baserad på litium-jon batteri med hänsyn till systemförlust. Simuleringsmodellen är uppbyggd i MATLAB® där metoder som Coulomb counting implementerades. Syftet med simuleringsprogrammet är att definiera en optimal tröskelgräns samt batterikapacitet på transformator- och hushållsnivån. I rapporten utfördes ekonomiska beräkningar som tyder på att lönsamheten för investering av ett batterisystem beror på tröskelgräns och batterikapacitet.