Supporting Frequency Stability With Batteries in Low Inertia Power Systems

Abstract

As the share of power electronics-based renewableenergy sources increases in power systems, the system inertiaprovided by conventional generation is reduced. Inertia is animportant factor in the grid’s frequency stability, and with its reductioncomes challenges to ensure the reliability of the grid. Thefrequency stabilising service of frequency containment reserveswill need to work in conjunction with the faster, stabilising serviceof fast frequency reserves to avoid power failures in case ofsudden disturbances. This project aims to examine the impact ofinertia and methods of improving frequency stability in a futurelow inertia power system. The frequency behaviour is studiedusing a simplified and linearised model of the Nordic powersystem implemented in Matlab/Simulink. The model is extendedby implementing supplementary battery control to support thefrequency response. The simulation results show that there isan evident correlation between the reduction of system inertiaand frequency instability. Moreover, it is concluded that theimplemented battery support is successful in stabilising frequencyfollowing 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, Stockhol