Cost optimization of distributed power generation in southern Norway, with focus on renewable hybrid system configurations.

Abstract

This thesis examines the levelized cost of energy for different grid-connected electrical system configurations, with focus on renewable hybrid configurations, situated in Ås, Norway. The analysis has been conducted with hourly data on the local energy resource basis, load demand from an average detached household, and grid power prices on both extraction and injection to the grid. Renewable technologies that have been considered are solar PV and wind turbine. The analysis has been performed in HOMER, and the optimal solutions for each system configuration have been presented. Furthermore, two scenarios for grid sellback rate have been examined; scenario A assumed a rate equal to 1kr/kWh, scenario B assumed rates equal to hourly elspot values throughout one year. The main findings are: - Grid-only was the optimal system configuration with a levelized cost of energy (LCOE) equal to 0,77kr/kWh. - Optimal renewable hybrid configurations were equal in both scenarios, with 1kW solar PV and 5kW wind turbine, and levelized cost of energy equal to 1,85kr/kWh. - When investment subsidy was included for all configurations in scenario A, the hybrid configuration with 10kW PV and 5kW wind turbine achieved the same LCOE of 1,80kr/kWh as the hybrid configuration with 1kW PV and 5kW wind turbine. - At an 30% increase of resource basis for both solar and wind in scenario B, the hybrid configuration of 10kW PV and 5kW wind turbine achieved a lower LCOE than the configuration with 1kW PV and 5kW wind turbine. - The combination of wind turbine and PV-array in Ås did provide power generation for a longer period annually, but the wind resource basis was not sufficient to make a hybrid renewable configuration economically viable.

I denne oppgaven undersøkes energikostnaden for forskjellige nettilkoblede elektriske systemkonfigurasjoner, med fokus på fornybare hybridkonfigurasjoner, lokalisert i Ås. Analysen har blitt utført med timesdata på det lokale energiressursgrunnlaget, elektrisitetsbehov for en gjennomsnittlig husholdning, og strømpriser for både kjøp og salg til strømnettet. Fornybare teknologier som er vurdert er solcelle og vindturbin. Analysen er utført i HOMER, og de optimale energikostnadene for hver systemkonfigurasjon er presentert. To scenarier på salgspris av strøm har blitt undersøkt; Scenario A antok en fast pris lik 1 kr/kWh, scenario B antok timesverdier som følger elspotprisen igjennom ett år. De viktigste funnene er: - Strømnett uten lokal kraftproduksjon var den optimale systemkonfigurasjonen med en energikostnad (LCOE) på 0,77kr/kWh. - Optimal fornybar hybridkonfigurasjon var lik i begge scenarier, med 1kWp PV og 5kW vindturbin, og en energikostnad på 1,85kr/kWh. - Når investeringsstøtte ble inkludert for alle konfigurasjoner i scenario A, oppnådde hybridkonfigurasjonen med 10kW PV og 5kW vindturbin samme energikostnad på 1,80kr/kWh som hybridkonfigurasjonen med 1kWp PV og 5kW vindturbin. - Ved en 30% økning av ressursgrunnlaget for både sol og vind i scenario B oppnådde hybridkonfigurasjonen med 10kW PV og 5kW vindturbin lavere energikostnad enn konfigurasjonen med 1kW PV og 5kW vindturbin. - Kombinasjonen av vindturbin og PV-moduler i Ås medførte kraftproduksjon i en lengre periode årlig, men vindressursgrunnlaget var ikke tilstrekkelig til å gjøre en fornybar hybridkonfigurasjon lønnsom.