| dc.description.abstract | Elektrifiseringen av samfunnet og høyere andel variabel kraftproduksjon skaper utfordringer for kraftsystemet. Økt forbruk, blant annet fra elbiler, er ventet å øke effekttoppene og skape et behov for mer nettutvidelser. Samtidig øker behovet for fleksibilitet, inkludert fleksibilitet på forbrukssiden. Flyplasser, med langtidsparkerte elbiler, tilbyr en mulighet til å utnytte fleksibilitetspotensialet i elbillading for å redusere belastningen på kraftnettet og kutte kostnader for ladeoperatør. Økonomisk lønnsomhet er imidlertid nødvendig for at ladeoperatører skal investere i smart ladeteknologi.
Gardermoen Parkering AS er en privateid parkeringsplass ved Oslo Lufthavn som satser på elbillading. De har det siste året installert omtrent 250 elbilladere. Videre vurderer de å investere i økonomisk optimalisering av elbillading. Denne formen for smartlading vil utnytte implisitt fleksibilitet i form av lastflytting for å minimere ladekostnader.
I denne oppgaven er det maksimale økonomiske potensialet for lastflytting av elbillading ved Gardermoen Parkering studert. Videre er økonomisk optimal ladestrategi og maksimal belastning på kraftnettet presentert og sammenlignet med historisk lastprofil. Modelleringen blir gjort ved lineær optimalisering av historisk lastprofil, der spotpriser og effekttariffer blir hensyntatt. Modellen benytter fullstendig innsikt i fremtidige spotpriser og ladebehov, og finner et globalt optimum. Et fokus er hvordan ulike prissignaler fra spotpriser og effekttariffer påvirker kostnadsbesparelser, optimale ladestrategier og maksimal belastning av kraftnettet. Datagrunnlaget som er brukt i analysen er detaljert reell parkerings- og ladehistorikk fra januar til og med oktober 2023.
Resultatene viser at Gardermoen Parkering maksimalt kunne spart 36% av sine kostnader tilknyttet spotpriser og effekttariffer i 2023 (10 måneder) ved lastflytting, tilsvarende 43 000 kr. Sparepotensialet er sensitivt for prisendringer. Høye og volatile spotpriser fører til et større sparepotensial grunnet en større verdi av energiarbitrasje. 2022 og 2023 er årene med høyest mulige kostnadsbesparelser. I 2019 og 2020 var spotpriser og prisvolatilitet lav, noe som resulterte i et sparepotensial på 26-27 000 kr.
Det er ofte økonomisk optimalt å redusere effekttoppene. Videre resulterer høyere effekttariffer i at optimaliseringsmodellen prioriterer lavere effekttopper. Den høyere effekttariffen i vintermånedene førte til en betydelig reduksjon av økonomisk optimal effekttopp, med en reduksjon på minimum 70% i forhold til reell lastprofil. Videre skjer lastflyttingen normalt til tidspunkt som bidrar til en jevnere belastning av sentralnetet. På den andre siden kan dagens lavere effekttariffer om sommeren medføre at det blir økonomisk optimalt med høyere effekttopper enn det Gardermoen Parkering har i dag. Dette gjelder når verdien av energiarbitrasje er svært høy, slik den eksempelvis var i juli 2022.
Implementering av lastflytting i praksis har flere begrensninger, noe som vil føre til endringer i ladestrategien sammenlignet med det teoretisk optimale. Det vil resultere i et redusert sparepotensial. Eksempelvis vil sparepotensialet reduseres fra 43 000 kr til 33 000 kr i 2023 dersom alle elbilene må lades innen 24 timer etter ankomst. Videre er det sannsynlig at effekttoppene i hovedsak vil avta. Årsaken er at verdien av reduserte effektkostnader blir mer betydningsfull i forhold til energiarbitrasje når man har begrenset innsikt i fremtidige spotpriser og ladebehov. | |
| dc.description.abstract | The ongoing electrification of society, coupled with a growing reliance on variable power sources, presents significant challenges for the power grid. One significant issue is the expected rise in peak loads, driven partly by the growing use of electric vehicles (EVs). This trend leads to a need for expanding the grid infrastructure and emphasizes the importance of increased grid flexibility, including demand-side management. Airports, with long-term parked electric vehicles, offer an opportunity to utilize the flexibility potential in EV charging to reduce the load on the grid and cut costs for charging operators. However, economic viability is necessary for charging operators to invest in smart charging technology.
Gardermoen Parkering AS, a private parking facility near Oslo Airport, focuses on EV charging. They have installed approximately 250 EV chargers over the past year. Looking ahead, they are exploring the potential for economic optimization in EV charging. This form of smart charging will utilize implicit flexibility in the form of load shifting to minimize charging costs.
In this thesis, the maximum economic potential for load shifting of EV charging at Gardermoen Parkering has been analyzed. This includes an evaluation of the economically optimal charging strategy and peak loads, compared to historical load profiles. The analysis employs linear optimization of the historical load profile, factoring in spot prices and power tariffs. The model assumes perfect foresight of spot prices and charging requirements and employs a global optimization. A key focus is on the influence of varying price signals from spot prices and power tariffs on cost savings, optimal charging strategies, and peak loads. The underlying data used in the analysis consists of detailed real parking and charging histories from January through October 2023.
The results reveal that in 2023 (10 months), Gardermoen Parkering had a maximal saving potential of 36% on costs associated with spot prices and power tariffs through load shifting, equivalent to 43,000 NOK. This saving potential is sensitive to price changes. Higher and more volatile spot prices enhance the saving potential due to an increased value of energy arbitrage. The years 2022 and 2023 are identified as having the highest possible cost savings. In contrast, the years 2019 and 2020 experienced lower spot prices and price volatility, leading to a lower saving potential of 26-27,000 NOK.
Economically, it is often optimal to reduce peak loads. The study finds that higher power tariffs lead to a prioritization of lower peak loads in the optimization model. For instance, the elevated power tariffs during the winter months resulted in a significant reduction of the economically optimal peak power, with a reduction of at least 70% compared to the real load profile. Moreover, load shifting usually occurs during periods that contribute to a more uniform distribution of load across the transmission grid. Conversely, the lower power tariffs in the summer months may result in economically optimal peak loads that are higher than those currently experienced by Gardermoen Parkering. This applies when the value of energy arbitrage is high, as seen in July 2022.
The practical implementation of load shifting faces several constraints, leading to deviations from the ideal charging strategy. Consequently, this reduces the potential for cost savings. For instance, the cost savings dropped from 43,000 NOK to 33,000 NOK in 2023 if all electric vehicles must be charged within a day of arrival. Furthermore, peak load reductions are expected to be the primary outcome. This is because the value of reduced power costs to a larger extent outweighs the benefits of energy arbitrage when insight into future spot prices and charging needs is limited. | |
