Abstract
Norge er ledende innen elektrisk mobilitet, og norske myndigheter har et mål om at alle passasjerbiler, lette varebiler og bybusser skal være nullutslippskjøretøy innen 2025. Med økt elbilandel vil også behovet for hurtigladestasjoner øke betydelig. Hurtigladestasjoner med høy effekt er viktig for å være konkurransedyktig mot tradisjonelle bensinstasjoner. Økte ladeeffekter fra hurtigladestasjonene kan medføre spenningsproblemer i distribusjonsnettet, som er uønsket for nettoperatørene. I denne masteroppgaven har en metode for å tilby spenningsstøtte fra en hurtigladestasjon blitt utviklet. Tre kontrollstrategier har blitt utviklet, en regelbasert, en optimeringsbasert og en Model Predictive Control (MPC) basert, sammen med en kontroll for reaktiv effekt basert på spenningssensitivitet. Hensikten er minske å spenningsproblemene som hurtiglading kan medføre, samtidig som kostnader for ladestasjonsoperatøren bli minimert. For å verifisere kontrollerne, ble disse simulert i en nettmodell, med et tilkoblet system som består av en hurtigladestasjon med 10 ladepunkter med 150 kW effekt hver, et 1 MWh stasjonært batteri og et 1.38 MWp solcellesystem. Kontrollstrategiene er evaluert i en komparativ analyse og en sensitivetsanalyse. Resultatene demonstrerer fordelene med en kontrollstrategi for reaktiv effekt og lokal energilagring og produksjon. Batteriet minimerer energikostnadene for ladestasjonsoperatøren på en vellykket måte når en optimeringsbasert batterikontroll brukes, samtidig som spenningen korrigeres med injeksjon av reaktiv effekt. Med en optimeringsbasert og MPC-basert kontroll lades batteriet med effekt fra nettet når prisene er lave, som medfører nye spenningsfall. Imidlertid, hvis batterikontrollen er kombinert med kontroll for reaktiv effekt, reduseres disse spenningsfallene. Den reaktive effekten er derfor hovedbidragsyter til den forbedrede spenningsprofilen. I et scenario med høy produksjon, viser resultatene at systemet er i stand til å opprettholde en akseptabel spenningsprofil. Batteriet og PV-produksjonen er de viktigste bidragsyterne til å holde spenningen nær grensen. Hovedforskjellen er at den optimeringsbaserte batterikontrolleren er i stand til å redusere kostnadene i større grad enn den regelbaserte kontrolleren. Sensitivitetsanalysen viser at en øvre grense på nettimportert effekt eller ladeeffekt er mulige løsninger på de nye spenningsfallene som følge av batteriladingen. Hvis de foreslåtte batterikontrollene skulle ha blitt implementert i praksis, bør de ta hensyn til nettleie, eller ha en øvre grense for batterieffekt eller nettimportert effekt. Det er også funnet at det foreslåtte kontrollsystemet gir bedre spenningsresultater med en 45\% høyere last, sammenlignet med spenningen uten batteri og PV med den opprinnelige lasten. Den utviklede kontrollstrategien tillater derfor høyere ladeeffekter for ladestasjonen uten å forårsake økt nettpåvirkning. Resultatene illustrerer også at bruken av reaktiv effekt er i stand til å gi tilstrekkelig spenningsstøtte selv når batterier har suboptimal ytelse grunnet avvik i prediksjoner for last og produksjon, og kan derfor tillate mindre avanserte prediksjons-algoritmer. Det konkluderes med at spenningen ved den kritiske bussen kan forbedres betraktelig ved å bruke reaktiv effekt. Ved å kombinere dette med et stasjonært batteri og lokal produksjon, kan det også øke fordelen for ladestasjonsoperatøren.