Battery storage implementation in Sweden and sizing software development

Due to the rampant growth of the penetration of renewables into the electrical grids across the world, more challenges appear in the way to assure the optimal operation of the energy system. More particularly, in the case of Sweden, the nuclear power decommissioning tendency and the 100% renewable energy target by 2040, set two strong additional motivations for the rise of issues regarding variability, uncertainty, stability, balancing and quality in the grid. Because of this, the objectives of this degree project were to generate a strategy to implement BESS in the Swedish market and develop a digital tool to perform grid-scale BESS sizing. To achieve these objectives, a robust review of the services provided by BESS, the different types of BESS, the Swedish electrical grid, the Nordic energy market and the legislation involving BESS was conducted to establish a rigid conceptual framework to develop the research. Afterwards, the project was divided in two parts, the first one dedicated to creating a business model based on information collected from market research and the second one dedicated to developing the digital tool. From the first part, it was found that the grid-scale BESS market size in Sweden is 779M SEK and that Li-ion batteries are by far the one and only option currently used in the market. Additionally, it was found that frequency regulation is the most consumed service from BESS, accompanied by arbitrage and peak shaving, and that the average CAPEX for BESS projects lies between 4.4M SEK-5.5M SEK/MW. Finally, a business model involving BESS sales was proposed and a SWOT analysis was performed to identify possible opportunities and threats for the future development of the project. In the second part, it was possible to create the digital tool using the information collected from the market research and assumptions made along the process. The tool can be used to size BESS meant to provide frequency regulation, arbitrage, and peak shaving in Sweden
På grund av den snabbt växande andelen förnybar energi i elnät världen över uppstår fler utmaningar för att säkerställa optimal drift av energisystemet. Närmare bestämt i Sveriges fall har trenden med avveckling av kärnkraftverk och målet att nå 100 % förnybar energi till 2040 skapat starka incitament för att utreda frågor som rör variabilitet, osäkerhet, stabilitet, balansering och nätkvalitet. Mot bakgrund av denna bakgrund var syftet med detta examensarbete att utveckla en strategi för att implementera BESS på den svenska marknaden och att skapa ett digitalt verktyg för att dimensionera BESS i nätverksskala. För att nå dessa mål har en grundlig översikt av BESS-tjänster, olika typer av BESS, det svenska elnätet, den nordiska energimarknaden och de lagar som gäller för BESS genomförts. Syftet var att skapa ett konceptuellt ramverk för forskningen. Projektet delades sedan upp i två delar, där den första ägnades åt att skapa en affärsmodell baserad på information som samlats in genom marknadsundersökningar, medan den andra delen fokuserade på att utveckla det digitala verktyget. Den första delen visade att marknaden för nätverksskalig BESS i Sverige är värd 779 miljoner kronor och att litiumbatterier för närvarande är det enda alternativet som används på marknaden. Dessutom fann man att frekvensreglering är den mest efterfrågade tjänsten från BESS, följt av arbitrage och peak shaving. Den genomsnittliga kapitalkostnaden (CAPEX) för BESS-projekt uppgår till mellan 4,4-5,5 miljoner kronor per MW. Slutligen presenterades en affärsmodell för försäljning av BESS och en SWOT-analys genomfördes för att identifiera framtida möjligheter och hot för projektets utveckling. I den andra delen lyckades vi utveckla det digitala verktyget med hjälp av information som samlats in från marknadsundersökningen och antaganden som gjorts under processen. Verktyget kan användas för att dimensionera BESS-system som syftar till att erbjuda frekvensreglering, arbitrage och peak shaving i Sver