Ifall batterilagret skulle kunna vara anv¨andbart till eln¨atet ¨ar det viktigt att hela tiden bevaka batteriets tillg¨angliga kapacitet. Detta f¨or att inte riskera att p˚averka laddningen av elbussarna p˚a n˚agot vis. F¨or att unders¨oka tillg¨angligheten och batteriets kapacitet genomf¨ordes simuleringar med ing˚angsdata som presenterades i avsnitt 5.2, d¨ar syftet med simuleringarna ¨ar att unders¨oka om eller n¨ar batterilagret l¨ampar sig att anv¨andas till eln¨atet. Genom att j¨amf¨ora laddningsfrekvensen av elbussarna, tillg¨anglig kapacitet i batterilagret och effektbehovet i n¨arliggande bostadsomr˚ade, genomf¨ordes simuleringar f¨or att unders¨oka m¨ojligheten till att bidra med ytterligare nytta till eln¨atet. I simuleringsmodellen antogs det att batterilagret laddas upp linj¨art med en uppladdnings-effekt motsvarande 2C om inget annat anges. I modellen unders¨oktes reducering av effekttoppar, lastf¨orflyttning till eln¨atet och att begr¨ansa effektuttaget fr˚an eln¨atet under uppladdning av batte-rilagret.
5.5.1 Indata och parametrar
F¨orbrukningsdata som h¨amtades in ¨over bostadsomr˚adet inneh¨oll medelv¨arden f¨or var 10e minut.
Data ¨over laddstationen och batterilagret var m¨atv¨arden som m¨attes tv˚a g˚anger i minuten. F¨or att kunna j¨amf¨ora dessa m¨atv¨arden mot v¨arden ¨over bostadsomr˚adet, interpolerades f¨orbrukningsdata
¨over bostadsomr˚adet f¨or att anpassas mot data ¨over laddstation och batterilager. Detta medf¨orde att ett tidssteg p˚a 30 sekunder anv¨andes i samtliga ber¨akningar.
En modell byggdes upp i MATLAB med m¨ojlighet att best¨amma parametrar som maximalt v¨arde p˚a SoC, minsta v¨arde p˚a SoC som niv˚an inte f˚ar sjunka under innan uppladdning m˚aste ske, samt ett v¨arde p˚a SoC n¨ar laddning b¨or ske ifall ingen annan h¨andelse intr¨affar vid den tidpunkten som f¨orhindrar att batteriet kan laddas upp. Batteriets maximala kapacitet antogs till 118 KWh, vilket var den initiala kapaciteten p˚a batterilagret n¨ar det installerades. Det ¨ar m¨ojligt att kapaciteten har sjunkit sedan batterilagret installerades, men eftersom data om detta ej fanns tillg¨angligt, valdes det att g¨ora ett antagande att kapaciteten var of¨or¨andrad j¨amf¨ort mot vad det hade n¨ar det var nytt.
Initialt sattes ¨aven begr¨ansningen p˚a hur mycket effekt som kan h¨amtas fr˚an eln¨atet till 270 kW enligt begr¨ansningen i isolertransformatorn och den reglerade effekten i buck convertern som visades i avsnitt 5.1.1. Under uppladdning av batterilagret antogs C-v¨ardet till en konstant uppladdning p˚a 2C med m¨ojlighet till f¨or¨andring f¨or att testa olika utfall. D¨arefter gick programmet vidare f¨or att unders¨oka reducering av effekttoppar, lastf¨orflyttning eller minska effekten fr˚an eln¨atet under uppladdning av batterilagret.
5.5.2 Reducering av effekttoppar
F¨oruts¨attningar f¨or att reducera effekttoppar med ett batterilager ¨ar att batterilagret finns till-g¨angligt, d.v.s. att ingen elbuss ¨ar under uppladdning n¨ar effekttoppar under dygnet intr¨affar. Om batterilagret inte ¨ar tillg¨angligt vid den tidpunkt n¨ar behovet ¨ar som h¨ogst, leder det till att ingen m¨ojlighet finns till att reducera effekttoppen.
Efter att parametrarna var valda k¨ordes ber¨akningsalgoritmen igenom ¨over den tidsperiod som vad som valdes unders¨okas. I algoritmen kontrollerades i f¨orsta steget ifall en elbuss var under uppladdning. Om s˚a var fallet, innebar det att batterilagret anv¨andes till att ladda ur effekt till ladddstationen och batterilagret var inte tillg¨angligt f¨or att anv¨andas till att reducera effekttoppar i bostadsomr˚adet vid den tidpunkten. Om en elbuss inte var under uppladdning, kontrollerades hur mycket tillg¨anglig kapacitet som fanns kvar i batterilagret. Ifall kapaciteten n¨armar sig minsta niv˚an p˚a SoC m˚aste batteriet laddas upp igen. Algoritmen g˚ar sedan vidare och kontrollerar hur effektbehovet ser ut i bostadsomr˚adet och ifall det ¨onskas reducera en viss effekt fr˚an toppen. H¨ar testades olika scenarion genom att unders¨oka det maximala effektbehovet ¨over dygnet och sedan reducera en viss m¨angd effekt fr˚an det. Om kriteriet uppfylldes f¨or att reducera en effekttopp, laddades batteriet ur med den ¨onskade effektreduktionen som valts. Om behov inte uppfylldes f¨or att reducera toppar, gick algoritmen vidare till n¨asta steg f¨or att kontrollera ifall algoritmen har r¨aknat igenom all m¨atdata eller om den ska ˚aterg˚a till ”Laddas elbuss?”. Slutligen n¨ar f¨orloppet var f¨ardigt, matades resultatet ut grafiskt som visar effektbehovet ¨over bostadsomr˚adet och m¨ojlig reduktion av effekttoppar.
En ¨oversiktlig bild ¨over hur f¨orloppet ser ut kan ses nedan i figur 14. F¨or att j¨amf¨ora hur f¨orloppet kan se ut utan laddstationens inverkan, d.v.s. att batterilagret enbart anv¨ands till bostadsomr˚adet, k¨ordes samma algoritm igenom med undantag fr˚an steget ’Laddas elbuss?”.
Indata
Parametrar
Laddas elbuss? Ladda ur batteri
Kapacitet? Ladda upp batteri
Effektbehov? Ladda ur batteri
F¨ardig?
Utdata Nej
Ja
Nej
Ja
Nej
Ja
Ja Nej
Figur 14 – Fl¨odesschema ¨over modell som anv¨ants f¨or simuleringar.
5.5.3 Lastf¨orflyttning
Eftersom laddstationen kr¨aver h¨og effekt under kort tid, vilket st¨aller h¨oga krav p˚a eln¨atet, un-ders¨oktes ett scenario hur batterilagret skulle klara av att t¨acka behovet fr˚an laddstationen om det till˚ats att laddas ur under h¨oglastimmarna f¨or att sedan ladda upp senare p˚a kv¨allen. H¨ar valdes det att enbart titta p˚a ett dygn eftersom att en lastf¨orflyttning ¨ar inte lika beroende p˚a n¨ar elbussarna laddas upp som reducering av effekttoppar.
H¨ar testades ¨aven att begr¨ansa effektuttaget fr˚an eln¨atet under uppladdning av batterilagret med det prim¨ara syftet att sprida ut lasten ¨over dygnet. Det testades med olika C-v¨arden f¨or att se n¨ar det skulle inneb¨ara en p˚averkan p˚a batterilagret d˚a ett l¨agre C-v¨arde inneb¨ar att mindre effekt h¨amtas fr˚an eln¨atet under en l¨angre tid, f¨or att fortfarande hinna ladda upp batterilagret inf¨or n¨asta urladdning. Ingen unders¨okning genomf¨ordes f¨or att testa att begr¨ansa effektuttag fr˚an eln¨atet un-der uppladning av elbussar. Detta d˚a det inneb¨ar att bussarna beh¨over laddas upp en l¨angre tid vilket p˚averkar deras k¨orschema.
Det prim¨ara syftet med batterilagret ¨ar att tillgodose elbussarna under uppladdning, detta medf¨or begr¨ansningar som m˚aste tas h¨ansyn till. I avsnittet nedan beskrivs begr¨ansningarna som tagits h¨ansyn till under simuleringarna.
5.5.4 Begr¨ansningar vid anv¨andning av batterilagret
Batterilagret ¨ar dimensionerat och anpassat f¨or att enbart anv¨andas till uppladdning av elbussar i dagsl¨aget. F¨or att elbussarna ska kunna laddas med den specificerade effekten p˚a 650 kW kr¨avs det att b˚ade eln¨atet och batterilagret samspelar. Med kraftelektroniken, som g¨or det m¨ojligt att h¨amta effekt fr˚an eln¨atet, kan upp till 270 kW levereras medan batterilagret kan leverera upp till 380 kW. Om eln¨atet eller batterilagret av n˚agon anledning inte kan leverera effekten, blir s˚aledes bussladdningen lidande med l¨agre effektuttag som f¨oljd, vilket inneb¨ar att laddningen p˚averkas enligt a) mindre uppladdad kapacitet till elbussens batterier, f¨orutsatt att laddningen sker under lika l˚ang tid som tidigare, eller b) l¨angre laddningsstider om samma kapacitet skall uppr¨atth˚allas till elbussens batterier.
Ifall batterilagret skulle kunna anv¨andas till att skicka tillbaka effekt till eln¨atet, ¨ar det viktigt att det alltid finns kvar tillg¨anglig kapacitet i batterilagret utan att medf¨ora risk att p˚averka bussladd-ningen. F¨or att se ¨over tillg¨anglig kapacitet i batterilagret, ¨ar det intressant att bevaka parametern SoC s˚a att den inte sjunker till oacceptabla niv˚aer.
Tillg¨anglighet
Eftersom batterilagret inte kan anv¨andas f¨or att ladda ur effekt till eln¨atet under uppladdning av elbussar unders¨oktes elbussarnas laddningsschema ¨over dygnet. Enligt tidtabeller fr˚an Ultra har bussarna ett k¨orsschema mellan 05:00 till 23:00 p˚a vardagar och 06:00 till 02:00 under helger, med en t¨athet p˚a 15 min mellan bussarna p˚a vardagar och 30 min p˚a helger [46]. Detta inneb¨ar att batterilagret ¨ar som mest tillg¨anglig nattetid d˚a bussarna inte anv¨ands, men skulle eventuellt kunna anv¨andas mellan bussladdningarna ifall batterilagret inte ¨ar n¨ara tomt och beh¨over laddas upp.
Urladdning
Under simuleringarna sattes l¨agsta till˚atna SoC till 20% f¨or att batterilagret inte ska p˚averkas av kraftig degradering enligt Kempener & Borden [21] samt Chiasson & Vairamohan [30].
Degradering
I modellen unders¨oktes endast korta f¨orlopp p˚a dygnsbasis f¨or att ge en uppfattning p˚a till vilken grad batterilagret kan anv¨andas f¨or att st¨otta upp n¨atet. D¨arav genomf¨ordes ingen djupare analys p˚a hur batterilagret p˚averkas ifall nyttan skulle ut¨okas.