Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
On the Profitability of Large-scale PV Plants in Sweden: Site Selection, Grid Connection and Design
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The market for large scale PV plants in Sweden is growing, with six PV plants of 1 MWp or more beinginstalled today. The size of the newly installed plants has increased from 1 MWp to 5.5 MWp during thelast 5 years. As the market and size of the plants continue to grow, larger investments, risks and possibleprots will be built into the project. The site selection will aect the project in terms of power production,grid connection, plant design, land lease, among many things. This report focuses on how these early choicesin the development of the project aect the protability of the PV plant.A literature study has been conducted for in-depth knowledge of PV plants as well as the most importantaspects of a pre-feasibility study. The literature study has a specic focus on the components and designof a PV plant, the grid connection, economy and future changes of the electricity price in Sweden. Oneimportant conclusion from the literature study is that the company which develops a new PV plant shouldcontact the grid company in the area of interest as soon as possible, due to the time-consuming process ofgetting an approval for the new connection as well as that a major reinforcement of the grid may ruin theprospect of the PV plant project. Another conclusion is that the site should be selected to maximize thesolar irradiation, meanwhile minimizing the costs for upgrading or reinforcing the power grid. The economiccase of a PV plant project can generally be improved by choosing a site in the southern part of Sweden.Benets are gained from both higher solar irradiation compared to the northern part of Sweden as well ascompensations from the grid company for reducing losses in the power grid. The land should preferably havea dual purpose, meaning that the same land can be used for both the PV plant and another purpose suchas a wind farm, airport, landll or feeding small lively stocks of sheep, etc.A case study has been conducted at three sites in the southern part of Sweden, located on Oland, Skurup,and Stenungsund. The sites are compared by evaluating the prospect of two dierent sizes of PV plants. ThePV plant performance is evaluated by a model developed in the program MATLAB. Hourly data of the solarirradiation is gatherer for the three sites for 2017 and 2018, using the system STRANG which is given bythe Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI). Hourly data of the temperature is gatheredfrom the closest weather station to the site, also from SMHI. The sites are compared by power productionand resulting LCOE values, including specic grid taris, land leasing costs and typical investment costs forPV plants. The investment costs are gathered from recent reports, cross-checked with costs for the largestPV plants built in Sweden.The case study results in the conclusions of the solar irradiation having a high impact on the power productionfrom the PV plants, however lower than a 1:1 ratio of the power production and solar irradiation. The PVplants can have the same designed for similar sites, except for the distance between the rows which dependson the latitude of the site. Two dierent aspects of a possible future were investigated, the rst one beinghighly uctuating electricity prices with a low or zero price during midday. The investigation focuses oncomparing if the PV plants would be more economically protable with an east-west orientation instead ofbeing oriented due south. The results showed that even with a four hour long period of a zero price duringmidday, the PV plants oriented due south were still more protable. In the second future scenario, PV plantsare protable when selling electricity to the spot market in Sweden. The investigation focuses on how muchthe spot prices need to increase and/or the investment cost for the PV plants decrease. The results dependon assumptions of how much the spot price will increase during the lifetime of the PV plant. If the spotmarket could meet an LCOE value of 0.5 SEK/kWh, the investment cost would need to be reduced to 5000SEK/kWp.

Abstract [sv]

Marknaden för storskalig solkraft växer i Sverige. Idag finns det 6 stycken solparker av storleken 1 MWp eller större. Storleken av de nya solparkerna har växt från 1 MWp to 5.5 MWp under de senaste 5 åren. Med en växande marknad och storlek på solparkerna, växer även investeringskostnaden, risker och möjliga fördelar i projekten. Platsvalet för solparken påverkar produktionen, nätanslutningen, designen av parken samt markkostnader. Denna rapport fokuserar på hur dessa tidiga val i projektet påverkar projektets lönsamhet.En litteraturstudie har genomförts för att öka förståelsen av en solpark och de viktigaste delarna i en lönsamhetsanalys. Litteraturstudien fokuserar på komponenter i en solpark, nätanslutning, platsval, ekonomi och framtida förändringar av elpriset i Sverige. En viktig slutsats från litteraturstudien är att ett företag som utvecklar en ny solpark bör kontakta nätbolaget så tidigt som möjligt. Processen för att få en godkänd nyanslutning till nätet kan vara tidskrävande samt att en omfattande förstärkning av nätet kan vara så dyrt att projektet inte längre blir aktuellt att genomföra. En annan slutsats är att platsvalet bör fokusera på att maximera solinstrålningen och minimera kostnader för kraftnätet och infrastruktur. Lönsamheten för solparksprojektet kan generellt sätt ökas genom att välja en plats i södra Sverige, både för den högre solinstrålningen jämfört med norra Sverige samt att det ger fördelar med nätkompensationer för minskade förluster i nätet. Marken kan med fördel användas med ett dubbelt syfte, vilket syftar till att den används både för solparken samt ett ytterligare syfte så som vindkraft, en flygplats, deponier, eller som betesmark för får eller liknande.Tre potentiella platser för solparker har analyserats i södra Sverige. Specifik mark är vald på Ö land, i Skurup och i Stenungsund. Produktionen från två olika storlekar av solparker har utvärderats på de tre platserna med hjälp av en modell som utvecklats i MATLAB. Timdata för solinstrålning från 2017 och 2018 har hämtats från systemet STRÅNG som ägs av SMHI. Timdata för temperaturen har hämtats från den närmsta väderstation till respektive plats, även denna data kommer från SMHI. Platserna jämförs med avseende på kraftproduktionen från solparkerna samt det resulterande LCOE värdet. LCOE värdet inkluderar specifika nättariffer, markkostnader och investeringskostnader för solparker från rapporter somäven jämförts med kostnaderna för de två största solparkerna i Sverige.Några slutsatser från jämförelsen mellan de tre platserna är att solinstrålningen har en stor betydelse för lönsamheten för en solpark, dock lägre än ett 1:1 samband mellan ökad solinstrålning och ökad produktion från solparken. En optimering av ett antal designparametrar för solparkerna resulterade i liknande värden för de tre platserna, med undantag för avståndet mellan raderna av moduler som beror på den lokala latituden.En undersökning har gjorts av hur skiftande elpriser kan påverka framtida solparker. Fluktuerande elpriser under ett dygn med låga eller noll-pris perioder mitt på dagen implementerades för timproduktionen från olika solparker. Detta användes för att undersöka frågan om ifall det skulle vara bättre att rikta solcellernaöst-väst istället för mot söder. Resultatet visade ett entydigt svar om att en öst-väst riktning inte blev mer lönsamt för något av de undersökta fallen. Ytterligare ett framtida scenario har undersökts, detta fokuserade på vilka förändringar som krävs innan en solpark är lönsam genom att endast sälja el till spotpris. Resultatet beror på antaganden för både framtida elpriset samt investeringskostnaderna. För antagandet att spotpriserna kan möta ett LCOE värde på 0.5 SEK/kWh, skulle investeringskostnaden behöva sjunkal 5000 SEK/kWp.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 68
Series
TRITA-EECS-EX ; 2019:582
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-265672OAI: oai:DiVA.org:kth-265672DiVA, id: diva2:1380794
External cooperation
Eneo Solutions
Educational program
Master of Science - Sustainable Energy Engineering
Examiners
Available from: 2019-12-19 Created: 2019-12-19 Last updated: 2019-12-19Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4982 kB)9 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4982 kBChecksum SHA-512
e07da9009aa075095397a052e89305183b1d0474a47c3f37d66bcdf06e95f34261922c8b255a4250bea015d40112d51f8b015448b8e1c9a2dad794f232521295
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 9 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 26 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf