Profitability of lithium battery energy storage system on a solar power plant
Huttunen, Jesse (2023)
Diplomityö
2023
School of Engineering Science, Tuotantotalous
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20230928137707
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20230928137707
Tiivistelmä
The increasing share of weather-dependent renewable energy in the electricity grid requires different balancing solutions. This provides business opportunities for large-scale stationary lithium battery energy storage systems (LiBESS). In this master's thesis, the profitability of the LiBESS investment is investigated in two different scenarios from the perspective of a case company focused on the development of solar power projects. The first scenario focuses on evaluating the profitability of the electricity reserve market. The second scenario evaluates the profitability based on possible savings from avoiding the imbalance costs of the solar power plant.
The results of the master’s thesis showed that the case company's requirement of 7% internal rate of return (IRR) for the LiBESS investment was not achieved in either scenario. The yearly reserve market scenario was clearly closest to the target with an IRR of 5,21% which was achieved with the revenue from frequency containment reserve for normal operation (FCR-N). Therefore, this scenario was further evaluated with a partial sensitivity analysis. The results of the sensitivity analysis emphasized the importance of LiBESS service life, capex development and the reserve market price as key factors of profitability. The conclusion from the results was that the case company should not invest in LiBESS when developing solar power plants. However, the most critical variables from the sensitivity analysis results should be followed because relatively small changes in their values could turn the investment profitable in the future. Sääriippuvaisen uusiutuvan energiantuotannon osuuden kasvaessa sähköverkossa tarvitaan uusia verkontasapainotusratkaisuja. Tämä tarjoaa liiketoimintamahdollisuuksia kiinteille suuren mittaluokan litiumakkujärjestelmille. Tässä diplomityössä näitä mahdollisuuksia tarkastellaan kahden eri skenaarion kautta aurinkovoiman hankekehitykseen keskittyvän yrityksen näkökulmasta. Ensimmäinen skenaario keskittyy arvioimaan litiumakkujärjestelmän kannattavuutta sähkön reservimarkkinoilla. Toisessa skenaariossa puolestaan arvioidaan kannattavuutta aurinkovoimalan tasekustannussäästöjen pohjalta.
Diplomityön tulokset osoittivat, että case-yrityksen litiumakkujärjestelmäinvestoinnille tavoittelemaa 7 % sisäistä korkoa ei saavutettu kummassakaan skenaariossa. Selvästi lähimmäs kannattavuustavoitetta päästiin taajuusohjatun käyttöreservin (FCR-N) vuosimarkkinalla, joka tuotti 5,21 % sisäisen koron. Näin ollen tätä skenaariota tarkasteltiin tarkemmin osittaisherkkyysanalyysin avulla. Herkkyysanalyysin tulokset korostivat akkujärjestelmän käyttöiän, pääomakustannusten kehityksen sekä reservimarkkinahinnan merkitystä keskeisinä kannattavuuteen vaikuttavina muuttujina. Johtopäätöksenä tuloksista case-yrityksen ei tulisi investoida litiumakkujärjestelmään osana aurinkovoimahanketta. Herkkyysanalyysissä esiin nousseita kriittisiä muuttujia tulisi kuitenkin seurata jatkossa, koska suhteellisen pienet muutokset niiden arvoissa voivat kääntää investoinnin kannattavaksi tulevaisuudessa.
The results of the master’s thesis showed that the case company's requirement of 7% internal rate of return (IRR) for the LiBESS investment was not achieved in either scenario. The yearly reserve market scenario was clearly closest to the target with an IRR of 5,21% which was achieved with the revenue from frequency containment reserve for normal operation (FCR-N). Therefore, this scenario was further evaluated with a partial sensitivity analysis. The results of the sensitivity analysis emphasized the importance of LiBESS service life, capex development and the reserve market price as key factors of profitability. The conclusion from the results was that the case company should not invest in LiBESS when developing solar power plants. However, the most critical variables from the sensitivity analysis results should be followed because relatively small changes in their values could turn the investment profitable in the future.
Diplomityön tulokset osoittivat, että case-yrityksen litiumakkujärjestelmäinvestoinnille tavoittelemaa 7 % sisäistä korkoa ei saavutettu kummassakaan skenaariossa. Selvästi lähimmäs kannattavuustavoitetta päästiin taajuusohjatun käyttöreservin (FCR-N) vuosimarkkinalla, joka tuotti 5,21 % sisäisen koron. Näin ollen tätä skenaariota tarkasteltiin tarkemmin osittaisherkkyysanalyysin avulla. Herkkyysanalyysin tulokset korostivat akkujärjestelmän käyttöiän, pääomakustannusten kehityksen sekä reservimarkkinahinnan merkitystä keskeisinä kannattavuuteen vaikuttavina muuttujina. Johtopäätöksenä tuloksista case-yrityksen ei tulisi investoida litiumakkujärjestelmään osana aurinkovoimahanketta. Herkkyysanalyysissä esiin nousseita kriittisiä muuttujia tulisi kuitenkin seurata jatkossa, koska suhteellisen pienet muutokset niiden arvoissa voivat kääntää investoinnin kannattavaksi tulevaisuudessa.