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Application of nowcasting to reduce the impact of irradiance ramps on PV power plants

Schaible, Jonas und Nouri, Bijan und Höpken, Lars und Kotzab, Tim und Loevenich, Matthias und Blum, Niklas und Hammer, Annette und Stührenberg, Jonas und Jäger, Klaus und Becker, Christiane und Wilbert, Stefan (2024) Application of nowcasting to reduce the impact of irradiance ramps on PV power plants. EPJ Photovoltaics. EDP Sciences. doi: 10.1051/epjpv/2024009. ISSN 2105-0716.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://www.epj-pv.org/articles/epjpv/full_html/2024/01/pv230051/pv230051.html

Kurzfassung

Short-term fluctuations in photovoltaic power plants, known as ramps and caused by clouds, challenge grid stability and efficient energy use. These issues are traditionally managed with battery energy storage systems, which, while effective, are expensive. We propose an alternative solution: the use of short-term irradiance forecasts, or nowcasts. Using a photovoltaic power plant in Germany and its simulated model, we demonstrated that nowcasts could cut ramp rate violations by 81%. This led to a reduction in required battery capacity by 71% and the required maximum battery power provided by 48%, at the cost of a 13% curtailment loss, i.e. loss through reduction of power. Our data set of 18 chosen days from 2020 with high variability conditions was scaled up to a year for the economic analysis. From an economic standpoint, nowcasts could lower the Levelized Cost of Electricity by 5.5% from 4.74 to 4.48 EUR cents, and even by 35% to 3.09 EUR cents with ideal forecasting, showing its potential. While nowcasts cannot completely replace batteries, they substantially reduce the need for such storage solutions. This results in cost savings and adherence to grid stability requirements, making nowcasts a complement or partial alternative to battery systems for mitigating power fluctuations in photovoltaic power plants.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/205137/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Application of nowcasting to reduce the impact of irradiance ramps on PV power plants
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schaible, Jonasjonas.schaible (at) helmholtz-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nouri, BijanBijan.Nouri (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9891-1974NICHT SPEZIFIZIERT
Höpken, Larslars.hoepken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-7014-9069NICHT SPEZIFIZIERT
Kotzab, TimTim.Kotzab (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8052-4514NICHT SPEZIFIZIERT
Loevenich, MatthiasMatthias.Loevenich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7203-4806159544787
Blum, NiklasNiklas.Blum (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1541-7234NICHT SPEZIFIZIERT
Hammer, Annetteannette.hammer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5630-3620NICHT SPEZIFIZIERT
Stührenberg, JonasJonas.Stuehrenberg (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jäger, Klausklaus.jaeger (at) helmholtz-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Becker, Christianechristiane.becker (at) helmholtz-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wilbert, StefanStefan.Wilbert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3573-3004NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Mai 2024
Erschienen in:EPJ Photovoltaics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1051/epjpv/2024009
Verlag:EDP Sciences
ISSN:2105-0716
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Nowcasting, ramp rate control, battery-less, active power curtailment
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Condition Monitoring
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Institut für Vernetzte Energiesysteme > Energiesystemanalyse, OL
Institut für Vernetzte Energiesysteme > Stadt- und Gebäudetechnologien
Hinterlegt von: Nouri, Bijan
Hinterlegt am:04 Jul 2024 10:28
Letzte Änderung:04 Jul 2024 10:28

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