Optimisation of Co-Located Renewable Power Sources : when integrating wind and solar with existing hydropower assets in Sweden

This thesis explores the feasibility of integrating variable renewable energy sources, such as wind and solar, with existing hydropower plants in Sweden. An optimisation model was created to maximise the economic value of hybrid renewable energy systems by efficiently managing the scheduling of hydropower and reducing excess wind and solar power production when necessary. The model was utilised to examine the advantages of hybridisation in three case studies of Swedish hydropower plants, including both run-of-river and reservoir-based systems. The findings demonstrate that co-locating wind and solar power with both run-of-river and reservoirbased hydropower plants in Sweden has significant potential for increasing renewable energy production and utilise grid connection points to a higher degree. By optimising the installation sizes of wind and solar power and the operations of a hydropower plant, it is possible to maximise the economic benefit of colocated installations and avoid the need for curtailment. The study showed that hydropower characteristics such as capacity factor, reservoir size, and water permits impact the hydropower plant’s ability to accommodate wind and solar production. The optimisation model indicated increased energy output, revenue, and decreased levelized cost of electricity in all scenarios. Finally, hydropower operations can be adjusted without decreasing their ability to respond to changes in electricity market prices.
I detta examensarbete har samlokalisering av vind och solkraft med vattenkraft i Sverige undersökts. För detta utvecklades en optimeringsmodell för anpassning av vattenkraftsproduktion för att maximera vinst och minska överproduktion av vind och solkraft. Modellen applicerades på tre vattenkraftverk i Sverige, ett strömkraftverk och två kraftverk med magasin. Resultaten tyder på att samlokalisering av vind och solkraft med befintliga vattenkraftverk har stor potential för att kraftigt öka produktionen av förnybar energi och öka utnyttjningsgraden av nätanslutningspunkter. Kapacitetsfaktorn, magasinstorlek och vattendomar inverkar på ett vattenkraftverks möjlighet att integrera vind och solkraft. Det är möjligt att maximera den ekonomiska nyttan och minska överproduktion genom att optimera installationsstorlekarna för vind och solkraft samt anpassa vattenkraftsproduktionen. Optimeringsmodellen bidrog med ökad energiproduktion och inkomst för alla undersökta scenarion. Resultaten demonstrerade att det är möjligt att anpassa vattenkraftproduktion utan att förlora möjligheten att följa variationer i priset på elektricitet.