In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  11, N o.  1, Mar ch 20 20,  p p.  398~ 4 0 8   IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v11 . i 1.pp 3 98- 40 8           398     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //  i j ped s . i ae sc ore. c o m   Battery energy storage system ( BESS) design for peak dem and  reduction, e nergy arbitrage a nd grid an cilla r y services       Wa n  Sy ak ir a h  Wa n  A b d u l la h 1 ,   Miszaina  O sman 2 ,  Mo hd  Z a ina l  Ab i d i n  A b   K a d ir 3 , R e nu ga V e ray i ah 4   1  T N B  Renew a bl es  S d n .  Bh d.,   Le v e l  3 1 ,  PJX  HM-S hah   To wer,  M al ays i a .  1 , 2, 3, 4  Insti t ute of  P ower Eng i n eering,  Unive rsiti Te naga Nasional,  M al ay sia.  3  Ad van ced   L i ghtn i ng,  P o w er  a n d   E ne rg y Research  Cent r e (A L P ER), D epartm en t o f  El ectri ca l an d Electro ni c  E n g i n eeri ng,   U n i versiti   P u t r a M a lay s ia, M alaysia       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   Re ce i v e d  A pr 17,  2 0 1 9   Re vise d Ju l 2 2 ,  201 9   A c c e pte d   A ug 3,  201 9       Renew a ble  En erg y   ( RE)  p e net r atio n  is   a   n ew  p he n o m e no n  in   power  s y ste m s.  In  t h e   a dv ent   of   h i g h   p e netratio n   of   R E   i n   t he  s y s t e ms,   several   i ss ue s  h a ve   t o  be  a ddr e ssed  e special ly  w hen  i t   i nvolves  t h e  s t abilit y   and  f l ex i b il ity  o f   the  po wer  s y st ems.  B at tery  E nerg y  S t o r age  S y s t em   ( BESS )  h a s  g a i n ed  populari t y   d ue  t o  i t s  capability  t o  store  energy  and  to  s er ve  m u lti p l e   pu rp ose s   in   s o l vin g   v arious   p ower  s y s t e m  con cern s .   Addi ti onally ,  s e veral   B ESS   can   be  c o m b i n e d  to  operat e   a s   Vi rtual   P o wer  Plan t  (VPP ).   T h i s  st ud y   w il l  in vo lv e   the  d e sign   a nd   i m p l e m e ntatio n  of   B ESS  f o r  f i ve  p o t en tia l  cu st o m er  sites   f o r  th e   dem o n s t r ati on pro j ect and   t o   be po ssibl y in t e grat ed  i nt o  o n e VP P  syst e m .   The  stu d y  is  e xpected  t o  demons t r ate  bill  savi ngs   to  t h e  cus t o m ers  with  BESS   d u e to p eak d em and   redu ctio n an d en ergy  arbi t rage  s av in gs .   K eyw ord s :   Ba tt e r y e n ergy   s tora ge  s ys te m   Re new a b l e   ene r gy   Bil l  savings   Vi rt u a l   po wer  p l ant   Th is  is a n  o p en acces s a r ti cle u n d e r t h e  CC  B Y -S A  li cens e .    Corres pon d i n g  Au th or:   Wa n S y a k i r ah  W an  A b dul lah,   TNB Renewabl es S dn. Bhd.  Leve l   31,  P JX -H M  S h ah  T ow er ,  N o  16A ,   P e rsiar a n Bar a t,  460 50 P e tal i ng  Ja y a ,   S e lang or,   Malay s i a  Em ail:  sya k i r a h w a @ t n b . c om .m y       1.   I N TR OD U C TI O N   The   u t i l ity  w o r ld  h as  c ha nge d  dra s t i ca ll y  o v er   t he   l a s t  fe w   yea rs.  Ne w  t ech nol og i e s   li k e   B a t t e ry  Energ y   S tora g e   S ystem   ( B ES S )   a nd  V i rtua l  P o w e r   P l a n t   (V P P )   h a v e   m a d e  l a r g e  i n roa d s  in t o   t he u til it y  spa c e   a n d   no   o n e   s ho uld   wa nt   t o   b e   l eft   b e hi nd .  VPP  i s   a   c omb i n a ti on   of  r e n ew a b le   s our ce s,   B at tery  E nerg y  Sto r ag e  Sy stem   ( BESS),   so lar  Ph o t ov oltaic  ( PV )  an d  oth e r  inter r up tib l e   t h a t  c a n   s up pl y  m a rke t   n e e d s  as   a   sing le  p ow e r   p l a n t   [ 1] .  V P P   i s   a ls o  a  co nc ep t  w h ic h  inc l ud es  a   netw or k   o f   e nerg y  s t or ag es  o r/a nd  di st r i bu t e d   gene ra ti o n  re s our ces w ith in   a n  a r ea  ofte n  a t t h e   d i s t r i b u t i o n   s id e ,   l in k e d   tog e th e r   t o  me et  u ti l ity   a nd   c o n su mer  cha lle ng e s   s uc h  a s   r ed uct i on   o f  m a ximum   d e m a nd,  e nerg y   a r bitr ag e ,   s pi nn ing   re se rv e ,   f re q u e n c y  re gu la t i on ,  fore ca sti n g  o f  sufficie n t su pp ly to me et the  dem and,   a n d   r e duc i ng i n term itte n c y o f   r e n e w a b le   r e s o u rce s .   Wi t h   the  c u rre nt  t re nd  of  i ncr easi n g  pe ne trat io n  o f   R e n e w ab le  E ner g y   ( RE)  suc h   a s  so l a r  ene r gy  a n d  w i n d ,   t h e  us e   of  e ne rg y  s t or age  is  v ery  c r uc ial   i n   e ns uri n g   sta b i l ity  a nd  f l e xib i l i ty  o f  gr id  s ys tem .   P e n etrat i o n   o f  RE  i n  the   pow er   s ys tem   i s   n o t   a   c o n cer n   w h e n   t he   p e r c e n t a ge  i s  less  t h an  10%   but  it  w ill  be   s i g ni fi cant  onc e  i t   r ea ches  20 %  from   the   t o ta l  p o w e r  g e nera tio n  [2- 3 ].   T o  da te,  M a lay s ia   h a s  ap pro x im ate l y  2 %   o f  RE  g e n era tion   source s  com p a r e d  to t h e  to t a l   gene ra ti o n  m i x   a nd ta rge t s t o  a ch ie ve  2 0% p e n etra ti o n  by  2 025  [2].  Wit h   h i gher   p e ne t r a tio n  of  R E,  t he   s yste m  ne eds  to  b e   re ady  to  s o lve  pro b lem s   r ela t ed  t o  s t a b i l i t y   and   fle x i b i l i t y  wher e BES S  a nd  VP P  can offe r suc h  so l uti o ns. Th i s   p a p er  pre se n t s se ver a l bene fits t o ca te r for  th i s   p ro blem   i nc lu di n g   t he  a pp l i c a t i o n  o f   b i l l   s a v ings  f or  t he  c u st o m ers  w h ic h  is   n o v e l   a nd  ve ry  n ew   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Ba ttery  en e r gy  stor age sy ste m   ( BESS)  des i gn f o r pe ak de m a n d  redu c t i o n …  ( W an Sy a k ir ah Wa n  Ab dul l ah)   39 9 e s p e c i al l y   i n  Ma lays ia n  ma r k et.   I n i t ia l  i d e a   on  t h e   im pa ct  o f  i nsta l l i n g  BES S   i n  ter m s  of  b il l  sa v i n g s  a n d   se r v ing   othe r   a p p lica tio ns  t o  th e  gr i d   w i l l   be   d em on st r a ted  tog e t he r   w i t h   t he  i ss ues  r e late d  to   B ES S   de p l oym en t i n   M a l a y s i a ,   w hi c h  wil l als o  be   h i g h lig hte d .       2.   BACKGRO U ND  B E S S   ha s  a  w i de  r ange  o f  a p plic a t i o ns  c ove r i n g   f r o m   ge ne r a ti on  a n d  tr an sm issi o n   u p  u n t i l   b eh i nd- the- me t e r   a p p l ica t i on.   F or   g e n e r at io n  si de  a pp lic at io n,   B E S S   c a n  be  u se d  f o r   s p i n ni n g   r e ser v e,   f r e qu e n cy   r e gu lat i ons,   bl ack  s ta r t ,   e n er gy  ar bi tr age   a nd  e v e n   a s  a n   a lter na ti ve  t o  peak i ng  p l a n ts.   F o r   t r ansmiss i on  a n d   di str i b u t i on  s i de s,   B ES S   ca n  co n t r i b u t e   a s   a n  asset  def e r r a l  or   c on ge st io n  r e l i ef   t o  t h e   u t i l ity  c o m pa ni e s .  F i n a l l y,   f or   t h e   b e h i n d- the - m e ter   app l ica t io n,   B ES S   c a n  be   u se d   t o   f u ll y  op t i m i s e   th e   po wer  fro m  sol a r   ge nera t i o n  e ith e r  for c omm e rcial,  i n dus tria l  or r esiden t i a l   c us tome r s   [ 4- 6] .   Ther e  ar e  fe w   type s   o f   nor m a lly  k n o w n   b a tte r y   t ype s  in  t he  m a r k e t   n am ely   Lea d   A cid,  S od ium  S u l p h u r ,   L ith i u m - io n  a n d  F l ow   B a tter y   [ 3] .   Ea ch  a n d   e ve r y   t ype   ha ve  t h e ir   o w n   u niq u e   c h ar a c ter i s t ics .   L e a d   a c id   b at ter i e s   a r e   c on si der e d   a   pi one er   i n  supp l y i n g  bat t e r i e s   f o r   pow e r   s ys tem .   L i t h i um- i on   i s  a t ta ini n g   po p u lar i t y   due   t o  be  c om pe ti tive n e s s  i n   p r i c i n g .   Li t h ium - i on  ba t t e ry   c osts  h av e   d ecli n e d   8 0 %   i n   th e   la st   f iv e  ye ar s  and  e x pe cted  t o  dec line   47 %  Com p o und  A n n u al  G r o w t h  Ra te  ( C A GR )   in  th e   n ext f i v e  y ears [6 ] .       3.   BATTERY ENERGY S T O RAGE SYSTE M  (BESS)   A PPLICA T IONS  A  st u d y   c ond uc t e d   b y   t h e  Ro ck y   M ount ai n   In st i t ut e   su mmari s e d   o f   up  to   13  p o te n tial  a p p lica t io ns  wh ich   co uld   b e  o f f ered  by   th e  BESS. Th e  seg men t s are  il lu s t rate d   i n   F i gur e   1.           Fig u r e  1 .   V ario u s  p ossibl e app lica t io n   o f  BESS [4 ]       3. 1.   BE S S fo r   g rid   sy stem o pera to r (GS O ) a pplica t io ns   F o r   gr id  a p p lic a tio n,   B ES S   ca n  be   u s e d  for   S p in ni ng  R e se r v e,   F r eque nc y  Reg u l at i on,   B lac k   S ta r t ,   a nd  E n er g y   A r b i t r a ge   a n d   f or   o u t put  s m o ot h i n g   a pp l i ca ti o n   f or   R en ewab le  E n e rgy  [7 -11 ] .  Fo r  s p in n i ng   r e ser v e ,   t hi s  a p pl ica t io n  c a n  c o n t r i b u t e   s a v i n gs  t o  t h e  to t a l   g e n erat ion   co st .  Th i s   c an   b e   ach i e v e d   by   r e l e a s i n g   spi nni ng   r es erv e   cap a c i t y   f r om  b ase   l o a d   g e n e r at i o n s   a nd   r e p l a c in g  wit h   B ESS.   B y   ma xi mi si ng   t he   b ase   lo a d   ge ner a t i o n   t ha t   nor m a l l y  c o min g   f r o m   t h e  gene r a ti o n s  fr om   l ow er   t i e r  o f   t h e   m e r i t   o rd er,  sav i ng s  can   b e  a c hie v e d   f r o m   low e r   ge ner a ti on  co st  f r o m   na tur a l  ga s  w h ic h  i s   i n  the  h i gh er   tier   of  t he   m er it  or de r [ 12] .     F o r   F r eque nc y   Reg u l at i on  a p plica tio n  o f   B ES S,   it  c a n  be   u se d   t o   m ai nt ain  f r e que nc y  le ve l  o f   t he   sy st e m .  T h e  adv a nt ag e  o f   B ESS  i n   t e r ms  o f  f a st   r e s p o n s e  to   c o r r e c t  fr equ e nc y   of   t he   g r i d  sy s t em   m akes  it  a   go o d   c an d i da t e   f or   t his  a p pl i cati o n  [ 13- 15 ] .   B ES S   c a n  a l so  b e  a n  al ter n a tive   for  ge ner a ti o n   b lac k   s ta rt .  F o r  th is   a p p lica t i o n,   i t  sh ou l d   b e   c o u p l e d   w it h  o t he r  a p pl i c a t io n  f o r   t h e   econ o mi cs   t o  wo rk  a s  thi s   a pp l i cati o n  ha s  low   u til isa t i o n  of   c har g ing   a nd  disc ha r g i n g   t h e  ba tte r y .   A n ot he r   p o s sibl e  a p pli c at ion   fo r  B E SS   i s  f o r   En e r gy  Ar b i trag e.   T his  is  p o ssible  wh en   B ES S  is  c h a rg ed   d u r ing   o ff-p ea k  pe r i o d   a n d   d isc h ar ge   dur i n g  pea k   p e r i od.   Th is  w i l l  pr o v i d e  sa vi ng s  t o   t he   t o t al  g ene r a t i o n  cos t   a nd  fi na l l y   p as sed  o n   t o  t h e  c u sto m er s  via  lowe r   tariff.  I n   t he  c a s e   f o r  Penin s u l ar  M a l ays i a  this  s a v ings  c a n   b e pas s ed  o n   t o  cu st o m e r s  via  the  I m balanc ed  C o s t  P a ss- Thr oug h  ( I C P T)   m ec hanism   w hic h   i s  r e v i sed  tw ice   a  ye a r   t o  r e f l e ct  a c t ua l   ge ner a t i o n   c os t  [1 6] .   Ano t he r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202 0  :    398  –  40 8  40 0 c o mm on  ap p l i c a t i o n  o f   B ES S   is  f or   R e n e w a b l e   E ner g y  i n te g r at io n.   E x c ess  R E   g ener atio n  in  t he   s y s tem   c r ea t e s  na t u ra l  dem a n d   f or  B ESS   a s   i t   o ffe r s   s ta b ilisa t io n  effe c t   t o  th e  ‘du c k  cu rv e ’   e f f e c t   t o  t h e  sy st em  a s  il l u s t r a t e d  in  F i gur e  2.           F i gur e   2.   V a r ious  p o ssib l e  ap p lica t i on  o f   B E S S  [17]       3. 2.   BE S S fo r   u t i l i ty   a pp l i ca t i o n s  Fo r  t h i s   a p p l i cat ion   t h e r e   are  fe w  ma i n   a re as  o f   po ssi b le  a p p li ca tion   of   B ESS  n a me l y   t ran s mi ssio n  a n d   d i s t r i bu t i o n  a s se t   de fe r r a l,   a n d   c o nges t i o n   r e l i ef.   F o r   thi s  pos si b l e   a p plic a t i o n,   w i t h   t h e  k i nd  of   c api t a l   c o st  n ee de d  f o r   B E S S   t o  r e p l ac e  co nve n t i o n a l  ha ve  t o  be   a t   a  r e d u ce d  r a t e   c om par e d  to   c ur r e nt  r ate  t o   e nsur e   p o s it i v e e c onomi c s  t o   t h e  i nve st me nt .     3. 3.   BE SS   f o r  c us t o m e r   a p p l i c a t i o ns   B E SS  for   Beh in d-t h e-m e te r  ( B TM)  ap p lica t i o n,  it  c a n   b e   c onsi d e r ed  a c r oss  seve r a l  se r v ice s .   Thi s   inc l ude s  Tim e - o f- use  ( T oU )   bi ll  ma na ge me nt ,   t o   b e  c o u p l e d  w i t h   so la r   r ooft op  a nd  to  e nha nc e  t h e   se lf- c o n s um p t i o n  c a pa b ili t y ,   t o   b e   par t   a s  dem a n d   m ana g em en t   an d  f i n a l l y   a s  a   b a c k - u p  power.  At   t h i s  po int   of  time ,   t he   v a l ue s  ha ve  t o  be   s ta cke d   i n  or der   t o   a c h ie v e   p o s i t i v e  ec on om i c s  to  t he  i n v es tm ent s .  The   pr ice   o f   BESS   i s  est i ma t e d  t o   f a l l  an d   r eac h  a t   t he  l e v el  w her e   t he   p r o j e c t  w i l l   b e   via b le   a n d   o f f e r   a  gr e a ter   savi ngs  t o   the  c u stom er s.   A no t h e r   p oss i ble  via b le  cas e   is  w hen  ther e   i s   a   bi g g er   g a p   f or   T oU   t a r iffs.   F o r   Mal a ys ian  c u stom er   t a r i f f ,   B ES S   for   BT M  i s   m or e  se nsi b le  f or   i n v e s t m ents  fo r  cu s t o m ers  with   p e a k   and   o ff-p eak   tar i f f   c o u p le d  w i t h   d em and  cha r ge.   Wi t h   t he  i ns ta lla t i o n   o f  BES S ,   it  i s  ex pe c t e d   t o  give   s a v in gs  t o  c u s t ome r s’   b i l l   tak i ng  a d va n t a g e  of  p ea k  dem a nd  r e d u ct i on  a n d  ene r gy  a r b i t r a g e  ef fect  f ro m BESS o p e ration .  [ 1 8 - 21 ].         4.   INCENTIVE   B A S E D REG U L A TIONS  S t ar t i ng  fr om   1 s t   J a nua r y   2 0 14,   M a l a y si a  h a s  em bar k ed  i nto  I n c e n tive   Ba se d  R e gul a t i o ns  ( I B R )   f or  tar i f f   d esi g n  a n d  m a na gem e n t .   Thi s   r e g u l a tio n  is  a   s tr uc tur e d  t arif f   se tti n g   me ch an is m  wi t h   f a i r  re ward   t o   the  u til ity   f o r   a   c ert a in   q u a li t y   s e r v i ce   s upp li e d   t o   th e   c u st o m e r s .   This  r eg u l at i on  tha t   h a s   b ee n  a d opte d   by  TN B   c o n s is ts  o f  t h r e e  ma in  e l e me nt s,   w hi c h   a re   t he  Base  Ta r i ff,   I m b a l a n c e   C os t   P a ss  Thr o ugh  ( I C P T)   a nd   P e r f o r m ance   I nd ica t or s.   T his   tar i ff   s e tti n g   m e c ha n i sm   i s  r e gu l a t e d  by   E nerg y   C o mmi ssio n   (EC )   o f   M a l a ysi a   to e n s ure  eff i c i e n t tar i ff is c ha rge d   t o the  cus t om er s.    4. 1.   Ba se  t a r iff  The  e l ec t r i c it y   t a riff  r e v ie w  for   Ma la ysia  e f f ec ti ve  o n  1 s t  Ja n ua r y   2 0 14  is  d i ffe r e nt  f r o m  pr e v i o us  tar i f f   r ev iew s   i n  Ma l a ysia .  Th e  new  tar i ff  i s   t he   Base  Tar i ff  f or   I B R   f ir s t   r egu l a t or y  per i o d   i n  Ma la ysia,   star ts   f r o m  20 1 5   t o  2 0 1 7   f or   R e g ula t or y  P e r i od  1  ( R P 1 )   an d  fr om   201 8  t o  2 0 20 for   R e g u l a tor y   P er iod  2  ( R P 2 ) .   T h e   av e r ag e   t a rif f   i n cre a se   f o r   B ase  T a ri ff  f o r  Pe n i n s ul a r  M al aysi a  fo r  RP2   i s in creased   f r o m  R P1 ,   39 . 4 5   se n/ kWh  to   3 8. 5 3   s e n /kW h ,   a n   i nc r e a s e  o f   2 . 4 %   or   0 . 9 2  se n / kWh,   w h i c h   m a inly  c o n t r i b ute d   by  S i ng le   B uye r   Ge nera tio n  c o st.   The  i n cr ease   in  t a r i ff  is  t o  cove r  the  r i s i n g   fu el   c o s t   n a mel y   p i p ed   g as,  L i qu id   N a t ural   G a s   ( L N G )   and  c o al.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Ba ttery  en e r gy  stor age sy ste m   ( BESS)  des i gn f o r pe ak de m a n d  redu c t i o n …  ( W an Sy a k ir ah Wa n  Ab dul l ah)   40 1 4. 2.   Im ba la nc e co s t   p a s s t h ro ug h (ICP T )   ICPT  m echa n ism   is  a   p a r t  o f   t he   w ho le   I BR  i m p l em en t a ti o n   i n  Ma l ay sia.  I CP T  wa s  de s i g n e d   t o   e n sur e   t ha t   t h e   cos t   r ela t e d   t o   fue l   a nd  ot her   gene r a ti o n   c ost   ca n  be   p asse d   thr o u g h   t o   cus t ome r s.  I CPT  ra t e   i s  r e vise d  tw i c e  yea r l y   t o  r e f l e c t   act ua l  gene r a ti o n   c o s t  to  b e  pa s s e d  t h r o u g h   t o  c u s t o m e r s  i n   t e r m s   o f  r e b a t e   o r   sur c har g e   i n   c u s t o m e r s ’   m onthl y  b i l l .     4. 3.   Enh a nced time o f  use ta ri f f   ( E T o U )  A s   a n  e x t e ns io n  of   T oU   s che m e,   E ner gy  Com i ssio n  ( E C)   l a unc he d  E To U   in   2 0 16.   P ea k  ti m e   z o n e   un de r   EToU   is   r e duced  t o  4  ho ur s  f r o m   th e   exis t i n g   1 4  h o u r s .   Mi d- P e ak  z one   o f  1 0   h o u r s   i s  i n tr od uc ed  f or   Ene r g y   a n d   D em and  C h a r ge s  at  r a t e s   l ow e r   t ha n  t h e   c u r r e nt   p ea k  r a tes.   O ff- pe ak  z o n e   m ainta i ned  f o r   1 0   ho ur s  as  s how n  i n   F igur e  3.   E ToU   is  o ff er e d   o n  a n   o pt io na l   basi s  to  C om m e r c ial  and   I ndus t r ia l  cus t om er s  c o n n ec ted  a t   L ow   V ol ta ge,   Me dium   V ol ta ge   a nd  H i g h   V o lta ge.   A ll  customers  who  w i sh  t o  enroll  f o r  ETOU  sc h e m e  m ust ente r i n t o  an  agr e em ent wit h  TN B   [ 2 2 ].          F i gur e  3.   E nha nce d   t ime   of  u s e   ( EToU )   M e c ha nism       5.   LOAD PROFILE   ANALYS IS  I n   t h i s  st ud y,   f ive   cu st ome r s  w e r e   s ele c te d.   T he   b as is  o f   s e le c t i o n   i s  bas e d  on   t he   t ar if f  ca teg o r y .   C u stom er s  u n d er   t ar if f   ca te gor y  w i t h   p e a k   d e m a n d  c h a r ge  a n d   pe a k   an d  o ff-p eak  tarif f .  Th ese  typ e s   o f   cu st o m e r s  are   an t i c i p at e d   t o   g i v e   b en efi t   in  t erms  o f   bil l   s a v i ng s  t o   t h e   s el ect e d   c u s to me rs.  T h e   se l e c t ed   c u stom er s  for   t h e   de mo ns tr ati on  pr ojec t  ar e  as  f o llow s .   A   resea r c h  c e ntr e ,   a  com m er c i a l   c ustom e r ,   e duca t i o n   c a m pus,   in dus t r ial  c u stom er   a nd  a  un i v er si ty .  F o r   the  pur p o s e   o f  the   st ud y,   h al f- h our l y  loa d  pr o f i l e   o f   p ot en t i a l  c u s t o m e r s   w a s  e x t r a c t e d  f o r   a   y e a r   a nd  t h e  pea k   d e m a nd  a n d  l o a d   p a t ter n   w er e  anal yse d .   H a lf- h o u r l y   l oa d  pr of ile s  w e r e   t a b ula t e d   a nd  ill u s t r ate d   in  F i gur e  4,  F i gur e   5,  F ig ur e   6,   F i g ur e  7,   a n d   F igur e 8.   E a c h  a n d   e ver y   f ig ur e f o r   F i g u r e  4,   F i g u r e   5 ,   F i gur e  6,   F i g u r e   7 ,   an d   F i gur e  8  i s   s ho w i n g   d if fe r e nt   p r o f i le  o f   loa d   d at a   depe n d in g   o n   t he  t y p e   o f   e ner gy  c o n s um pti o n   of   e a c h  cus t om er   t ype.           F i gur e   4.   T yp i cal  m ont h l y  lo ad  p r o f i l e   f or   a   r e s ear ch  c entr e  0 100 200 300 400 500 600 700 1 23 45 67 89 11 1 13 3 15 5 17 7 19 9 22 1 24 3 26 5 28 7 30 9 33 1 35 3 37 5 39 7 41 9 44 1 46 3 48 5 50 7 52 9 55 1 57 3 59 5 61 7 63 9 66 1 68 3 70 5 72 7 74 9 77 1 79 3 81 5 83 7 85 9 88 1 90 3 92 5 94 7 96 9 99 1 1 013 1 035 1 057 1 079 1 101 1 123 1 145 1 167 1 189 1 211 1 233 1 255 1 277 1 299 1 321 1 343 Us a g e   ( k W ) Ho u r s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    398  –   40 8  40 2     F i gure  5. T y p i c a l  m onth l y lo ad  p rofi le  f or  a  c omm e r c ial c u s t om e r          F i gur e 6.  Typ i c a l   m ont h l y lo ad  p rofi l e  for a n educ a t ion  ca mpus           F i gure  7.  T yp ic al m ont hl y  l o a d  prof ile  f or  a n  i n d u s t rial c ustom er          F i g u r e   8 .   Typ i ca l   m o n t h l y lo ad  p rofi le for a  uni versi t y       6.   TECHNICAL  DESIGN  F r om   t he  l oa d  profi l e,   p e a k  d e ma nds  o f  e a c h   s ite   c a n   b e  de term i n e d   a n d   ca l c ul ati o n s   o n  t h e  t a rg et ed  sav i n g s  d u e   to  p ea k  de ma n d   r educ t i o n s  is  d o n e  us ing  (1)   a n d  (2) .  P o we r   Co nv erter  Sy stem   ( PCS)  a n d   B E S S   ca n be  d es ig ne d a ccor d i n g l y  ba se d on  des i r e d pe ak  r ed uct i on.      S PCS =   PD his t  ( MW)  - PC tar g et   (MW)   (1 )     0.00 1, 000.00 2, 000.00 3, 000.00 4, 000.00 5, 000.00 6, 000.00 7, 000.00 8, 000.00 1 26 51 76 101 126 151 176 201 226 251 276 301 326 351 376 401 426 451 476 501 526 551 576 601 626 651 676 701 726 751 776 801 826 851 876 901 926 951 976 1001 1026 1051 1076 1101 1126 1151 1176 1201 1226 1251 1276 1301 1326 1351 1376 1401 1426 Us a g e   (k W ) Hou r s 0 20 0 40 0 60 0 80 0 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 0. 00 13 : 30  03 : 00  16 : 30  06 : 00  19 : 30  09 : 00  22 : 30  12 : 00  01 : 30  15 : 00  04 : 30  18 : 00  07 : 30  21 : 00  10 : 30  0. 00 13 : 30  03 : 00  16 : 30  06 : 00  19 : 30  09 : 00  22 : 30  12 : 00  01 : 30  15 : 00  04 : 30  18 : 00  07 : 30  21 : 00  10 : 30  0. 00 13 : 30  03 : 00  16 : 30  06 : 00  19 : 30  09 : 00  22 : 30  12 : 00  01 : 30  15 : 00  04 : 30  18 : 00  07 : 30  21 : 00  10 : 30  0. 00 13 : 30  03 : 00  16 : 30  06 : 00  19 : 30  09 : 00  22 : 30  U s age  ( k W ) Ho u r s 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0. 00 14 : 0 0   04 : 0 0   18 : 0 0   08 : 0 0   22 : 0 0   12 : 0 0   02 : 0 0   16 : 0 0   06 : 0 0   20 : 0 0   10 : 0 0   0. 00 14 : 0 0   04 : 0 0   18 : 0 0   08 : 0 0   22 : 0 0   12 : 0 0   02 : 0 0   16 : 0 0   06 : 0 0   20 : 0 0   10 : 0 0   0. 00 14 : 0 0   04 : 0 0   18 : 0 0   08 : 0 0   22 : 0 0   12 : 0 0   02 : 0 0   16 : 0 0   06 : 0 0   20 : 0 0   10 : 0 0   0. 00 14 : 0 0   04 : 0 0   18 : 0 0   08 : 0 0   22 : 0 0   12 : 0 0   02 : 0 0   16 : 0 0   06 : 0 0   20 : 0 0   10 : 0 0   0. 00 14 : 0 0   04 : 0 0   18 : 0 0   08 : 0 0   22 : 0 0   U s age  ( k W ) Ho u r s 0 50 0 10 00 15 00 20 00 25 00 30 00 35 00 1 27 53 79 10 5 13 1 15 7 18 3 20 9 23 5 26 1 28 7 31 3 33 9 36 5 39 1 41 7 44 3 46 9 49 5 52 1 54 7 57 3 59 9 62 5 65 1 67 7 70 3 72 9 75 5 78 1 80 7 83 3 85 9 88 5 91 1 93 7 96 3 98 9 1015 1041 1067 1093 1119 1145 1171 1197 1223 1249 1275 1301 1327 1353 1379 1405 1431 U s age  ( k W ) H our s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Ba ttery  en e r gy  stor age sy ste m   ( BESS)  des i gn f o r pe ak de m a n d  redu c t i o n …  ( W an Sy a k ir ah Wa n  Ab dul l ah)   40 3 S BESS = ∑   PD his t  ( MW) - PCtar g et (M W)  x  H our   (2 )   Where :   S PCS    :   Desired  PCS size  (MW )   S BESS     :  B E S S Size ( MWh )   PD hi s t      :  Pea k  Dema nd fo r   ha lf-h our ly s lo t  PC ta r g e t       :  Ta r g et  P e a k Re duc tio n     F o r the   ca pita l   cos t  of  B E SS,  i t is de t e r m i ne d   by  usin g t h e   fol l o w i ng  ca l c u l a t ion  [ 2 3] :     C BESS  =  pw r   x  S pw r  +  cap   x  S c ap   (3 )     Where :   pwr   : Sto r ag e  C a pi tal  Co st f o r  P o w er  B ESS (RM/ M W )   S pw r   :   Pow e r  C a paci ty   ca p  : Sto r ag e  C a pi tal  Co st f o r  En e rg y   BESS  (RM/M W h )   S cap   :   E n e r gy  C ap aci ty    D e gr ada t i o n   a n d   sy stem   l os se s  ha ve   t o   be   d eter mi ned   in  t he   d e s i g n  p r o c e s s .  T h i s   i s  t o   e n s u r e  t h a t   e xpec t a t io ns  o f   the   BES S   p er for m anc e   a r e   c ons i d er e d   a nd  ca l c ul a t e d  i n   t h e   d esig n  st a g e .   T he   c o s t   of   de gr a d a t i on  a n d  lo sse s   c an  b e   com pute d   u s i n g   ( 3)   [ 23] .     C deg,t   = (  S  los s , t   + S ch ar ge  + S dis c ha r g e  )  x   deg    (4 )     Where :   C deg,t    : C os t  o f   d egr a dat i o n   an d  loss es  S  lo s s , t    : Ener g y  to c a t er  l osse s   S charge    :  Ener g y   u se d  to  c har g e  BES S   dur ing  o ff- pea k   t im e   S discha r g e    : Ener g y  use d  to  d isc h ar ge   B E S S   dur in g  pe a k   tim e  pwr   :   Co st  o f   deg r ad at io n   (R M / M W h )     S t ud ies   w e r e   c on duc te d   o n   t h e  loa d   p r o f ile   a na lysis,   c om par i s o n   o n  bef o r e   a nd   a f t e r   B ES S  in sta l l a t i on   a n d   V P P   i n t e g r a tio n  us in g  H O ME R   s o ftw a r e .   F i gur e   9   s hows  a  s a mpl e   o f  d e sign   a n a l y si s   in  H O M ER.   A n aly s is  c ond uc te d  o n   h ow   e a c h  si te  c a n   b ene f i t   f r o m   B E S S  ins t al la tio n,   e it her  f o r  the   im pr o v em ent  of  t he ir   e le c t r i ci t y   c o n sum p ti on,   p ar t i ci pa t i o n   f or   g r i d  a n c i l l ar y  se r v ic e  or   e ner g y  tr adi n g  be t w ee n  si tes  f o r   V i r t ua l  P o w e r   P l an t  ( V PP )  m ode  o f   oper a tio n  [ 24] .   The   dir e ct  b e n e f it  to  t he  c u s tom e r s   i s  the  r e duc t i o n  o f  ma xi m u m   d e ma nd  a nd t h e  e n er g y   a r b i t r a ge   o f Ti m e   o f  U s e  ( T o U )  t a r i f f .  W i t h  t h e   p o s s i b i l i t y   of   s o l ar   p la nt  c on ne c t ed   t o   th e   c u s t om er ,  ene r gy  s t or age  o p er at o r   c an  s tore  t h e   e n e r g y  directl y   fro m  s o lar ,   a s   a n   a l t e r na t i v e  to  c ha r g i n g  t h e  bat t er y  us ing  o f f - p ea k  tar i f f .   F or   t he  s ys t e m  oper a ti ng  in  a   V PP   m ode,   it  c a n  b e   use d   t o  ser v e   t h e  gr i d   a nci lla r y   s er vi c e   s uc h  a s   f r e que ncy  r e gu la ti o n .          F i g u r e   9 . S a m p l e d e s i gn   o f   BESS sy s tem in  H OMER   s oft w are.       F o r   peak  d em and  r e d u c tio n,   f or   e xam p le  f or   a   c us t o m e r   un der   C2  t a ri ff ,  t h e  m a xi mu m  d e ma nd  c h ar ge   i s  RM  45. 1 0   p er   m on th.   Char gi n g   B ES S   dur i n g  the   l o w   pe ak   p er io d  an d  d i sc har g in g  dur in g   pe a k   de ma nd t i me   w il l  p o t en t i al ly  avo i d   o r   r e duc e the  pea k  dem and c h ar ge. For   e n ergy arb itr age ,  th e  BESS   c a n b e   c h ar ge d  d u r i ng  the   pea k   hour s  an d  d i sc ha r g ed  d ur i n g  o f f- peak  h o ur s.   T he  s a v in gs  c an  b e   har n e s s e d  an d  c u stom er s w i l l   e xper i e n ce  b i l l   r e duc tio n.  F or   i ns tance ,   f or   C 2  cu st o m ers  in   T abl e   1 ,  ch a r gin g   a t  of f-p e ak  h ou r  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    398  –   40 8  40 4 cos t   2 2 . 4 0   s e n /kW h   a nd  d i sc h a rges  a t  pea k   h our   r ate  of  3 6.50  se n / kWh.   T he   d iffer e nce   o f   14. 1  se n/k W h  c a n   be  achie ve d a l m o st   i mm edia t e ly.   F r om   t he  l oa d   prof ile  a na lys i s  of  s e v er al  p ote n tia l  s i tes,  i t   i s  s how n  t h a t   c ustom e rs  w i t h  pe ak  a n d   off- pea k  dem and t o ge t h e r  w it h the   m a xim u m dem a nd cha r ge   w il l  e n j o y most  s a v ing s  w i t h BES S  inst a lla t i on.  Th is  a ls o re sult s in  a  low e r  pa ybac k   p eri o d t o  the  i n v es t m ent s .        Tab l e  1. T ariff Ra tes for Ma la ysian  Com m e rc ial  Cust om ers  Ta riff  C a t e gor y     C urr e nt Ra t e s   Ta riff B   – Low   V o lta g e  C o m m e r c i a l   Ta riff    F i r s t   200 kW h  (1- 2 00kWh)  p e r  m onth  43. 5  se n/kW h    F o r  the   n e xt  k W h  ( 201  kWh  onw a r ds  p e r  m onth  50. 9  se n/kW h   T h e m i ni m u m   m o nthly   c h a r g e   i s   RM 7. 20    T a r i f f   C1  –  M ed i u m Vo l t a g e  G e n e r a l   Co m m er ci al  T ar i f f    F o r  e a c h   k i l ow a tt of  m a x im u m   d em and  pe r m onth  30. 3  R M /k W  F o r  a ll  k W h  36. 5  R M /k Wh  T h e m i ni m u m   m o nthly   c h a r g e   i s   RM   600      Ta riff C 2  – Me d ium   V o lt a g e   Pea k / O ff -P e a k   C o m m e r c ia l   Ta r i ff     F o r  e a c h   K il o w a tt of  m a x i m u m   d em and  pe r m onth  dur i ng  the   p eak  p er i o d   45. 1  R M /k W  F o r  a ll  k W h  durin g  the   p e a k   p e r i o d  36. 5  se n/kW h   F o r  a ll  k W h  durin g  the   off- pe a k   p e r iod   22. 4  se n/kW h   T h e m i ni m u m   m o nthly   c h a r g e   i s   RM   600        7.   BESS   FOR   A NCIL L ARY  S E RVICES  (F REQ U E NCY  REG U LA TIONS)   F o r  gr i d   a p p l i c a ti o n ,  BES S   c an  b e  us ed  f or   S pin n i ng  Re s e rve ,   F r eque nc y  Reg u l at i on,  B lac k   S t a r t ,  En e r gy   A rbi t rag e   a nd   f o r   p ower  o ut put   s mo oth i ng   a pp l i c a t i o n   fo r   R e n e w a b le   E ner gy.   F or  s p i nni ng   r e s erve ,  th i s  a p p l i c a t i o n   ca n co n t ri bu te  sa v in gs  t o  the   to ta l ge nera ti o n  c os t .  Th i s c a n  be   a c h ieve d  by re leasi n g s p in n i n g   re serv e   c a p ac it y   f r o m   b as e  l o ad   g en e r at ion s   a nd   r e p l a c i n g   wi th   BES S .  By  m axim isi ng  t h e  ba se   l o a d   gene ra ti o n   t ha t  norm a l l y   c o me s  fr om  t he  g ener a tio ns  from   l o w e r  t i e r  o f   t h e   m e r i t   o r d e r ,  s a v i n g s  c a n  b e   ac hi e v e d  from   low e r  gene rat i on co st from   n a tura l   gas w h ic h is i n the  h i gh e r  tier  of  t he  m erit or der.    F o r  Fre quen c y Re gu l a tio n  ap p lica t i on  of  B E S S,   i t  can be u s ed  t o   m a i nta i n   t h e  fre que ncy   l e ve l  of   t he   syste m .   The  adva n t age  o f   B ES S  i n   t e r m s   o f  fa st  r esp o n d   t o   c orre c t  f r e q u e n c y  o f   t h e   g r i d  s y s t e m   m a k e s   i t  a   go o d   c a n dida te   f or  t h i s  a p pl ica t i on.   B ES S   can  a lso  be  a n  al tern a tive   for  gener a t i on  bl a c k   s tart.   F o r   thi s   a p pli c at ion ,   i t   sh oul d   b e   c ou pl e d   w i t h   o th e r   a p p li c a t i on   f o r   t h e   e c o nom ic s  to  w or k  a s   t h i s  ap pl ica t i o n  h a s  l o w   ut ili sat i on  o f  c harg in g a n d di schar g i n g  the   b a tter y .   An ot h e r  p o s s i b l e  a ppl i cati on  f o r  BESS   i s  f o r  En e r gy   A rb it ra g e .  T h i s  i s   p o s s i b l e   w h e n  B E S S   i s   cha r ge d  dur ing   t h e  off-pe a k   p eri o d   a n d  d i s c har g e  dur ing   the   pe a k  p e ri od .  Thi s   w il l   p r o v id e   savi ng s  t o   t h e   to t a l   g e ner a t i on  co st  a nd  fi n a ll y  passe d  on   t o  t h e  c u st om er s  vi a  low e r  tar i ff.   I n  t h e   c a se  f or  P en i n su l a r  M a l a y s i a ,   t h i s  s a v i n g s  c a n   b e   p a s s e d   o n   t o  c u s t o m e r s  v i a  t h e  I m balance d   C ost  P a ss-Thro ug h  ( I CP T)  mec h an i s m  wh i c h  i s   r e v ise d   t wi ce   a   y ea r  t o   r e f l ect   act u a l   g e n e r a t i o n  c o st.   A n o t her  co m m on  ap pl i c a t io n  of  BE S S   is  f or  R enew a b l e   E ner g y   i n t e grati o n.  T h i s  a p plica t i o n   i s   c ruc i a l   w hen  t h e  pe ne t r at i o n  o f   R E  i n   t he   pow er   s ys tem .   A s  M a la ys ia  i s   targe t ing  t o   a chie ve   20%  R E  b y   2 0 2 5,  it  is  v ery  prud e n t   t o   i n v e s t  i n   B ES S   fo r   the s t ab i lit y  of  t he  g r i d sy stem .  B E S S  i s   a l s o   p o s s i b l e   t o   s e r v e  a s   o n e   o f  t h e  a n c i l l a r y  s e r v i c e s   f or  fre que n c y  re g u l a tio n  t h at  c a n   b e  offe red  to  G ri d  S y s t e m   O pe rator  (G S O ).   M a l ays i a   G r i d   C ode  ( MG C)  [ 2 5 ]   sta t es  t h a t  pr i m ar y  r e spo n se   i s   defi ne d   a s   t he  a ut om at ic  r esp ons e  over   t h e  pe ri o d   f r o m  z e ro  t o  t e n   seco nd s  and   mu st   b e   sustained  for  twenty   seco nds.   W h il e   sec onda ry   r espo nse  mus t   b e  avai la b l e  b y   t h i rt y  s e c o n d s  from  the   t i m e   o f  fre que nc y  c h a n g e   t o  take  o ver  from  the  pr i m a ry  r espo nse  an d m u st be  sustai na bl e   for   a t le ast t h i r ty  m inu t es  [ 2 5 ].   D e grada t ion  a n d   syste m   l oss e s  ha ve  t o  be  d eterm i ned   i n   t he   d e s i g n   s ta ge.  Lo sse s  fo r  c h a r gi ng   a nd  di sc harg i ng ha s  to be  co nsi d e r e d  as  a   roun d tri p  e fficie nc y of  th e BESS .   F o r  the  de pl o y m ent  of  t he  p r o jec t ,   t h e   i n t e g r ati on  o f   s oftw are   and  har d w a re   o f  the   sy ste m   w ill  ta ke   place   a n d   w il l   t a ke  i nto  co n s i d era t i o n  a ll  po l i cy,   s t an da r d s  a n d  l i ce nsi ng  re qu ire d   b y   Ener g y   C om m i ssion   (EC).  Fina ll y,  e va lua t i o n  o f   t he  s ys tem   w ill  ta ke   i n t o   cons i d er at i o n   the  sa vin g s  of  e l e ctr i ci t y   b il l  an d   con t ri b u ti on  to   g rid fr eq uenc y  regula t i o n.      8.   CHAL LENGES  A N D   I S S UE S   A m ong   t h e  c h alle n g e s   a n d   i ssues  o f  pr oje c t   d e p l o ym en t   is  t o  de ter m ine  t h e  r i g h t  s e r v i c e  f o r  t h e   BE S S   a nd  dete r m ini ng  the   rig h t   b u s i nes s   m ode l  for  the  BE S S .   T he   p rop o s ed  b us i n e ss  mode l   is  j us t   to  c a t e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ba tt e r y  e n ergy  st or age sys t e m   ( BESS)  de s i gn for pe ak de m a n d   re duc t i o n  …  (Wan Sy a k ir ah  Wa n Ab d u ll ah)   40 5 for  pea k   d em and   r e d u ct i o n   an d  e n erg y   a rbi t rage   w hic h   c a n   g i v e   s a v i n gs  t o  c u s t ome r   b i l l.  T h e   m o s t   ec onom ica l   w ay  i n   de sig n i n g  BES S   i s  to   a d d ress  fe w   a p p lic a tio ns   f or  i nsta nce   be ne fi t   s t ack   w i t h   g ri d   anc i l l ary  ser v ic es.  Wi t h   t h i s,  t he   b e n e f it  of  t he   B ES S   i n s t a l la tio n  wil l   b e   mo re   s i gni fi can t  fo r  i n st a n ce  sh o r t e r  pay b ac k pe ri o d   o r hig h er  re t urn on  in ve stm e n t  (RO I).  F o r  a n ci l l a r y  ser v i c es   i n  M a lay s ia,   trad it i ona l l y   the   ra t e   f or  t h e s e  se r v ice s   i s  bu n d l e d  un de r  th e   Po wer  Pu rch a se   A g r ee me n t   ( P P A)  o f  ea ch   p o w er  g en erat o r ,  a   n e w  p o lic y  a n d  g u i de l i ne   a re  n e e d ed  t o   ince n t i v i z e  BE S S   i n  prov i d ing  t h e  a ppr opri a te  i ncen t i ve   f or   t he   s e r v i ces   t o  the   gr id.   For  grid  a p p l i c a t i o n,   BE S S   ca n  be   u sed for  S p i n n i n g   R eser ve,  F r eque nc y  Re gu la tio n,   B l ac k  S t a r t,  E nerg y  A r b i trage  a n d for o u t put   smoo th i ng  a p p lica t i on  for  Re new a ble   E n e r g y   a nd  i f   e a c h   o f   t he se   s erv i c e s  i s   r emu n era t ed   a cco rd ing l y ,   i t  wil l   moti va te  d e p l o yme n t   o f   B ES S   for the s e   purpos es.     F o r  any  c o nn ecti o n  to  T N B   s ys t e m,   P ow er   S yste m  Stu d i es  ( P S S)  i s   r equ i red  t o   d ete r mi ne  t he   con n ec tio n  sch e me ,  the  l o ad  f low   inc l u d i n g   t he   i m p ac t   a n y  m itig a tio n  p l a n   f or  pow er   s ys t e m   st a b il it y  a n d  to   avo i d  re verse   pow er  f low   t o   t he  d is t r ibu t io n  s y ste m .   Base d  o n   M a l a y sia   D i st r i b u t i o n  Code ,  a n y  D i st rib u te d   G e ne rati o n   l e ss  tha n   3 0 M W  is  r equ i re d  t o   d isc o nne ct  f ro m   the   d i s t rib u t i o n   s yst e m   i n   t he  e ve nt  o f  lo ss  o f  inc o m i ng  sup p l y t o  a v o id  a n y   uni n t en de d  isl a nde d o p er at ion.    F o r  stan da rd  a nd  p o l i c i e s,  i t   st il l   n o t   e s ta bl ishe d  for  t h e  im p l e me nta t i o n  of  B ES S   pr oje c ts.  F o r   in sta n c e ,   sa fe ty  s tan d ar d s   f or  u til it y-sca l e   ba tt e r ies  hav e   n o t  b e e n  e s t a b l i s h e d .   A t  t h e  m o m e n t ,   i t   i s   u s i n g   t h e   s a f e t y  s t a n d a r d  f o r  s m a l l  s c a l e   b a t t e r i e s  I E C  6 2 1 3 3   [ 2 6 ] .   I n  t e rm   o f  c o mm unica ti o n ,  i n sta l lat i ons  o f  BES S   and  V P P   ha ve   t o  c o mp ly  t o   TN B’s  c o mm unica t i on  pr o t oc o l   a n d   c y b e rse c u ri ty   p o l i c i e s  i . e:   I EC  6 0870  addre ssi ng  t e le com m u nic a t i o n   i ss ue s.   T his  is  t o  e n sur e   d a t a  sec ur it y  as  a l l   d ata   esp e cia l ly  t he   c om mun i ca tio n  and  c o n t rol  o f   B ES S   is  l inke d  t o   G ri d  S y s t em   O per a tor  (G S O )  and   i s   cl assifie d   a s  cr it i cal  a nd  ve ry  s e n s i t i v e   in   t erm s   o f  da ta   s ec uri t y.   M o s t  of  d a t a  c o m m unica ti ons   a nd   c o n t r o l  are   re l a t e d  to  c ha r g i ng  a n d   d i sc h a rgi ng  from  BES S to  cate r  the  t arge te d app l ica t i o ns .       9.   RESULT S   A N D   DISCU SSIO N   Th e  p r oj e c t   i s   t o   d e mo ns t r ate  t h e   t e c h n i ca l   a n d   eco no mi c  f e as ib il it y  of  B ESS  ins t a lla tio n.  I t   i s   a l s o  des i g n e d   t o  de mons trate   V P P   to  s er ve  g ri d  a p p l i c at i on  suc h   a s  f reque nc y  resp onse.   W i t h  the  ri g h t  o p tim ize d   si z i ng  o f   B ES S   and  P C S ,   s o m e   cust ome r s  ar e  a b l e   t o  e n j o y   as  l ow   a s  7  y e a r s  of   p a y -b a c k  p e riod ,  bu t   so me  cus t ome r s  w ill   h a v e   h i g h e r   p aybac k   p eri o d  depe n d i n g  on   t he   l oa d   p a t t e rn .  The   pa y b ack   p e r i od  is   p o t en ti a l l y   re d u ced   w ith   t h e   a n t i c ip ati o n  of   p ri ce   r educ t i o n   o f   B ESS .   B as ed   o n  pri ce  pr o j e c tio n  by   B l oom ber g   N ew   En e r gy   F i n an ce ,  t h e  p r i c e   of   B ESS  i s   r edu c in g  at   a n   a v e r a g e   ra t e   o f   5 %   pe r  yea r   [ 2 7 ].  R es ul ts  o n  ben e fi t   a r e  tab u l at ed i n  Table  2.       Ta b l e   2.  S i t e  tariff t y p e  and be nefi t   N o   S it e  Ta riff Ty pe   B e n e f it  1   R e s e ar ch   Ce nt r e   Me diu m   V ol t a g e   P e a k /O ff -pea k  Co mm e r ci a l   T ar i f f  C 2  Ta r iff  P eak  d e m a n d   cu t  E n e r gy A r bitra g e   ( P ea k   a nd  O f f- pea k )  Grid  F r e que n c y R e gula tion  2   Co mmer c i a l  Cu s t o m e r   Me diu m   V ol t a g e   P e a k /O ff -pea k  Co mm e r ci a l   T ar i f f  C 2  Ta r iff  P eak  d e m a n d   cu t  E n e r gy A r bitra g e   ( P ea k   a nd  O f f- pea k )  3  E duca t ion  Ca m pus   M e d i u m  V o l t a g e  P eak / O f f - P eak   Co mm e r ci a l   T ar i f f  C2  U  T ariff  P eak  d e m a n d   cu t  E n e r gy A r bitra g e   ( P ea k   a nd  O f f-Pe a k )   4   I n du s t r i a l   M e d i u m   V o lt ag e P eak / O f f - p e a k   Co mm e r ci a l   T ar i f f  C 2  Ta r iff  P eak  d e m a n d   cu t  E n e r gy A r bitra g e   ( P ea k   a nd  O f f-Pe a k )   5  Uni v e r sity    Me diu m   V ol t a g e   P e a k /O ff -pea k  Co mm e r ci a l   T ar i f f  C 2  Ta r iff  P eak  d e m a n d   cu t  E n e r gy A r bitra g e   ( P ea k   a nd  O f f-Pe a k )       Lo a d   p rofi l e   a ft er  i n s t a ll at io n   a n d   t h e  eff e c t   o f  p e a k   d emand   r e d u c t i on o n  the h i g he s t  loa d  m o n t h  ar e  show n  in  F ig u r e   10,   F i g ure   11,   F ig ure   1 2 ,   F i gure   13,  a n d   F ig ure - 1 4 ,   w he re  t h e   r ed  l i n es  i n d i cate d   t hat  t h e  pea k  ha s   b e e n  cut b y  us i ng B E S S :      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202 0  :    398  –  40 8  40 6     F i gur e  1 0 .   Typic a l  m o n t h l y  lo a d   p r o f i le  f or   a   r esea r c h  ce nt r e   c ustom e r   after  B E SS  insta lla ti o n           F i gur e   1 1 .   Typ i cal  m on t h ly  l o a d  pr of i l e   f o r   a   com m e r c ial  c u s t om e r  a f t er   B E S S  i n s t all a ti o n           F i gur e  1 2 .   Typ i c a l  m o n t h l y  lo a d   p r o f ile  f or   a n  educa tio n  ca m pus   a fter   B E S S  ins t a l lat i o n           F i gur e  1 3 .   Typ i ca l   m ont h l y  l o ad  p r o f i le  f or   a n  in d u s t r i a l   c us to mer  af ter   BESS in s tall atio n          F i gur e   1 4 .   Typ i cal  m on t h ly  l o a d  pr of i l e   for   a   uni ver s i t y   a f t e r   BESS  i n sta lla ti o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ba tt e r y  e n ergy  st or age sys t e m   ( BESS)  de s i gn for pe ak de m a n d   re duc t i o n  …  (Wan Sy a k ir ah  Wa n Ab d u ll ah)   40 7   10.   CONCL U S ION    I n   c o n c l usi on,   w it h  t h e  in st a l l a tio n  o f   B ES S   to  s e l e c t e d   c us tom e r s  w ith   p eak   d em an d  cha r ge  a n d   als o   p eak  and  off-peak   tar i f f   c har acter is tics,   it  will  benefit  c u st ome r s  i n   b il l   sa vi n g s.  A dd iti ona l l y,  t he   ec onom ics  of  B ES S   ins t a lla tio n  w i l l   i m p r ove   w it h  reve nu e   sta c k   fro m   o ther   a nc i l l a r y  se rvice s   s uch  a s   fre que nc y  re g u l a tio ns.  I n   t h e   c oun try  of  M a l a y s i a,   s uc h   ma rket  for  a n c illar y   s e r vice s  is  s t i l l   n ot  a vai l a b l e   bec a u s e al l   anc i l l ar y   serv ic es a re em b edded  in t he P ower  P u r cha s e   A gr eement (PP A )  rates .   W i t h this  s tudy, it  has  dem o n s tra t ed   b e n efi t s  b y   B ESS   ins t al lat i on   w h i ch  i s  b ill  sa v i n g s   to   t he   c us t o m e r s   t hat  ca n   be  t h e   moti va t i o n  for  the  i m p lem e n t ati on  of  a nc i lla ry  s e r vice  m a rke t   r em uner a t i on.       ACKNOW LEDG E MEN T S   The   a u t hor   w oul d  l i ke   t o  e xpr ess  he r  tha nks  t o  the   Te naga   N as io na l  Berha d   ( TNB)  v ia   T N B   Re sear ch  f or  t he   r esea rch  fu nd  a n d  da t a   t o  co n duc t  t h e   re sear ch   s t u d y   a n d   U n i ve rs i t i  T e na ga  N a s i ona l  (U NI TEN ), Malay sia  for  t h e   fi na nc ia l su p p o r t thro ug h U N ITEN  BO L D   pub lica t io n  and  in terna l   g ran t   f un d.      REFE RENCES   [1]   M .   J .   K a saei,   M .   G andom kar,  a n d   J .   Nik ouk a r ,   "Optim al  m a n agem en t   of   r e n ewab le  e nerg y   so urces   b y  vi rtu a l   po wer  p l ant, "  Re ne w. En e r gy ,   vo l. 1 14 , p p.  1 18 0- 1 1 8 8 , 2 01 7.   [2]   N. S . Eusoff , "M alay sia  se ts  new g oal  o f  2 0 %   c lean  e nergy   gen e r at io n  by   2 0 25:  T he  e d g e  m a rket s, "  p p .   1 -8 ,   20 18.  [3]   M.  A ne k e   a n d   M .  Wa ng ,  " E ne rg y   stora g e   te c hnolo g ie s  a n d   re a l   lif e   ap pl ications-A   s tate  o f   t h e  art  rev i ew, "   A ppl .  Energy ,   v o l .   1 7 9 , pp . 3 50 -3 77 , 2 01 6.  [4]   G.   F itzgeral d ,   J.  M andel ,   J .   M o rris,   a n d   H .   To u a ti ,  " T he  econ o m i c s   o f   b attery  e nergy  storage:  h ow  m ulti-use,   customer-sted bat t er ies deliver  t h e  mo s t  serv i ces and  value to   custom e r s   and   t h e g r id, ”   Report ,  p p .   4 1 ,   O c t   2 015.  [5]   M .   M cphers on   a n d   S .  Tah s een ,  “Depl o y i ng   s t o rage  a s s ets   to   f aci l i t a t e  v a riabl e   r enewab le  e nerg y  in tegratio n :  T h e   im p a c t s  o f  g rid fl ex i bil i t y , ren ew ab le p enetrat i o n ,  a n d  mark et  structure , "   Ener gy ,   v o l .   1 45 ,  p p .  8 5 6 - 87 0,   2 01 8.  [6]   B. N.  E. F inan ce, " Batt ery s t ora g e   : A  power  &   u t ilit i es per s p ective , "   2 01 7.   [7]   B.   B i e gel ,   M .   W e s t en ho lz ,   L.  H .   H a n s en ,   J .   S tou s t r up ,   P .   A nders e n ,  a n d  S.  H a r bo ,  " I nte g ra tio n   o f   f le xi bl e   con s u m ers   in  t he an c ill a ry s ervi c e  m arkets ,"  Ener gy , v ol .   6 7 , pp . 4 7 9 -4 89 , 20 1 4 .   [8]   A.  B anshwar,  N .  K .   S harma,   Y .  R .   S ood,  a n d   R .  Shri vastava,  " An  internat io nal   exp e rience   o f  tech ni cal  a nd  econ o m i c  aspec t s  of   a nci l l a ry  s ervices   i n   dereg u l a ted  pow er  i nd u s t r y :   L ess ons  f o r   e m e rgi n g   BRIC  electri cit y   ma r k e t s,"   Ren e w.  S u s t a i n. Ener g y  Rev. , vo l . 90 ,   p p .  7 74 -80 1 , Mar  2 01 8.  [9]   Y.   Z ho u,   Z .   W e i,  G .  S un,   K .   W.   C heun g,   H .  Z a ng ,   and   S.   C hen,   " A   r o b u s t  optim i zati on  appro ach  f o r   i ntegrat e d  com m unit y  en e rgy   sy s t em in energ y  an d  an c ill a ry s ervi ce m a rkets ,"  Energy ,   vol.   1 4 8 ,   pp.   1 -1 5,  2018.   [10]   S.  N a s su a t o   et al. ,  "Di s t r ibuted  S t o rage  f or  t he   p rovi s i on  of   a ncillary  s ervices  to   t he   m a i n   g r id :  P r oj e c t   P R E S T O , "   En ergy Pr ocedi a ,   vol.  9 9 ,   p p .   1 8 2 1 9 3 ,   M ar  2 016.  [11]   T.  K ousksou,  P .   B ruel ,  A.   J amil ,  T .   E l  Rha f ik i,  a nd  Y .  Z e r a oul i ,  " E nergy   s t orag e:  A pp licat io ns   a nd   c h a l l eng e s, "   Sol.  Energy  M a ter. So l .   Cells ,  vol.   1 2 0 ,  PA RT  A , p p.   598 0,   2 0 1 4 .   [12]   A.  C ast illo  a nd  D.  F .  Gayme,  " Gr i d -scale  energy  s t o rage  a ppl i ca ti ons  i n  ren e wab l e  energy   i n t eg rat i o n :   A  surv ey,"  En ergy Conver s. M a n ag. ,   vo l .  87 ,   p p . 8 85 -89 4 , 2 01 4.  [13]   A .  B a n s h w a r ,  N .   K .  S h a r m a ,  Y .   R .  S o o d ,  a n d  R .   S h r i v a s t a v a ,  " R e n ewab le  e nerg y  so urces   a s   a  n e w   p a rti c ip a n t  in   anci llary  s e r v i ce m a rk ets,"   Ener g y  S t r a t e g. Rev. ,   v o l .   18 ,   p p . 1 06 - 1 2 0 , 2 01 7.   [14]   A.  M ajzoo b i   and  A .   K h o d aei,   " A pp licatio n  o f   m ic ro gri d s   in   p ro vi di ng   a nci l l a ry   s e r vices   t o  t h e  u tility   g ri d, "  En e r g y ,  vo l.  123 ,  p p .  55 5 - 56 3,   2 0 17.   [15]   F .  J .   H e r e d i a ,  M .   D .  C u a d r a d o ,   a n d   C .  C o r c h e r o ,  " O n   o p t i m a l  p a r tici p atio n  i n   t he  e lect ricit y   m ark e ts   o f  w i nd   p o w er  pl ant s  wit h   b a tt e r y   energ y  s to rag e  s ys te m s , "   C o mp ut . Op er. R e s . , v ol .  96 ,  p p .  316 -32 9 ,   201 8.   [16]   M a lay s ia  E nerg y   Com m issi on,   " E l ect ricit y   t ariff   revi ew  i n   peni n su la r  Ma la y s i a   f o r   R e g ula t o r y  pe riod   2   ( RP2 :   20 18 -202 0) u nd er in cent i ve-b ased  regu l ati o n   (IBR) m echani s m , " v ol .  2 ,   p p .   4 2,  M ar  2 0 18.   [17]   I. Calif orn i a ,   " CA ISO - fl exib le   r esou rces f as t f act s," p p . 1 -4 ,  2 0 1 6 .   [18]   CIGRE, "The impact  of  batt ery en ergy st o rage  s y s tem on distr i b u ti on  network s , "   2 01 8.   [19]   D.  W u ,   M .  K i ntn e r-M e y er,  T.  Y an g,  a nd   P .   Balducci ,  " E cono mic  an al ysis  a nd   o p t im al  s izin g   f o r  beh i n d -t he-m ete r   bat t ery  st orage, "   IE EE   Po wer  E n erg y  S o c. G e n. M eet. ,   20 16.  [20]   K.  V a t anp a rvar  a n d   R .  S h arm a ,  "Batt e ry  o p timal  a p p ro ach  t o  dem a n d   c harge  red u c tio n  in   b ehi n d - t h e-m e ter  energ y   ma n a ge me nt sy s te ms ,"   IEEE Power E n er gy S o c. G e n. M eet. ,  p p . 1 - 5 ,   20 18.   [21]   A .  Z u r f i ,   G .  A l b a y a t i ,  a n d   J .   Z h a n g ,  " E c o n o m i c  f e a s i b i l i t y   o f  r e s iden ti al  b ehi nd-t h e-m e ter  b a tt ery  en ergy  sto r age   un der  ene r g y   time  o f-u se  a nd   d em and   ch arg e   r a t es, "   20 17  6th  Int.   Co n f .   Renew.  E n erg y   R e s.   A ppl.  ICRERA 2 0 1 7 ,  pp .   8 42-8 4 9 ,   2 0 1 7.   [22]   Malaysia Energy Commission,   " ETO U _S T_b r ie fin g se ss io n_ 4n o v 20 15 _fin a l ",   2015   [23]   L.  J oh nsto n,  F .   Dí az-Gon zález,  O .  Go m i s- B e l l m u n t ,  C .   C or c h e r o - G arcía,   a n d   M .   Cru z -Zam bran o,   " M e t hod ol ogy   f o r  t h e  eco nomic  o p timisatio n  o f   e nerg y  stora g e  sy st e m s  f o r  fre q u en cy  s upp ort   in   w i nd  power  p l a nts, "  Ap p l .   Energy ,   v o l .   1 3 7 , pp . 6 60 -6 69 , 2 01 5.  [24]   M .   Z ajc,   M .  Kolenc,   P.   N em ˇ,   C .   Gu t s ch i,   a nd  N .   S ulj a no vi,   "P er f o rm ance  ev al uati on   o f  a  vi rtu a l  po w e r  p l an t   co mmu n i cat ion   sy ste m  pr o v i d i n g  an c i l l a r y  se r vi ces," v ol.  1 4 9 , p p.   46-5 4 ,   2 0 17.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.