Formålet med kurset er at introducere de studerende til de grundlæggende principper i energisystemmodellering. Med fokus på et bæredygtigt energisystem betragter vi mange forskellige teknologier, dog med særlig vægt på vedvarende energi, som for eksempel vindmøller. Vi tilstræber at formulere simple modeller af elsystemer med vindmøller, og at analysere, hvordan sådanne vedvarende energikilder kan påvirke og bidrage til regulering af frekvensen i elsystemet. Hensigten er at analysere drift, styring og design af et system i henhold til bæredygtighed, driftssikkerhed og økonomisk effektivitet. For at adressere disse udfordringer er en betydelig bestanddel af kurset afsat til teori om og anvendelse af modellering, optimering og simulering. Ideen er at de studerende skal lære selv at gennemføre hele processen med at identificere et problem, formulere en model, håndtere data, implementere modellen og analysere resultaterne (dette vil delvist foregå ved at arbejde i grupper med et selvvalgt projekt, der fokuserer på et specifikt problem fra kurset).
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Opskrive den matematiske formulering af en simpel dynamisk simuleringsmodel for frekvensstyringen i et elsystem med vindkraft
Beskrive de basale dynamiske modeller for generatorer, laster, regulatorer og vindmøller
Implementere og analysere dynamiske simuleringsmodeller i Matlab og Simulink
Liste de tekniske udfordringer, der er forbundet med at opnå en sikker og økonomisk effektiv drift af et energisystem med vedvarende energi. Detaljeringsgraden skal svare til et offentligt seminar for energiindustrien
Formulere et matematisk programmeringsproblem; identificere objektfunktion, bibetingelser, variabler og parametre; karakterisere et brugbart, optimalt og ubegrænset problem; formulere og fortolke det duale problem; formulere et heltalsproblem
Formulere economic dispatch og unit commitment for elproducerende enheder, drift af et electricitetslager samt integration af vedvarende energi vha. matematisk programmering
Formulere et lineært problem/heltalsproblem for et specifikt problem inden for drift af og investering i et energisystem, givet en kvalitativ beskrivelse af problemet
Implementere en matematisk programmeringsmodel i GAMS, givet en matematisk formulering af problemet
Indsamle, håndtere og formatere data, f.eks. tidsseriedata for produktion og forbrug til de modeller, der bruges i kurset
Verificere modellerne og lave modelkørsler af en sådan kvalitet at resultaterne kan bruges til at analysere et givet problem
Analysere og præsentere modelresultaterne. Niveauet skal være sådan at både resultater og deres implikationer nemt kan forstås af de øvrige studerende på kurset
Kursusindhold:
Kurset giver et overblik over et bæredygtigt energisystem med særlig vægt på de udfordringer der er forbundet med drift, styring og design. For at adressere disse udfordringer indenfor forskellige tidshorisonter er kurset opdelt i to: 1. Frekvenskontrol for vindkraft (planlægning på meget kort sigt, dvs. i tidsskridt af størrelsesordenen et sekund til et minut) samt 2. Matematiske programmeringsmodeller i energi (kort- og langtidsplanlægning, dvs. i tidsskridt af størrelsesordenen en time til en dag). Første del er koncentreret omkring regulering af frekvensen i et ø-system med mange vindmøller, implementering og simulering af dynamiske modeller. Anden del introducerer principperne for optimering vha. matematisk programmering, anvendelsen indenfor energisystemmodellering og software implementering.
Litteratur:
Kursus noter og overheads
Bemærkninger:
Sidste gang kursus udbydes i denne form
Mulighed for GRØN DYST deltagelse:
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk/kursustilmelding.aspx
