Kursprogram vårterminen 2016

Avdelningen för elkraftteknik EG2205 DRIFT OCH PLANERING AV ELPRODUKTION 14 mars 2016 Kursprogram vårterminen 2016 Senaste nytt om kursen meddelas på KTH Social (www.kth.se/social/course/eg2205). Det går också bra att kontakta de inblandade lärararna: Mikael Amelin (examinator, föreläsare) Lennart Söder (föreläsare) Tel.: 08-790 7755 Tel.: 08-790 8906 E-post: amelin@kth.se E-post: lsod@kth.se Jan Lavenius (assistent) Martin Nilsson (assistent) Tel.: 08-790 7751 Tel.: 070-602 1192 E-post: janlav@kth.se E-post: martin.nilsson@ee.kth.se Meng Song (assistent) Tel.: 08-790 7759 E-post: msong@kth.se Försäljning av kurskompendier, administration av skrivningar m.m. sköts av studerandeexpeditionen (STEX), som ligger på Osquldas väg 10 i entrén. Studerandeexpeditionen är normalt öppen måndag till fredag mellan 9:30 11:00 och 12:00 14:00. Lärandemål Syftet med kursen är att deltagarna ska lära sig metoder och modeller för att drift, planering och analys av elproduktion. Innehållet i kursen omfattar bakgrundsinformation om hur elmarknader kan utformas, beräkningstekniker (t.ex. tillämpad optimeringslära och tillförlitlighetsanalys) samt exempel från verkligheten. För att bli godkänd på kursen ska deltagarna visa att de kan beskriva principerna för hur en elmarknad kan vara organiserad, utföra överslagsberäkningar på elpriser, samt analysera vilka faktorer som har stor betydelse för prisbildningen på en elmarknad och vilken påverkan dessa faktorer har för t.ex. producenter och konsumenter, förklara hur balansen mellan produktion och konsumtion upprätthålls i ett elsystem, beräkna hur frekvensen påverkas av olika händelser i elsystemet, samt utforma frekvensregleringen så att elsystemet har tillräckligt stora marginaler, formulera korttidsplaneringsproblem för vatten- och värmekraftsystem, tillämpa stokastisk produktionskostnadssimulering och Monte Carlo-simulering för att beräkna förväntad driftkostnad och risk för effektbrist på en elmarknad, samt använda simuleringsresultaten för att bedöma konsekvenserna av olika åtgärder på en elmarknad, ge en kort muntlig presentation av lösningen till ett problem inom drift och planering av elproduktion. 1

Kursregistrering För att vi ska kunna hålla reda på studenternas resultat behöver vi registrera alla aktiva studenter. Gå till kursens webbsida, välj Kursregistrering i menyn till vänster och följ instruktionerna där. Läraktiviteter För att uppnå kursmålen så krävs det ett visst arbete från dig som student. Du kan i stor utsträckning bestämma själv hur du vill lägga upp dina studier, men det är förstås viktigt att du planerar ditt arbete så att du kan genomföra examinationen (se nedan) på de tider som finns tillgängliga. Följande läraktiviteter erbjuds i kursen: Föreläsningar. På föreläsningerna presenteras såväl den viktigaste teorin i kursen som praktiska exempel. Före föreläsningarna är det bra om du har förberett dig genom att läsa motsvarande avsnitt i kurskompendiet (se schemat i tabell 1). I de flesta fall finns det också färdiga föreläsningsanteckningar, som publiceras på kursens webbsida. Observera att föreläsningar som markerats Reserv inte kommer att utnyttjas såvida inte någon tidigare föreläsning blivit inställd. Information om ändringar i schemat ges på kursens webbsida. Föreläsningsuppgifter. Föreläsningsuppgifterna är små uppgifter som löses under föreläsningarna. Tanken med dessa uppgifter att de ska ge dig ett tillfälle att förstå de grundläggande definitionerna och beräkningsmetoderna som krävs för att bli godkänd i kursen. Det viktiga är således inte att svara rätt på dessa frågor, utan att du lär dig något (gärna i samarbete med dina kurskamrater). Självstudier. Den viktigaste litteraturen i denna kurs är kompendiet Effektiv drift och planering av elsystem. Kompendiet täcker samma material som föreläsningarna. Dessutom finns det lösta exempel och övningsuppgifter, så att kompendiet kan användas för självstudier. Läsanvisningar till kompendiet återfinns i tabell 2. Ett begränsat antal kompendier säljs på studerandeexpeditionen STEX till det facila priset 100kronor. Det finns även en digital utgåva tillgänglig på kursens webbsida. Examination Examinationen i den här kursen är uppdelad i två moment: tentamen (TEN1) och projektuppgifter (PRO1). Man måste ha avslutat bägge dessa moment för att få slutbetyg i kursen. Betygsskalan för tentamen är godkänd eller underkänd, vilket innebär att slutbetyget i kursen är lika med betyget på projektuppgifterna. Det finns flera sätt att genomföra de två examinationsmomenten. Ytterligare detaljer återfinns nedan. Tentamen Man kan bli godkänd på detta moment antingen genom att delta i kontrollskrivningar under kursens gång eller genom att skriva tentamen. I bägge fallen får studenterna fem uppgifter, som motsvarar de fem huvudsakliga ämnena i kursen. Deltagande i kontrollskrivningar och tentamen kräver att man är anmäld i förväg via KTH Mina sidor. Kontakta STEX om det uppstår problem med anmälan. Följande hjälpmedel är tillåtna vid tentamen och kontrollskrivningar: Miniräknare utan information med anknytning till kursen. En handskriven, enkelsidig A4-sida med egna anteckningar (original, ej kopia). Denna sida skall lämnas in tillsammans med tentamen. Observera att om du befinner dig i slutet av dina studier och är angelägen om att kunna ta ut examen så är det viktigt att planera dina studier så att du kan bli godkänd under kursens gång (kontrollskrivningar) eller vid något av de två tillfällen för tentamen som erbjuds. Enligt KTH:s regler (se http://intra.kth.se/en/regelverk/utbildning-forskning/grundutbildning/prestationer) har studenter dock rätt att begära ett extra tentamenstillfälle om särskilda skäl föreligger. 1 Om du beviljas ett extra tentamenstillfälle kommer du överens med kursansvarig om vilket datum du ska skriva tentamen. Om du av 2

Tabell 1 Schema för föreläsningarna. Föreläsning Tid och plats Ämnen Kompendium Introduktion Tisdag 19 januari, 15 17,V22 Kursens utformning F1 Onsdag 20 januari, 8 10, V22 Elmarknadens uppbyggnad 2 F2 Torsdag 21 januari, 10 12, V22 Elmarknadens uppbyggnad 2 F3 Fredag 22 januari, 10 12, V22 Prisbildning på elmarknader 3 F4 Måndag 25 januari, 13 15, V22 Prisbildning på elmarknader. Projektuppgift E1 3 Presentationsteknik. F5 Tisdag 26 januari, 13 15, V22 Synkrona nät, primärreglering. 5.1 F6 Torsdag 28 januari, 10 12, V22 Primär-, sekundär och tertiärreglering. 5.1 5.2 Projektuppgift E2. Reserv Fredag 29 januari, 10 12, V22 F7 Tisdag 9 februari, 13 15, V22 Linjärprogrammering. Appendix A.1, A.2 F8 Torsdag 11 februari, 10 12, V22 LP-modell av vattenkraftverk. 6.1, 6.2 F9 Torsdag 11 februari, 13 15, V22 LP-modell av termiska kraftverk. 6.3 F10 Fredag 12 februari, 10 12, V22 Reserv Måndag 15 februari, 15 17, V22 F11 F12 Tisdag 16 februari, 13 15, V22 Torsdag 18 februari, 10 12, V34 Ytterligare modeller. Dualvariabler. Korttidsplaneringsproblem i GAMS. Projektuppgift E3. Repetition av stokastiska variabler. Modell av last och kraftverk. Syfte med elmarknadssimulering. Ekvivalent last och beräkning av systemindex. F13 Tisdag 23 februari, 13 15, V22 Ekvivalent last och beräkning av systemindex. Reserv Onsdag 24 februari, 8 10, V34 F14 F15 F16 F17 Torsdag 25 februari, 10 12, V22 Måndag 29 februari, 13 15, V22 Tisdag 1 mars, 13 15, V22 Onsdag 2 mars, 8 10, V3 Modell av vindkraft. Projektuppgift E4. Enkel sampling, slumptalsgenerering. Elmarknadsmodell, sampling av elmarknader. Slumptalskomplement, kontrollvariabler. F18 Torsdag 3 mars, 10 12, V22 Stratifierad sampling. Projektuppgift E4. Reserv Tisdag 8 mars, 13 15, V22 6.2 6.4, appendix A.4 8, appendix B.1 9.1, 9.2.1 9.1, 9.2.2 någon anledning blir förhindrad att förbereda dig i den utsträckning du önskar (t.ex. på grund av nytt arbete) är det viktigt att du genast kontaktar kursansvarig och bokar en ny tid för tentamen, eftersom om du blir underkänd på en tentamen som du själv har begärt upp så kommer du att få vänta tills nästa schemalagda tentamenstillfälle för att göra ett nytt försök. 1. I korthet krävs det att du har försökt på alla schemalagda tentamenstillfällen (eller haft en god anledning att inte närvara) och att denna kurs är det enda som fattas för att du ska kunna ta ut din examen. 9.2.3 10.1, appendix B.2 10.1 10.2, 10.3 10.4, 10.5 3

Tabell 2 Läsanvisning för kurskompendiet. Avsnitt Moment Vikt Övningsuppgifter 1 Introduktion * 2 Elmarknader Alla 3 Prisbildning på elmarknader * Alla 5 Frekvensreglering * Alla 6 6.1 6.2 6.3 6.4 Korttidsplanering Syfte Vattenkraft Termiska kraftverk Dualvariabler 8 Simulering av elmarknader Alla 9 9.1 9.2 9.3 Stokastisk produktionskostnadssimulering Princip Modellering Normalföredelningsapproximation 10 Monte Carlo-simulering * Alla A A.1 A.2 A.3 A.4 Optimeringslära Linjärprogrammering Blandad heltalsprogrammering Stokastisk programmering Mjukvara för att lösa optimeringsproblem B B.1 B.2 B.3 Sannolikhetslära Stokastiska variabler Slumptal Stokastiska processer * * Central del av kursen. Beräkningsmetoder ska behärskas. Ingår oftast i tentamen och projektuppgifter. Viktig del av kursen. Principerna ska kunnas. Ingår oftast som en teorifråga i tentamen och i projektuppgift A och C. * Generell del av kursen. Läses översiktligt. Ingår ej i kursen. * * * * Alla Alla Kontrollskrivningar Under kursens gång ges tre kontrollskrivningar, som tillsammans motsvarar tentamen. Schemat för kontrollskrivningarna visas i tabell 3. Den maximal poängen från de tre kontrollskrivningarna är 60 poäng, och det krävs 48 poäng för att bli godkänd. Tabell 3 Schema för kontrollskrivningarna. Kontrollskrivning Tid och plats Uppgifter KS1 Fredag 5 februari, 8 9, V01, V11, V21 Elmarknadens uppbyggnad. Prisbildning på elmarknader. Frekvensreglering. KS2 Måndag 22 februari, 13 14, V01, V11, V21 Korttidsplanering. KS3 Fredag 11 mars, 8 9, V01, V11, V21 Simulering av elmarknader. Kontrollskrivningar är en timme långa och samma regler gäller som för en tentamen. Detta innebär att deltagarna ej får komma senare än 45 minuter efter kontrollskrivningen börjat och att ingen får lämna skrivsalen förrän 60 minuter har gått (d.v.s. alla studenter måste stanna i skrivsalen till skrivningens slut). 4

Tentamen Tentamen är fyra timmar lång. Den maximala poängen är 60 poäng och det krävs 48 poäng för att bli godkänd. Tentander som ligger nära gränsen för godkänt (d.v.s. som har fått 46 eller 47 poäng) kan skriva en kompletteringsskrivning. Om resultatet på denna skrivning är tillräckligt så blir man godkänd på tentamen. Tidpunkt för kompletteringsskrivningen bestäms av kursansvarig i samråd med de berörda tentanderna. Tentanden måste dock anmäla sin avsikt att skriva kompletteringsskrivningen senast en månad efter tentamenstillfället. Projektuppgifter Det finns tre uppsättningar projektuppgifter, som benämns AB, CD respektive E. Varje projektuppgift är uppdelad i fyra uppgifter. Alla studenter måste göra projektuppgift E. Studenterna kan sedan förbättra sitt betyg genom att göra den ena eller bägge de andra projektuppgifterna. Projektuppgift E Denna projektuppgift är obligatorisk för alla studenter. Den maximala poängen i denna projektuppgift är 54 och det krävs 49 poäng för att bli godkänd. För att få poäng ska studenten förbereda en muntlig presentation av hur man löser uppgiften. Poängen är giltiga fram till omtentamen. Om man inte har slutfört projektuppgiften tills dess får man göra om den från början nästa läsår. Det är med andra ord viktigt för studenter som befinner sig i slutet av sina studier och som är angelänga om att kunna ta ut examen att planera studierna så att man genomför alla uppgifter i tid. De muntliga presentationerna genomförs vid särskilda seminarier. Tiderna för seminarierna framgår av tabellen nedan. Antalet platser är begränsat på seminarierna och du måste därför anmäla dig i förväg. Gå till kursens webbsida på KTH Social, välj Kursregistrering i menyn till höger och följ instruktionerna där. Tabell 4 Schema för seminarierna. Seminarium Uppgift Tid och plats E1 E2 E3 Tisdag 2 februari, 13:15 14:30, L31 Tisdag 2 februari, 15:15 16:30, L31 Torsdag 4 februari, 10:15 11:30, L31 Torsdag 4 februari, 13:15 14:30, L22 Torsdag 18 februari, 13:15 15:00, L22 Fredag 19 februari, 10:15 12:00, L31 E4 Onsdag 9 mars, 8:15 10:00, L31 Torsdag 10 mars, 10:15 12:00, L31 Repetition E1 4 Tisdag 15 mars, 10:15 12:00, Q33 I början av seminariet får varje student ange vilka uppgifter hen är beredd att redovisa. I samband med detta ska studenten vara beredd att lämna in en kopia på presentationsmaterialet (det kan t.ex. vara handskrivna anteckningar om man presenterar på svarta tavlan eller en utskrift av bilderna i en datorpresentation). De ordinarie seminarierna omfattar vissa bestämda uppgifter, så som framgår av schemat ovan. För varje uppgift väljer kursassistenten sedan en student 2 som får hålla sin presentation. Om det finns tid över kan flera studenter få presentera samma uppgift. Vid repetitionstillfällena kan man redovisa sådana uppgifter som man tidigare hoppat över eller som man har blivit underkänd på. För varje student väljer sedan kursassistenten ut en eller flera uppgifter att presentera. 3 Om en student blivit godkänd på alla sina presentationer vid ett seminarium (eller om studenten inte blivit utvald att presentera) får man poäng för alla uppgifter som man har förberett. Om en student däremot blir underkänd på minst en muntlig presentation, får man inga labbpoäng alls från detta seminarium, oavsett hur många andra uppgifter man varit beredd att redovisa! Notera att den presenterade lösningen inte behöver vara helt korrekt. För att en presentation ska bli godkänd måste studenten visa att hen kan diskutera lösningen med andra studenter och övningsassistenten. Detta innebär att studenten måste kunna förklara varför hen har valt att lösa uppgiften på ett 2. Urvalet sker nästan, men inte helt och hållet, slumpmässigt. 3. Även detta urval sker nästan, men inte helt och hållet, slumpmässigt. 5

visst sätt, samt kunna redogöra för alla detaljer i lösningen, som t.ex. hur indata har valts eller varför en viss formel har använts. Studenten måste också kunna jämföra sin lösning med alternativa metoder som föreslås av övriga seminariedeltagare och kunna diskutera vilken metod som bör användas. Projektuppgift CD Den här projektuppgiften är frivillig och kan ge ett högre slutbetyg på kursen (under förutsättning att man också är godkänd på projektuppgift E). Uppgifterna i projektuppgift CD löses under kursens gång. Tidpunkter då uppgifterna publiceras på kursens webbsida samt inlämningstider anges i. Lösningarna till uppgifterna ska redovisas i en skriftlig rapport, som lämnas in via webben. Lösningarna skall vara så utförliga att det utan problem går att följa tanke- och beräkningsgången. Den maximala poängen för denna projektuppgift är 54. Studenter som erhåller minst 44 poäng får betyget C och studenter som erhåller minst 33 poäng erhåller betyget D. I poängen till projektuppgift CD kan man även få räkna in poäng från projektuppgift AB, om den skulle vara högre än poängen från motsvarande CD-uppgift, d.v.s. en students resultat på uppgift AB1 kan ersätta resultatet på uppgift CD1, resultatet på AB2 kan ersätta CD2 o.s.v. Uppgifterna ska lösas individuellt och alla rapporter kommer att plagiatkontrolleras. Som plagiering räknas att använda antingen direkt eller efter viss modifiering en text, programkod, tabell eller figur som du inte har skapat själv! Plagiat kommer att betraktas som ett inlärningsfel om det inte finns någon anledning att misstänka ett försök att vilseleda; i dessa fall kommer studenten helt enkelt att bli underkänd på projektuppgiften. Om det däremot finns en misstanke att plagieringen är avsiktlig så kommer ärendet att rapporteras till rektor och kan komma att prövas i disciplinnämnden. Tabell 5 Schema för projektuppgift CD. Uppgift Publiceras Inlämnas senast 1 2 Fredag 5 februari Tisdag 16 februari, 8:00 3 Tisdag 23 februari Torsdag 3 mars, 8:00 4 Fredag 11 mars Tisdag 22 mars, 8:00 Projektuppgift AB Den här projektuppgiften är frivillig och kan ge ett högre slutbetyg på kursen (under förutsättning att man också är godkänd på projektuppgift E). Projektuppgift AB kommer att publiceras på kursens webbsida den 11 mars 2015 och rapporterna ska lämnas in senast 29 mars 2015 kl. 8:00. Lösningarna till uppgifterna ska redovisas i en skriftlig rapport, som lämnas in via webben. Lösningarna skall vara så utförliga att det utan problem går att följa tanke- och beräkningsgången. Den maximala poängen för denna projektuppgift är 54. Studenter som erhåller minst 44 poäng får betyget A och studenter som erhåller minst 33 poäng erhåller betyget B. Samma regler för plagiering gäller som för projektuppgift CD. Kursnämnd För att utvärdera och förbättra kursen behöver vi några teknologer som vill medverka i kursnämnden. Ett kursnämndsmöte kommer att hållas någon vecka efter ordinarie tentamen. I samband med kursnämndsmötet bjuder Elkraftteknik på lunch. De teknologer som är intresserade av att delta kan kontakta kursansvarig per e-post eller i samband med någon föreläsning. 6