Vecný zámer projektu:
Č. projektu: APVV-0385-07
Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Michal Kolcun, PhD.
Názov projektu: Komplexná analýza a optimalizácia strát v elektrizačnej sústave
Žiadateľ: Fakulta elektrotechniky a informatiky Technickej univerzity v Košiciach
1. Súčasný stav problematiky a prínos výsledkov riešeného projektu
a) Popíšte súčasný stav riešenej problematiky vo svetovom merítku vrátane relevantných odkazov na odbornú literatúru.
Určovanie strát elektrickej energie
Problematika výpočtu strát elektrickej energie je značne rozsiahla a jej riešenie pre jednotlivé napäťové úrovne si vyžaduje rozdielnu prácnosť a náročnosť. Čím vyššie je napätie prenášanej elektrickej energie, tým jednoduchší je výpočet a celá analýza strát.
Straty v sieťach s napätím zvn a vvn sa určujú použitím fyzikálnych vzorcov [1, 2], využívajúc merania hodnôt činného výkonu a napätia na jednotlivých prvkoch siete a skutočných technických parametrov siete. Z týchto hodnôt sa určujú straty na každom vedení zvn a vvn a transformátoroch zvn/vvn a vvn/vvn. Odlišný prístup k určeniu strát v sieťach vvn (konkrétne 110 kV) je používaný v Poľsku. Podľa poľskej metodiky sa straty na napäťovej úrovni vvn neurčujú pre každý prvok zvlášť. Sieť je považovaná za súbor prvkov a straty sa určujú pre celú, tzv. vymedzenú oblasť, s využitím tzv. plošného modelu siete [3, 4].
Na výpočet strát na napäťových úrovniach vn a nn sa v elektrizačných sústavách používa iná metodika, ako na úrovni vvn a zvn. Straty v týchto sieťach je možné rozdeliť na straty technické (spôsobené premenou elektrickej energie na iné formy energie) a straty netechnické (spôsobené nepresnosťou merania, výskytom neoprávnených odberateľov, chybou vo vyúčtovaní elektriny a pod.). Netechnické straty môžu byť určené ako rozdiel medzi celkovými stratami a vypočítanými technickými stratami.
V sieťach vn a nn sa v rôznych elektrizačných sústavách vo svete používa na určovanie technických strát rôzna metodika. Napr. v elektrizačnej sústave Slovenskej republiky (ES SR) sa používa metodika ustanovená vyhláškou Ministerstva průmyslu a obchodu Českej republiky (ČR) [2]. V Maďarsku je používaná obdobná metodika ako v SR. Tak, ako v sieťach vvn, aj v sieťach vn a nn, je v Poľsku používaná iná metodika určovania strát elektrickej energie, ako v SR (uvedená napr. v [4, 5]).
[1] Pavlovský, B.: Ztráty v přenosu a rozvodu elektrické energie. Praha: STNL, 1959. 279 s.
[2] Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR: Vyhláška Ministerstva průmyslu a obchodu ze dne 12. dubna 2001, kterou se stanoví podrobnosti určení účinnosti užití energie při přenosu, distribuci a vnitřním rozvodu elektrické energie, Sbírka zákonů č. 153/2001, Částka 60, strany 3491 – 3506.
[3] HORAK J.: Metoda planowania strat mocy i energii w siecach rozdzielczych: Praca doktorska, Gliwice, 1965.
[4] HORAK, J. – GAWLAK, A. – SZKUTNIK, J.: Siec elektroenergetyczna jako zbior elementow, Czestochowa, 1998, s. 3,12-13,35-40.
[5] BERENT – ZESŁAWSKA, I.: Optymalizacja nierozgałezionej sieci rozdzielczej niskiehonapiecia: Praca doktorska, Gliwice, 1979.
Minimalizácia strát elektrickej energie
Úloha minimalizácie strát v ES je rozsiahly a zložitý problém. Ekonomická úspešnosť elektroenergetických podnikov v značnej miere závisí od hospodárnosti výroby a prenosu elektrickej energie. Minimalizácia strát sa dosahuje technickou a režimovou hospodárnosťou, pri ktorej je zaistená optimálna spolupráca všetkých článkov ES. Existuje niekoľko spôsobov, ktorými je možné dosiahnuť zníženie činných strát. Ak uvažujeme straty vznikajúce pri prenose elektrickej energie, na ktoré je návrh projektu zameraný, tak najviac skúmané a najčastejšie aplikované spôsoby minimalizácie strát sú dva.
Prvý spôsob je minimalizácia strát elektrickej energie optimálnou reguláciou napätia v ES (terciárna regulácia napätia). Druhý spôsob (aplikovaný v elektrických sieťach nižšieho napätia) je minimalizácia strát optimálnou rekonfiguráciou (optimálnym zapojením) sústavy.
Z matematického hľadiska sa v oboch prípadoch jedná o optimalizačnú úlohu nelineárneho programovania, konkrétne o viacparametrickú optimalizačnú úlohu s minimom účelovej funkcie určovanom na oblasti vymedzenej ohraničeniami v tvare rovností a nerovností, v ktorých sa vyskytujú lineárne aj nelineárne funkcie. Účelová funkcia je v prípade minimalizácie strát optimálnou reguláciou napätia nelineárna funkcia spojitých (hodnoty generátorových napätí), celočíselných (pozície odbočiek transformátorov) a binárnych hodnôt (stavy zapnutia resp. vypnutia tlmiviek) regulovaných premenných a v prípade optimálnej rekonfigurácie siete je účelová funkcia nelineárna funkcia binárnych hodnôt (stavy zapnutia resp. vypnutia úsekových vypínačov).
Súčasná matematická teória optimalizácie má k dispozícii bohatý register dobre preskúmaných a teoreticky rozpracovaných metód, ktoré umožňujú v mnohých prípadoch systematicky a efektívne určiť optimálne riešenie. Vďaka výpočtovej technike je ich možné efektívne použiť na riešenie konkrétnych úloh. Jednou z úloh, ktoré stoja pred slovenskou energetikou, je znížiť činné straty, vznikajúce pri prevádzkovaní ES. Cestou k tomuto cieľu je využitie efektívnych metód k vytvoreniu programov na optimalizáciu riadenia prevádzky.
Úloha optimálnej rekonfigurácie sústavy
Úlohy tohoto typu sa riešia v etape návrhu rozvoja siete, prípravy prevádzky siete, alebo v etape operatívneho riadenia sústavy, ako návrh náhradného zapojenia počas poruchy. Výsledkom riešenia je návrh zapojenia siete vvn, vn s optimálnou hodnotou stanoveného kritéria pri zabezpečení požadovaných obmedzení. Vo všetkých prípadoch návrhu rekonfigurácie je treba vziať do úvahy nastavenie ochrán a postarať sa o ich správnu koordináciu v novom zapojení. Počítačový program na riešenie tohto typu úlohy by mal taktiež generovať príslušný manipulačný rozpis s možnosťou podpory jeho realizácie a vyhodnotiť efektivitu rekonfigurácie, t. j. porovnať vynaložené prostriedky a získané úspory energie. Úloha optimálnej rekonfigurácie je zložitou kombinatorickou úlohou. Na jej riešenie boli použité rôzne algoritmy, a to hlavne heuristické metódy (napr. [1, 2, 3]) a expertné systémy, napr. [4, 5]. Bolo publikovaných niekoľko prác venovaných použitiu simulovaného žíhania (napr. [6]), genetických algoritmov (napr. [7]) a zakázaného prehľadávania (napr. [8, 9]) na riešenie úlohy optimálnej rekonfigurácie sústavy. Bolo zistené, že tieto moderné heuristické metódy sú vhodnými nástrojmi na riešenie kombinatorických úloh, akými je napr. optimálna rekonfigurácia sústavy. Umožňujú určiť vhodné riešenie za relatívne krátky čas, čo ich predurčuje na použitie aj v on-line výpočtových procesoch [10].
Úloha terciárnej regulácie napätia
Cieľom terciárnej regulácie napätia je určiť hodnoty regulovaných premenných tak, aby činné výkonové straty v ES boli minimalizované, pri dodržaní potrebných obmedzení. Terciárna regulácia napätia patrí medzi úlohy známe vo svete pod skratkou OPF (Optimal Power Flow – optimalizácia toku výkonu). Myšlienka OPF bola predstavená začiatkom 60-tych rokov 20. storočia, ako rozšírenie konvenčného optimálneho rozdeľovania činného výkonu, na určenie optimálneho nastavenia regulovaných premenných, pri rešpektovaní rôznych obmedzení [11].
Pretože gradientná metóda používaná na riešenie úloh OPF v minulosti nebola úspešná, hľadali sa vhodnejšie metódy. Profesor Kevin A. Clements z Worcester Polytechnic University vo svojej prezentácii uvádza, že zo skúsenosti aplikácií sekvenčného lineárneho programovania, sekvenčného kvadratického programovania a Newtonovej metódy na riešenie OPF úloh je možné konštatovať, že algoritmy sekvenčného kvadratického programovania majú výhodu rýchlosti algoritmov sekvenčného lineárneho programovania a výhodu kvality konvergencie algoritmov na báze Newtonovej metódy [12]. V Čechách a na Slovensku bolo publikovaných niekoľko prác venovaných minimalizácii strát v elektrizačnej sústave reguláciou napätia. Aplikácia simulovaného žíhania je uvedená v [13, 14], aplikácia simplexovej metódy a fuzzy prístupu v [15], aplikácia metódy redukovaného gradientu v práci [16] a aplikácia sekvenčného kvadratického programovania a SOMA algoritmu v práci [17].
V súčasnosti nie je v riadení ES SR na žiadnej úrovni riadenia aplikované riešenie terciárnej regulácie napätia, ani optimálnej rekonfigurácie sústavy. Dôvod, prečo sa zatiaľ neaplikovali optimalizačné výpočty, je deficit meracích bodov v sústave, a tým nedostatok potrebných vstupných údajov do optimalizačného algoritmu, ale aj absencia diaľkovo regulovaných transformátorov, resp. v prípade optimálnej rekonfigurácie sústavy diaľkovo ovládaných vypínačov. Je potrebné zaoberať sa výskumom metód vhodných na riešenie týchto úloh a na vývoj algoritmov vhodných na použitie v podmienkach riadenia ES SR.
Netechnické straty
Netechnické straty tvoria v sieťach s nižším napätím väčší podiel z celkových strát ako straty technické. Projekt bude zameraný na výskum charakteru netechnických strát, ich pôvod a na spôsoby a technické opatrenia vedúce k ich minimalizácii. Hlavný podiel netechnických strát tvoria straty spôsobené neoprávneným odberom, z toho dôvodu bude výskum zameraný hlavne na znižovanie týchto strát. Vo svete sa používajú rôzne prístupy vedúce k ich eliminácii, ktoré vychádzajú buď z národnej úrovne alebo z úrovne prevádzkovateľov daných sietí. [18, 19]
[1] CIVANLAR, S. et al.: Distribution Feeder Reconfiguration for Loss Reduction. In: IEEE Trans. on Power Delivery, Vol.3, No.3, s.1217-1223, July 1988.
[2] LIU, C. C. – VU, K. et al.: Loss Minimization of Distribution Feeders: Optimality and Algorithms. In: IEEE Trans. on Power Delivery, Vol.4, No.2, s. 1281- 1289, April 1989
[3] ROYTELMAN, I. et al.: Multi-objective Feeder Reconfiguration by Distribution Management System. In: IEEE Trans. On Power Systems, Vol.11, No.2 May 1996.
[4] TAYLOR, T. – LUBKEMAN, D.: Implementation of Heuristic Search Strategies for Distribution Feeder Reconfiguration In: IEEE Trans. on Power Delivery, Vol.5, No.1, s. 239-246, January 1990.
[5] TOMSOVIC, K. L. et al.: A Heuristic Search Approach to Feeder Switching Operations for Overload, Faults, Unbalanced Flow and Maintenance In: IEEE Trans. on Power Delivery, Vol.6, No.4, s. 1579-1585, October 1991.
[6] CHIANG, H. D. – JEAN-JUMEAU, R.: Optimal Network Reconfigurations in Distribution Systems: Part 1: A New Formulation and A Solution Methodology In: IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 5, No. 4, s. 1902-1909, November 1990.
[7] NARA, K. et al.: Implementation of Genetic Algorithm for Distribution Systems Loss Minimum Re-configuration In: IEEE Trans. on Power Systems, Vol.7, No.3, s. 1044-1051, August 1992.
[8] GLOVER, F.: Tabu Search Part I In: ORSA (Operations Research Society of America) Journal of Computing, Vol. 1, No. 3, Summer 1989.
[9] GLOVER, F.: Tabu Search Part II In: ORSA Journal of Computing, Vol. 2, No. 1, Winter 1990.
[10] RUDNICK, A. – HARNISCH, I. – SANHUEZA, R.: Reconfiguration of Electric Distribution Systems, Revista Faculta De Ingenieria, U.T.A. (Chile), Vol. 4, 1997
[11] MOMOH, J. A.: Electric Power System Applications of Optimization. New York: Marcel Dekker, Inc., 2001. 478 s. ISBN 0-8247-9105-3
[12] CLEMENTS, A., K.: Optimal Power Flow Applications in Restructured Power Systems, Worcester Polytechnic Institute, 2002.
[13] KŘIVAN, M. – HABRYCH, R.: Terciální regulace napětí a jalových výkonů (studijní materiál). Praha: EGÚ praha Engineering, a.s., ČR, 2001. 47 s.
[14] HABRYCH, R.: Optimalizace spolupráce terciální, sekundární a primární regulace napětí a jalových výkonů. In: Řízení napětí a jalových výkonů v elektrizační soustavě České republiky – Aktuální otázky elektroenergetiky: Zborník príspevkov 3. Ročníka seminára. Poděbrady 1998. Praha – Běchovice: EGÚ, a.s., ČR, 1998. s. 25 – 27.
[15] NOVÁK, M.: Jalový výkon pre elektrickú trakciu a optimalizácia jeho rozdeľovania v elektrizačnej sústave: Dizertačná práca. Žilina: KETE EF ŽU, 1998.
[16] MÉSZÁROS, A.: Príspevok k modelovaniu terciárnej regulácie napätia v ES a hodnotenie jej ekonomickej efektívnosti: Dizertačná práca. Košice: KEE FEI TU, 2002.159 s.
[17] RUSNÁK, J.: Optimalizácia prevádzky elektrizačnej sústavy: Dizertačná práca. Košice: KEE FEI TU, 2004. 135 s.
[18] FOURIE, J., W.: A strategy for the management of energy losses in a local electricity distribution network. University of Pretoria, 2004. 126 s.
[19] SURIYAMONGKOL, D.: Non-technical losses in electrical power systems. Ohio University, 2002. 101 s.
Oceňovanie strát elektriny a hodnotenie ekonomických prínosov minimalizácie strát
Základnou vlastnosťou ideálneho konkurenčného trhu je, že cenu elektriny určujú ako výrobcovia, tak aj odberatelia. Žiadne počínanie výlučne zo strany výrobcov alebo len zo strany spotrebiteľov neovplyvní trhovú cenu elektriny.
Základná teória real time, alebo spotového oceňovania bola vyvinutá Vickerym [1], a Schweppe a kol. [2]. Podľa Schweppe a kol., optimálna cena elektriny je diferencovaná v čase a priestore, zohľadňuje premenlivú výrobnú cenu elektriny v čase jej spotreby a všetky výrobné a prenosové kapacitné obmedzenia v danom čase. Oceňovanie prenosu a distribúcie je multidimenzionálnou otázkou, ktorá má inžinierske, ekonomické a účtovné aspekty [3].
V podmienkach liberalizovaného trhu s elektrinou sú najčastejšie používané nasledujúce metódy stanovenia poplatkov za prenos a distribúciu elektriny: uzlové, zonálne, lokálne a rovnomerné oceňovanie, oceňovanie oblastí, princíp poštovej známky, metóda MW-km a prírastkové oceňovanie. Oceňovanie strát v praxi je obvykle súčasťou oceňovania užitočne dodanej elektriny alebo úzko sa viaže na neho. Všetky metódy sa zhodujú v tom, že v konečnom dôsledku straty v sieti musia hradiť užívatelia siete.
Okrem nákladov na zaobstaranie elektriny a nákladov na krytie strát musí finálna cena elektriny obsahovať náklady za systémové služby, náklady za rozvoj a údržbu siete, náklady za dispečing, náklady na prevádzku a v neposlednom rade aj zisk poskytujúceho energetického subjektu.
Nasledujúc priekopnícku prácu Schweppeho a kol. [2] a Hogana [4, 5, 6], ekonómovia vymysleli pravidlá tvorby optimálnych prenosových cien. Ich cieľom je maximalizácia ekonomického zisku v závislosti od výrobných a kapacitných ohraničení s uvážením prenosových strát, kruhových tokov a spoľahlivostných kritérií. Podmienky spojené s maximalizáciou ekonomického zisku, s ohraničeniami sústavy, vedú k tzv. uzlovým cenám elektriny, ktoré majú byť platené užívateľmi a prijímané výrobcami v každom uzle, kvôli dosiahnutiu horestanoveného cieľa [7]. Tieto ceny sú odlišné od uzla k uzlu, väčšinou kvôli medziam zaťažiteľnosti (preťaženie) a stratám prenosových vedení. Obvykle sa používajú pre určenie hodnoty prenosových služieb. Metódy hodnotenia ekonomickej efektívnosti projektov sú uvedené v početnej odbornej literatúre napr. [8, 9, 10, 11]. Pri zistení a číselnom vyjadrení ekonomickej efektívnosti optimalizačných opatrení [12] sa navrhuje použiť ukazovatele uplatňované pri hodnotení ekonomickej efektívnosti investícií a novej techniky. Ako kritérium sa odporúča čas návratnosti nákladov, resp. minimum prepočítaných nákladov. Na základe úvah podľa [9, 10], práca [13] na hodnotenie ekonomického prínosu optimalizačných opatrení odporúča vypočítať zisk z optimalizácie.
[1] VICKERY, W.: Responsive Pricing and Public Utility Services, Bell Journal of Economics and management Science, Vol. 2, 1971.
[2] SCHWEPPE, F.: Spot Pricing of Electricity , Kluwer Academic Publishers, Boston, MA, 1988.
[3] PETROV, K.: Transmission Pricing – Principles and Practical Experiences, USAD / USEA Workshop, Zagreb, May 2003.
[4] HOGAN W.W., READ E.G. and RING B.J.: Using Mathematical Programming for Electricity Spot Pricing, International Transactions in Operational Research, vol. 3, No. 3/4, 1996.
[5] HOGAN W.W.: Contract Networks for Electric Power Transmission, Journal of Regulatory Economics, vol. 4, No. 3, 1992.
[6] HOGAN W.W.: A Market Power Model with Strategic Interaction in Electricity Networks, The Energy Journal, vol. 18, No. 4, 1997.
[7] Jean-Thomas BERNARD and Chantal GUERTI: Nodal Pricing and Transmission Losses: An Application to a Hydroelectric Power System, June 2002 • Discussion Paper 02-34.
[8] BREALEY, R. A. – MYERS, S. C.: Teorie a praxe firemních financí. 2. vyd. Praha: East Publishing, 1999. 971 s. ISBN 80–85605–24–4.
[9] KLÍMA, J. – JIREŠOVÁ, A. – IBLER, Z. – LENCZ, I.: Ekonomika a řízení elektroenergetiky. 1.vyd. Praha: ES ČVUT, 1982. 322 s.
[10] KLÍMA, J.: Optimalizace v energetických soustavách. 1. vyd. Praha: Academia, 1985. 304 s.
[11] LEVY, H. – SARNAT, M.: Kapitálové investice a finanční rozhodování. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999. 920 s. ISBN 80–7169–504–1.
[12] IBLER, Z. et al.: Počítače a jejich použití v elektroenergetice. 1. vyd. Praha: SNTL/Alfa, 1987. 208 s.
[13] MÉSZÁROS, A.: Príspevok k modelovaniu terciárnej regulácie napätia v ES a hodnotenie jej ekonomickej efektívnosti: Doktorandská dizertačná práca. Košice: KEE FEI TU, 2002. 160 s.
b) Popíšte schopnosť návrhu projektu posunúť hranice poznania v skúmanej problematike.
Analýza strát elektrickej energie v jednotlivých oblastiach a v prvkoch ES umožňuje identifikovať miesta s najväčším potenciálom možného zníženia strát v sústave, identifikovať faktory vplývajúce na veľkosť strát a navrhnúť optimálne opatrenia vedúce k zníženiu strát.
Minimalizácii strát elektrickej energie v ES sa venujú vo svete rôzne výskumné tímy napr. pod vedením prof. Rainer Bacher zo Swiss Federal Institute of Technology, prof. Thomas J. Overbye z University of Illinois, prof. Claudio Canizares z University of Waterloo, prof. Kevin Tomsovic z Washington State University, prof. Kevin A. Clements z Worcester Polytechnic Institute, prof. James A. Momoh z Howard University. V súčasnosti aktuálna téma na poli medzinárodného výskumu a vývoja si vyžaduje, v období zvyšovania efektivity prevádzky ES, venovať sa tejto úlohe aj v SR.
Riešenie projektu má za cieľ poskytnúť, na základe výskumu metodík používaných vo svete na výpočet a minimalizáciu strát elektrickej energie, návrh metodík využívajúcich najefektívnejšie matematické metódy a optimálne opatrenia vedúce k minimalizácii strát strát elektrickej energie v podmienkach SR. Projekt má zároveň za cieľ, na základe výskumu metodík oceňovania strát elektrickej energie a ekonomického hodnotenia prínosu minimalizácie strát, navrhnúť metodiku oceňovania strát elektrickej energie a ekonomického hodnotenia prínosov navrhnutých optimalizačných opatrení vhodných pre ES SR.
a) Popíšte ciele projektu na celú dobu riešenia projektu a na jeho jednotlivé etapy.
Cieľom projektu je skúmať rôzne spôsoby a metódy určovania strát elektrickej energie v ES na všetkých napäťových úrovniach používaných prevádzkovateľmi ES vo svete, analyzovať ich a určiť najvhodnejšiu metodiku pre podmienky ES SR. Identifikovať oblasti, resp. miesta v ES SR, s najväčšími možnosťami minimalizácie netechnických a technických strát elektrickej energie, identifikovať faktory vplývajúce na veľkosť strát v ES a skúmať metodiky a metódy vhodné na minimalizáciu týchto strát a navrhnúť optimálne opatrenia vedúce k minimalizácii strát. Na základe výskumu navrhnúť metodiku ocenenia strát a hodnotenia ekonomického prínosu navrhnutých optimalizačných opatrení.
1. etapa: Skúmanie strát v elektrizačných sústavách (02/2008 – 01/2009) Cieľ: Určiť najvhodnejšie metodiky na určovanie strát elektrickej energie v ES SR. K dosiahnutiu cieľa bude potrebné skúmať a analyzovať rôzne metodiky využívané v zahraničí z pohľadu ich vhodnosti použitia v podmienkach ES SR.
2. etapa: Minimalizácia strát v elektrizačných sústavách (02/2009 – 04/2010) Cieľ: Navrhnúť metódy a opatrenia vedúce k minimalizácii strát elektrickej energie v ES SR. K dosiahnutiu cieľa bude potrebné identifikovať oblasti, resp. miesta v ES SR, s najväčšími možnosťami minimalizácie netechnických a technických strát elektrickej energie, identifikovať faktory vplývajúce na veľkosť strát a skúmať metodiky a metódy vhodné na minimalizáciu týchto strát.
3. etapa: Ocenenie strát a hodnotenie ekonomických prínosov minimalizácie strát v elektrizačných sústavách (02/2009 – 12/2010) Cieľ: Navrhnúť metodiku ocenenia strát a hodnotenia ekonomického prínosu optimalizačných opatrení. K dosiahnutiu cieľa bude potrebné skúmať metodiky vhodné na ekonomické ocenenie strát a a na ekonomické hodnotenie prínosov minimalizácie strát v elektrizačných sústavách.
b) Definujte v čom spočíva originálnosť a inovatívnosť návrhu cieľov.
Minimalizácia strát elektrickej energie je vždy aktuálna téma. Počas ostatných rokov výskumné tímy venujúce sa tejto problematike dosiahli veľmi dobré teoretické výsledky, niektoré z nich sú už premietané do vývoja optimalizačných programov a dochádza aj k ich aplikácii v zahraničných ES na rôznych úrovniach riadenia. Uvedená úloha si vyžaduje z dôvodu neexistencie komplexného teoretického riešenia v podmienkach SR poskytnúť na jednej strane výskum a analýzu postupov a metód na riešenie problému a na druhej strane, z dôvodu neexistencie praktického riešenia úlohy, poskytnúť návrh metodík vhodných a aplikovateľných pre ES SR.
a) Popíšte postupy, ktoré použijete na dosiahnutie cieľov projektu.
Plánované aktivity v rámci riešenia projektu sú rozdelené do 3 etáp, v ktorých bude potrebné na dosiahnutie definovaných cieľov vedeckého projektu vykonať nasledovné:
1. Skúmať a analyzovať rôzne metodiky, metódy a spôsoby určovania a výpočtu strát v ES.
2. Identifikovať oblasti s najväčším potenciálom minimalizácie strát elektrickej energie a faktory vplývajúce na veľkosť strát.
3. Skúmať a analyzovať rôzne matematické metodiky a metódy a postupy vhodné na minimalizáciu strát v ES.
4. Navrhnúť metodiky a postupy určovania a minimalizácie strát v ES SR.
5. Skúmať a analyzovať metodiky ocenenia strát a hodnotenia ekonomického prínosu optimalizačných opatrení.
Navrhnúť metodiku ocenenia strát a metodiku ekonomického hodnotenia prínosu minimalizácie strát v ES SR.
b) Charakterizujte plánovanú metodológiu v kontexte poznania v danej oblasti.
Plánovaná postupnosť riešenia projektu prezentovaná vyššie vychádza zo zámeru v závere projektu poskytnúť komplexný pohľad na určovanie, minimalizáciu a oceňovanie strát elektrickej energie v ES a zároveň poskytnúť vhodné metodiky vedúce k minimalizácii a oceňovaniu strát elektrickej energie v ES SR. Z dôvodu absencie komplexného riešenia problému v podmienkach ES SR, postupnosť krokov k dosiahnutiu cieľa projektu obsahuje okrem výskumu a analýzy metodík, zároveň aj návrh vhodných metodík pre podmienky ES SR. Každý krok riešenia projektu bude vychádzať z aktuálnych vedeckých poznatkov prezentovaných výskumnými tímami u nás a v zahraničí.
c) Stručne popíšte postup riešenia projektu tak, aby bolo možné posúdiť reálnosť vytýčených cieľov.
1. etapa: Skúmanie strát v elektrizačných sústavách (02/2008 – 01/2009)
a) Výskum metodík a metód určovania technických strát elektrickej energie v ES na všetkých napäťových úrovniach.
b) Výskum postupov a spôsobov určovania netechnických strát elektrickej energie používaných prevádzkovateľmi sústav.
c) Analýza skúmaných postupov a metód a určenie najvhodnejších spôsobov pre čo najpresnejšie matematické určenie strát elektrickej energie pre podmienky ES SR.
2. etapa: Minimalizácia strát v elektrizačných sústavách (02/2009 – 04/2010)
a) Identifikácia oblastí ES SR s najväčšími možnosťami minimalizácie technických strát elektrickej energie a identifikácia faktorov vplývajúcich na veľkosť týchto strát.
b) Identifikácia oblastí ES SR s najväčšími možnosťami minimalizácie netechnických strát elektrickej energie a identifikácia faktorov vplývajúcich na veľkosť týchto strát.
c) Výskum metodík a metód vhodných na minimalizáciu technických strát elektrickej energie v ES SR a návrh vhodných optimálnych metodík a postupov vedúcich k minimalizácii technických strát v ES SR.
d) Výskum postupov vhodných na minimalizáciu netechnických strát elektrickej energie v ES SR a návrh vhodných optimálnych opatrení vedúcich k minimalizácii netechnických strát v ES SR.
3. etapa: Ocenenie strát a hodnotenie ekonomických prínosov minimalizácie strát v elektrizačných sústavách (02/2009 – 12/2010)
a) Výskum metodík vhodných na ekonomické ocenenie strát a hodnotenie ekonomického prínosu optimalizačných opatrení.
b) Návrh metodiky ekonomického ocenenia strát elektrickej energie a ekonomického hodnotenia prínosu navrhnutých optimalizačných opatrení vedúcich k minimalizácii strát elektrickej energie v ES SR.
V každej etape riešenia projektu budú realizované konzultácie s výskumníkmi zo zahraničia a zo Slovenskej republiky riešiacimi úlohy zadefinované v projekte a osobné stretnutia a konzultácie s kompetentnými odborníkmi z praxe.
4. Profesionálna kvalita výskumného tímu, jeho riadenie a infraštruktúra pracovísk
a) Popíšte profesionálnu kompetentnosť a komplementaritu riešiteľov resp. spoluriešiteľských organizácií s ohľadom na predkladaný projekt.
Riešiteľský kolektív je zložený z pracovníkov Katedry elektroenergetiky Fakulty elektrotechniky a informatiky Technickej univerzity v Košiciach (KEE FEI TU v KE). Na tomto pracovisku boli v minulosti úspešne riešené viaceré vedecké projekty, ktoré boli zamerané na výskum v oblasti analýzy, optimalizácie a riadenia prevádzky ES. Zloženie riešiteľského kolektívu bolo vytvorené tak, aby jednotliví členovia svojou odbornou orientáciou efektívne pokryli oblasť predmetu riešenia predkladaného projektu. Každý riešiteľ sa vo svojej odbornej a vedeckej činnosti zaoberá problematikou súvisiacou s predkladaným projektom. Členovia riešiteľského kolektívu majú za sebou niekoľkoročné skúsenosti s riešením vedeckých grantových projektov a úloh realizovaných pre elektroenergetickú prax, na ktorých participovali ako spoluriešitelia.
Zodpovedný riešiteľ prof. Ing. Michal Kolcun, PhD. je vedúcim KEE FEI TU v KE. Vo svojej odbornej a vedeckej činnosti sa zaoberá problematikou riadenia prevádzky ES, využitím informačných technológií v oblasti riadenia ES a riešením technických problémov v súvislosti s liberalizáciou trhu s elektrinou. Je členom 4 redakčných rád domácich a zahraničných časopisov, členom SOK, IEE, CIGRE, CIRED a WEC. Pod jeho vedením úspešne ukončilo doktorandské štúdium 6 doktorandov.
Ing. Jozef Rusnák, PhD. je odborný asistent na KEE FEI TU v KE. Vo svojej odbornej a vedeckej činnosti sa zaoberá problematikou prenosu a rozvodu elektrickej energie, matematickým modelovaním elektrických sietí a optimalizáciou prevádzky ES. Obhájil dizertačnú prácu z oblasti optimalizácie prevádzky ES. Je vedúcim a konzultantom diplomových prác zaoberajúcich sa analýzou a minimalizáciou strát v ES.
Ing. Alexander Mészáros, PhD. je odborný asistent na KEE FEI TU v KE. Vo svojej odbornej a vedeckej činnosti pôsobí v oblasti ekonomiky elektroenergetiky a environmentalistiky. Vo svojej dizertačnej práci riešil problematiku hodnotenia ekonomickej efektívnosti terciárnej regulácie napätia v ES SR. Je vedúcim a konzultantom diplomových prác a prác ŠVOS, zaoberajúcich sa hodnotením ekonomickej efektívnosti optimalizačných a racionalizačných opatrení v elektroenergetike. V oblasti ekonomiky elektroenergetiky patrí v Slovenskej republike k najuznávanejším odborníkom.
Ing. Ľubomír Beňa, PhD. je odborný asistent na KEE FEI TU v KE. Vo svojej odbornej a vedeckej činnosti sa zaoberá problematikou prenosu a rozvodu elektrickej energie, počítačovej analýzy elektrických sietí a optimalizácie prevádzky ES. Je vedúcim diplomových prác a prác ŠVOS, zaoberajúcich sa problematikou využitia prvkov umelej inteligencie v riadení prevádzky ES, optimálneho nasadzovania elektrární do denného diagramu zaťaženia (DDZ) a reguláciou tokov výkonov v prepojených ES.
Ing. Daniel Hlubeň pôsobí ako výskumný pracovník a zároveň ako externý doktorand na KEE FEI TU v KE. V rámci svojej dizertačnej práce rieši problematiku určovania strát v ES a zaoberá sa možnosťami ich minimalizácie.
Ing. František Lizák je interný doktorand na KEE FEI TU v KE. V rámci svojej dizertačnej práce rieši problematiku výskumu určovania a znižovania strát elektriny v ES.
Vzhľadom na charakter predmetu riešenia projektu je nevyhnutná spolupráca s praxou, t.j. so spoločnosťami prevádzkujúcimi elektrické siete. Počas riešenia projektu budú preto realizované konzultácie s kompetentnými pracovníkmi spoločnosti prevádzkujúcej prenosovú sústavu SR a spoločností prevádzkujúcimi distribučné sústavy v SR. Väčšinou sa jedná o absolventov doktorandského štúdia alebo externých doktorandov, ktorí svojim tvorivým a praktickým prístupom môžu významne prispieť k riešeniu projektu. Predpokladá sa nadviazanie úzkych kontaktov aj so zahraničnými partnermi pôsobiacimi v danej oblasti. To by malo priniesť veľké množstvo cenných informácií.
b) Popíšte ako bude zabezpečená koordinácia a riadenie v rámci riešiteľského kolektívu.
Zodpovedný riešiteľ je riadiaci pracovník a zároveň uznávaný odborník v oblasti elektroenergetiky, čo garantuje splnenie vedeckých cielov a kvalitu riešenia projektu. Jeho úlohou bude zabezpečenie celkovej koordinácie riešenia projektu a riadenie činností v rámci riešiteľského kolektívu. Predpokladom pre úspešné zvládnutie týchto úloh sú jeho dlhoročné skúsenosti s vedením vedeckých grantových projektov.
c) Popíšte existujúcu infraštruktúru potrebnú na riešenie projektu.
Pre úspešné splnenie všetkých plánovaných úloh je okrem iného potrebné zabezpečiť potrebné priestory na riešenie, dostatočne výkonnú výpočtovú techniku s potrebným programovým vybavením a prístup do internetovej siete. Z týchto hľadísk je pracovisko vybavené na dobrej úrovni.
a) Popíšte aké výsledky a výstupy projektu v jeho jednotlivých cieľoch očakávate a kvantifikujte ich.
1. etapa (02/2008 – 01/2009)
Cieľom v 1. časovej etape výskumu je na základe výskumu a analýzy rôznych metodík určovania netechnických a technických strát elektrickej energie určiť najvhodnejšie metodiky určovania strát v ES SR. V rámci riešenia tejto úlohy sa očakáva obhájenie 1 diplomovej práce, obhájenie 1 písomnej práce k dizertačnej skúške (Ing. František Lizák), napísanie 1 vedeckej práce publikovanej v karentovanom časopise, 2 vedeckých prác publikovaných v recenzovaných vedeckých periodikách a 2 prác publikovaných v nerecenzovaných periodikách a zborníkoch.
2. etapa (02/2009 – 04/2010)
Cieľom v 2. etape výskumu je na základe identifikácie oblastí s najväčšími možnosťami minimalizácie strát elektrickej energie v ES SR, identifikácie faktorov vplývajúcich na veľkosť strát v ES SR a výskumu metodík vhodných na minimalizáciu týchto strát, navrhnúť metodiky a opatrenia vedúce k minimalizácii strát elektrickej energie v ES SR. V rámci riešenia tejto časti výskumu sa predpokladá napísanie 1 diplomovej práce, 1 vedeckej práce publikovanej v karentovanom časopise, 2 vedeckých prác publikovaných v recenzovaných vedeckých periodikách a 2 prác publikovaných v nerecenzovaných periodikách a zborníkoch. V čase 2. etapy riešenia projektu sa predpokladá obhájenie 1 dizertačnej práce (Ing. Daniel Hlubeň).
3. etapa (02/2009 – 12/2010)
Cieľom v 3. časovej etape výskumu je na základe výskumu a analýzy metodík vhodných na ekonomické oceňovanie strát elektrickej energie a na ekonomické hodnotenie prínosov minimalizácie strát v ES navrhnúť metodiku ocenenia strát a hodnotenia ekonomického prínosu optimalizačných opatrení vedúcich k minimalizácii strát. V rámci riešenia tejto časti výskumu sa predpokladá napísanie 2 diplomových prác, 1 vedeckej práce publikovanej v karentovanom časopise, 2 vedeckých prác publikovaných v recenzovaných vedeckých periodikách a 2 prác publikovaných v nerecenzovaných periodikách a zborníkoch. V čase 3. etapy riešenia projektu sa predpokladá obhájenie 1 dizertačnej práce (Ing. František Lizák).
Výsledkom riešenia výskumného projektu bude výskumná správa poskytujúca komplexný pohľad na určovanie, minimalizáciu a oceňovanie strát elektrickej energie v zahraničí, návrh metodiky na určovanie, minimalizáciu a oceňovanie strát v podmienkach ES SR a návrh optimalizačných opatrení vedúcich k minimalizácii netechnických a technických strát v ES SR.
b) Popíšte plán diseminácie (rozšírenia) a využiteľnosti výsledkov riešenia projektu.
V rámci riešenia projektu sa plánuje okrem vyššie uvedených výstupov aj s aktívnou účasťou na domácich a medzinárodných vedeckých konferenciách, kde budú prezentované čiastkové výsledky výskumnej práce.
Počas riešenia projektu sa plánuje prezentovať čiastkové výsledky na vedeckých a odborných seminároch organizovaných vedecko-pedagogickým pracoviskom, na ktorom pôsobia riešitelia projektu.
Po skončení riešenia projektu budú výsledky riešenia publikované vo vedeckých článkoch a časť výsledkov zverejnená na internetovej stránke riešiteľa projektu. Aplikovaním výstupov projektu do praxe bude môcť prevádzkovateľ prenosovej sústavy a prevádzkovatelia distribučných sústav minimalizovať straty pri prenose a distribúcii elektrickej energie.
6. Prepojenie výskumu a vzdelávania
a) Ako sa zabezpečí aplikácia výsledkov základného výskumu vo formálnom alebo neformálnom vzdelávacom procese.
Pretože riešiteľmi vedeckého projektu budú pracovníci pôsobiaci na univerzite, plánuje sa zahrnúť výsledky riešenia projektu do obsahu výučby predmetov týkajúcich sa skúmanej problematiky poskytovaných vedecko-pedagogickým pracoviskom, na ktorom bude projekt riešený. Jedná sa o predmety venujúce sa prenosu a rozvodu elektrickej energie, riadeniu prevádzky ES a ekonomike elektroenergetiky.
b) Popíšte plán na popularizáciu výsledkov vášho projektu.
Do mesiaca, od začiatku riešenia projektu, sa plánuje zriadenie internetovej stránky, na ktorej budú počas riešenia projektu publikované informácie o postupe riešenia projektu s čiastkovými výsledkami riešenia.