Villamosenergia-rendszerek tervezése Power System Planning

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar energetikai mérnöki mesterszak (2N-ME0) hő- és villamosenergia-termelés szakirány kötelező tantárgy TANTÁRGY ADATLAP ÉS TANTÁRGYKÖVETELMÉNYEK június Villamosenergia-rendszerek tervezése Power System Planning 1. Tantárgy kódja Szemeszter Követelmény Kredit Nyelv Tárgyfélév BMEGEENMEVT 2+2+0, v 5 magyar tavaszi 2. A tantárgy felelőse (személy és tanszék): Név: Beosztás: Tanszék: Dr. Bihari Péter egyetemi docens Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 3. A tantárgy előadója: Név: Beosztás: Tanszék: Dr. Fazekas András István főmunkatárs Magyar Villamos Művek Zrt. 4. A tantárgy az alábbi témakörök/tantárgyak ismeretére épít: Energetika; Energiagazdálkodás; Erőművi technológiák; Erőművek üzemvitele; a tananyag elsajátításához szükséges valószínűség-elméleti alapfogalmak az előadások során ismertetésre kerülnek 5. Kötelező/ajánlott előtanulmányi rend: Nincs kötelező/ajánlott előtanulmányi rend 6. A tantárgy célkitűzése: Az oktatási célkitűzés a villamosenergia-rendszerek üzemtervezésével, bővítéstervezésével, az erőművek és a hálózat együttműködésével kapcsolatos alapismeretek, tervezési feladatok és azok megoldására szolgáló alapvető számítási eljárások alapelveinek megismertetése a hallgatókkal. 7. A tantárgy részletes tematikája: A rendszerszintű tervezés fogalma; Rendszerszintű tervezési feladatok; Rendszerszintű tervezési feladatok megfogalmazása optimumszámítási feladatként; Villamosenergiaellátással szemben támasztott követelmények; Erőműegységek rendszerszintű tervezés szempontjából releváns jellemzői; Erőműegységek költségszámítása; Szűrőgörbék (Screening Curves) analízise; Primerenergia-hordozó megtakarítás számítása kapcsolt energiatermelés esetében; Rendszerszintű villamosenergia-igények becslése; Rendszerszintű teljesítményegyensúly villamosenergia-rendszerekben; Rendszerszintű teljesítőképességmérleg felépítése; Rendszer megfelelőségi előrejelzés (SAF: System Adequacy Forecast); Rendszerszintű teljesítőképesség-tartalék tervezése; Villamosenergia-rendszerek szabályozása: primer szabályozás; Villamosenergia-rendszerek szabályozása: szekunder szabályozás; Villamosenergia-rendszerek szabályozása: tercier szabályozás; Határmetszékek

2 szabad átviteli kapacitása: alapfogalmak; Rendszerszintű optimális terheléselosztás; Erőművi alrendszer optimális bővítéstervezése; Az optimális bővítéstervezés célfüggvényének meghatározása; Hosszú távú határköltség számításának alapelve erőműrendszerek esetében; Megbízhatóságelmélet alapfogalmai; Erőműegységek megbízhatósági leírása; A rendszerszintű terhelés valószínűségeloszlási függvényének származtatása az LDC transzformációja révén, Az ELDC származtatása, analízise, Villamosenergia-rendszerek megbízhatósági analízise ELDC módszerrel, Rendszerszintű megbízhatóság számítása állapottér leírás módszerével, A LOLP megbízhatósági mutató számítása, Állapottér-leírás Markov-modell alkalmazásval, Megbízhatósági számítások Markov-modell alkalmazásával 8. A tantárgy oktatásának módja: előadás + számítási gyakorlat 9. Követelmények a) A szorgalmi időszakban: Alapfogalmak ismeretének számonkérése: A hallgatók minden előadás után megkapják az elsajátítandó alapfogalmak jegyzékét. Ezen alapfogalmak, illetve számítási eljárások ismeretét a hallgatók a következő előadás előtt az Alapfogalmak ismerete kérdések megválaszolásával bizonyítják. A vizsgára bocsáthatóság feltétele, hogy az összes tárgykörben a kérdéseket 50%-os eredménnyel megválaszolják. Számítási házi feladat megoldása: A hallgatók rendszerszintű megbízhatósági számítások tárgykörben komplex házi feladatot kapnak, melyet a szorgalmi időszak befejezése előtt két héttel kell benyújtaniuk. Előre meghatározott témakör önálló feldolgozása (szabadon választható) b) A vizsgaidőszakban: A vizsgajegy megállapítása vizsgadolgozat (írásbeli vizsga) eredménye alapján történik. c) Tantárgyi követelményeket tiltott eszközzel teljesíteni szándékozó hallgatók szankcionálása: A tantárgyi követelményeket tiltott eszközzel teljesíteni szándékozó hallgatókkal szemben az 1/2013. (I. 30.) dékáni utasítás rendelkezéseinek értelemszerű alkalmazásával kell eljárni. 10. Pótlási lehetőségek A szorgalmi időszak utolsó hetében lehetőség van a hiányzó, illetve javítandó Alapfogalmak ismerete kérdéscsoportok megválaszolására. Egyéb esetekben a TVSZ vonatkozó rendelkezési szerint. 11. Konzultációs lehetőségek Mind a szorgalmi időszakban, mind a vizsgaidőszakban több konzultációs lehetőség kerül meghirdetésre. 12. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom: Dr. Fazekas András István: Villamosenergia-rendszerek rendszerszintű tervezése I. Akadémiai Kiadó, Budapest, Dr. Fazekas András István: Villamosenergia-termelési technológiák jellemzői. MAFE, Budapest, Alapfogalmak jegyzéke Dr. Fazekas András István: Villamosenergia-rendszerek rendszerszintű tervezése. Egyetemi oktatási segédanyag. (2012)

3 13. A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka: A tantárgyhoz tartozó tanulmányi munkaidő felosztása: 14 x 4 óra előadás + számítási gyakorlat; 14 x 3 óra felkészülés előadásokra, + évközi számonkérésekre (alapfogalmak ismeretének számonkérése), 8 óra számítási házi feladat kidolgozása; 14 óra felkészülés írásbeli vizsgára 14. A tantárgy tematikáját kidolgozta: Név: Beosztás: Tanszék: Dr. Fazekas András István főmunkatárs Magyar Villamos Művek Zrt.

4 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Faculty of Mechanical Engineering MSc in Energy Engineering (2N-ME0) heat-and electricity generation specialization SUBJECT DATA SHEET AND REQUIREMENTS Power System Planning 1. Code Semester Contact Hours / week (lecture + semin + lab) Requirements (p/e/s) Credit Language BMEGEENMEVT Fall e 5 hungarian 2. Responsible Name Title Affiliation (Department) Dr. Péter Bihari Associate Professor Dept. of Energy Engineering 3. Lecturer Name Title Affiliation (Department) Dr. András István Fazekas Senior Research Fellow MVM Hungarian Electricity Ltd. 4. Thematic Background of the Subject Energy, energy economics, power plant technologies, power plant operations. The necessary theoretical background in statistics are introduced during the lectures. 5. Compulsory / Suggested Prerequisites Compulsory: - Suggested: - 6. Main aims, objectives, learning outcomes of the subject Introduce the planning of electricity systems and network on an operational level. Planning of system expansion. Getting familiar with the cooperation of national power plants and the national power grid. The students enrolled will be able to use a planning methodology to perform calculations related to power system planning. 7. Detailed thematic description of the subject Introducing the concept of system-level planning. Problems in system planning, defining problems related to system planning as an optimization task.

5 Requirements and expectations for electricity supply networks. Indicators and parameters of power generating relevant to system level planning. Cost calculation for power plants. Analysis of Screening Curves. Primer-energy savings on combined heat and power plants. Estimating system level power equilibriums in electricity grids. SAF System Adequacy Forecast methodology. Planning system-level reserves. Control of power systems: secondary and tertiary controls. Free transfer capacity of cross-border networks. System-wide optimal operation planning. Planning the optimal level and execution of system expansion and enlargement The dependability of power systems. Deriving the stochastic system load functions from LDC transformations. Derivation of ELDC and analysis. Reliability analysis based on ELDC. Calculating the system level reliability based on a state-space model. Calculating the LOLP indicator for reliability. State-space method by using the Markov-model. Dependability calculations utilizing the Markov-model. 8.) Method of Education Lectures and problem solving (exercises) in seminars. 9.) Requirements and grading a) In Term-period: Test for checking knowledge on theoretical background and definitions. The students will receive the lists of definitions to study after each lecture. The knowledge of this is checked before each lecture in a quiz or test. The prerequisite for examination is to get at least 50% in all these tests. Solving an individual project. All students will get a complex calculation problem in the system level reliability field. This project has to be handed in two weeks before the end of the term-period. b) In Examination Period: The final grade is received based on the written examination. c) Disciplinary Measures Against the Application of Unauthorized Means at Mid-Terms, Term-End Exams and Homework Supplement to 1/2013. (I. 30.) Dean s Order (Codicil): The following students are subject to disciplinary measures. (a) Those students who apply unauthorized means (book, lecture notes, etc.), different from those listed in the course requirements and/or adopted by the lecturer in charge of the course assessment, in the written mid-term

6 exams taken, and/or invite/accept any assistance of fellow students, with the exception of borrowing authorized means, will be disqualified from taking further mid-term exams in the very semester as a consequence of their action. Further to this, all of their results gained in the very semester will be void, can get no term-end signatures, and will have no access to Late Submission option. Final term-end results in courses with practical mark will automatically become Fail (1), the ones with exam requirements will be labelled Refused Admission to Exams. (b) Those students whose homework verifiably proves to be of foreign extraction, or alternatively, evident results or work of a third party, are referred to as their own, will be disqualified from taking further assessment sessions in the very semester as a consequence of their action. Further to this, all of their results gained in the very semester will be void, can get no term-end signatures, and will have no access to Late Submission options. Final term-end results in courses with practical mark will automatically become Fail (1), ones with exam requirements will be labelled Refused Admission to Exams. (c) Those students who apply unauthorized means (books, lecture notes, etc.), different from those listed in the course requirements and/or adopted by the lecturer in charge of the course assessment, in the written term-end exams taken, and/or invite/accept any assistance of fellow students, with the exception of borrowing authorized means, will immediately be disqualified from taking the term-end exam any further as a consequence of their action, and will be inhibited with an automatic Fail (1) in the exam. No further options to sit for the same exam can be accessed in the very same exam period. (d) Those students who alter, or make an attempt to alter the already corrected, evaluated, and distributed test or exercise/problem, i.) as a consequence of their action, will be disqualified from further assessments in the respective semester. Further to this, all of their results gained in the very semester will be void, can get no termend signatures, and will have no access to Late Submission options. Final term-end results in courses with practical mark will automatically become Fail (1), the ones with exam requirements will be labelled Refused Admission to Exams; ii.) and will immediately be inhibited with an automatic Fail (1) in the exam. No further options to sit for the same exam can be accessed in the very same exam period 10.) Retake and Repeat It is possible the retake the in-term tests which the student has failed during the semester. All other regulations are in line with the study and exam rules of BME. 11.) Consulting Opportunities Multiple consultation occasions will be appointed during the semester and in the examination period. 12.) Reference literature (compulsory, recommended): Dr. Fazekas András István: Villamosenergia-rendszerek rendszerszintű tervezése I. Akadémiai Kiadó, Budapest, Dr. Fazekas András István: Villamosenergia-termelési technológiák jellemzői. MAFE, Budapest, List of basic definitions provided on lectures Dr. Fazekas András István: Villamosenergia-rendszerek rendszerszintű tervezése. Egyetemi oktatási segédanyag. (2012)

7 13.) Home Study Required to Pass Contact Hours 52 h/semester Home study of the allotted written notes 22 h/semester Home study for the midsemester checks 20 h/semester Individual project 8 h/semester Home study for the exam 18 h/semester TOTAL 120 h/semester 14.) The data sheet and the requirements are prepared by: Name Title Affiliation (Department) Dr. András Senior Research Fellow MVM Hungarian Electricity Ltd. István Fazekas