Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

Methods for aggregation and disaggregation

Alternativ tittel: Metoder for aggregering og disaggregering

Tildelt: kr 6,0 mill.

Prosjektnummer:

245269

Prosjektperiode:

2015 - 2019

Midlene er mottatt fra:

Geografi:

Aktørene i det nordiske kraftmarkedet, det vil si produsenter, sentralnetteiere og regulatorer, benytter dataprogrammer til å planlegge drift og investeringer på en måte som gir en best mulig utnyttelse av systemet. Den viktigste og mest kompliserende faktoren i disse beregningene er utnyttelsen av vannkraftmagasinene. Dersom man tapper ned magasinene for tidlig risikerer man å gå tom for vann og man kan risikere rasjonering av strøm, hvis man er for forsiktig med tappingen kan man få unødvendige flommer som gir tap av energi. Målsetningen er å lage tappestrategier for alle magasiner i det nordiske kraftsystemet som i gjennomsnitt gir den beste utnyttelsen av systemet, i tillegg til å kunne vise hvilke priser, produksjoner osv. disse tappestrategiene gir i tørre, normale og våte år. I de senere år har det kommet til mye ikke-styrbar vannkraft- og vindkraftproduksjon og det nordiske kraftsystemet har fått en tettere kopling mot Europa. Disse faktorene bidrar til at de beregningsmetoder man benyttet tidligere ikke er gode nok. Den perfekte utnyttelsen av vannkraftmagasinene kan formuleres som et matematisk optimaliseringsproblem. Problemets størrelse og kompleksitet tilsier at problemet ikke kan løses innenfor akseptable beregningstider uten flere viktige forenklinger. En av de viktigste forenklingene er at man slår sammen (aggregerer) vannkraftmagasiner og vannkraftstasjoner når man lager langsiktige tappestrategier for magasinene. Den aggregerte vannkraftmodellen gir større fleksibilitet enn det fysiske systemet og man bruker derfor simuleringsteknikker for å verifisere gyldigheten av den aggregerte tappestrategien på det fysiske systemet (disaggregering). Prosjektet skal bygge kompetanse, forbedrede matematiske metoder og lage nye og forbedrede dataprogrammer for aggregering og disaggregering av vannkraft ved hjelp av optimaliseringsmodeller. Både den aggregerte modellstrukturen og aggregerings- og disaggregeringsmetodikkene som benyttes i dagens operative modeller har vært uendret i flere tiår. Prosjektet skal gi en planleggingsmodell tilpasset analyser av fremtidens kraftsystem. Oppsummering av arbeidet så langt. Prosjektarbeidet startet sommeren 2015 og har bestått i følgende aktiviteter: - Litteraturgjennomgang og kompetansebygging relatert til temaet aggregering og disaggregering av vannkraftmodeller. - Kompetansebygging på eksisterende disaggregeringsmetodikk kombinert med implementasjon/testing av ny og forbedret metodikk. Den nye metodikken bruker deler av den eksisterende disaggregeringsmetodikk sammen med formell optimalisering til å løse hele markedsklareringsproblemet. Den nye modellen gir gode resultater sammenlignet med eksisterende modell, spesielt med hensyn på effektkjøring i serievassdrag og utnyttelse av pumpekraftverk. Modellene utviklet i prosjektet utnytter eksisterende beregningsrutiner som er samlet i biblioteker. I forbindelse med modernisering og oppgradering av disse bibliotekene har det i siste periode vært nødvendig å oppgradere den eksisterende prosjektkoden. Dette har igjen utløst en ny runde med testing av programvare. En omfattende rapport som beskriver disaggregeringsmetodikken har blitt distribuert til prosjektmedlemmer. En artikkel basert på resultater fra modellen er publisert i Energies. -Vi har laget en ny vannverdialgoritme basert på formell optimalisering til en tomagasinmodell. Den nye implementasjonen har lengre regnetid enn den gamle metoden. Dette er også en generell observasjon fra prosjektet så langt. -Vi laget en prototype versjon av Samling Stokastisk Dynamisk Programmering (SSDP). SSDP metodikken skal i større grad enn SDP inkludere korrelasjoner i rom og tid og i teorien f.eks. gi mindre sannsynlighet for rasjonering. SSDP ga ikke bedre resultater enn SDP. Arbeidet med forbedring av aggregert modellstruktur foregår langs to spor. I spor én arbeider vi med å lage en ny metodikk og implementasjon som generer en to-magasinmodell av det fysiske vassdraget. Målet er at to-magasinmodellen skal erstatte dagens én-magasinmodell som brukes i vannverdiberegningen. Resultatet skal brukes i den nye SDP algoritmen. Vi har laget et program basert på formell optimalisering for beregning av tvungen produksjon. Resultatet brukes i beregning av energitilsig (regulert og uregulert) til den aggregerte modellen. Det er laget en detaljert plan for å fullføre prosjektet langs spor én. I spor to forsøker vi å lage en generell metodikk for aggregering. Resultatet kan brukes til en generell modellreduksjon. Det er publisert en artikkel, i Energies, som beskriver resultat av arbeidet langs spor to. I siste periode har vi jobbet med prosjektrapportering.

Hydro-thermal market optimization and simulation models are crucial decision support tools used for price forecasting, operation planning, analysis of security of supply and investment analysis. The large number of hydro plants and reservoirs in the Nordic system significantly adds to the complexity of these models. Therefore, all models that need to represent the whole Nordic market must use an aggregated representation of the hydro system. The models that will be addressed in this project, Vansimtap and Samkjøringsmodellen, both apply an aggregated model description. The present aggregation technique used in these models introduces simplifications that may give non-optimal model decisions, which in turn may lead to non-optimal operation and utilisation of resources, and possibly wrong investment decisions. The models also include disaggregation procedures. Disaggregation are used in simulation procedures to verify that decisions from an aggregated model is valid for the detailed physical system. Disaggregation and validation also ensures that the simplifications and consequently added unrealistic flexibility given by the aggregation is corrected for in the simulated results. Models that combine simulation techniques with (strategy) optimization at an aggregate level can effectively address non-linear and state dependent constraints that otherwise needs to be simplified or even left out in formal optimization methods due to problem size and resulting computational burden. The Nordic power market will in the future see a stronger coupling to the European power markets and experience increasing quantities of non-storable new renewables. The existing aggregation and disaggregation methods used in the EMPS models are not adapted to the new challenges that this introduces. The purpose of the project is to develop new methods for aggregation and disaggregation that will improve the model properties in general and specifically with regard to the new challenges.

Aktivitet:

ENERGIX-Stort program energi