Ero sivun ”Energiatasemalli” versioiden välillä

Opasnet Suomista
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Ei muokkausyhteenvetoa
Ei muokkausyhteenvetoa
 
(4 välissä olevaa versiota 2 käyttäjän tekeminä ei näytetä)
Rivi 1: Rivi 1:
[[op_fi:Energiatase]]
==Kysymys==
==Kysymys==


Rivi 7: Rivi 5:
==Vastaus==
==Vastaus==


Laskemalla yhteen tietyn ajanjakson sisällä tuotettu energia ja vähentämällä siitä kulutettu energia saadaan energiatase. Koska sähköverkossa ja kaukolämpöverkossa ei ole merkittäviä energian varastointimekanismeja, täytyy taseen olla lyhyellä aikavälillä käytännössä nolla. Kun tarkastellaan tietyn alueen (kuten Helsingin) energiatasetta, voidaan olettaa, että sähköä voidaan viedä ja tuoda kansainvälisillä markkinoilla. Kaukolämpöverkon energia täytyy kuitenkin tuottaa paikallisesti. Tämä muodostaa taustan tärkeälle kysymykselle siitä, kuinka optimoidaan tuotanto niin ettei synny merkittäviä vajauksia, minimoidaan tappiot ja maksimoidaan voitot. Osittain tämä ongelma ratkeaa todellisen maailman markkinavoimien avulla.  
Laskemalla yhteen tietyn ajanjakson sisällä tuotettu energia ja vähentämällä siitä samassa ajassa kulutettu energia saadaan energiatase. Koska sähkö- ja kaukolämpöverkossa ei ole merkittäviä energian varastointimekanismeja, täytyy taseen olla lyhyellä aikavälillä käytännössä nolla. Kun tarkastellaan alueellista energiatasetta, voidaan olettaa että sähköä voidaan viedä ja tuoda kansainvälisillä markkinoilla. Tästä poiketen kaukolämpö täytyy tuottaa paikallisesti. Ongelmaksi muodostuu se, kuinka tuotanto optimoidaan niin että merkittäviä vajeita ei synny ja tappiot minimoidaan sekä voitot maksimoidaan. Reaalimaailmassa sen ratkaisevat pääasiassa markkinavoimat.


Viimeisin energiatasemallimme käyttää lineaarisia ohjelmointityökaluja optimaalisen aktiviteettitason löytämiseen joukolle tuotantoyksiköitä päämallin simuloimissa tilanteissa. Päämalli on vastuussa päätöksentekoon liittyvistä asioista, kun taas energiataseen optimointi ainoastaan simuloi todellisen maailman markkinoiden toimintaa.
Viimeisin energiatasemallimme käyttää lineaariohjelmointityökaluja optimaalisen aktiviteettitason löytämiseen joukolle tuotantoyksiköitä päämallin simuloimissa tilanteissa. Päämalli on vastuussa päätöksentekoon liittyvistä asioista, kun taas energiataseen optimointi ainoastaan mallintaa markkinoiden toimintaa.


Lineaarinen ohjelmointiongelma muodostuu seuraavasti.
Lineaarinen ohjelmointiongelma muodostuu seuraavasti.
Jokaiselle tuotantoyksikölle: olkoon x<sub>i</sub> voimalan aktiviteetti.
Otetaan muuttuja y<sub>j</sub> merkitsemään kunkin energiatyypin ali- ja ylijäämiä.
Kohdefunktio (se mitä optimoidaan) muodostuu laskemalla ensin kullekin tuotantoyksikölle yksikkötuotot a<sub>i</sub> aktiviteettia kohti. Ne määräytyvät polttoaineiden ja niistä saatavien hyödykkeiden suhteista sekä niiden hinnoista. Lisäksi haluamme varmistaa, että kaukolämmön kysyntä täytetään aina kun mahdollista, joten mallissa täyttämättömästä kaukolämmön kysynnästä maksetaan sakkoa (1M€/MW tässä mallissa). Pitää myös huomioida, että ylijäämä kaukolämpö menee hukkaan, joten se lasketaan tappiona. Merkitään vajeesta ja ylijäämästä johtuvia tappioita merkinnällä  b<sub>j</sub>. Lopullinen kohdefunktio on: sum(x<sub>i</sub>a<sub>i</sub>) + sum(y<sub>j</sub>b<sub>j</sub>).
Muuttujien x<sub>i</sub> ja y<sub>j</sub> arvoja rajoittavat erilaiset yhtälöt ja epäyhtälöt: hyödykkeen tuotannon summa on yhtä suuri kuin sen kysyntä - alijäämä + ylijäämä, aktiviteettia rajoittaa yksikön kapasiteetti, kaikki muuttujat ovat myös ei negatiivisia määritelmän mukaan.
Tietokoneohjelma ratkaisee tämän ongelman tehokkaasti kullekin simulaatiolle. Yksinkertaisuuden vuoksi tuotannon oletetaan olevan ajasta riippumaton, eli se voidaan ajaa hetkessä ylös tai alas. Tästä seuraa myös että vesivoiman kapasiteettia ei voida mallintaa täysin, koska malli ei tiedä paljonko sitä on tähän mennessä jo käytetty.


For each production unit: let x<sub>i</sub> be activity of the plant. Lets also have variables y<sub>j</sub> for deficits and excesses for each type of energy produced.
==Katso myös==
The objective function is the function we are optimising. Each production unit has a unit profit per activity denoted by a<sub>i</sub> which is determined by the amount of different input commodities (e.g. coal) per amount of different output commodities (i.e. electricity and heat) and their market prices. Also, lets say we want to make sure that district heat demand is always met when possible and have a large penalty factor for each unit of heat demand not met (1M€ in the model). In addition, it must be noted that excess district heat becomes wasted so it counts as loss. Let these deficit and excess related losses be denoted by b<sub>j</sub>. The whole objective function then becomes: sum(x<sub>i</sub>a<sub>i</sub>) + sum(y<sub>j</sub>b<sub>j</sub>).
[[Energiatase]]
The values of variables are constrained by equalities and inequalities: the sum of production of a commodity is equal to its demand minus deficit plus excess, activity is constrained by the maximum capacity and all variables are non-negative by definition. 
This can be efficiently solved by computers for each given instance. Production wind-up and wind-down is ignored, since time continuity is not considered. As a consequence fuel limits (e.g. diminishing hydropower capacity) are not modelled completely either.
}}

Nykyinen versio 17. elokuuta 2015 kello 01.45

Kysymys

Mikä on energiatase ja miten se mallinnetaan?

Vastaus

Laskemalla yhteen tietyn ajanjakson sisällä tuotettu energia ja vähentämällä siitä samassa ajassa kulutettu energia saadaan energiatase. Koska sähkö- ja kaukolämpöverkossa ei ole merkittäviä energian varastointimekanismeja, täytyy taseen olla lyhyellä aikavälillä käytännössä nolla. Kun tarkastellaan alueellista energiatasetta, voidaan olettaa että sähköä voidaan viedä ja tuoda kansainvälisillä markkinoilla. Tästä poiketen kaukolämpö täytyy tuottaa paikallisesti. Ongelmaksi muodostuu se, kuinka tuotanto optimoidaan niin että merkittäviä vajeita ei synny ja tappiot minimoidaan sekä voitot maksimoidaan. Reaalimaailmassa sen ratkaisevat pääasiassa markkinavoimat.

Viimeisin energiatasemallimme käyttää lineaariohjelmointityökaluja optimaalisen aktiviteettitason löytämiseen joukolle tuotantoyksiköitä päämallin simuloimissa tilanteissa. Päämalli on vastuussa päätöksentekoon liittyvistä asioista, kun taas energiataseen optimointi ainoastaan mallintaa markkinoiden toimintaa.

Lineaarinen ohjelmointiongelma muodostuu seuraavasti. Jokaiselle tuotantoyksikölle: olkoon xi voimalan aktiviteetti. Otetaan muuttuja yj merkitsemään kunkin energiatyypin ali- ja ylijäämiä. Kohdefunktio (se mitä optimoidaan) muodostuu laskemalla ensin kullekin tuotantoyksikölle yksikkötuotot ai aktiviteettia kohti. Ne määräytyvät polttoaineiden ja niistä saatavien hyödykkeiden suhteista sekä niiden hinnoista. Lisäksi haluamme varmistaa, että kaukolämmön kysyntä täytetään aina kun mahdollista, joten mallissa täyttämättömästä kaukolämmön kysynnästä maksetaan sakkoa (1M€/MW tässä mallissa). Pitää myös huomioida, että ylijäämä kaukolämpö menee hukkaan, joten se lasketaan tappiona. Merkitään vajeesta ja ylijäämästä johtuvia tappioita merkinnällä bj. Lopullinen kohdefunktio on: sum(xiai) + sum(yjbj). Muuttujien xi ja yj arvoja rajoittavat erilaiset yhtälöt ja epäyhtälöt: hyödykkeen tuotannon summa on yhtä suuri kuin sen kysyntä - alijäämä + ylijäämä, aktiviteettia rajoittaa yksikön kapasiteetti, kaikki muuttujat ovat myös ei negatiivisia määritelmän mukaan. Tietokoneohjelma ratkaisee tämän ongelman tehokkaasti kullekin simulaatiolle. Yksinkertaisuuden vuoksi tuotannon oletetaan olevan ajasta riippumaton, eli se voidaan ajaa hetkessä ylös tai alas. Tästä seuraa myös että vesivoiman kapasiteettia ei voida mallintaa täysin, koska malli ei tiedä paljonko sitä on tähän mennessä jo käytetty.

Katso myös

Energiatase

Noudettu kohteesta ”https://fi.opasnet.org/index.php?title=Energiatasemalli&oldid=29593”