2Spelar energiförsörjning och tillgång till el nån roll?

3En mänskligare värld går på el

• Få saker betyder så mycket för ett lands utveckling som tillgången till el. Nästan hälften av världens befolkning lagar mat genom att elda inomhus med ved, kol och dynga eftersom de inte har gas eller elektricitet. Denna hälsofarliga inomhusluft orsakar lung- och andningsbesvär som tar livet av 1,6 miljoner människor varje år, varav mer än hälften är barn. I dessa länder skövlas också skogarna för att mätta behovet av ved för att göra upp den dagliga elden.

Globaliseringsrådets rapport, Världens välfärd: Fyra decennier som förändrade planeten

1.5 billion people have no access to electricity

Hur ser det ut i framtiden?

• Increasing population• Increasing demand• Decreasing oil reserves• Concern about fossile driven society

Lösningen?

Elnätspaketet ES

Ingående kurser

8

Människans största maskin

Frågeställningar• Hur köra nätet

– effektivt, var finns flaskhalsar– säkert, 99,9% tillgänglighet– stabilt,

• Hur– hantera omställningen från fossilbaserad energi– hantera utbyggnad, omställning och standardutveckling– integrera nya kraftkällor (långt borta)– integrera nya kraftkällor (intermittenta)– styra effektflödet, överbelastning, kontering

Power Flow Analysis

Hard to predict…

Undvika stora elavbrott

Stability

Stability

Load imbalanceLoss of generator under-frequencyLoss of large load over-frequency

Fault

Topology Change

Elkraftsystemanalys10 hp1TE700 period 1 och 2

• Innehåll– Elektriska kraftsystems dynamiska tillstånd. – Metoder och modeller för analys av elkraftsystemets dynamik,

stabilitet och kontroll.– Elmarknaden. Introduktion av intermittenta (förnybara) källor på

elnätet.– Spännings-, frekvens- och småsignalstabilitet.– Tillgänglighet och sårbarhet

• Undervisning– Föreläsningar, många externa, räkneövningar, laborationer,

seminarier, redovisninguppgifter.• Examination

– Skriftlig examination med problem och teorifrågor. Obligatoriska redovisningar av simuleringsresultat och laborationer.

Kraftelektronik I1TE765, 5hp, Period 1

© Copyright 2013 ABB

17

What is Power Electronics?

In "classical" electronics: electrical currents and voltage are used to carry information.

In power electronics: current and voltage carry power.→ most important in power

electronics is efficiency.

Power electronics is the application of electronics for the control and conversion of electric power

18

What is Power Electronics?

Power Processor

Source Load

Controller

Power Electronics Interface

feedback

reference

Control signal

Power range of the converters: from few mW (as in mobile phone) to GW (HVDC transmission system)

Applications of Power Electronics

19© Avd. Ellära, UU

Example 1: Renewable Energy (Wave Energy Converter)

Power processor

Several conversion steps each involving power electronics

Content (1)1) Overview of Power Semiconductor devices:

• Diodes• Thyristors• BJT, MOSFET, IGBT, etc. • Characteristics of controllable switches

2) Rectifiers:• Diode rectifiers (single-phase and three-phase)• Average power output• Performance parameters• Harmonic analysis

Content (2)3) Switch-mode DC-DC converters:

• Design, analysis and control of DC-DC converters:• Step-down (Buck)• Step-Up (Boost)• Buck-Boost• Full-bridge DC-DC converter

• Pulse-width modulation (PWM) scheme• Continuous and discontinuous current mode

4) Switch-mode DC-AC converters:• Basic inverter concept, • Sinusoidal PWM

22

Grid Connection of VariableEnergy Sources

Valeria Castellucci

Figure from http://www.alternative-energy-tutorials.com/solar-power/grid-connected-pv-system.html

Recognise, model and simulate different types ofvariable energy sources

Recognise, model and simulate power convertersfor grid connection

Implement a complete system (power sources, converters, control, storage and grid)

Analyze, model and simulate control strategiesfor grid connection

Grid evolution

Study visit to Söderfors- grid connected marine energy device -

Mätteknik för EShttp://www.uu.se/utbildning/utbildningar/selma/kursplan/?kKod=1FA591

27

y

x

f(a;x)

Vassilios KapaklisGunnar Pálsson

Insitutionen för fysik och Astronomi

Materialfysik

28

Kursmål enl. kursplanEfter fullgjord kurs skall studenten kunna

1. utforma och utföra experiment för att besvara energisystemrelateradefrågeställningar

2. använda mekaniska, termodynamiska och elektriska mätinstrumentensamt bestämma deras mätosäkerhet

3. diskutera behovet av olika typer av mätningar inom energisektorn ochrelatera till hur mätosäkerhet och systemkrav sätter randvillkor för valav mätteknik

4. koppla elektronikkretsar för signalmätningar från olika givare5. planera och utvärdera experiment utifrån uppskattade osäkerhetskällor

och olika sätt att mäta6. utföra datoriserade mätningar och analysera data med hjälp av statistik7. kritiskt jämföra olika resultat med hänsyn till mätosäkerhet och

experimentella osäkerhetskällor8. granska och opponera på en teknisk rapport

Kursplanering

29

F1 Introduktion, mätosäkerhet (2h)

F2 Mätvärdesbehandling, minsta kvadratanpassningar (2h)

F3 Repetition med ”clickers” frågor (2h)

L1 Minsta kvadratanpassningar med Matlab. (2h)

L2 Minsta kvadratanpassningar med Matlab till allmän linjär modell. Inlämningsuppgift läggs ut. Inlämnas senast XX apr. (2h)

L3 Elektriska givare – ”utställning” (komp. del 2 s.18-37) Mättekniklab. Enklaelektriska kopplingar (batteri, lampor, motstånd, dioder, ICs etc.) (2h)

Lab 1 - 5 Laborationer (5 x 4h):1. Intro (DMMs, oscilloskop, datorstyrning etc)2. Vätskenivåmätning med tryckgivare 3. Oscilloskopet och signalbearbetning, RC-filter 4. Mätningar på solcellspanel 5. Seebeck termogenerator (Fullständigt laborationsrapport)

Övnings tillfälle Friv. Övningar i labbet inför tentan (2h)

EXAM Laborativ examination / tenta

Alla labbar är obligatoriska!Inlupp + Lab 1-5 måste vara klara för att få ”tentera”!

ExempelNoggrannhet - upplösning

30

noggrannhet - upplösning

precision - riktighet utförande

sannt värde

kalibrering statistik http://physics.nist.gov/cuu/Uncertainty/

-2-10123

0 1 2 3 4 5 6i

x a

Kvadratsumma (”Χ2”)

y = 1.4x + 0.2

-2-101234567

0 1 2 3 4x

y

Medelvärde

∑=

−+⋅=n

iii ybxaS

1

2][

00.

40.

8

1.2

1.6 2

2.4

2.8

-2.3 -0

.8 0.7 2.

2

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200

S

a b

00 =∂∂

=∂∂

bSoch

aS

Minimum då

⇒ ekvationssystem

bxaxf +⋅=)(Rät linje

y

Exempel – Minsta kvadratanpassning

Energimarknadsanalys 5 hp(ersätter Energihandel 5hp)

• Hur fungerar handeln med biobränslen?• Vilka faktorer bestämmer elpriset?• Vilka styrmedel reglerar energimarknaderna?• Vad gör Svenska kraftnät?• Hur ser den framtida fjärrvärmemarknaden ut?• Vad styr olje-och gasmarknaderna?

• Period 2• kurskod TN0351, anmälningskod SLU-20147

Kursmål• förklara och värdera vilka faktorer som styr

handelsströmmar av bränslen och energi, • analysera och diskutera marknads- och

affärsmodeller i relation till teknikutveckling samt förändring av energisystemet,

• med utgångspunkt från det tekniska systemet genomföra en energimarknadsrelevant, fördjupad analyserande studie

• använda optimeringsverktyg för att modellera och analysera energimarknader

Innehåll• Gästföreläsningar • Seminarier (redovisning av fördjupningsuppgift)• Simuleringsövning• Examination: tentamen och fördjupningsuppgift

ElnätspaketetMikael Bergkvist Ellära

• El bra energibärare• God arbetsmarknad• Integrering av förnybara källor• Intermittenta, avlägsna…• Ökande befolkning• Standardförväntningar• Fossila frågetecken

Stabil nätinkoppling av variabla källor på elektriska nätet mha kraftelektronik, reglerteknik och övervakning

av kraftflöden så att vi kan sälja el!

ElnätspaketetMikael Bergkvist Ellära

• El bra energibärare• God arbetsmarknad• Integrering av förnybara källor• Intermittenta, avlägsna…• Ökande befolkning• Standardförväntningar• Fossila frågetecken

Inte på min bakgård

Related areas of PE

41

Copyright © 2003 by John Wiley & Sons, Inc.

Integrering av förnybar kraft

Vision