[ELES] Teme zaključnih nalog v sodelovanju s podjetjem ELES

Podjetje ELES objavlja teme za zaključne naloge.

Teme zaključnih nalog

Izdelava metodologije za analizo posameznih meritev v bazi merilnikov kakovosti električne energije (MKEE)

Vzpostavi se metodologija za analizo posameznih meritev v podatkovni bazi merilnikov kakovosti električne energije (MKEE) z vidika njihove ustreznosti in točnosti. Namen je zagotoviti konsistentno obravnavo podatkov, ne glede na izvorni sistem. V ta namen se najprej poenoti struktura podatkov: uskladijo se poimenovanja stolpcev, pretvorijo vrednosti harmonikov (iz odstotkov v absolutne vrednosti oziroma obratno), ter definira nabor meritev, ki sestavljajo posamezno časovno značko.

Metodologija se nato uporabi za čiščenje nabora podatkov, prečiščene vrednosti pa se odložijo v analitsko bazo, ki se v nadaljevanju sprotno dopolnjuje z novimi vrednostmi v sistemu MKEE.

Mentor na FE: doc. dr. Leopold Herman

Pomen prehoda slovenskega EES iz 220kV na 400 kV napetostni nivo

Slovenski EES je zaradi svoje geografske lege izpostavljen velikim tranzitnim pretokom moči. V prihodnosti se pričakuje nadaljnje povečanje obremenitev omrežja zaradi čezmejnih pretokov moči, ki bodo posledica rastočega deleža obnovljivih virov energije v EU ter prizadevanj za doseganje nizkoogljične družbe v luči zelenega prehoda. Nadgradnja 220 kV prenosnega omrežja na 400 kV napetostni nivo predstavlja ključen razvojni korak za zagotavljanje dolgoročne zanesljivosti, stabilnosti in učinkovitosti sistema.

Cilji in naloge študenta:

1. del – ocena variant prehoda, če bi ta obstajal že danes:

• raziskati možne variante tras (predlog – uporaba orodja Pathfinder) za prehod na 400 kV, pri čemer je potrebno obravnavati tako nadgradnjo obstoječih 220 kV vodov kot tudi možnost ukinitve in nadgradnje enosistemskih 400 kV vodov v dvosistemske,
• modelirati izbrane variante v simulacijskem okolju PowerFactory,
• izdelati večscenarijsko analizo pretokov moči v N stanju ter oceniti vpliv na regijo,
• izdelati večscenarijske varnostne analize po kriteriju N-1,
• predlog dodatnih rešitev za doseganje varne in zanesljive oskrbe, ki lahko vsebuje nove RTP-jev, nadgradnjo vodov, inštalacijo regulacijskih naprav itd (PST, SSSC…)
• vpliv prehoda na povečanje kratkostične moči,
• ovrednotiti izgube pred in po izvedenem prehodu,
• oceniti stroške posameznih variant (CAPEX in OPEX) ter na podlagi koristi ekonomsko oceniti posamezno variante skladno z ENTSO-E metodologijo

Opomba: Izračuni v orodju PowerFactory za 1. del se izvajajo v AC načinu.

2. del – primerjava z načrtovanim omrežjem (RNPS 2025-2034):

• primerjati načrtovano omrežje skladno z razvojnimi projekti aktualnega RNPS 2025-2034, z omrežjem, ki obsega celoten prehod na 400 kV za ciljno leto 2040 oz. 2050
• oceniti koristi in učinke prehoda na podlagi zgoraj kriterijev iz 1. točke

Opomba: Izračuni v orodju PowerFactory za 2. del se lahko izvajajo v DC načinu, v kolikor je doseganje konvergence v AC načinu problematično.

Mentor na FE: izr. prof. dr. Urban Rudež ali prof. dr. Miloš Pantoš

Umetna inercija v EES – vloga pretvorniških virov pri zagotavljanju dinamične stabilnosti

Z naraščajočim deležem proizvodnih enot, ki temeljijo na pretvorniški tehnologiji (npr. vetrne in sončne elektrarne, hranilniki energije), se v elektroenergetskem sistemu zmanjšuje prisotnost klasičnih sinhronskih generatorjev in s tem naravne mehanske inercije. Posledično sistem postaja bolj občutljiv na motnje in spremembe frekvence. Umetna oziroma navidezna inercija, ki jo lahko zagotavljajo inverterji preko ustreznih algoritmov krmiljenja, predstavlja eno ključnih rešitev za ohranjanje stabilnosti sistema v prihodnosti. Naloga se osredotoča na analizo možnosti implementacije in vpliva umetne inercije na dinamično obnašanje slovenskega EES.

Cilji in naloge študenta:

• predstaviti teoretično osnovo pojma mehanske in umetne inercije v elektroenergetskih sistemih,
• pregledati tehnologije, ki omogočajo zagotavljanje umetne inercije (vetrne elektrarne, baterijski sistemi, HVDC povezave),
• pripraviti poenostavljen dinamični model elektroenergetskega sistema v PowerFactory,
• simulirati odziv sistema na motnjo frekvence (npr. izpad velike enote) z in brez umetne inercije,
• oceniti vpliv različnih parametrov umetne inercije (odzivni čas) na stabilnost in hitrost povrnitve frekvence,
• analizirati možnosti vključevanja umetne inercije v slovenski EES glede na tipične vire (npr. velike vetrne ali sončne elektrarne, hranilniki),
• podati priporočila glede tehničnih zahtev in potencialnih koristi umetne inercije v prihodnjem elektroenergetskem sistemu.

Mentor na FE: doc. dr. Leopold Herman ali izr. prof. dr. Urban Rudež

Vpliv izgradnje podatkovnih centrov na elektroenergetski sistem Slovenije

Podatkovni centri postajajo eden ključnih temeljev globalne digitalne ekonomije. Eksponentna rast storitev v oblaku, umetne inteligence in digitalnih platform ter vse večja odvisnost gospodarstva in javnih institucij od varnega in zanesljivega hranjenja podatkov povzročata pravo investicijsko tekmo po svetu. Velike mednarodne korporacije in specializirani ponudniki gradijo podatkovne centre na strateških lokacijah, kjer lahko zagotovijo stabilno oskrbo z energijo, visoko povezljivost ter predvidljivo poslovno okolje. Trend se bo v prihodnjih letih še pospešil – globalne napovedi kažejo, da bo povpraševanje po računalniških in hranilnih zmogljivostih raslo hitreje kot razpoložljive kapacitete, kar ustvarja prostor za nove vlagatelje in nove trge.

V Sloveniji podatkovnih centrov večjega obsega trenutno še ni, kar pa predstavlja pomembno razvojno priložnost. Država bi se lahko umestila na zemljevid evropske digitalne infrastrukture kot zanesljiva in konkurenčna lokacija za tovrstne naložbe. Kombinacija ugodne geostrateške lege, stabilne elektroenergetske infrastrukture ter varnega in predvidljivega poslovnega okolja omogoča, da Slovenija postane privlačna alternativa obstoječim trgom v zahodni in severni Evropi.

Ključni izzivi pri umeščanju podatkovnih centrov so povezani z izbiro ustrezne lokacije, razpoložljivostjo prostih priključnih zmogljivosti in zagotavljanjem zanesljivega napajanja brez negativnega vpliva na stabilnost elektroenergetskega sistema. Magistrska naloga bi analizirala vpliv izgradnje večjih podatkovnih centrov v Sloveniji na prenosni elektroenergetski sistem ter ocenila možnosti njihove integracije v obstoječe in načrtovane omrežne strukture. Poseben poudarek bi bil na prostorsko-energetski analizi potencialnih lokacij glede na bližino RTP-jev, zmogljivost prenosnih vodov, razpoložljivost redundantnih napajalnih poti in možnosti uporabe lokalnih virov energije.

Dodatno bi raziskava obravnavala zmožnost podatkovnih centrov za nudenje fleksibilnosti, na primer z dinamičnim prilagajanjem porabe, uporabo baterijskih sistemov ali z vključevanjem lastne proizvodnje iz obnovljivih virov. Takšni objekti bi lahko v prihodnje predstavljali pomemben vir sistemskih storitev in pomagali pri razbremenjevanju omrežja v času koničnih obremenitev, ob ustreznih ekonomskih spodbudah.

V sklepnem delu bi kandidat za izbrano lokacijo pripravil konceptualni projekt umestitve podatkovnega centra, kjer bi ocenil stroške tako na strani investitorja (zemljišča, priključitev, infrastruktura) kot na strani sistemskega operaterja (okrepitve omrežja, izgradnja dodatnih povezav, morebitna nadgradnja RTP). Rezultati bi prispevali k razumevanju, kako uravnotežiti razvoj digitalne infrastrukture s cilji zanesljivega, trajnostnega in prožnega elektroenergetskega sistema Slovenije, lahko pa tudi že kot idejna zasnova za potencialnega investitorja.

Mentor na FE: doc. dr. Leopold Herman, as. dr. Tomi Medved, izr. prof. dr. Urban Rudež ali prof. dr. Miloš Pantoš

Analiza uporabnosti odprtokodnega programskega orodja za analizo trga z električno energijo PyPSA

V okviru zaključnega dela se bo ocenilo, kako uporabno je odprtokodno orodje PyPSA za strateško načrtovanje. Študent bo izdelal poenostavljen model evropskega prenosnega sistema (agregirano po državah/bidding-conah) in simuliral prihodnje razmere (2030–2035). Osrednji fokus bo na primerjavi izračunanih cen električne energije po državah z javno dostopnimi dolgoročnimi napovedmi (npr. izračuni ENTSO-E), da se preveri kakovost in zanesljivost rezultatov orodja.

V nadaljevanju bo študent v model vključil nove razvojne kandidate (ojačitve prenosnih poti, čezmejne interkonekcije, izbrane proizvodne in hranilne kapacitete) ter analiziral njihov vpliv na cene in pretoke. Na tej osnovi bo pripravil predlog, s katerimi državami naj Slovenija prednostno krepi povezave, da se dolgoročno zniža cena električne energije in zmanjša zamašitve v prenosu.

Končni rezultat bo sklep o smiselnosti uporabe PyPSA na Elesu kot alternativa dragim zaprtokodnim rešitvam.

Mentor na FE: as. dr. Tomi Medved

Analiza uporabnosti modula unit commitment mode v programskem okolju PowerFactory

Magistrska naloga bo ocenila kako uporaben je modul Unit Commitment & Dispatch Optimisation v simulacijskem orodju DIgSILENT PowerFactory, ki je namenjen kratkoročnemu načrtovanju in obratovanju prenosnega omrežja. Modul neposredno poveže tržno simulacijo z omrežnimi analizami (na osnovi časovnih serij) in optimizira razporeditev virov z vidika skupnih obratovalnih stroškov, kar predstavlja dopolnitev oz. istočasno simuliranje tako pretokov moči kot tudi tržnih dejavnikov.

Študent bo analiziral in testiral delovanje modula na testnem modelu, nato pa bo modul preizkusil še na omrežju celotne Slovenije oz. Evrope. Simuliral bo razmere za preteklo obdobje z namenom primerjave rezultatov z dejansko realiziranim stanjem (meritvami), ki se je že zgodilo. S tem bo preveril ali modul daje smiselne in ponovljive rezultate glede razporeditev, rezerv ter približnih stroškov obratovanja itd. S tem bo Elesu dana usmeritev ali naj Eles vpelje uporabo tega modula in nadgradi svoje procese v tej smeri.

Mentor na FE: as. dr. Tomi Medved, izr. prof. dr. Urban Rudež ali prof. dr. Miloš Pantoš

Upravljanje z visokonapetostnimi kabli v družbi Eles

Z nadgradnjo digitalizacije znotraj procesov delovanja družbe Eles ter prepoznavo novih diagnostičnih metod se ponuja priložnost za izboljšanje procesa upravljanja s tehničnimi sredstvi. Družba Eles upravlja z vrsto 110 kV kablov, ki sestavljajo nekatere pomembne prenosne poti znotraj elektroenergetskega sistema. Kandidat bo v sklopu naloge pregledal relevantno literaturo s področja diagnostike energetskih kablov in predlagal morebitno uvedbo zbiranja dodatnih informacij o predmetnem sredstvu. Na podlagi priporočil in smernic relevantnih institucij bo predlagal metodo za oceno tehničnega stanja energetskih kablov.

Obravnavana tematike zahteva težavnosti nivo 2. bolonjske stopnje smeri Elektrotehnika (ULFE).

Mentor na FE: doc. dr. Leopold Herman ali as. dr. Tomi Medved

Študije stabilnosti EES pri velikem deležu penetracije virov in bremen na osnovi polprevodniških pretvornikov

Cilj naloge je podati nabor zahtevanih študij, ki jih mora izvesti investitor, ki se s svojimi napravami priključuje na prenosni sistem z viri ali bremeni na osnovi polprevodniških pretvornikov, da dokazuje stabilnost obratovanja svojih naprav, ter nudi podporo stabilnosti  EES. Vsaka posamezna študija mora biti podrobno opisana in razložena, katero zahtevo za priključitev na omrežje se z njo dokazuje, katera vrsta stabilnosti se dokazuje. Poleg teorijo mora biti podan tudi praktični primer z podrobno obrazložitvijo.

Študije v:

• časovni domeni,
• frekvenčni domeni,
• metrike.

Mentor na FE: doc. dr. Leopold Herman ali izr. prof. dr. Urban Rudež

Preverjanje skladnosti z zahtevami za priključitev na omrežje za vire na osnovi polprevodniških pretvornikov s sistemom izračuna v realnem času (npr. RTDS*)

Sistemom izračuna v realnem času (v Sloveniji znan pod komercialnim imenom RTDS) predstavlja orodje, ki med drugim, omogoča testiranje opreme v zaprti zanki. Naveden način testiranja je ključen pri izvedbi preverjanja skladnosti z zahtevami za priključitev na omrežje, ko to ni mogoče v laboratoriju proizvajalca opreme, ali na lokaciji, ker bi le-to predstavljajo preveliko tveganje za EES.

Cilji naloge:

• Podati: modele virov na osnovi polprevodniških pretvornikov (VOPP tipa RSON, ROON) in njihove karakteristike, blok sheme, kazalčne diagrame.
• Podroben opis in predstavitev načina regulacije VOPP: RSON, ROON
• Nabor testiranih zmogljivosti in funkcionalnosti VOPP z RTDS*
• Podroben potek testov in opis scenarijev za preverjanje skladnosti z zahtevami za priključitev na omrežje
• Merila uspešnosti

Mentor na FE: doc. dr. Leopold Herman ali izr. prof. dr. Urban Rudež

Zahteve za priključitev velikih bremen na omrežje in njihov vpliv na stabilnost EES

V prihodnjih letih se pričakuje priključitev velikega deleža velikih bremen v omrežje. Med velika bremena sodijo: polnilni parki za električna vozila s pripadajočo opremo z enosmernim prenosom energije (V1G), toplotne črpalke, elektrolizatorji (P2G), podatkovni centri (PC), kot tudi usmerniške peči za jeklo in aluminij, električni bojlerji, metalurške peči (npr. električne obločne peči).

Velika bremena, ki so priključena na omrežje preko polprevodniških pretvornikov morajo ob motnjah v EES s svojimi zmogljivostmi nuditi podporo EES, zato so s strani operaterja prenosnega sistema podane zahteve za priključitev velikih bremen na omrežje.

V nalogi je potrebno pripraviti analizo zahtev tujih sistemskih operaterjev in združenj (ENTSO-E, NERC) ter strokovnih inštitucij, ki podajajo zahteve za priključitev na omrežje posameznih velikih bremen in predstaviti primere iz prakse s podrobnim opisom. Prav tako je potrebno v nalogi podati njihov vpliv na stabilnost EES.

Mentor na FE: izr. prof. dr. Urban Rudež

Regulacija oblikovanja omrežne napetosti – ROON

Vključitev virov na osnovi polprevodniških pretvornikov (VOPP) tipa regulacije oblikovanja omrežne napetosti (ROON) v EES prihodnosti, ko delež VOPP tipa regulacije sledenja omrežni napetosti (RSON) preseže mejno vrednost, je neizbežen.

Definicij in opredelitev zmogljivosti regulacije oblikovanja omrežne napetosti (ROON) je na strani ključnih deležnikov več kot dvajset.

Cilj naloge je podati podroben pregled definicij, zahtevanih funkcionalnosti in zmogljivosti, vpliv na stabilnost EES in razlike med VOPP tipa ROON ter RSON.

Mentor na FE: doc. dr. Leopold Herman ali izr. prof. dr. Urban Rudež

Izdelava programske rešitve za izračun povesa vodnika med stebroma daljnovoda z namenom preverjanja varnostnih razdalj do križnih objektov

Zaključno delo obravnava izdelavo namenskega programske orodja, ki omogoča izračun povesa vodnika med dvema stebroma daljnovoda. Glavni namen rešitve je podpora mnenjedajalcem, pri presoji skladnosti posegov v varovalni pas elektroenergetskega omrežja s področnima predpisoma. Zlasti glede razdalje do križnih objektov (ceste, železnice, stavbe, vegetacija ipd.).

Kandidat mora v okviru naloge:

1. Analizirati zakonodajo in tehnične predpise, ki urejajo varovalne pasove in gradnjo nadzemnih vodov (npr. Pravilnik o pogojih in omejitvah, SIST-EN 50341-2-21).
2. Uporaba formul za izračun povesa vodnika, ob upoštevanju različnih temperaturnih in vremenskih pogojev (npr. 80 °C, –5 °C z žledom).
3. Razviti programsko rešitev, ki omogoča:

• • vnos podatkov o stebrih (npr. nadmorska višina, razdalja),
  • vnos višine kote terena za obravnavan objekt (vir : npr. eprostor),
  • izračun povesa vodnika,
  • preverjanje varnostnih razdalj do križnih objektov (ceste, železnice, stavbe, vegetacija).

4. Integrirati geodetske podatke in omogočiti vizualizacijo profila terena ter poteka vodnika.
5. Testirati orodje na realnem primeru (npr. med stebroma 18 in 19 na daljnovodu Divača–Ajdovščina).
6. Pripraviti tehnično dokumentacijo, ki vključuje opis algoritmov, uporabniški priročnik in rezultate testiranja.
7. Ovrednotiti uporabnost rešitve za operativno uporabo v podjetju ELES.

Mentor na FE: doc. dr. Leopold Herman

Navodilo kandidatom za prijavo v izbor za ELESovo zaključno nalogo

Kandidati, ki izberete temo zaključne naloge, se najprej dogovorite z izbranim mentorjem (izmed navedenih mentorjev pri posamezni temi).

Po dogovoru nato pošljite sporočilo na srzd@eles.si ali masa.repezgril@eles.si.

V sporočilu obvezno navedite:

• naslov izbrane teme,
• ali gre za diplomsko ali magistrsko delo,
• ime in priimek mentorja na fakulteti ter njegov e-naslov,
• svoje osebne podatke:
  •  ime in priimek,
  • e-naslov,
  • telefonsko številko.

V zadevo sporočila napišite: “Izbor teme zaključne naloge“.

Prosimo, da so vsi zahtevani podatki v sporočilu jasno navedeni, saj bomo le tako lahko obravnavali vašo prijavo.