ES-05 Optimale driftsstrategier innen vannkraft

Motivasjon og relevans

Vannkraft er ryggraden i det norske kraftsystemet. Som regulerbar kilde av fornybar energi kan vannkraft brukes til å dekke behov for både strømproduksjon og energilagring. Likevel er også vann i magasinene en begrenset ressurs og må brukes med hensyn til miljøet rundt. Det er derfor svært viktig å utnytte ressursene på en optimal måte som gir mest mulig energi når den trengs, og samtidig overholder flere miljørestriksjoner. SINTEF Energi har en verdensledende portefølje av optimeringsmodeller for å beregne driftsstrategier til komplekse vassdrag, som brukes av mange strømprodusenter i hele Norden for å løse nettopp denne utfordringen.

Bakgrunn

Én av modellene til SINTEF Energi er Prodrisk, som bruker en avansert algoritme innen stokastisk optimering, der driftsstrategien uttrykkes som et sett av mange høydimensjonale lineære funksjoner – såkalte «kutt» – som til sammen beskriver verdien av vannet avhengig av systemtilstanden. Det kan imidlertid ofte være krevende for en bruker av modellen å tolke informasjonen som kuttene inneholder, og det ville vært en fordel å ha et verktøy som hjelper å visualisere og analysere kutt og vannverdifunksjoner langs ulike akser i tilstandsrommet.

Oppgave

Prosjektoppgaven består i å lage en ny løsning for å analysere driftsstrategien ved hjelp av visuell fremstilling av kutt og vannverdifunksjoner. Dette forutsetter å gjøre seg kjent med Prodrisk, som omfatter både optimeringsmetoden «stokastisk dual dynamisk programmering» (SDDP) og bruk av programmet. Visualiseringsløsningen kan delvis baseres på tidligere arbeid fra andre prosjekt. Sommerforskeren skal teste løsningen på flere eksempler og dokumentere arbeidet. Gitt gode resultater er det mulig at industrien vil ta i bruk løsningen etterpå.

Oppgaven består i å:

• Sette seg inn i optimeringsmetoden til Prodrisk og danne god forståelse av kuttene som beregnes
• Skrive et visualiseringsverktøy i egnet skript-språk, helst Python
• Demonstrere løsningen og dokumentere godt hvordan den brukes
• Avhengig av interesse og framgang kan oppgaven utvides med dypere resultatanalyse i en konkret case-studie

Oppgaven knyttes til prosjektet for videreutvikling av Prodrisk hos SINTEF Energi. 

Forutsetninger

Det er en fordel at sommerforskeren har kjennskap til (eller evne til å sette seg inn i):

• Programmering, fortrinnsvis i Python samt relevante pakker for visualisering
• Optimeringsmetoder
• Kraftsystemet

Hovedveilder: Stefan Rex

Medveiledere: Siri Mathisen og Knut Gjerden