Témata prací (Výběr práce)Témata prací (Výběr práce)(verze: 341)
Detail práce
   Přihlásit přes CAS
Optimization of operation of renewable electric energy sources based on fuel cells, accumulators and FV panels for small powers.
Název práce v češtině: Optimalizace funkce obnovitelných zdrojů elektrické energie na bázi palivových článků, akumulátorů a FV panelů pro malé výkony.
Název v anglickém jazyce: Optimization of operation of renewable electric energy sources based on fuel cells, accumulators and FV panels for small powers.
Klíčová slova: řídící systémy, palivové články, stacionární zdroje energie
Klíčová slova anglicky: control systems, fuel cells, stationary electric energy sources
Akademický rok vypsání: 2013/2014
Typ práce: diplomová práce
Jazyk práce: angličtina
Ústav: Matematický ústav UK (32-MUUK)
Vedoucí / školitel: prof. Ing. František Maršík, DrSc.
Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
Datum přihlášení: 07.09.2013
Datum zadání: 02.12.2013
Datum potvrzení stud. oddělením: 13.11.2015
Datum a čas obhajoby: 04.02.2016 00:00
Datum odevzdání elektronické podoby:02.12.2015
Datum odevzdání tištěné podoby:01.12.2015
Datum proběhlé obhajoby: 04.02.2016
Oponenti: Zdeněk Beran
 
 
 
Zásady pro vypracování
Pomocí pojmů a metod optimálního řízení [1] formulovat chování výkonových řídících systémů pro malé energetické jednotky složené z vodíkových palivových článků, akumulátorů a fotovoltatických (FV) panelů. Navrhnout zjednodušený způsob analýzy nelineárních závislostí (náhlé změny slunečního svitu) mezi parametry jednotlivých článků energetického systému.
* Příprava uživatelského počítačového programu pro modelování stacionárního zdroje elektrického výkonu s komerčně dostupnými palivovými články a akumulátory v kombinaci s dostupnými FV instalacemi.
* Pro zjednodušený modelový systém složený z palivového článku, FV jednotky a akumulátorů, navrhnout program pro řízení skladování a spotřeby elektrické energie ve stacionární instalaci [2].

Pokyny pro vypracování:
1) Po rešerši současných poznatků o metodách řízení uvažovaných energetických systémů navrhnout matematický model vhodný pro naše účely.
2) Použít moderní optimalizační metody [1] a co nejpřesněji matematicky formulovat všechny výchozí vztahy, tj., kritérium optima (cílovou funkci), rovnice relevantních procesů (zákony bilance s potřebnými konstitutivní vztahy), počáteční a okrajové podmínky a řídící parametry s definovanými obory použitelnosti.
3) Analýzou konkrétních používaných tvarů přenosových funkcí důležitých komponent systému stanovit oblasti jejich využitelnosti pro požadované provozní podmínky.
4) Spolupracovat s experimentálními pracovišti, kterými jsou UJV Řež , NTC Plzeň a ČVUT FS v Praze (Ústav motorových vozidel,) a z poznatků uvedených v současných časopiseckých i knižních publikacích.
Seznam odborné literatury
[1] Lawrence C. Evans: An Introduction to Mathematical Optimal Control Theory
Version 0.2, http://math.berkeley.edu/~evans/control.course.pdf
[2] Douček A, Janík L., Tenkrát D., Dlouhý P.: Využití vodíku k regulaci výkonu obnovitelných zdrojů energie, CHEMAGHAZÍN, č. 3, Roč. XX, 2010
[3] Giannakoudis G. et al.: Optimum design and operation under uncertainty of power systems using renewable energy sources and hydrogen storage, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 35, Issue 3, February 2010, Pages 872-891
[4] Frank L. Lewis, Draguna Vrabie, Vassilis L. Syrmos: Optimal Control, John Wiley, New Jersey, 2012
[5] Bude upřesněno v průběhu práce.
Předběžná náplň práce
První část práce je věnovaná hlubší rešerši do literatury optimálního řízení, shrnutí principů a způsobů jak je aplikovat na prezentovaný problém. Následně je sestaven a popsán model použitelný pro samostatnou energetickou jednotku s použitím vodíkových článků, akumulátoru a fotovoltaických panelů, spolu s nejčastějšími používanými rovnicemi z literatury. Také je formulován problém optimálního řízení řečeného systému pro optimální cenu v provozu při nejlepších podmínkách. Dále jsou popsány algoritmy numerického řešení systému spolu s implementací konkrétního numerického algoritmu „multiple shooting" na tento problém spolu s numerickými testy a výsledky.
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce
The first part of the research is motivated to provide citations deeper to the literature of optimal control principles that could be linked to the system optimization problem, discuss these principles and various ways to apply them. Then we describe one fuel cell, accumulator and photovoltaic standalone system along with the most used equations from the literature. Next, we formulate the problem of optimal control for this system to optimize the system financial cost in the best case and we process to describe and discuss the numerical optimal control algorithm - multiple shooting - that will be used to solve the problem, that was not used in literature so far in conjunction with the problem. The codes and numerical simulations are also provided.
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK