9ο εξάμηνο


Μάθημα: Υπολογιστικές Μέθοδοι στα ΣΗΕ



Κωδικός Μαθήματος: EEH13
Επίπεδο Μαθήματος: Προπτυχιακό
Είδος Μαθήματος: Επιλογής
Εξάμηνο: 9
Κατεύθυνση: Κατεύθυνση Ενέργειας
Ομάδα: Κατ' επιλογή υποχρεωτικό
Διδακτικές Μονάδες: 5
Ώρες διδασκαλίας: 4
Ιστοσελίδα: eclass.uowm.gr
Γλώσσα διδασκαλίας:Ελληνική
Περιεχόμενο:

Στο μάθημα θα διδαχθεί η μαθηματική διατύπωση μιας σειράς προβλημάτων που σχετίζονται με συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος η αντίστοιχη υπολογιστική τους μοντελοποίηση στο υπολογιστικό εργαλείο GAMS. Ενδεικτικά, περιοχές που καλύπτονται είναι οι εξής: 

1. Γραμμικός προγραμματισμός, Τετραγωνικός προγραμματισμός, Μεικτός ακέραιος γραμμικός και μη γραμμικός προγραμματισμός. 

2. Πρόβλημα οικονομικής κατανομής μονάδων (στατική και δυναμική διατύπωση). 

3. Πρόβλημα βέλτιστης ένταξης μονάδων ηλεκτροπαραγωγής σε συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας.

4. Μακροχρόνιος ενεργειακός σχεδιασμός συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. 

5. Βέλτιστος σχεδιασμός και χρονοπρογραμματισμός παραγωγής μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής. 

6. Αντίκτυπος διείσδυσης ηλεκτρικών οχημάτων και ενεργειακής αποθήκευσης.

Αναμενόμενα μαθησιακά αποτελέσματα:

Το Γενικό Αλγεβρικό Σύστημα Μοντελοποίησης (General Algebraic Modeling System - GAMS) είναι ένα υπολογιστικό εργαλείο μοντελοποίησης για την επίλυση διαφόρων τύπων προβλημάτων μαθηματικού προγραμματισμού και βελτιστοποίησης. Ο σκοπός του μαθήματος είναι να παρουσιάσει τα κυριότερα προβλήματα βελτιστοποίησης που σχετίζονται με την μοντελοποίηση ενεργειακών συστημάτων και ειδικότερα συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, τόσο ως προς την θεωρητική διατύπωση τους (αντικειμενική συνάρτηση, εξισωτικοί και ανισωτικοί περιορισμοί), όσο και στις υπολογιστικές μεθόδους και τεχνικές που αξιοποιούνται για την επίλυση τους (μοντελοποίηση στο υπολογιστικό εργαλείο GAMS).

 

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να: 

•Να κατανοεί τις βασικές αρχές προγραμματισμού σε υπολογιστικό περιβάλλον

•Να κατανοήσει τις υπολογιστικές εφαρμογές σύγχρονων ενεργειακών εφαρμογών και την χρησιμότητα της βελτιστοποίησης στην λήψη αποφάσεων

•Να μπορεί να διατυπώνει μαθηματικά με εξισωτικούς και ανισωτικούς περιορισμούς τα προβλήματα συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας

•Να είναι σε θέση να κατανοεί την βραχυπρόθεσμη δυναμική της λειτουργίας των αγορών ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και  την μεσοπρόθεσμη και μακροπρόθεσμη δυναμική του ενεργειακού σχεδιασμού 

•Να μπορεί να διατυπώνει, μοντελοποιεί και επιλύει σε υπολογιστικό εργαλείο βελτιστοποίησης συνήθη προβλήματα ενεργειακής πολιτικής, οικονομίας και ενεργειακών αγορών

Προαπαιτούμενα:

-

Μέθοδοι Διδασκαλίας:

- Διδασκαλία στην τάξη με βιντεοπροβολέα και φροντιστηριακές ασκήσεις 

- Υποστήριξη Μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας e-class

- Χρήση Γενικού Αλγεβρικού Συστήματος Μοντελοποίησης (General Algebraic Modeling System – GAMS, υπολογιστικό εργαλείο μοντελοποίησης για την επίλυση διαφόρων τύπων προβλημάτων μαθηματικού προγραμματισμού και βελτιστοποίησης

- Εργαστηριακές ασκήσεις πάνω σε εφαρμογές βελτιστοποίησης σε συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας

Αξιολόγηση:

- Εργαστηριακές ασκήσεις με ομαδικές αναφορές (30 %)

- Ατομική εργασία στην υπολογιστική υλοποίηση σε  πρόβλημα βελτιστοποίησης σε συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας (30%)

- Τελικές εξετάσεις (40 %) 

Βιβλιογραφία:
  • Power System Optimization Modeling in GAMS [electronic resource] Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 754908
  • Continuous Nonlinear Optimization for Engineering Applications in GAMS Technology [electronic resource] Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 75483709
  • Nonlinear Optimization Applications Using the GAMS Technology [electronic resource] Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 73248321
  • Βελτιστοποίηση Διεργασιών και Συστημάτων με Εφαρμογές στο MATLAB και στος GAMS Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 32997464