INSTITUTT FOR ELKRAFTTEKNIKK

Transkript

1 INSTITUTT FOR ELKRAFTTEKNIKK Oversikt over faglærere ved faggruppen Energiomforming (ENO): Robert Nilssen, professor E-455 Lars Norum, professor E-467 Tore M. Undeland, professor E-468 Anders Gytri, amanuensis E-365 Marta Molinas, post.doc E-461 Oversikt over faglærere ved faggruppen Elektriske anlegg (ELA): Erling Ildstad, professor F-468 Hans Kristian Høidalen, professor F-411 Eilif Hugo Hansen, førsteamanuensis E-317 Arne Nysveen, professor F-367 Magne Runde, prof. II SEfAS-157 Oversikt over faglærere ved faggruppen Kraftsystemer (KS): Arne T. Holen, professor SEfAS-353 Ivar Wangensteen, professor SEfAS-428 Olav B Fosso, professor SEfAS-316 Gerard Doorman, professor SEfAS-426 Eivind Solvang, førsteam.ii SEfAS-227 Per Finden, prof. II IFE, Kjeller Terje Gjengedal, prof. II Statkraft SF, Oslo 1.0 Energiomforming (ENO) 1.1 Robert Nilssen, professor Fagområde:Feltberegninger innen elkraftteknikken. I dette fagområdet legges det nå stor vekt på analyse av elektriske maskiner og komponenter der det er nødvendig å regne på elektriske og magnetiske felter. Delemner: - Praktisk konstruksjon med bruk av nye materialer og produksjonsteknikker. - Utforming av nye elmaskinkonsepter, eks.: Transversalfluksmaskiner og Aksialfluksmaskiner. - Beregning med avanserte regneverktøy som Matlab, Flux2D, Flux3D, KREAN.

2 1.2 Lars Norum, professor Fagområde:Kraftelektronikk, Industriell elektronikk Fagområdet omfatter styring og regulering av elektrisk og elektromagnetisk energiomforming. Her inngår dynamisk simulering, digital regulering og signalbehandling i kraftelektronikk omformere og mekatronikk systemer. For tiden bearbeides følgende problemstillinger i samarbeid med industripartnere og SINTEF Energiforskning: - Energioptimal drift av elmotordrift ved hjelp av Fuzzy logic. - Digital regulering av kraftelektronikk-omformer for styring av aktiv og reaktiv effekt i elforsyningsnettet. (FACTS) - Utvikling av systemprogrammer og maskinvare til instrumentering og måling i industrielle elkraftsystemer. Bruk av simuleringsprogrammene Matlab/Simulink, SABER/PSpace og digitale signalprosessorer og mikrokontrollere er sentralt i arbeidet. 1.3 Tore M. Undeland, professor Fagområder:Kraftelektronikk. Feltet mitt omfatter miljøvennlig energiomforming innen elgenerering som vindkraft, solenergi, brenselceller og miljøvennlig elbruk som elbiler, tog, pumper og vifter. Det legges vekt på konstruksjon av omformere i anvendelser som svitsjede kraftforsyninger, nødstrømvekselrettere, induksjonsvarme og for motordrifter i marine/undervanns-installasjoner og integrert i smart motor -løsninger. Dette inkluderer bruk av nye typer krafthalvledere, resonansomformere, snubbere, EMC og konstruksjon av drossler og transformatorer, Videre inngår kraftelektronikk i elforsyningssystemet: HVDC og harmoniske, FACTS-anvendelser og hybride filtre og ikke minst innen vindkraft. Emner som er spesielt aktuelle er: - Elomforming innen optimal bruk av vindturbiner og vindparker. - Styringer med batterier og/eller superkondensatorer som energilagre. - Kompakte nødstrømvekselrettere. - Integrert likeretting med sinusformet nettstrøm med snubbere og resonansomformere. - Integrert vekselretter med motor. - Bruk av nye typer krafthalvledere i omformere for bl.a. induksjonsvarming. - Analyser og simuleringer av FACTS-anvendelser i overføring og distribusjon. Jeg har god kontakt med kraftelektronikkindustrien i Norge og forskningsmiljø i utlandet. 1.4 Anders Gytri, amanuensis Laboratorieorienterte hovedoppgaver innen elektriske maskiner og kraftelektronikk. 1.5 Marta Molinas, post.doc.

3 2. Elektriske anlegg (ELA) Innen Elektriske anlegg pågår det forskning og utvikling av ny teknologi og kompetanse innen flere fagområder: Innen analyse arbeides det med modellering og beregning av overspenninger både i distribusjonsnettet og internt i høyspenningskomponenter, som f.eks. transformatorer. Induserte lyn overspenninger i lavspenningsnettet forårsaker hvert år store skader og økonomiske tap i form av branner, ødeleggelse av utstyr og strømavbrudd. Behovet for bedre overspenningsbeskyttelse og strengere krav til spenningskvalitet øker dessuten med hardere utnyttelse av nettet, og økt bruk av følsomt elektronisk utstyr. Den største aktiviteten pågår innen fagområdet komponenter og apparater. I nært samarbeid med industrien arbeides det med utvikling av bedre høyspennings-isolasjonsmaterialer både for AC- og DC-spenninger. Nye isolasjonsmaterialer for kabler er et viktig satsingsområde. Innenfor kraftledninger arbeides det med virkning av snø og is samt industriforurensninger. Andre miljøaspekter som livsløpskostnader vies stadig større oppmerksomhet. Innen bryteranlegg arbeides det med nye og miljøvennlige isolasjonssystemer for komplette anlegg. Forsyning av elektrisk kraft til havbunnsanlegg er et nytt og voksende forskningsfelt med omfattende industrikontakt. Nye anleggsløsninger og isolasjonssystemer er sentrale tema Vedlikehold er et annet fremtidsrettet hovedtema. Her arbeides det med utvikling av metoder for tilstandsstyrt vedlikehold, for bedre økonomisk utnyttelse av komponenter i elkraftsystemet. For å kunne oppnå dette må det tas i bruk nye og avanserte metoder for overvåking av den faktiske tilstanden til elkraftkomponenter. Kunnskap om aldringsfenomener og bruk av moderne datateknologi er derfor nødvendig for å kunne realisere slik tilstandsbasert vedlikehold. De tekniske installasjonene i bygninger utgjør en økende del av totalkostnadene. Samtidig er det viktig at anleggene gjøres sikre, både ut fra person-, brann og driftssikkerhet. Riktig dimensjonering og valg av systemløsninger og komponenter er derfor viktig. En rekke løsninger innen styresystemer både bygningsinstallasjoner og for veilysanlegg kan gi forbedret funksjonalitet og redusert effekt- og energibruk. Nye lyskilder som f.eks. lysdioder gir også nye utfordringer og nye muligheter. 2.1 Erling Ildstad, professor Fagområde:Aldring og diagnostisk prøving av isolasjonssystemer - Høyspenningsisolasjonsmaterialer og systemer. - Studie av nedbrytingsmekanismer og utvikling av ulike diagnostiske prøvemetoder for tilstandskontroll av kabler og transformatorer. - Isolasjon for likespenningskabler, både olje/papir og polymer-isolasjon. - Høyspennings måleteknikk. - Anvendelser av høyspenningsteknikken innen olje- og gassproduksjon.

4 2.2 Hans Kristian Høidalen, professor Fagområde:Isolasjonskoordinering og vern i elektriske anlegg Fagområdet omfatter problemstillinger rundt utvikling av analysemetoder og komponentmodeller for overspenningsberegninger, isolasjonskoordinering og vern i elkraftsystemer, samt konstruksjon, dimensjonering, prøving og tilstandsovervåkning av høyspenningskomponenter. - Simulering og analyse av overspenninger i kraftnett - Overspenninger og lynnedslag som årsak til skader og branner - Tilstandskontroll av komponenter i elektriske anlegg - Vern av elektriske anlegg 2.3 Eilif Hugo Hansen, førsteamanuensis Fagområder:Elektroinstallasjoner, Lysteknikk Fagområdet elektroinstallasjoner omfatter lavspente elektroinstallasjoner i bygninger, både på utstyrs- og systemsiden. Aktuelle emner kan være systemløsninger for bygningsinstallasjoner, bruk av installasjonsbuss-systemer, vern, kostnader, markedstiltak i installajonsbransjen, jording. Fagområdet lysteknikk omfatter både de fysiske forhold ved lysstråling og kvalitative og kvantitative forhold ved belysningsanlegg både ute og inne. Emner kan være lyskilder, beregningsmetoder, instrumentering, effekt- og energisparende tiltak, belysningskonsepter. 2.4 Arne Nysveen, professor Fagområde:Elektriske apparater og anlegg Fagområdet omfatter design, dimensjonering og modellering av elektrisk utstyr og anlegg. Det legges vekt på en helhetlig forståelse og tverrfaglighet både ved konstruksjon og bruk av utstyre og anlegg. Dette inkluderer isolasjonsteknikk, magnetisk og termisk design og analyse. Aktuelle temaer: - Utstyr for offshore kraftdistribusjon inkludert havbunnsutstyr for olje/gassutvinning og tidevannskraftverk. Skipselektriske anlegg - Koblingsanlegg - med fokus design og dimensjonering av kompakte elektriske anlegg (switchgear). - Elektriske maskiner - spesielt optimal utnyttelse og drift av vannkraftgeneratorer. 2.5 Magne Runde, professor II Fagområde:Komponenter og anlegg - Tilstandskontroll-metoder for høyspenningskomponenter - Elektriske kontakter og brytere Anvendelse av superledere i elkraftteknikken.

5 3. Kraftsystemer (KS) 3.1 Arne T. Holen, professor Fagområder: Energisystemer, nettplanlegging. Pålitelighet og driftssikkerhet i kraftnett. - Nettplanlegging under usikkerhet Energilovens krav om dokumentasjon av leveringspålitelighet, nettselskapenes nye rammevilkår med inntektsregulering samt ordningen med kvalitetsjusterte inntektsrammer for ikke-levert energi (KILE) fører til behov for systematiske analyser der leveringspålitelighet, økonomiske forhold og mer kvalitative forhold (personsikkerhet, opinion m.m.) inngår. Håndtering av usikkerhet og behov for å velge robuste løsninger blir viktig. - Distribuerte energisystemer, lokal energiplanlegging Flere energi- og nettselskaper har planleggingsoppgaver der en ser på energiforsyning med alternative/komplementære energibærere (el, vannbåren varme, gass). Dette krever fornyelse og integrasjon av metoder for å planlegge slike systemer. Revisjon av eksisterende verktøy, utvikling og bruk av nye verktøy for slik planlegging står sentralt. - Driftssikkerhet i kraftnettet Med de rådende rammebetingelser for nettutbygging, spesielt økonomi og miljø, blir kraftnettet stadig hardere utnyttet. Det frie kraftmarkedet gir også et sterkt press i retning av økende utnyttelse av nettets overføringskapasitet. Dette krever igjen bedre kontroll med driftssikkerhet og stabilitet. Denne typen oppgaver kan være fokusert mot pålitelighet og risiko, og dels mot mer tekniske aspekter: vern og dynamiske analyser innrettet på å påvirke driftssikkerheten. Integrasjon av vindkraft gir utfordringer på dette området. 3.2 Ivar Wangensteen, professor Fagområde: Markedsbasert kraftomsetning Fagområdet omfatter problemstillinger rundt kraftomsetning over nasjonale og internasjonale kraftbørser. Herunder inngår utvikling og bruk av prognosemodeller, tariffering av overføringstjenester i kraftnett og utforming av tariffer for sluttbruker. 3.3 Olav B. Fosso, professor Fagområde: Driftsplanlegging Fagområdet omfatter optimal drift av produksjons- og overføringssystem. Viktige tema innenfor nettanalyser er: spenningsstabilitet, effektpendlinger og termiske overbelastninger ved feil på systemkomponenter. Slike analyser danner utgangspunkt for bestemmelse av riktige overføringsgrenser mellom delområder. Disse grensene gir igjen rammebetingelser for kraftmarkedet. Innfor produksjonsplanlegging er optimal bruk av ressursene viktig. Dette omfatter hele spekteret fra strategiske vurderinger på lengre sikt til den kortsiktige tilpasning ved handel i kraftmarkedet for neste dag. Beslutningsstøtte basert på optimaliseringsteknikker er et sentralt tema både for nettdrift og produksjonsplanlegging.

6 3.4 Gerard Doorman, professor Fagområder: Kraftproduksjon og marked Kraftsystemplanlegging: Drifts- og utbyggingsplanlegging av kraftsystemer med hovedvekt på produksjonssystemet. Dette omfatter blant annet driftsplanlegging i hydro-termiske systemer med problemstilling som magasindisponering og "unit commitment", og utveksling mellom samkjørende kraftsystemer. Bruk av optimaliseringsteknikker. Driftsplanlegging vannkraft: Metoder for driftsplanlegging av vannkraftsystemer, spesielt på lang sikt. Bruk av SINTEF programmer for produksjonsplanlegging, metoder og modellering. Kraftmarked: Metoder for å sikre investeringer i ny produksjonskapasitet i restrukturerte kraftsystemer, flaskehalshåndtering, forbrukerfleksibilitet. 3.5 Eivind Solvang, førsteamanuensis II Fagområder:Energi og nettplanlegging - Nettplanlegging med spesiell vekt på fornyelser og vedlikehold. Nettselskapene skal innen gitte inntektsrammer fornye og vedlikeholde sitt nett på en effektiv og kostnadsriktig måte. Usikkerhet i datagrunnlag og risiko for å gjøre uriktige beslutninger er viktige aspekter i de beslutninger et nettselskap må gjøre når de legger sine planer. Metoder og verktøy for slik planlegging er et meget interessant område for disse selskapene, og dette har vært tema for noen hovedoppgaver de senere år. 3.6 Per Finden, professor II Fagområde: Energisystemer Fagområde omfatter: Regional og lokal energiplanlegging med vekt på rasjonell energibruk og på modellering og analyse av energisystemer hvor ulike kilder og energibærere kan inngå. Emne omhandler planmetodikk, planverktøy samt lover/forskrifter knyttet til gjennomføring og utarbeidelse av kommnale energi- og klimaplaner. Følgende emner inngår: ressurskartlegging (vind, sol, bio, vann), energibrukskartlegging (bolig, yrkesbygg, industri), utslipp til luft; scenarieutvikling, fremskriving av kommunens energietterspørsel og mulige energioppdekning ved modellering og simulering. - Energiplanlegging - Energisystemer 3.7 Terje Gjengedal, professor II Fagområde: Energiplanlegging - Fornybare og miljøvennlige energikilder:

7 Dette fagområdet tar for seg fornybare og miljøvennlige energikilder (vindkraft, tidevannskraft, saltkraft, småkraftverk, bioenergi, solenergi, gass, mm.) samt deres tekniske, økonomiske og miljømessige karakteristika og egenskaper. - Energisystemer og energiplanlegging: Dette fagområdet tar for seg systemintegrering av fornybare og miljøvennlige energikilder, og ser på hvilke utfordringer en står ovenfor når en skal planlegge og operere energisystemer med multiple energibærere og ulike system for transport av energi. Problemstillinger knyttet til distribuert generering, samkjøring mellom energibærere samt operative og reguleringsmessige utfordringer en har ved styring, drift og vedlikehold av energibærere. Miljørestriksjoner, utslippskvoter og handel med grønne sertifikater inngår også som virkemidler for å sikre bærekraftige energisystemer. - Energidisponering og krafthandel: Dette er et bredt fagområde som omfatter langsiktig og kortsiktig energidisponering og produksjonsplanlegging, handel på fysisk kraftbørs og bruk av finansielle instrument for risikostyring, trading og origination. Kortsiktig og langsiktig prisprognosering er også en del av fagområdet. Fagområdet åpner for mange tema som for eksempel bruk av operasjonsanalytiske og statistiske metoder, bruk av mikroøkonomisk teori, spillteori, fundamentale markedsmessige analyser mm.