Témata závěrečných prací z oboru Elektroenergetika

Témata bakalářských a diplomových prací mohou být vypsána zaměstnanci a doktorandy katedry elektroenergetiky podle jejich odborného zaměření. Rovněž je možné, aby vedoucím byl externista z průmyslu, nebo pracovník jiné katedry FEL ČVUT i jiné fakulty.

Katedra elektroenergetiky

Přehled rámcových témat DP a BP Katedry elektroenergetiky
Přehled DP a BP z Laboratoře vysokých napětí

Přehled možných externích témat:

PREdistribuce

• 1. Technicko-ekonomické posouzení rozšíření dovoleného účiníku do induktivní části a jejího vlivu na distribuční soustavu
  

Práce by řešila technicko-ekonomické posouzení rozšíření rozsahu dovoleného účiníku do induktivní části, jako možného řešení pro kompenzaci narůstajícího kapacitního jalového výkonu v síti, který je generován kabelovými vedeními.

• 2. Technicko-ekonomické zhodnocení variant decentralizované a centralizované akumulace na hladině NN na vybrané části distribuční sítě
  

Předmětem práce je posouzení efektivity využití akumulace případně systému vehicle2grid pro rozšíření provozních možností distribuční soustavy. Součástí práce je porovnání s řešením realizovaným konvenčním způsobem.

• 3. Návrh metody pro určení zapojení jednofázových odběrných míst NN ke konkrétní fázi na základě měření z elektroměrů AMM
  

Cílem práce je návrh metody, která by identifikovala připojení jednofázového odběrného místa ke konkrétní fázi.

• 4. Analýza dopadů poruchovosti jednotlivých prvků distribuční soustavy na spolehlivostní ukazatele
  

Stanovení vlivu jednotlivých prvků sítě ve vybraných oblastech centrum, město, okolí (transformátor 110kV/22kV, RS, dTS, kabel VN, kabelová síť NN) na ukazatele spolehlivosti SAIDI a SAIFI. Identifikace prvků s významným dopadem na MAIFI.

• 5. Možnosti připojování dobíjecích stanic v městské zástavbě v síti NN
  

Cílem práce je analyzovat dostupné a výhledové dobíjecí techniky a stanice pro automobily a případně i další dopravní prostředky (elektrokola, MHD). Na základě topologie sítě ve městě navrhnout připojování dobíjecích stanic v různých částech města pro různé výkony, při návrhu kontrolovat dodržení předpisů a požadavků na bezpečnost.

• 6. Uzemnění v distribuční soustavě, porovnání požadavků technických norem se stavem v DS
  

Cílem práce je identifikovat souhrn požadavků na uzemnění v distribučních sítích VN a NN, popis pojmů, požadavků, rozbor vlivu uzemnění na provoz sítě, bezpečnost a praktický návrh uzemnění.

• 7. Výpočet vlivu prostředí na kabelové sítě
  

Vliv vnějšího prostředí snižuje nebo naopak zvyšuje ampacitu kabelových vedení. Výpočty by měly ukázat rozdíly v přenosové schopnosti kabelů uložených v různých prostředích či konfiguracích. Výstupy z této práce budou vytvořeny ve výpočetním softwaru nebo za použití vhodných norem.

• 8. Indukované napětí a proudy ve stínění kabelu s rozdílnou konfigurací uložení a délkou systému Cross-Bonding
  

Systém cross-bonding se používá u kabelových vedení k eliminaci indukovaných napětí a proudů v plášti kabelu. Principem tohoto systému je transpozice po třetinách délky kabelového vedení. Pokud tyto úseky nejsou stejné, může dojít k nesprávné funkci tohoto systému a v plášti se mohou indukovat napětí a proudy. Cílem této práce je, za použití vhodného software nebo norem, vypočítat tyto parametry a zhodnotit jejich dopad na kabelovou síť.

• 9. Komunikační úlohy v rámci Smart Grids, dimenzování komunikačních sítí a datového úložiště včetně nákladového modelu
  

Rozbor typických komunikačních úloh pro Smart Grids: měření, řízení, signalizace, chránění, automatizace. Predikce objemu dat a její vývoj v čase. Návrh dimenzování komunikačních sítí a datového úložiště. Nákladový model komunikačních sítí – odhad CAPEx a OPEx.

• 10. Analýza vlivu dobíjecí stanice elektromobilů na distribuční síť PREdi
  

Analýza dat z dobíjecí stanice: statistiky, typické průběhy dobíjení pro různé typy elektromobilů. Analýza dat z distribuční sítě v souvislosti s provozem nabíjecí stanice. Identifikace dopadů na distribuční síť z pohledu zatížení, kvality napětí a ztrát. Ekonomické zhodnocení provozu v daných režimech, doporučení pro provozování.

• 11. Modelování výstavby optické komunikační infrastruktury pro potřeby provozovatele distribuční sítě
  

Analýza vybraných oblastí pražské aglomerace, vytvoření plánu výstavby optické sítě pro komunikaci zadaných objektů. Modelování výstavby optické sítě. Vytvoření nákladového modelu a provedení optimalizací. Ekonomické vyhodnocení projektu výstavby sítě ve vybrané oblasti.

• 12. Řízení nabíjení elektromobilů a jeho využití při provozu distribuční sítě
  

a. Popis používaných technologií nabíjení elektromobilů a jejich komunikačních standardů v EU i ve světě. Zaměření na všechny články řetězce: auto – nabíječka – centrála provozovatele nabíjecí infrastruktury – provozovatel distribuční sítě.
b. Analýza možností řízení nabíjení a jeho využití v praxi pro potřebu vlastníka elektromobilu, provozovatele nabíjecí infrastruktury a provozovatele distribuční sítě z legislativního, technického i ekonomického hlediska.
c. Návrh nejvhodnějšího způsobu řízení z pohledu provozovatele distribuční sítě a jeho praktické ověření na dostupných prvcích.

• 13. Návrh rozvoje nabíjecí infrastruktury v Praze
  

a. Výpočet počtu potřebných nabíjecích míst a jejich výkonů na základě možných scénářů rozvoje elektromobility.
b. Odhad rozložení poptávky po nabíjecích místech s ohledem na hustotu obydlenosti, kupní sílu v oblasti (např. podle cen nemovitostí), složení zástavby atd.
c. Návrh rozmístění nabíjecích míst u distribučních trafostanic pro pokrytí odhadované poptávky. Výpočet nárůstu zatížení jednotlivých trafostanic.
d. Ekonomický výpočet návratnosti investice do wallboxů v typových lokalitách.

• 14. Vlastnosti řiditelné zátěže ( flexibility) dvoutarifních odběrných míst
  

a. Popis stávajících možností řízení zátěže odběrných míst a jejich využití.
b. Analýza vybraného vzorku odběrných míst z hlediska jejich reakce na spínání tarifů. Výpočet výkonu a objemu řiditelné zátěže dle jednotlivých typových lokalit a distribučních tarifů.
c. V rámci Diplomové práce rozšířit o návrh algoritmů pro efektivnější řízení těchto OM pomocí dynamických TOU tabulek.

• 15. Využití baterií pro navýšení připojitelnosti zdrojů/nepredikovatelné spotřeby do DS.
  

a. Charakteristika nových trendů decentrální energetiky z hlediska průběhů zátěže/výroby a jejich vlivu na stávající distribuční sítě.
b. Návrh řešení jak zvýšit připojitelnost těchto technologií jak pomocí klasického posilování sítí, tak s využitím bateriového úložiště.
c. Porovnání těchto rozdílných přístupů z technického a ekonomického hlediska.

• 16. Možnosti lokální spotřeby decentrálně vyrobené energie a vliv na distribuční síť
  

a. Pro modelový případ regionu s vysokým podílem decentrální výroby elektrické energie spočítat množství energie a výkon, který se realizuje lokálně v síti NN.
b. Spočítat jaké benefity pro PDS takový model fungování přináší a v jaké výši. Ověřit, zda je takový benefit dostatečný pro to, aby mohl být přenesen na zákazníky a motivoval je tak k tomuto chování.

• 17. Analýza vlivu strmosti náběhových ramp nabíjení elektromobilů a akumulace na lokální parametry v distribuční soustavě
  

a. Popis technologií rychlonabíjení a akumulace elektrické energie (současný stav, trendy, vývoj)
b. Analýza současné legislativy v oblasti požadavků na připojení spotřeby, výrobny a akumulace se zaměřením na technické limity, které tyto prvky musí splnit (flikr, poklesy napětí)
c. Určení několika scénářů, které mohou u rychlonabíjecí stanice s akumulací při nabíjení elektromobilů a akumulace nastat
d. Reálná měření daných scénářů, vyhodnocení a doporučení optimálního nastavení parametrů invertorů či měničů tak, aby docházelo k minimálním negativním vlivům na lokální parametry v DS.

• 18. Určení optimální velikosti akumulátorů u rychlonabíjecí stanice při omezeném dostupném výkonu v distribuční síti
  

a. Popsání rychlonabíjecí stanice s akumulací (současný stav, trendy, vývoj, používané technologie)
b. Analýza současné legislativy v oblasti nastavení distribučních tarifů (platby za jistič, za distribuci), analýza cen rychlonabíjecích stanic a akumulačních zařízení
c. Vytvoření ekonomického optimalizačního modelu, který porovná variantu bez akumulátoru a s akumulátorem pro několik hodnot maximálního přípustného příkonu z DS
d. Vyhodnocení jednotlivých modelů, určení optimální varianty

E.ON

(kontakt: Lenka Krumnow - lenka.krumnow@eon.com)

• Zaústění nové TR 110/22 kV Střed

            1. Popište metody pro výpočty VN a VVN sítí pro ustálený stav chodu sítě a výpočet zkratových poměrů.
            2. Analyzujte vývoj zatížení stávající transformovny Mladé 110/22 kV, včetně vlivu provozu Teplárny ČB a nových obnovitelných zdrojů.
            3. Navrhněte zapojení VN vývodů nové transformovny Střed 110/22 kV s ohledem na optimální rozložení zatížení v sítí VN a vyvedení výkonu Teplárny ČB.
            4. Určete potřebnou zkratovou odolnost VN a VVN částí nové transformovny.
            5. Zhodnoťte navržené řešení zaústění nové transformovny 110/22 kV z pohledu technického a ekonomického.

• Příprava povrchu pro aplikaci nových ONS stožárů VVN. Vliv přípravy povrchu na životnost ONS.

            1. Popište stávající stav ocelových konstrukcí z pohledu ošetření ochrannými systémy
            2. Navrhněte způsob přípravy povrchu pro jednotlivé typy povrchů
            3. Laboratorně ověřte rozdíly v kvalitě přilnavosti ONS na základě způsobu přípravy povrchu
            4. Zpracujte návrh ekologických dopadů a návrh opatření pro jednotlivé způsoby přípravy povrchu

• Posuzování zbytkové životnosti Atmofixových stožárů VVN – návrh sanace

            1. Popište problematiku konstrukcí se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi (tzv. patinujících ocelí)
            2. Navrhněte metodiku posouzení oslabení jednotlivých prvků
            3. Navrhněte způsob sanace/oprav zeslabených prvků s přihlédnutím na její životnost
            4. Porovnejte finanční a časovou náročnost jednotlivých navržených postupů

• Návrh fyzického zabezpečení rozvodny 110/22 kV

            1. Stávající stav systému technické ochrany na vytypované rozvodně 110/22 kV
            2. Analýza aktuálně používaných technologií zabezpečení ve firemním sektoru
            3. Návrh nového systému zabezpečení (mechanické zábranné prostředky, poplachový zabezpečovací a tísňový systém, kamerový systém, režimová opatření) v souladu s legislativními požadavky
            4. Návrh systému kontrol funkčnosti bezpečnostních opatření
            5. U klíčových prvků systému definovat minimální technické parametry

• Návrh postupného přechodu sítí  22 KV z venkovního  provedení  do kabelů

            1. Popište stávající stav sítí VN v ČR, analyzujte výhody a nevýhody kabelových versus venkovních sítí.
            2. Identifikujte rizika spojená s přechodem z venkovní sítě na kabelovou síť (parametry sítě, nastavení ochran, provozování uzemnění uzlu sítě, ochrana proti přepětí, atd.).
            3. Navrhněte modelové příklady postupného provedení kabelizace venkovního vedení VN.
            4. Posuďte vliv kabelizace na SAIDI/SAIFI pro jednotlivé modelové příklady postupné kabelizace.
            5. Navrhněte možná řešení realizace kabelizace venkovních sítí VN a vyhodnoťte nejvhodnější technickoekonomické řešení.

• Analýza Smart Meteringové PLC technologie provozované v distribuční soustavě

            1. Analyzujte v současnosti používané PLC technologie pro smart metering
            2. Proveďte průzkum trhu a srovnejte PLC technologie užívané různými výrobci
            3. Proveďte průzkum aktuálních standardů PLC komunikace pro Smart Metering
            4. Proveďte analýzu dat z Smart Meteringového systému provozovaného v distribuční soustavě.

• Smart metering a poskytování dat ze smartmetru zákazníkovi v místě spotřeby

            1. Analýza možností řešení předávání dat ze smartmetru zákazníkovi v místě spotřeby
            2. Návrh řešení pro poskytování dat v místě spotřeby na základě požadavků PDS
            3. Laboratorní testování jednotlivých navržených řešení
            4. Vyhodnocení testování a návrh nejvhodnějšího řešení pro PDS

• Ekonomický potenciál anonymizovaných dat ve správě skupiny E.ON

            1. Analyzujte datové struktury vlastněné spol. E.ON využívané pro projekt Smart Asset Management
            2. Proveďte průzkum trhu: -a. dostupnosti konkurenčních nebo podobných dat; -b. poptávky trhu po distribučních a zákaznických datech z energetiky
            3. Vyhodnoťte a oceňte zkoumané datové struktury
            4. Navrhněte způsob obchodování s analyzovanými daty v českém právním prostředí a s ohledem na interní směrnice a politiku E.ON

ČEZ distribuce

Název diplomové práce Stručný popis

• Unifikace městské distribuční sítě Zpracování variantního návrhu unifikace městské distribuční sítě včetně vyhodnocení ekonomických a technických aspektů, posouzení přechodu z 10 kV na 22 kV nebo 35 kV a popis přínosů a možných rizik.
• Optimalizace provozu sítí vn Posouzení a návrh optimálního zapojení sítě 35 kV včetně návrhu rozmístění nových transformoven 110/35 kV  v souvislosti s předpokládaným nárůstem zatížení a vyhodnocení náhradních provozních stavů při poruchách jednotlivých vývodů 35kV, poruchách napájecích linek 110 kV a odstávek přípojnic a transformátorů 110/35 kV v transformovnách, včetně ekonomické bilance potřebných úprav DS.
• Návrhování optimálního průřezu výběhových zemních lan Zpracování návrhu optimálního průřezu výběhových zemních lan z transformoven typu TR2 a velkých TR3 z důvodu zkratových poměrů v DS
• Vliv elektrifikace železničních tratí na distribuční soustavu Zpracování analýzy dopadů eletrifikace železničncíh tratí na distribuční soustavu, posouzení dopadů, analýza rizik, návrh vhodných kompenzačních opatření, ekomonické posouzení.
• Plošné instalace dobíjecích stanic pro elektromobily Analýza dopadů, rizik a přínosů plošné instalace dobíjecích stanic pro elektromobily na sítě nn, vn z pohledu distributora.
• Přínosy a dopady kabelizace sítí vn na provozování DS Popis přínosů, rizik a dopadů plošné kabelizace na hladině vn na porozování DS z pohledu chránění, kapacitních proudů, přechodových dějů apod.
• Akumulace elektrické energie a její využití v distribuční síti Zpracování přehledu možných variant "skladování" elektrické energie včetně ekonomického zhodnocení a analýzy přínosů/dopadů na distribuční soustavu.
• Optimalizace provozování DS vvn a uzlových oblastí s vazbou na vyšší nadřazenou soustavu Návrh optimalizačních opatření v zapojení distribuční soustavy s vazbou na dopady na přenosovou soustavu ve vbraných uzlových oblastech.
• Problematika paralelního chodu uzlových oblastí Analýza reálnosti a provozních podmínek pro paralelní provoz uzlových oblastí.
• Provozování vložených kabelových vedení do DS vvn Popis přínosů, rizik a dopadů provozování vložených kabelových úseků do vedení vvn z pohledu chránění, kapacitních proudů, přechodových dějů apod., včetně ekonomické analýzy.
• Využití hodnot impedance sítě pro rozvoj DS Posouzení a praktické využití výpočtu impedance sítě při návrhování kabelových a vzdušných sítí 0,4 kV s určením omezujících hodnot.
• Optimalizace odečtových tras a plánování s využitím geografických informací. Návrh a tvorba modelu SW řešení tvorby a aktualizaci tras pro ruční odečty elektroměrů, dle aktuálně dostupných kapacit.
• Analýza možností interoperability mezi HDO a AMM Cílem je zanalyzovat a zhodnotit možnosti budoucí interoperability systému HDO a perspektivních systémů AMM tak, aby se maximálně využilo výhodných vlastností v průběhu koexistencí obou systémů. Dále porovnat dosažitelné parametry obou systémů při aplikacích dispečerského řízení a při řízení toků elektrické energie v rámci elektrické distribuční soustavy.
• Modelování vlivu dobíjení elektromobilů na poměry v distribuční síti nn Detailní modelování možného vlivu dobíjení různých typů elektromobilů na poměry v distribuční síti nn s využitím reálných dat z konkrétních sítí provozovaných společností ČEZ Distribuce, a.s. Analýza rizika možných problémů s dodržením kvality el. energie dle ČSN EN 50160 při dobíjení elektromobilů. Návrh řešení pro optimální dobíjení elektromobilů v rámci distribuční sítě nn.
• Smart grid technologie v distribučních sítích Analýza a výběr smart grid technologií s potenciálem širšího nasazení v sítích ČEZ Distribuce. Technicko ekonomické vyhodnocení vybrané technologie - popis metodiky hodnocení, výpočet návratnosti, citlivostní analýza, závěrečné vyhodnocení a doporučení.
• Porovnání klasického vedení AlFe s technologií ACCC Porovnání klasického vedení AlFe s technologií ACCC (vodič s kevlarovým jádrem) (mechanické a elektrické parametry, návrh sítě, ekonomikcé posouzení - investiční a provozní hledisko).
• Regulace distribučních společností v ČR a ve světě Regulace distribučních společností ve světě. Srovnání halvních směrů (Cost+, Revenue cap, RIIO,..) a parametrů regulace (délka regulační periody, míra výnosnosti, povolené náklady a jejich uznatelnost, přístup ke smart grid - zvýhodnění WACC, atd.).
• Demand side management Koncept "demand side response" - dynamické tarify, AMM a chytré spotřebiče reagující na cenové signály, role distribuce, obchodníka (agregátora) a spotřebitele.
• Optimalizace regulace jalového výkonu v DS Analýza možností regulace toků jalového výkonu v DS při dodržení optimálních napěťových úrovní v DS s ohledem na minimalizaci činných ztrát. Analýza možností regulace toků jalového výkonu v DS při dodržení optimálních napěťových úrovní v DS s ohledem na snížení přetoků jalového výkonu do PS.
• Regulace napětí v distribučních sítích s využitím FV střídačů Analýza funkcí FV střídačů vhodných pro řízení napětí, přehled možností regulací a jejich využitelnost pro integraci decentrálních zdrojů do DS. Zpracování přehledu požadavků na relevantní funkce FV střídačů uvedené v evropských normách a standardech.
• Návrh sítí nn splňující potřeby distribučních společností v dlouhodobém horizontu Provést komplexní návrh části distribuční sítě nn ohraničené do cca 5 DTS. Dimenzování provést s ohledem na budoucí využití možnosti provozu sítě v horizontu její technické životnosti a absorbcí všech požadavků zákazníků v lokalitě (napájení odběrů i zdrojů) dle ASEK a porovnat ji s běžnou "dnešní" sítí.
• Možnosti integrace decentrálních zdrojů do DS Analýza možností pro zajištění optimální integrace decentrálních zdrojů do DS (specifikace, efekty, náklady, doporučení). Vliv decentrálních zdrojů na provozní parametry DS s důrazem na napětí a zkratové poměry.
• Problematika predikce v udržování ochraných pásem u venkovních vedení DS z pohledu vegetace Zmapovat existující systémy na simulaci nárůstu vegetace v prostoru stávajících ochraných pásem. Návrh řešení pro reálné využití v distributorem využívaných informačních systémech.
• Návrh mřížové distribuční sítě Návrh mřížové sítě malého sídelního útvaru (výpočet, návrh úprav sítě).
• Paralelní provoz sítí nn Paralelní provoz sítí nn (popis, investiční a výpočtové porovnání, stávající stav, úprava investicí, paralelním zapojením, plošný pohled nad ČEZd).
• Optimalizace provozování uzlových oblastí 110 kV a transformačních vazeb PS/DS Zapojení, toky výkonů, zatěžování vedení a transformátorů, zkratové poměry v DS.
• Koncepce unifikace distribuční sítě vn Technicko-ekonomické posouzení přechodu na jednotné napětí 22 kV vn v dané oblasti.

Katedra fyziky FEL ČVUT

(kontakt: prof. Pavel Kubeš, doc. Daniel Klír, Dr. Řezáč)

• Návrh a konstrukce vysokonapěťového impulsního generátoru pro řízení laserů (pro otevírání Pockelsových cel elektro-optické uzávěrky Nd:YAG laseru s využitím pro laserovou vizualizaci plazmatu).
• Studium generace rychlých iontů v plazmatickém fokusu (systematický výzkum rychlých, energetických iontů např. pomocí radiochromických filmů a plastikových a polovodičových detektorů na plazmatickém fokusu PFZ-200 katedry fyziky FEL).
• Perspektivy fúzních zdrojů neutronů (rešerše historie, současného stavu a perspektivy výzkumu vývoje neutronových zdrojů pro podkritické štěpné reaktory umožňující jejich bezpečný provoz a likvidaci jaderného odpadu).
• Automatizace měření fúzní reakce pomocí LabView (sestavení uživatelsky přívětivých programů v prostředí LabView umožňujících automatizovaný sběr dat z digitálních osciloskopů monitorujících děje při výzkumu fúzní jaderné reakce).
• Vývoj softwaru pro rychlou analýzu dat z jaderné fúze (vývoj algoritmů a programu umožňujícího snadné zpracování a analýzu signálů změřených při výzkumu fúzních reakcí – časové provázání, normování, integrování a měření základních charakteristik).
• Vývoj rychlých vysokonapěťových vakuových spínacích prvků (návrh a konstrukce vysokonapěťového impulsního generátoru vytvářejícího spouštěcí jiskru pro silnoproudé jiskřiště plazmatického fokusu PFZ-200 katedry fyziky FEL).