Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Demand Response In The Engineering Industry
KTH, School of Electrical Engineering (EES), Electric Power and Energy Systems.
2017 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The power utilities in Sweden are planning to replace the major part of thenuclear power plants with renewable energy resource by the year 2030. Some ofthe renewable energy resources are intermittent, which may endanger the powersystem stability. A solution to this problem could be increased exibility in theend-users consumption, which is known as demand response. This is a usefultool that can be used to facilitate the large integration of renewable energyresource into the power grid. Therefore, several of the Swedish governmentauthorities have stated that the possibilities for demand response should befurther investigated.During this thesis, a case study is carried out at Volvo Group Truck OperationsPowertrain Productions in Koping, with the purpose of deriving theirtechnical possibilities for DR in the factory. Volvo in Koping mainly producesgearboxes to all trucks within the Volvo Group concern and belongs to the engineeringindustry sector. The engineering industry has previously not beeninvestigated for DR purposes in Sweden. The main goal of the thesis is to derivethe DR capacity of the factory and the associated time parameters. Onlydemand response by shifting the production in time is considered.One production group (Midiblock 2) in the factory is modelled using MixedInteger Linear Programming and the optimization problem is used to minimizethe electricity cost while fullling the production requirements. The optimizationproblem is done on daily basis and the result is binary operating pointsfor CNC-machines. The output from the Mixed Integer Linear Programmingproblem is sent to a discrete event model, which is used to validate the resultsand display the optimal energy consumption.The simulation results indicates that the modelled production group can performa load shift of 270 kWh/h during 4 hours by scheduling production. Duringthe reduction it should be possible to perform actions such as maintenance andchanging settings of machines. If the results are true for the entire factory, theresulting load reduction is 1.35 MWh/h during 4 hours. However, the nancialincentives to perform load reductions are low. Also, Volvo in Koping does nothave any routines to shut-o the CNC-machines and an extensive work is requiredto make a load reduction possible. Resulting in that DR at the factory isat the moment unrealistic. In addition to the possibilities for DR, the possibleeconomic savings by shutting o the CNC-machines when they are not producingunits are also approximated. Volvo in Koping can save a large amount ofenergy and yearly cut the cost by at least 5 000 000 SEK on these actions, whichis also the rst step towards enabling DR in the factory.

Abstract [sv]

Elkraftsbolagen i Sverige planerar att ersätta kärnkraftverken med förnybaraenergikällor fram till och med år 2030. Några av de förnybara energikällornaär intermittenta i sin produktion och kan på grund av detta medföra en faraför stabilitet i kraftsystemet. En del av lösningen till detta problem kan varaefterfrågeflexibiltet, vilket innebär att el-användarna är mer flexibla i förbrukningenoch anpassar sig till viss del efter kraftsystemets tillstånd. Efterfrågeflexibiltetär ett användbart verktyg som kan underlätta integreringen av de förnybaraenergikällorna. På grund av detta har era svenska statliga företag sagtatt er undersökning bör genomföras inom området efterfrågeflexibiltet.Under detta arbeta har en fallstudie utförts hos Volvo Group Truck OperationPowertrain Production i Köping. Syftet av fallstudien har varit attundersöka möjligheterna för efterfrågeflexibilitet i fabriken. Volvo i Köping producerartill största dels växellådor till samtliga lastbilar inom Volvo Group koncernenoch de tillhör därför industrisektorn verkstadsindustrier.En produktionsgrupp i fabriken modelleras med hjälp av linjärprogrammeringoch modellen används för att för att minimera elkostnaderna genom att föryttalast i tid och samtidigt uppfylla produktionskraven. Optimeringsproblemetberäknas med elpriser för ett dygn och resultatet av problemet är binära tillståndför CNC-maskinerna i produktionsgruppen. De binära tillstånden skickas tillen diskret modell i Matlab som används för att verifiera produktionskraven ochvisa den resulterande energiförbrukningen för produktionsgruppen.Resultatet visar att det är teoretiskt möjligt att förytta 270 kWh/h underen period på 4 timmar genom att förskjuta produktion i tid. Under produktionsstoppenär det möjligt att genomföra underhåll och att förändring iinställningarna på CNC-maskinerna. Om resultaten skalas upp till hela fabrikenskulle den resulterande lastförflyttningen vara 1.35 MWh/h under 4 timmar.Dock så är de ekonomiska incitamenten låga och lastföryttningen är inteekonomiskt hållbar. Ett ytterligare problem är att Volvo i Köping förtillfälletinte har några rutiner för att stänga av maskinerna. Därför krävs det ett omfattandearbete innan det skulle vara möjligt att genomföra en lastförflyttning.Efterfrågeflexibiltet hos Volvo i Köping är därför orealistiskt. Utöver att undersöka möjligheterna för efterfrågeflexibiltet i fabriken, har en del av arbetetsom mål att undersöka de möjliga energi- och kostnadsbesparingar som skapasav att stänga av CNC-maskinerna när de inte producerar enheter. Arbetet harvisat att Volvo i Köping kan varje är spara 5 000 000 SEK på att stänga avmaskinerna, vilket också är ett första steg mot efterfrågeflexibilitet i fabriken.

Place, publisher, year, edition, pages
2017.
Series
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; 2017:003
Keywords [en]
Demand Response, openADR, Mixed Integer Linear Programming, Discrete Event Modelling, Volvo Group Truck Powertrain Operations Production in Koping, Engineering Industry
Keywords [sv]
efterfrågeflexibiltet, openADR, linjärprogrammering, diskret modellering, Volvo Group Truck Powertrain Operations Production in Köping, verkstadsindustrin
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-202375OAI: oai:DiVA.org:kth-202375DiVA, id: diva2:1076221
Educational program
Master of Science - Electric Power Engineering
Available from: 2017-03-09 Created: 2017-02-22 Last updated: 2017-03-09Bibliographically approved

Open Access in DiVA

johan norberg(1671 kB)78 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 1671 kBChecksum SHA-512
3b9691004b06fe3a3d2c25d77e777d049b919bee6ebf4f8c444bb4a1b7c374de08e2d5444965d3041cbe0f1d9a8ae3add34bdba6dd151e1fc3d8923c2d3228eb
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Electric Power and Energy Systems
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 91 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 301 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf