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
A Price-based Demand Response Programme for an Industrial Company: A Case Study of the Waste Management Industry
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Climate change mitigation and sustainable economic development areon the main agenda of many developed countries. Moreover, emerging economies,such as China which makes up 18.5% of the world’s population, are facingmajor problems of air and water pollution. These have led to serious investmentin renewable energy sources (RES) of power such as wind and solar.Increasing the capacity of RES leads to large power fluctuations, which can bedifficult to predict. If this fluctuation is not met by a balance in supply anddemand, power supply can be cut off leading to major economic losses. It isthen essential to develop techniques which allow for quick adjustments in thesupply and demand of power.Industrial consumers of power are one of the principal consumers ofelectricity. If exposed to market prices, they are seen as a great source to helpimplement RES into the power system. In this project, a short-term schedulingtool is developed which allows industrial companies with manufacturingprocesses and onsite power generation to schedule energy production andconsumption based on hourly day-ahead electricity prices. The tool integratesthe benefits of the price-based unit commitment (UC) problem with pricesensitivedemand response (DR) and uses the mixed integer linear programming(MILP) optimisation technique. It determines the operating points ofschedulable equipment and machines in manufacturing processes and thegeneration level of all controllable power generation units. Finally, it informsin a simplified manner the power needs of each location for each hour of theplanning period, stating how much power needs to be purchased or sold to thegrid.To test the developed tool a case study of a real waste management companyis used. In this case study the modelled industrial process is the materialrecycling facility and the power generation technologies are the municipal solidwaste incineration plant, landfill biogas gensets and solar photovoltaic (PV)system. Three zones are defined. The first has a material recycling facility(MRF) and onsite municipal solid waste incineration (MSWI) plant, the seconda MRF and the third landfill gensets and a PV system. The results showedall zones with MRFs shifting demand from peak periods to off-peak periodsand zones with onsite generation shifting power supply from off-peak periodsto peak periods.Due to the particularity of the case study, a novel feature was added tothe short-term scheduling tool. The MSWI plant, considered to have low operatingcosts, needed a long-term price forecast mechanism to avoid operationat maximum capacity in the short-term. To tackle this issue, the future valueof municipal solid waste (MSW) in the storage bunkers of the MSWI plantwere considered.The results showed that the developed tool is capable of adapting thesupply and demand of power of an industrial company to market price, whichcan help in the integration of RES into the power system. Moreover, the toolcan also reduce the energy costs of manufacturing processes and increase therevenues from power generation assets.

Abstract [sv]

Klimatet och hållbar ekonomisk utveckling är centrala frågor för mångaindustriländer. Dessutom står tillväxtekonomier, som t.ex. Kina med 18.5% avvärldens befolkning, inför stora problem med luft- och vattenföroreningar.Detta har lett till stora investeringar i förnybara energikällor som t.ex. vindochsolkraft. Utbyggnad av förnybara energikällor leder till stora variationer ielproduktionen, som kan vara svåra att förutsäga. Om dessa variationer intebalanseras av annan elproduktion eller last så kan det bli strömavbrott, vilketleder till stora ekonomiska förluster. Det är därför väsentligt att utvecklateknik som gör det möjligt att snabbt ändra produktion och konsumtion av el.Industrier är betydande elkonsumter. Om de exponeras för marknadspriserkan de vara till stor hjälp för att inkludera förnybara energikällor i elsystemet.I detta projekt har ett verktyg för korttidsplanering utvecklats; meddetta verktyg kan industriföretag med tillverkningsprocesser och möjlighetertill egen elproduktion planera produktion och förbrukning utifrån elpriser pertimme. Verktyget kombinerar fördelarna med prisbaserad korttidsplaneringav enheter med förbrukningsflexibilitet och använder blandad heltalsprogrammering(MILP). Det bestämmer driftläge för flexibel utrustning ochmaskiner i tillverkningsprocessen samt produktionsnivå i alla styrbaraelproduktionsenheter. Slutligen redovisar den på ett förenklat sätt hur stortelbehov som finns vid varje plats för varje timme i planeringsperioden genomatt ange hur mycket som behöver köpas eller säljas via nätet.För att testa det framtagna verktyget används en fallstudie av ett verkligtavfallshanteringsföretag. Den modellerade industriprocessen i fallstuden är enmaterialåtervinningsanläggning och elproduktionen utgörs av en sopförbränningsanläggning,elgeneratorer som drivs av biogas från deponerade soporoch solcellsanläggningar. Tre zoner identifierades. Den första har en materialåtervinningsanläggningoch en sopförbränningsanläggning, den andraenbart en materialåtervinningsanläggning och den tredje biogas och solceller.Resultaten visar att zonerna med materialåtervinningsanläggningar flyttar lastfrån höglastperioder till låglastperioder och att zonerna med elproduktionflyttar produktion från låglastperioder till höglastperioder.En egenhet i fallstudien ledde till att en ny funktion lades till i korttidsplaneringsproblemet.Sopförbränningsanläggningen har låga driftkostnaderoch därför behövdes en långtidsprognos för elpriset för att undvika attanläggningen kördes på full kapacitet i hela korttidsplanerinigsproblemet. Föratt hantera denna fråga beaktas det framtida värdet för avfall som lagras ianläggningen.Resultaten visar att det framtagna verktyget kan användas för att anpassaproduktion och konsumtion av el i ett industriföretag till marknadspriset,vilket kan underlätta integrationen av förnybar elproduktion i elsystemet.Dessutom kan verktyget minska energikostnaderna för tillverkningsprocesseroch öka intäkterna från elproduktionstillgångar.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 98
Series
TRITA-EECS-EX ; 2019:572
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-265671OAI: oai:DiVA.org:kth-265671DiVA, id: diva2:1380785
External cooperation
Challoch Energy
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-12-19 Created: 2019-12-19 Last updated: 2019-12-19Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2786 kB)4 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2786 kBChecksum SHA-512
8c0d51041e342782c5a3201ef066dcc260b20aa195aca8a260213c1053a6956221ae60f894a4c10a284c8ec94f4c232e6167af640c863d3e4ee2e61241f76c61
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 4 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: 37 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