Математичне моделювання елементів та систем альтернативної електроенергетики та їх аналіз
Спеціальність: Системи енергетики сталого розвитку
Код дисципліни: 6.141.09.E.041
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Електроенергетика та системи управління
Лектор: к.т.н., доцент Козовий Андрій Богданович
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
• знання спеціальних розділів математики, в обсязі, необхідному для освоєння професійно-орієнтованих дисциплін (ЗК1);
• здатність до аналізу та синтезу (ЗК2);
• здатність здійснювати пошук, аналізувати і критично оцінювати інформацію з різних джерел (ЗК3);
• уміння працювати як індивідуально, так і в команді (ЗК4);
• уміння ефективно спілкуватися на професійному та соціальному рівнях (ЗК5);
• розуміння необхідності навчання протягом життя та трансферу набутих знань (ЗК9);
• відповідальність за якість виконуваної роботи (ЗК10);
фахові компетентності:
• знання про тенденції розвитку і найбільш важливі нові розробки в області електротехніки та електромеханіки, а також суміжних (ФК1);
• знання і розуміння наукових понять, теорій і методів, необхідних для розв’язання задач в електроенергетичних, електротехнічних та електромеханічних систем та їх устаткування (ФК2);
• здатність застосовувати інформаційно-комунікаційні технології та навики програмування для розв’язання типових завдань інженерної діяльності (ФК4);
• здатність використовувати отримані знання та уміння для роботи в промисловості і розуміти необхідність дотримання правил техніки безпеки, при виконанні посадових обов’язків (ФК5);
• здатність застосовувати аналітичні методи аналізу, математичне моделювання та виконувати фізичні та математичні експерименти для розв’язання інженерних завдань та при проведенні наукових досліджень (ФК7);
• здатність інтегрувати знання з інших дисциплін, застосовувати системний підхід та враховувати нетехнічні аспекти при розв’язанні інженерних задач та проведенні досліджень (ФК9);
• здатність оцінювати доцільність та можливість застосування нових методів і технологій в задачах синтезу електроенергетичних, електротехнічних та електромеханічних систем (ФК11).
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
1. Здатність продемонструвати знання і розуміння наукових фізичних і математичних засад, необхідних для розв’язування інженерних задач та виконання досліджень у сфері електроенергетики, електротехніки й електромеханіки.
2. Обґрунтовано вибирати методи для моделювання режимів і процесів в динамічних системах, а також аналізувати отримані результати.
3. Застосовувати інформаційні технології та навики програмування для розв’язання типових інженерних задач у сфері електроенергетики.
4. Застосовувати знання і розуміння для розв’язування задач синтезу й аналізу елементів систем, характерних для обраної спеціалізації.
5. Самостійно виконувати експериментальні дослідження та застосовувати дослідницькі навики за професійною тематикою.
6. Застосовувати системний підхід, інтегруючи знання з інших дисциплін під час розв’язання інженерних задач обраної спеціалізації та проведення досліджень.
7. Оцінити доцільність і можливість застосування нових методів і технологій в задачах синтезу електроенергетичних, електротехнічних й електромеханічних систем.
8. Аргументувати вибір методів розв’язування спеціалізованої задачі, критично оцінювати отримані результати та захищати прийняті інженерні вирішення.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: пререквізити:
• Автоматичне керування в системах енергетики сталого розвитку,
• Системи нагромадження електричної енергії,
• Режими роботи систем пересилання та споживання енергії.
Короткий зміст навчальної програми: Викладено математичні засади методів, які використовується під час розв’язання задач електроенергетики: елементи теорії подібності, теорії множин і теорії графів, формалізовані методи аналізу електричних кіл, спеціальні обчислювальні методи, методи розв’язання алгебричних і трансцендентних рівнянь одної змінної, методи розв’язання систем і нелінійних рівнянь й систем диференційних рівнянь, математичні основи аналізу усталених режимів і перехідних процесів у електричних, електроенергетичних, електропостачальних системах та системах альтернативної електроенергетики.
Опис: Методи моделювання. Елементи теорії множин і теорії графів та сфера їх застосування в електричних, електроенергетичних системах з ВДЕ.
Методи формування рівнянь режимів і процесів електроенергетичних систем.
Рівняння режимів і процесів за законами Ома та Кірхгофа, контурних і вузлових координат.
Рівняння режимів і процесів у методах незалежних і контурних струмів, незалежних, вузлових і міжвузлових напруг.
Спеціальні обчислювальні методи. Інтерполяція й екстраполяція функцій. Апроксимація функцій. Наближене диференціювання й інтегрування функцій.
Методи розв’язання системи скінчених лінійних рівнянь. Власні значення та власні вектори матриці. Норми матриці та вектора.
Числові методи розв’язання систем лінійних та нелінійних скінчених рівнянь.
Математичні моделі елементів альтернативної енергетики. Математична модель вітрової установки. Математична модель сонячної панелі. Математична модель акумуляторної батареї.
Моделювання вітрових електростанцій, сонячних електростанцій та накопичувачів електричної енергії.
Математичні моделі аналізу усталених режимів електроенергетичних систем з ВДЕ.
Числові методи розв’язання звичайних диференційних рівнянь.
Однокрокові та багатокрокові явні методи.
Однокрокові та багатокрокові неявні методи.
Математичні моделі аналізу перехідних процесів електроенергетичних систем з ВДЕ
Методи та критерії оцінювання: • письмовий звіт, усне опитування (30%)
• підсумковий контроль - екзамен: письмово-усна форма (70%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Бали та відповідні до них оцінки фактичного рівня досягнення програмних результатів навчання формуються за результатами поточного та семестрового контролів шляхом урахування оцінювання повноти та якості виконання обов’язкових індивідуальних робіт, результатів тестування, що проводиться за допомогою електронного навчально-методичного комплексу, розміщеного у віртуальному навчальному середовищі Національного університету «Львівська політехніка», та усного опитування. Порядок та критерії виставляння балів та оцінок проводиться згідно «Стандарт вищої освіти СВО ЛП 03.10., Наказ № 27-1-10 від 23 січня 2019 р.»
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Кириленко О.В., Сегеда М.С., Буткевич О.Ф., Мазур Т.А. Математичне моделювання в електроенергетиці: Підручник / – Львів: 2-е видання. Вид-во нац. ун-ту «Львівська політехніка», 2013. – 608 с.
2. Перхач В.С. Математичні задачі електроенергетики – 3-е вид., перероб. і доп. – Львів: Вища шк., 1989. – 464 с.
3. Сегеда М.С. Математичне моделювання в електроенергетиці: Навч. посібник / Мін. освіти і науки України; Національний університет “Львівська політехніка” – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2002. – 300 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).