Väitös systeemi- ja operaatiotutkimuksen alalta, DI Juha Mäntysaari

Väitöskirjan nimi: Optimization approaches for dynamic environmental and energy management problems

Tohtoriopiskelija: Juha Mäntysaari
Vastaväittäjä: Prof. Carlos Henggeler Antunes, University of Coimbra, Portugali
Kustos: Prof. Kai Virtanen, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): 
https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Monitavoiteoptimoinnin avulla energiaviisaita päätöksiä 

Onko sinun pitänyt tehdä päätöksiä, joihin vaikuttaa useita eri kriteereitä? Tällaisia arkipäivän päätöksentekotilanteita ovat esimerkiksi uuden asunnon tai auton hankinta. Auton valintaan voi vaikuttaa hankintakustannusten lisäksi esimerkiksi ajomukavuus- ja turvallisuuskriteerit. Operaatiotutkimus on tieteenala, joka tutkii päätöksenteon malleja, ja siinä monikriteerisiä tehtäviä voidaan tarkastella monitavoite¬optimoinnin avulla. Käytännössä monitavoitteiset päätöksentekotilanteet ovat usein ajan mukana kehittyviä, kuten sähkölämmitteisen omakotitalon lämmitysongelma tai vesistöjen säännöstely. Väitöstyössään Juha Mäntysaari lähestyy tämän tyyppisiä dynaamisia monitavoiteoptimoinnin tehtäviä kehittäen ongelmiin soveltuvia ratkaisumenetelmiä, kuten hintakoordinointi¬menetelmä ja tavoiteoptimointi¬menetelmiä. Sähkölämmitteisen talon omistajan dynaamisen monitavoiteoptimoinnin haaste on löytää paras tapa käyttää lämmitystä, kun sähkön hinta voi vaihdella voimakkaasti vuorokauden aikana. Tavoitteena on tunnistaa optimaalinen vuorokautinen lämmitystapa lämmityskustannusten ja asumismukavuuden suhteen. Vesistön säännöstelytehtävässä dynamiikan synnyttää ajan mukana muuttuva veden valunta ja tuotettavan sähkön arvon ajallinen vaihtelu. Monitavoitteisuus syntyy vaihtelevan vedenkorkeuden aiheuttaman tulvariskin ja energiantuotannon hyödyn yhteisoptimoinnista. Väitöskirjassaan Juha Mäntysaari on tutkinut talon rakenteiden käyttämistä lämpövarastona lämmityksen siirtämiseksi sähkökustannusten näkökulmasta edullisille tunneille joustamalla kiinteästä sisälämpötilasta esimerkiksi yön aikana. Tätä toimintaa kutsutaan sähköverkkojen osalta kulutusjoustoksi. Vastaava kulutusjousto voidaan toteuttaa isommassa mittakaavassa kotitalouksien kuluttajaryhmittymän tai prosessiteollisuuden piirissä. Väitöskirjassa tarkastellaan prosessiteollisuuden kulutusjoustoa käyttäen hintakoordinointia tuotannon suunnittelujärjestelmien ja energiahallinta¬järjestelmien välillä. Kokonaisratkaisu perustuu energian hinta- ja kulutustietojen vaihtoon järjestelmien välillä, ja se voi johtaa kokonaisuutena parempaan ratkaisuun antaen näin tukea sähköverkkojen kulutusjoustoon. Väitöskirjan ympäristönhallintaan liittyvässä osiossa on kehitetty monitavoitemalli Päijänne-Kymijoki vesistön säännöstelylle.

Yhteystiedot:

Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/52