Sweden is undergoing energy transition to become a zero-carbon economy with electricity production aims at 100% from renewable resources by 2040. Sweden also has a national goal to have fossil-free vehicle fleet by 2030. The increasing share of intermittent renewable resources creates growth in mismatches between electricity supply and demand. Demand flexibility provides solution to imbalances in power system where the prosumers can regulate their energy consumption. Demand response (DR) mechanism could be beneficial to power gird stability. Electric heat pumps serve as a pool of flexible load meanwhile the thermal inertia of the residential buildings serves as thermal energy storage. In this thesis, a techno-economic analysis of demand flexibility from heat pumps for residential buildings located in central Örebro is carried out with assistance of building energy simulations. This thesis aims to improve the intelligence of this existing buildings by comprehending the size of thermal inertia availability according to different heat demand, building envelope materials, ventilation systems, weather conditions and user behaviors. Two multi-family residential buildings, Klockarängsvägen and Pärllöken, are selected for case study and compared in terms of thermal inertia and avoided peak power fees in avoided peak power fee from flexible heat pump loads. Both buildings use heat pumps for space heating and domestic hot water supply. Electricity billings are subscribed to power tariff scheme, which makes peak power shifting more profitable. On the coldest day scenario when the ambient temperature is -20°C, Pärllöken’s indoor temperature drops from 21°C to 19.1°C if heat pump is turned off for an hour. Klockarängsvägen’s indoor temperature drops from 21°C to 16.6°C if heat pump is turned off for an hour. At the lowest indoor temperature setpoint of 18°C, Pärllöken demonstrates a maximum power-shift capacity of 25 kW and heatshift capacity of 75 kWh on the coldest day. That of Klockarängsvägen is a maximum power-shift capacity of 20 kW and heat-shift capacity of 20 kWh. With larger building thermal inertia and more power-shift capacity, Pärllöken is undoubtedly the winner thanks to concrete wall materials, heavier building thermal mass, balanced ventilation, heat recovery system, and higher window class. In economic analysis, based on the proposed energy models, two control strategy options in Pärllöken are considered. Economic analysis focuses on winter season from October to March. Option 1 operates heat pump in variable capacity control mode at part load capacity. Option 2 operates in fixed capacity on/off -4- control. In winter season, Pärllöken saves 1 646 SEK in Option 1 and 2 273 SEK in Option 2. Klockarängsvägen only considers Option 1 for economic analysis, which results in 20 948 SEK avoided peak power fee. Option 2 for Klockarängsvägen exceeds indoor temperature setpoint very quickly mainly due to poorer building envelope insulation in which conserves lower thermal inertia. / Sverige genomgår en energitransformation för att bli en fossilfri ekonomi som siktar på att ha en elproduktion från 100% förnybara resurser år 2040. Sverige har också ett nationellt mål att ha en fossilfri fordonsflotta till 2030. Den ökande andelen av intermittenta förnybara resurser bidrar till ökning av obalans mellan produktion och efterfråga av elektricitet. Efterfrågeflexibilitet ger en lösning på problemet med obalanser i energisystemet där prosumenter kan reglera sin energiförbrukning. Efterfrågeflexibilitet kan vara fördelaktigt för kraft- och nätstabilitet. Elektriska värmepumpar kan agera som en stor flexibel last samtidigt som fastighetens termiska tröghet fungerar som värmeenergilagring. I denna avhandling utförs en teknisk-ekonomisk analys av efterfrågeflexibilitet från värmepumpar för två bostadshus beläget i centrala Örebro med hjälp av energisimuleringar av fastigheten. Genom denna avhandling syftar författaren på att höja intelligensen av de befintliga fastigheterna genom att undersöka storleken av den termiska trögheten som finns tillgänglig med avseende på olika värmescenario, byggnadsmaterial, ventilationssystem, väderförhållanden och användarbeteenden. Två flerfamiljshus, Klockarängsvägen och Pärllöken, väljs för jämförelse med avseende på den termisk tröghet som bidrar mest till efterfrågeflexibiliteten. De två utvalda fastigheterna använder värmepumpar för värme och varmvatten. Båda fastigheterna faktureras enligt effektabonnemang, vilket gör effektutjämning mer lönsamt. I det kallaste scenariot, när omgivningstemperaturen är -20°C, faller Pärllökens inomhustemperatur från 21°C till 19,1°C och Klockarängsvägens inomhustemperatur sjunker till 16,6°C om värmetillförseln stängs av i en timme. Under det lägsta börvärdet för inomhustemperatur på 18°C visar Pärllöken en maximal effektförskjutningskapacitet på 25 kW och för Klockarängsvägen-byggnader 20 kW. Med hänsyn till fastighetens termiska tröghet är Pärllöken utan tvekan vinnaren på grund av betong som väggsmaterial, högre termisk massa, balanserad ventilation, värmeåtervinningssystem och högre energiklass på fönsterglasen. Ovanstående skäl gör att Pärllökens termiska tidskonstant är minst tre gånger längre innan temperaturen når det lägsta börvärdet på 18°C, jämfört med Klockarängsvägen. Detta ger att Pärllöken har en högre förskjutningskapacitet av värme på 75 kWh jämfört med Klockarängsvägens maximala förskjutningskapacitet på 20 kWh. I en ekonomisk analys, baserat på författarens framtagna energimodeller, beaktas två styrstrategier i Pärllöken. Den ekonomiska analysen fokuserar på vintersäsongen från oktober till mars. Alternativ 1 driver värmepumpen med partiell kapacitet enligt reglerbar effekt. Alternativ 2 stänger av värmepumpen helt. Under vintersäsongen sparar Pärllöken 1 646 SEK med Alternativ 1 och 2 273 SEK med Alternativ 2. Klockarängsvägen använder sig endast av Alternativ 1 för en ekonomisk analys, vilket resulterar i en kostnadsbesparing på 20 948 SEK. En förstudie med värmepump i kombination med andra förnybara tekniker så som solceller på Klockarängsvägen genomförs för att undersöka potentialen av energibesparing. Kombinationen ger dock inte en positiv effekt på grund av den låga solinstrålningen under vintertid.

About a third of Mozambique’s population has access to electricity, and the same number in rural areas, where most of the population lives, is down to 5 %. Small-sized off-grid solutions are economical alternatives to increase the electricity access rate in rural areas, and solar power is a common energy source due to price and weather conditions. Still, the economical aspect is the main hindrance to an increased electrification rate in Africa. This report aims to investigate how to make electricity affordable, in a sustainable way, by answering the main research question “What is the capability, economically, socially, and technically, for a shared nano off-grid system in the village Linga Linga?”. This was done by performing a Minor Field Study in the village Linga Linga, in southern Mozambique, with the help of the non-profit organization Project Vita. A collective nano-grid photovoltaic (PV) system was installed to electrify three households, including nine houses and eleven people, where the wage earners are all women. Before the construction and installment of the PV system, the first round of two interviews was conducted to investigate the energy situation for the households. After the interviews, the main components of the energy system: PV panels, inverter, charge controller, batteries, and cables, were sized and purchased. The energy system was sized to cover an energy demand of eleven Light-Emitting Diode (LED)-lights, four 3 W and seven 5 W, lit all day and all night, and three outlets for charging cell phones eight hours a day. This corresponds to an energy demand of 1,369 Wh per day, and a maximum power demand of 77 W. The resulting system cost is 87,570 Mozambique Metical (MZN), or 1,400 United States Dollars (USD). When calculating the technical lifetime to be 20 years, three of the main components must be replaced. That results in a system cost of 122,470 MZN, 1,960 USD, and the cost per wage earner of the participating households is 4.3 % of the average Mozambican’s annual salary. After the system had been running for about a week, the second round of interviews was carried out. On the same occasion, the households were informed about the maintenance and usage of the system, and they were handed manuals and contracts to sign. The interviewees reported that they had been working for more hours a day, handicrafts being their main source of income, thanks to the electric lights. The women were positive about collective ownership and sharing electricity and stated that they prefer a collective system to separate ones, even for the same cost. The interviews showed that the energy demand was lower than what the system was sized for, meaning that a system designed for the actual energy demand would have been both cheaper and smaller. However, the energy behavior could change with time as society develops and the users get more familiar with electricity. No clear answers were obtained regarding the willingness to pay (WTP) for the system, and the interpretation is that the household, in their current situation, cannot consider buying an energy system comparable to the prototype built for this report, due to the system cost. A collective solar nano-grid in rural Mozambique is concluded to be a well-functioning solution and one of the more economical electrification alternatives. Although the prototype in this study was too expensive for the participating households to pay for by themselves, it could support sustainable development and open for possibilities like increased productivity and income. Moreover, it could be expanded by connecting more loads and upscaling to further cut the system cost per person and increase the societal benefits. / Ungefär en tredjedel av Moçambiques befolkning har tillgång till elektricitet, och motsvarande andel på landsbygden, där majoriteten av befolkningen bor, är 5 %. Mindre off-grid lösningar är ekonomiska alternativ för att elektrifiera landsbygden, där solkraft är en vanlig energikälla på grund av det relativt låga priset och väderförhållandena med goda förutsättningar. Den ekonomiska aspekten är dock fortfarande det främsta hindret för att öka Afrikas elektrifieringsgrad. Den här rapporten syftar till att undersöka hur elektricitet kan göras tillgänglig för alla, på ett hållbart sätt, genom att besvara frågeställningen ”Vad är möjligheterna, ekonomiskt, socialt, och tekniskt, för ett delat nano off-grid system i byn Linga Linga?”. Detta utreds genom att genomföra en Minor Fields Study i byn Linga Linga i södra Moçambique med hjälp av välgörenhetsorganisationen Project Vita. Ett nano-nätsystem drivet av solceller installerades, innefattande tre hushåll med nio hus och elva personer, med endast kvinnliga inkomsttagare. Innan byggnationen av solcellssystemet genomfördes intervjuer för att undersöka hushållens energisituation. De mest fundamentala systemkomponenterna; solcellspaneler, växelriktare, solcellsregulator, batterier och kablar, dimensionerades och införskaffades efter intervjuerna. Energisystemet utformades efter ett energibehov på elva Light-Emitting Diode (LED)-lampor, varav fyra 3 W och sju 5 W, tända dygnet runt, och tre uttag för att ladda mobiltelefoner åtta timmar om dagen. Detta motsvarar ett energibehov på 1,369 Wh per dag, och ett maximalt effektbehov på 77 W per dag. Den resulterande systemkostnaden är 87 570 Mozambique Metical (MZN), eller 1 400 United States Dollar (USD). För att räkna om systemkostnaden för en teknisk livslängd på 20 år måste tre av systemets huvudkomponenter bytas ut, vilket resulterar i en systemkostnad på 122 470 MZN, 1 960 USD. Kostnaden per inkomsttagare i de deltagande hushållen utgör då 4,3 % av den årliga moçambikiska medelinkomsten. När solcellssystemet varit i gång i en vecka utfördes en andra omgång intervjuer. I samband med detta informerades hushållen om skötsel och användning av systemet, och mottog manualer och kontrakt. Det framkom att kvinnorna, tack vare den elektriska belysningen, hade kunnat arbeta längre på kvällarna med sina hantverk - deras främsta inkomstkälla. De var positiva till det kollektiva ägandet av systemet och sade sig föredra ett delat system framför varsitt separat, även för samma kostnad per person. Intervjuerna visade att hushållens energikonsumtion var mindre än systemet var designat för. Ett system anpassat efter det verkliga energibehovet hade därmed blivit både mindre och billigare. Energianvändandet kan dock förändras i takt med samhällsutveckling och användarnas bekantskap med elektricitet. Inga tydliga svar angående betalningsvilja (WTP) för systemet mottogs, och tolkningen är att hushållen, i deras nuvarande situation, inte kan tänka sig köpa ett energisystem som är jämförbart med studiens prototyp, på grund av den höga systemkostnaden. Ett soldrivet kollektivt nano-nät på Moçambiques landsbygd bedöms vara en välfungerande elektrifieringslösning och ett av de mest ekonomiska elektrifieringsalternativen. Fastän studiens prototyp var för dyr för att de deltagande hushållen kan det ses stödja en hållbar utveckling genom att öppna upp för möjligheter såsom ökad produktivitet och inkomst. Systemet skulle även kunna expanderas genom att koppla in fler eller större last, och byggas i större skala för att dra ner systemkostnaden per person och öka samhällsnyttan.

This study is concerned with using the popular Recurrent Neural Network (RNN) model, and its variants Gated Recurrent Unit (GRU) and Long-Short Term Memory (LSTM), on the novel problem of Sentiment Forecasting (SF). The goal of SF is to predict what the sentiment of a response will be in a conversation, using only the previous utterance. In more every day terms, we want to be able to predict the sentiment of person B’s response to something person A said, before B has said anything and using only A’s utterance. The RNN models were trained on a Swedish email database containing email conversations, where the task was to predict the average sentiment of the response emails to an initial mass-sent business email. The emails didn’t come with sentiment labels, so the Valence Aware Dictionary and sEntiment Reasoner (VADER) system was used to determine sentiments. Seventy-five training-and-testing experiments were run with varying RNN models and data conditions. The accuracy, precision, recall, and F1 scores were used to determine to what extent the models had been able to solve the problem. In particular, the F1 score of the models were compared to the F1 score of a dummy classifier that only answered with positive sentiment, with the success case being that a model was able to reach a higher F1 score than the dummy. The results led to the findings that the varying RNN models performed worse or comparably to the dummy classifier, with only 5 out of 75 experiments resulting in the RNN model reaching a higher F1 score than the positive classifier, and with the average performance of the rare succeeding models only going 2.6 percentage points over the positive only classifier, which isn’t considered worthwhile in relation to the time and resource investment involved in training RNNs. In the end, the results led to the conclusion that the RNN may not be able to solve the problem on its own, and a different approach might be needed. This conclusion is somewhat limited by the fact that more work could have been done on experimenting with the data and pre-processing techniques. The same experiments on a different dataset may show different results. Some of the observations showed that the RNN, particularly the Deep GRU, might be used as the basis for a more complex model. Complex models built on top of RNNs have been shown to be useful on similar research problems within Sentiment Analysis, so this may prove a valuable avenue of research. / Denna studie handlade om att använda den populära Recurrent Neural Network (RNN) modellen, och dess varianter Gated Recurrent Unit (GRU) och Long- Short Term Memory (LSTM), på det hittils understuderade problemet Sentiment Forecasting (SF). Målet med SF är att förutsäga vad sentimentet av ett svar kommer att vara i en konversation, med endast det tidigare uttalandet. I mer vardagliga termer vill vi kunna förutsäga känslan av person B: s svar på något som person A sagt, innan B har sagt någonting och att vi endast använder A:s yttrande. RNN-modellerna tränades med en svensk e-postdatabas som innehöll epostkonversationer, där uppgiften var att förutsäga den genomsnittliga känslan av svarsmeddelandena till ett initialt utskickat massmeddelande. E-postmeddelandena kom inte med sentimentetiketter, så Valence Aware Dictionary and sEntiment Reasoner (VADER)-systemet användes för att utvinna etiketter. Sjuttio-fem experiment genomfördes med varierande RNN-modeller och dataförhållanden. Accuracy, precision, recall och F1-score användes för att avgöra i vilken utsträckning modellerna hade kunnat lösa problemet. F1- Score:n för modellerna jämfördes med F1-Score:n för en dummy-klassificerare som endast svarade med positivt sentiment, med framgångsfallet att en modell kunde nå en högre F1-poäng än dummy:n. Resultaten ledde till fynden att de olika RNN-modellerna presterade sämre eller jämförbart med dummyklassificeraren, med endast 5 av 75 experiment som resulterade i att RNN-modellen nådde en högre F1-score än den positiva klassificeraren, och den genomsnittliga prestandan för de sällsynta framgångsrika modellerna bara kom 2,6 procentenheter över den positiva klassificeraren, vilket inte anses lönsamt i förhållande till den tid och resursinvestering som är involverad i träning av RNNs. I slutändan ledde resultaten till slutsatsen att RNN och dess varianter inte riktigt kan lösa problemet på egen hand, och en annan metod kan behövas. Denna slutsats begränsas något av det faktum att mer arbete kunde ha gjorts med att experimentera med data och förbehandlingstekniker. En annan databas skulle möjligtvis leda till ett annat resultat. Några av observationerna visade att RNN, särskilt Deep GRU, kan användas som grund för en mer komplex modell. Komplexa modeller bygga ovanpå RNNs har visat goda resultat på liknande forskningsproblem, och kan vara en värdefull forskningsriktning.

In the future, international Lunar missions will include both surface and lava tunnel EVA explorations, together with the collection of soil composition and ground data. Some issues with the realization of these activities are the communication constraints between the astronauts and the ground base on the Moon’s surface (especially in the first phases of Lunar exploration, when the satellite communication network will be under-supplied), and the limited area that a classical ground analyzing scientific instrument can cover. A solution to those issues has already been explored by previous interns at Spaceship EAC, resulting in a set of hardware prototypes communicating via LoRa protocol in an Internet of Things network configuration. The main idea behind these devices is to act both as signal transmitters and receivers, bridging the astronaut’s EVA suit to the ground base, and as a broad sensor network, capable of collecting a large amount of ground data from a vast area (crucial, for example, because of the proven heterogeneity of lunar soil chemical composition between different zones).This thesis explores the feasibility of miniaturizing these prototypes and creating a new set of smaller units with enhanced functionalities and performance. The designed device is called CRUMB (Compact Radio Unit for Moon data Broadcasting), and each unit is capable of communicating to other CRUMBs via LoRa frequencies (868 MHz – standard for European applications) while answering to an IoT mesh protocol. Via an accelerometer sensor, the CRUMB units are also able to send gravimetry data to the rest of the mesh, and to send an emergency communication whenever a moonquake is detected. Moreover, CRUMB’s volume is 92% smaller than its predecessor’s, and it nominally operates with a low power consumption (less than 1 W). / I framtiden kommer internationella månuppdrag att omfatta EVA-utforskning av både ytan och lavatunnlar, tillsammans med insamling av jordsammansättning och markdata. Några problem med att genomföra dessa aktiviteter är kommunikationsbegränsningarna mellan astronauterna och markbasen på månens yta (särskilt under de första faserna av månutforskningen, när satellitkommunikationsnätverket kommer att vara underförsörjt) och det begränsade område som ett klassiskt markanalyserande vetenskapligt instrument kan täcka. En lösning på dessa problem har redan utforskats av tidigare praktikanter vid Spaceship EAC, vilket har resulterat i en uppsättning hårdvaruprototyper som kommunicerar via LoRa-protokollet i en Internet of Things-nätverkskonfiguration. Huvudidén bakom dessa enheter är att fungera både som sändare och mottagare av signaler, som en brygga mellan astronautens EVA-dräkt och markbasen, och som ett brett sensornätverk som kan samla in en stor mängd markdata från ett stort område (avgörande, till exempel på grund av den bevisade heterogeniteten i månjordens kemiska sammansättning mellan olika zoner).I denna avhandling undersöks möjligheten att miniatyrisera dessa prototyper och skapa en ny uppsättning mindre enheter med förbättrade funktioner och prestanda. Den designade enheten kallas CRUMB (Kompakt Radioenhet för Utsändning av Måndata), och varje enhet kan kommunicera med andra CRUMB-enheter via LoRa-frekvenser (868 MHz - standard för europeiska tillämpningar) och samtidigt svara på ett IoT mesh-protokoll. Via en accelerometersensor kan CRUMB-enheterna också skicka gravimetridata till resten av nätet och skicka ett nödmeddelande när en månbävning upptäcks. CRUMB:s volym är dessutom 92% mindre än föregångarens och den nominella energiförbrukningen är låg (mindre än 1 W).

This master thesis examines technical requirements for small hydro power plants (HPP) to operate proximate parts of the power grid in island mode. The work examines how small hydropower can be modified and complemented with additional technologies to achieve sufficient frequency control capabilities. A case study was performed within the concession area of power grid operator Ålem Energy. One of the HPPs, located in Skälleryd, is owned by Ålem Energy and became the focal point of the study. Relevant parts of the concession area were surveyed for properties such as system inertia, electric load and available power. Furthermore, a model of Kaplan turbine 1 in Skälleryd HPP was created with the purpose of studying the benefits of bypassing regulation control from the wicket gates directly to the runner. The method was tested in an off-grid islanding test. Frequency control of the turbine was tested powering electric heaters and, using a new method, controlling a virtual power grid. Finally, a theory was developed to estimate the transient disturbance resilience (TDR) of a power grid. The theory was applied to the HPP in Skälleryd to suggest modifications for the plant to achieve sufficient islanding capabilities. The survey of the power system revealed a promising potential for the HPPs to operate in island mode, especially at later stages when the grid spans several HPPs for more system inertia. The available power from the HPPs was however strongly seasonal which imposes flexibility on a future plan of action for engaging the grid in island mode. The method of controlling the turbine power from the runner proved to have several difficulties. Firstly, the current hydraulics system was not able to freely control the runner as the hydrodynamic forces on the runner blades were too large. Secondly, the method was found to be unstable due to inherent amplification of speed deviations. Furthermore, the low inertia at Skälleryd is likely detrimental to the lone frequency control of the turbine. Therefore other methods for improving frequency control were suggested. The developed theory for TDR was used to create charts describing the TDR for various combinations of system inertia and regulation speed. By studying the proprieties of Skälleryd HPP in the charts the necessary modifications could be rationally chosen. A frequency regulating dummy load was found to be the simplest option. A control scheme was suggested with the dummy load performing primary frequency control and the turbines at Skälleryd performing secondary control, restoring the dummy load to its nominal state.

Water is essential for human well-being and healthy ecosystems, but population growth and changes in climate and land-use are putting increased stress on water resources in many regions. To ensure water security, knowledge about the spatiotemporal distribution of these resources is of great importance. However, estimates of global water resources are constrained by limitations in availability and quality of data. This thesis explores the quality of both observational and modelled data, gives an overview of models used for large-scale hydrological modelling, and explores the possibilities to deal with the scarcity of data by prediction of flow-duration curves. The evaluation of the quality of observational data for large-scale hydrological modelling was based on both hydrographic data, and model forcing and evaluation data for basins worldwide. The results showed that a GIS polygon dataset outperformed all gridded hydrographic products analysed in terms of representation of basin areas. Through a screening methodology based on the long-term water-balance equation it was shown that as many as 8–43% of the basins analysed displayed inconsistencies between forcing (precipitation and potential evaporation) and evaluation (discharge) data depending on how datasets were combined. These data could prove disinformative in hydrological model inference and analysis. The quality of key hydrological variables from a numerical weather prediction model was assessed by benchmarking against observational datasets and by analysis of the internal land-surface water budgets of several different model setups. Long-term imbalances were found between precipitation and evaporation on the global scale and between precipitation, evaporation and runoff on both cell and basin scales. These imbalances were mainly attributed to the data assimilation system in which soil moisture is used as a nudge factor to improve weather forecasts. Regionalisation, i.e. transfer of information from data-rich areas to data-sparse areas, is a necessity in hydrology because of a lack of observed data in many areas. In this thesis, the possibility to predict flow-duration curves in ungauged basins was explored by testing several different methodologies including machine learning. The results were mixed, with some well predicted curves, but many predicted curves exhibited large biases and several methods resulted in unrealistic curves. / Vatten är en förutsättning för människors och ekosystems hälsa, men befolkningsökning och förändringar av klimat och markanvändning förväntas öka trycket på vattenresurserna i många regioner i världen. För att kunna säkerställa en god tillgång till vatten krävs kunskap om hur dessa resurser varierar i tid och rum. Tillförlitligheten hos skattningar av globala vattenresurser begränsas dock både av begränsad tillgänglighet av och kvalitet hos observerade data. Denna avhandling utforskar kvaliteten av såväl observations- som modellbaserade data, ger en överblick över modeller som används för storskalig hydrologisk modellering och utforskar möjligheterna att förutsäga varaktighetskurvor som ett sätt att hantera bristen på data i många områden. Utvärderingen av observationsbaserade datas kvalitet baserades på hydrografiska data och driv- och utvärderingsdata för storskaliga hydrologiska modeller. Resultaten visade att en uppsättning data över hydrografin baserad på GIS-polygoner representerade avrinningsområdesareorna bättre än alla de som byggde på rutor. En metod baserad på långtidsvattenbalansen identifierade att kombinationen av drivdata (nederbörd och potentiell avdunstning) och utvärderingsdata (vattenföring) var fysiskt orimlig för så många som 8–43 % av de analyserade avrinningsområdena beroende på hur olika datauppsättningar kombinerades. Sådana data kan vara desinformativa för slutsatser som dras av resultat från hydrologiska modeller och analyser. Kvaliteten hos hydrologiskt viktiga variabler från en numerisk väderprognosmodell utvärderades dels genom jämförelser med observationsdata och dels genom analys av landytans vattenbudget för ett flertal olika modellvarianter. Resultaten visade obalanser mellan långtidsvärden av nederbörd och avdunstning i global skala och mellan långtidsvärden av nederbörd, avdunstning och avrinning i både modellrute- och avrinningsområdesskala. Dessa obalanser skulle till stor del kunna förklaras av den data assimilering som görs, i vilken markvattenlagret används som en justeringsfaktor för att förbättra väderprognoserna. Regionalisering, som innebär en överföring av information från områden med god tillgång på mätdata till områden med otillräcklig tillgång, är i många fall nödvändig för hydrologisk analys på grund av att mätdata saknas i många områden. I denna avhandling utforskades möjligheten att förutsäga varaktighetskurvor för avrinningsområden utan vattenföringsdata genom flera metoder inklusive maskininlärning. Resultaten var blandade med en del kurvor som förutsas väl, och andra kurvor som visade stora systematiska avvikelser. Flera metoder resulterade i orealistiska kurvor (ickemonotona eller med negativa värden).

The thesis work was carried out within the Swedish Transport Agency's ERTMSproject to assist in deciding on the power supply of the facilities along the railways related to the project. This work applies to areas such as the implementation of the new rectifier, the Rectiverter, and power supply design with focus on redundancy and the overall electricity quality. The work was carried out by processing data from one week's power quality measurement at one of the signal plants where there was an installed Rectiverter. The results were set against current standards and causes of events discussed. The work indicates that the tested facility where power quality was measured meets the applicable standards. However, measures can be made to increase the efficiency of the facility, concerning both redundancy and direct power losses. This refers to the choice of power supply at facilities around the country and the conversion of AC to DC before the UPS and DC to AC-voltage after UPS to the Rectiverter. In chapter one terminology and abbreviations are listed. Chapter two contains an introduction to the report where background, purpose and objectives are formulated. Theory of power quality concepts, data processing, prevailing standards and information about the facilities of the Swedish Transport Administration can be found under chapter three. In chapter four, the methodology used for the power quality measurement and how it was carried out is presented. This includes the collection of sources, used equipment, practical set-up and used method for analysis. In chapter five, the results from the measurement are presented, which are then discussed further in the discussion (chapter six). The report is then summarized with conclusions and suggestions for further work in chapters seven and eight.

This paper investigates the use of deep Convolutional Neural Networks for modeling the intronic regulation of Alternative Splicing on the basis of DNA sequence. By training the CNN on massively parallel synthetic DNA libraries of Alternative 5'-splicing and Alternatively Skipped exon events, the model is capable of predicting the relative abundance of alternatively spliced mRNA isoforms on held-out library data to a very high accuracy (R2 = 0.77 for Alt. 5'-splicing). Furthermore, the CNN is shown to generalize alternative splicing across cell lines efficiently. The Convolutional Neural Net is tested against a Logistic regression model and the results show that while prediction accuracy on the synthetic library is notably higher compared to the LR model, the CNN is worse at generalizing to new intronic contexts. Tests on non-synthetic human SNP genes suggest the CNN is dependent on the relative position of the intronic region it was trained for, a problem which is alleviated with LR. The increased library prediction accuracy of the CNN compared to Logistic regression is concluded to come from the non-linearity introduced by the deep layer architecture. It adds the capacity to model complex regulatory interactions and combinatorial RBP effects which studies have shown largely affect alternative splicing. However, the architecture makes interpreting the CNN hard, as the regulatory interactions are encoded deep within the layers. Nevertheless, high-performance modeling of alternative splicing using CNNs may still prove useful in numerous Synthetic biology applications, for example to model differentially spliced genes as is done in this paper. / Den här uppsatsen undersöker hur djupa neurala nätverk baserade på faltning ("Convolutions") kan användas för att modellera den introniska regleringen av Alternativ Splicing med endast DNA-sekvensen som indata. Nätverket tränas på ett massivt parallelt bibliotek av syntetiskt DNA innehållandes Alternativa Splicing-event där delar av de introniska regionerna har randomiserats. Uppsatsen visar att nätverksarkitekturen kan förutspå den relativa mängden alternativt splicat RNA till en mycket hög noggrannhet inom det syntetiska biblioteket. Modellen generaliserar även alternativ splicing mellan mänskliga celltyper väl. Hursomhelst, tester på icke-syntetiska mänskliga gener med SNP-mutationer visar att nätverkets prestanda försämras när den introniska region som används som indata flyttas i jämförelse till den relativa position som modellen tränats på. Uppsatsen jämför modellen med Logistic regression och drar slutsatsen att nätverkets förbättrade prestanda grundar sig i dess förmåga att modellera icke-linjära beroenden i datan. Detta medför dock svårigheter i att tolka vad modellen faktiskt lärt sig, eftersom interaktionen mellan reglerande element är inbäddat i nätverkslagren. Trots det kan högpresterande modellering av alternativ splicing med hjälp av neurala nät vara användbart, exempelvis inom Syntetisk biologi där modellen kan användas för att kontrollera regleringen av splicing när man konstruerar syntetiska gener.

Artificiella neurala nätverk (ANN) har ett brett tillämpningsområde och blir allt relevantare på flera håll, inte minst för självkörande fordon. För att träna nätverken användsmeta-algoritmer. Nätverken kan styra fordonen med hjälp av olika typer av indata. I detta projekt har vi undersökt två meta-algoritmer: genetisk algoritm (GA) och gradient descent tillsammans med bakåtpropagering (GD & BP). Vi har även undersökt två typer av indata: avståndssensorer och linjedetektering. Vi redogör för teorin bakom de metoder vi har försökt implementera. Vi lyckades inte använda GD & BP för att träna nätverk att köra fordon, men vi redogör för hur vi försökte. I resultatdelen redovisar vi hur det med GA gick att träna ANN som använder avståndssensorer och linjedetektering som indata. Sammanfattningsvis lyckades vi implementera självkörande fordon med två olika typer av indata. / Artificial Neural Networks (ANN) have a broad area of application and are growing increasingly relevant, not least in the field of autonomous vehicles. Meta algorithms are used to train networks, which can control a vehicle using several kinds of input data. In this project we have looked at two meta algorithms: genetic algorithm (GA), and gradient descent with backpropagation (GD & BP). We have looked at two types of input to the ANN: distance sensors and line detection. We explain the theory behind the methods we have tried to implement. We did not succeed in using GD & BP to train ANNs to control vehicles, but we describe our attemps. We did however succeeded in using GA to train ANNs using a combination of distance sensors and line detection as input. In summary we managed to train ANNs to control vehicles using two methods of input, and we encountered interesting problems along the way.

Access control is a crucial aspect of cybersecurity, and Role Based Access Control (RBAC) is a typical framework for controlling the access to specific resources. However, in the context of Smart Grids, the usual authentication solution of using a trusted identity provider might not be possible to provide authentication of a user, as systems cannot rely on external services. This, in addition to devices in a substation being usually strictly controlled, means that having an RBAC limited to a desktop application can be necessary. Moreover, the cost of adding additional layers of security needs to be considered too, as the cost of adding specific features can vary significantly. This thesis thus looks into the existing solutions for desktop applications in substations, explains their viability and implements an RBAC system using Group Nesting in Windows user management, in the context of a configuration loading application on a main computer in a substation. It is then used to evaluate the cost of this new solution, in terms of maintainability, usability and flexibility, compared to the gained security. This is done by using static analysis of both codebases, and evaluation of usability and security. It shows that security can be added for a reasonable cost using Group Nesting in Smart Grids if the focus is to delegate some tasks to the directory, improving on the security of the application and the system as a whole. / Åtkomstkontroll är en viktig aspekt av cybersäkerhet, och rollbaserad åtkomstkontroll (RBAC) är ett typiskt ramverk för att kontrollera åtkomsten till specifika resurser. I smarta nät kan det dock hända att den vanliga autentiseringslösningen med en betrodd identitetsleverantör inte är tillräcklig för att autentisera en användare, eftersom systemen inte kan förlita sig på externa tjänster. Detta, förutom att enheterna i en transformatorstation vanligtvis är strikt kontrollerade, innebär att det kan vara nödvändigt att ha en RBAC som är begränsad till en datorapplikation. Dessutom måste kostnaden för att lägga till ytterligare säkerhetslager också beaktas, eftersom kostnaden för att lägga till specifika funktioner kan variera avsevärt. Denna avhandling omfattar därför dels undersökning av de befintliga lösningarna för datorapplikation i transformatorstationer, dels redogörelse av genomförbarheten och dels implementeringen av ett RBAC-system. Implementationen använder funktionen Group Nesting i Windows-användarhantering och integrerades i en applikation för konfigurationsinläsning på en huvuddator i en transformatorstation. Därefter utvärderas kostnaden för denna nya lösning i fråga om underhållbarhet, användbarhet och flexibilitet i förhållande till den ökade säkerheten. Detta görs med hjälp av statisk analys av de båda mjukvarulösningarna och utvärdering av användbarhet och säkerhet. Det visar att säkerheten kan ökas till en rimlig kostnad med hjälp av Group Nesting i smarta nät, om fokus ligger på att delegera vissa uppgifter till en katalog, vilket förbättrar säkerheten i applikationen och systemet som helhet. / Le contrôle ’daccès est un aspect essentiel de la cybersécurité, et utiliser des rôles pour implémenter cela est souvent le modèle recommandé. Pour autant, dans le contexte des réseaux électriques intelligents, il ’nest pas toujours possible de posséder un parti tiers fiable qui puisse faire autorité car il ne faut pas dépendre de systèmes extérieurs. ’Cest particulièrement vrai dans une sous-station où les ordinateurs connectés ont un rôle strictement défini. Ainsi il peut être nécessaire ’davoir un système de contrôle ’daccès basé sur les rôles (RBAC, Role-Based Access Control) uniquement contenu sur un ordinateur. Il faut de plus pouvoir estimer le coût de cette sécurité supplémentaire. Ce rapport évalue les solutions existantes dans cette situation et leur viabilité, et implémente un RBAC grâce à ’limbrication de groupe ’dutilisateur Windows, pour une application desktop pour le chargement de configuration pour l´ordinateur central ’dune sous-station. Cette implémentation est ensuite utilisée pour estimer les coûts associés à ’lajout ’dun RBAC en termes de maintenabilité, ’dutilisabilité et de flexibilité par rapport aux gains de sécurité. Cela est fait à travers des outils ’danalyse statique sur le code avant et après implémentation et ’dautres techniques ’danalyse de la sécurité et de la maintenabilité. Cela permet de montrer que, avec ’limbrication de groupes, il est possible ’dobtenir un niveau de sécurité satisfaisant tout en limitant les coûts associés, grâce au fait de déléguer les fonctions de gestion ’dutilisateur à un système de directory (répertoire).