TY - THES

T1 - Beurteilung eines Optimierungssystems zur Prognose von thermodynamisch korrekten Kraftwerksfahrweisen im integrierten Hüttenwerk

AU - Wagner, Alexander

N1 - gesperrt bis 03-05-2022

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - In integrierten Hüttenwerken, welche zur Herstellung von Roheisen und Stahl dienen, fallen Koks-, Gicht- und Tiegelgas an. Der Kraftwerkspark in diesen Hüttenwerken dient hauptsächlich der Verwertung dieser Kuppelgase und der damit einhergehenden Bereitstellung von Energie als Prozessdampf und Elektrizität. Durch nicht kontinuierliche Prozesse in der Produktion ergeben sich sehr volatile gasförmige Volumenströme. Der Kraftwerkspark muss unter Zuhilfenahme von Gasspeichern auf die veränderlichen Situationen reagieren und das Kraftwerk dementsprechend steuern. Um jedoch nicht nur die anfallenden Kuppelgase zu verarbeiten, sondern auch noch ein wirtschaftliches Optimum durch den Betrieb im höchsten Wirkungsgradbereich zu erzielen, findet eine Energieeinsatzoptimierung statt. Das dabei verwendete Softwaresystem, basierend auf einem evolutionären Algorithmus, unterstützt das Personal in der Kraftwerkswarte durch Fahrweisenvorschläge für einen wirtschaftlich optimalen Betrieb der nachfolgenden zwei Stunden. Die Abbildung des komplexen Modells eines integrierten Hüttenwerks erfolgt dabei über Vereinfachungen der Gas- und Dampfnetze sowie thermodynamisch korrekt modellierte Kraftwerksblöcke. Diese Masterarbeit behandelt im praktischen Teil die Beurteilung der Energieeinsatzoptimierung zur Erstellung von thermodynamisch korrekten Kraftwerksfahrweisen im integrierten Hüttenwerk. Zu Beginn erfolgt die Überprüfung der Stabilität von Berechnungsergebnissen unter der Voraussetzung gleicher Inputs, daran schließt die Betrachtung des Verhaltens bei veränderter Beschränkung der Rechendauer an. Weiters beinhaltet die Arbeit eine Sensitivitätsanalyse zur Betrachtung der einflussreichsten Parameter auf das Optimierungssystem. Ein wesentlicher Teil der Analysen beschäftigt sich mit zeitlich variierenden Ausgleichsenergiepreisen über die Dauer eines Optimierungshorizontes und die daraus folgenden Auswirkungen auf das Verhalten des Systems sowie die Effekte auf die Stabilität der Berechnung. Zuletzt folgt die Analyse des Optimierungspotenzials um die Fahrweise des Kraftwerks monetär mit der durch die Software verbesserten Fahrweise zu vergleichen.

AB - In integrierten Hüttenwerken, welche zur Herstellung von Roheisen und Stahl dienen, fallen Koks-, Gicht- und Tiegelgas an. Der Kraftwerkspark in diesen Hüttenwerken dient hauptsächlich der Verwertung dieser Kuppelgase und der damit einhergehenden Bereitstellung von Energie als Prozessdampf und Elektrizität. Durch nicht kontinuierliche Prozesse in der Produktion ergeben sich sehr volatile gasförmige Volumenströme. Der Kraftwerkspark muss unter Zuhilfenahme von Gasspeichern auf die veränderlichen Situationen reagieren und das Kraftwerk dementsprechend steuern. Um jedoch nicht nur die anfallenden Kuppelgase zu verarbeiten, sondern auch noch ein wirtschaftliches Optimum durch den Betrieb im höchsten Wirkungsgradbereich zu erzielen, findet eine Energieeinsatzoptimierung statt. Das dabei verwendete Softwaresystem, basierend auf einem evolutionären Algorithmus, unterstützt das Personal in der Kraftwerkswarte durch Fahrweisenvorschläge für einen wirtschaftlich optimalen Betrieb der nachfolgenden zwei Stunden. Die Abbildung des komplexen Modells eines integrierten Hüttenwerks erfolgt dabei über Vereinfachungen der Gas- und Dampfnetze sowie thermodynamisch korrekt modellierte Kraftwerksblöcke. Diese Masterarbeit behandelt im praktischen Teil die Beurteilung der Energieeinsatzoptimierung zur Erstellung von thermodynamisch korrekten Kraftwerksfahrweisen im integrierten Hüttenwerk. Zu Beginn erfolgt die Überprüfung der Stabilität von Berechnungsergebnissen unter der Voraussetzung gleicher Inputs, daran schließt die Betrachtung des Verhaltens bei veränderter Beschränkung der Rechendauer an. Weiters beinhaltet die Arbeit eine Sensitivitätsanalyse zur Betrachtung der einflussreichsten Parameter auf das Optimierungssystem. Ein wesentlicher Teil der Analysen beschäftigt sich mit zeitlich variierenden Ausgleichsenergiepreisen über die Dauer eines Optimierungshorizontes und die daraus folgenden Auswirkungen auf das Verhalten des Systems sowie die Effekte auf die Stabilität der Berechnung. Zuletzt folgt die Analyse des Optimierungspotenzials um die Fahrweise des Kraftwerks monetär mit der durch die Software verbesserten Fahrweise zu vergleichen.

KW - Optimierungssystem

KW - integriertes Hüttenwerk

KW - Energieverbund

KW - Kraftwerk

KW - Kraftwerksfahrweise

KW - genetischer Algorithmus

KW - Energiemarkt

KW - Ausgleichsenergie

KW - Sensitivitätsanalyse

KW - Potenzialanalyse

KW - optimization system

KW - itegrated steel works

KW - power plant

KW - mode of operation

KW - genetic algorithm

KW - energy market

KW - balancing energy

KW - sensitivity analysis

KW - financial potential analysis

KW - energy network

M3 - Masterarbeit

ER -