TY - THES

T1 - Evaluierung eines Softwaresystems zur thermodynamischen Fahrweisenoptimierung eines Kraftwerksparks im Energieverbund eines integrierten Hüttenwerks

AU - Sejkora, Christoph

N1 - gesperrt bis 17-03-2022

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Der Kraftwerkspark eines integrierten Hüttenwerks wird meist zur Verwertung der anfallenden Hüttengase eingesetzt, um das Stahlwerk mit Energie in Form von Dampf und Elektrizität zu beliefern. Da der Anfall der Hüttengase und der Energiebedarf im Stahlwerk sehr volatil sind, können die Anlagen des Kraftwerksparks nicht einfach mit konstanter Leistung betrieben werden. Stattdessen müssen die verschiedenen Stellgrößen im Kraftwerk kontinuierlich an die aktuelle Situation angepasst werden. Um trotz des instationären Betriebs die Anlage im wirtschaftlichen Optimum zu betreiben, wird in der Kraftwerksleitwarte das Softwaresystem „Leoben/Donawitz Energieeinsatzoptimierer“ eingesetzt. Dieses Softwaresystem berechnet auf Basis von detaillierten thermodynamischen Modellen den optimalen Betriebspunkt des gesamten Kraftwerksparks. Dabei wird für die Datengrundlage der Optimierung vom aktuellen Betriebszustand ausgegangen und Prognosen über den zukünftigen Anfall und Verbrauch von Gicht- und Tiegelgas sowie Satt- und Prozessdampf verwendet. Der so ermittelte Betriebspunkt wird in der Warte als konkreter Vorschlag für den Anlagenbetrieb visualisiert. Diese Arbeit handelt von der Evaluierung des oben genannten Softwaresystems. Dabei werden mehrere, teilweise nicht zusammenhängende, Aspekte betrachtet. Dazu zählen die Qualität des Softwaresystems unter dem Gesichtspunkt der Stabilität des Optimierungsergebnisses sowie die Auswirkungen einer möglichen Änderung des Optimierungszeitraums. Weiters wurde die Prognosequalität beurteilt, eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, sowie ein Konzept für ein Berichtswesen erarbeitet. Neben der Qualität des Softwaresystems wurde auch die Güte der Ausgleichsenergiepreis-, Tiegelgas- und Prozessdampfprognosen analysiert. Dabei konnte festgestellt werden, dass die derzeitige Prognosequalität deutlichen Einfluss auf das Optimierungsergebnis hat. Im Zuge der Sensitivitätsanalyse konnten die wichtigsten Einflussgrößen für das wirtschaftliche Optimum abgeleitet werden. Dazu wurden die Auswirkungen von einer Variation der Einflussgrößen auf das Optimierungsergebnis untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass die Brennstoffwärmeleistung und die Speisewassertemperatur die beiden wichtigsten Einflussgrößen sind. Das erarbeitete Berichtswesen ermöglicht eine objektive Vergleichbarkeit des Optimierungsergebnisses mit dem realen Betrieb. Mithilfe der durch das Berichtswesen gewinnbaren Informationen können die theoretisch möglichen Ertragssteigerungen ermittelt werden. So könnte in diesem Zusammenhang gezeigt werden, dass durch die Optimierungssoftware, bei Vorliegen perfekter Prognosen, unter heutigen Rahmenbedingungen ein jährlicher Mehrertrag im Bereich von mehreren Millionen Euro generiert werden kann.

AB - Der Kraftwerkspark eines integrierten Hüttenwerks wird meist zur Verwertung der anfallenden Hüttengase eingesetzt, um das Stahlwerk mit Energie in Form von Dampf und Elektrizität zu beliefern. Da der Anfall der Hüttengase und der Energiebedarf im Stahlwerk sehr volatil sind, können die Anlagen des Kraftwerksparks nicht einfach mit konstanter Leistung betrieben werden. Stattdessen müssen die verschiedenen Stellgrößen im Kraftwerk kontinuierlich an die aktuelle Situation angepasst werden. Um trotz des instationären Betriebs die Anlage im wirtschaftlichen Optimum zu betreiben, wird in der Kraftwerksleitwarte das Softwaresystem „Leoben/Donawitz Energieeinsatzoptimierer“ eingesetzt. Dieses Softwaresystem berechnet auf Basis von detaillierten thermodynamischen Modellen den optimalen Betriebspunkt des gesamten Kraftwerksparks. Dabei wird für die Datengrundlage der Optimierung vom aktuellen Betriebszustand ausgegangen und Prognosen über den zukünftigen Anfall und Verbrauch von Gicht- und Tiegelgas sowie Satt- und Prozessdampf verwendet. Der so ermittelte Betriebspunkt wird in der Warte als konkreter Vorschlag für den Anlagenbetrieb visualisiert. Diese Arbeit handelt von der Evaluierung des oben genannten Softwaresystems. Dabei werden mehrere, teilweise nicht zusammenhängende, Aspekte betrachtet. Dazu zählen die Qualität des Softwaresystems unter dem Gesichtspunkt der Stabilität des Optimierungsergebnisses sowie die Auswirkungen einer möglichen Änderung des Optimierungszeitraums. Weiters wurde die Prognosequalität beurteilt, eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, sowie ein Konzept für ein Berichtswesen erarbeitet. Neben der Qualität des Softwaresystems wurde auch die Güte der Ausgleichsenergiepreis-, Tiegelgas- und Prozessdampfprognosen analysiert. Dabei konnte festgestellt werden, dass die derzeitige Prognosequalität deutlichen Einfluss auf das Optimierungsergebnis hat. Im Zuge der Sensitivitätsanalyse konnten die wichtigsten Einflussgrößen für das wirtschaftliche Optimum abgeleitet werden. Dazu wurden die Auswirkungen von einer Variation der Einflussgrößen auf das Optimierungsergebnis untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass die Brennstoffwärmeleistung und die Speisewassertemperatur die beiden wichtigsten Einflussgrößen sind. Das erarbeitete Berichtswesen ermöglicht eine objektive Vergleichbarkeit des Optimierungsergebnisses mit dem realen Betrieb. Mithilfe der durch das Berichtswesen gewinnbaren Informationen können die theoretisch möglichen Ertragssteigerungen ermittelt werden. So könnte in diesem Zusammenhang gezeigt werden, dass durch die Optimierungssoftware, bei Vorliegen perfekter Prognosen, unter heutigen Rahmenbedingungen ein jährlicher Mehrertrag im Bereich von mehreren Millionen Euro generiert werden kann.

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M3 - Masterarbeit

ER -