TY - THES

T1 - Fahrweisen- und Einsatzoptimierung eines Fernheizkraftwerks im deregulierten Strommarkt

AU - Kurzböck, Wolfgang

N1 - gesperrt bis 03-11-2016

PY - 2011

Y1 - 2011

N2 - Der Betriebsleitung des Fernheizkraftwerks Wels obliegt es, einen Fahrweisenplan zu erstellen, welcher mit einem wirtschaftlich optimalen Betrieb die Deckung des Wärmebedarfs der Fernwärme Wels sicherstellt. Mit Hilfe der Jahresplanung werden längerfristige Vertragsmengen und -preise von Strom, Gas und Wärme bestimmt, und die Tagesplanung passt den Jahresplan auf die voraussichtlichen Verhältnisse des jeweils nächsten Tages an. Neben der Möglichkeit von Störfällen sind diese Planungen vor allem durch die Schwankungen der Energiepreise aufwendig und mit Unsicherheiten verbunden. Um stets alle Szenarien beachten und bestmöglich einschätzen zu können, wäre ein umfassendes Modell für den Anlagenbetrieb ein wesentliches Hilfsmittel. Die VTU Energy GmbH entwickelte im Herbst 2010 ein Planungsmodell, welches auf einem thermodynamischen Abbild der Anlage basiert und die wirtschaftlich optimale Betriebsweise unter den augenblicklichen Bedingungen berechnet. Dadurch kann ein - vor allem für die Ausführung des Tagesplans in der Warte - wichtiger Anhaltspunkt für die Betriebswartenführer erzeugt werden. Mit Hilfe eines weiteren, neuartigen Modells soll nun auch der komplette Planungszyklus abgedeckt werden. Für den Jahresplan galt eine thermodynamisch exakte Berechnung bisher als zu zeitaufwendig und nicht unbedingt notwendig, da man ohnehin noch von Abweichungen der Annahmen ausging. Bei Verwendung eines gleichwohl genauen wie schnellen Berechnungsmodells sind jedoch Verbesserungen in der Jahresplanung durch die genauere Abbildung der Anlage unter den geplanten Bedingungen zu erwarten. Weiters kann davon ausgegangen werden, dass ein konsistentes Modell für die Tages-, die Wochen- und die Jahresplanung des Anlagenbetriebs Diskrepanzen in der Planung vermeidet und damit das Risiko für den Stromhandel verringert. Im FHKW findet wöchentlich eine Besprechung zur Lage der folgenden Tage statt. Dies ist vor allem zur Planung des Wärmespeichers nötig, welcher üblicherweise einen Wochenzyklus durchläuft. Dieser Schritt ist auch für das neue Modell wesentlich. Neben der Wärmespeichernutzung wird der Jahresplan dabei vor allem auch auf eine neue Umgebungs-, Wärmebedarfs-, Energiepreis- und Anlagensituation angepasst. Bei der Tagesplanung werden dann auf Basis einer voraussichtlichen Wärmebedarfskurve im viertelstündlichen Takt die thermodynamischen und wirtschaftlich optimalen Betriebszustände über den ganzen folgenden Tag berechnet. Und diese Berechnung kann dann auch in der Warte verwendet werden, um bei Abweichungen von den Planwerten einen neuen Fahrplan für den Rest des Tages zu berechnen. Um eine umfassende Entwicklungsgrundlage für das neue Anlagenmodell zu schaffen, wurden alle technischen, betrieblichen und kommerziellen Randbedingungen der Fahrweisen- und Einsatzoptimierung zusammengefasst. Auf Basis dieser Information wurde das Potential eines modellgesteuerten Optimierungssystems für das FHK Wels in den verschiedenen betrieblichen Abläufen untersucht und kritisch bewertet.

AB - Der Betriebsleitung des Fernheizkraftwerks Wels obliegt es, einen Fahrweisenplan zu erstellen, welcher mit einem wirtschaftlich optimalen Betrieb die Deckung des Wärmebedarfs der Fernwärme Wels sicherstellt. Mit Hilfe der Jahresplanung werden längerfristige Vertragsmengen und -preise von Strom, Gas und Wärme bestimmt, und die Tagesplanung passt den Jahresplan auf die voraussichtlichen Verhältnisse des jeweils nächsten Tages an. Neben der Möglichkeit von Störfällen sind diese Planungen vor allem durch die Schwankungen der Energiepreise aufwendig und mit Unsicherheiten verbunden. Um stets alle Szenarien beachten und bestmöglich einschätzen zu können, wäre ein umfassendes Modell für den Anlagenbetrieb ein wesentliches Hilfsmittel. Die VTU Energy GmbH entwickelte im Herbst 2010 ein Planungsmodell, welches auf einem thermodynamischen Abbild der Anlage basiert und die wirtschaftlich optimale Betriebsweise unter den augenblicklichen Bedingungen berechnet. Dadurch kann ein - vor allem für die Ausführung des Tagesplans in der Warte - wichtiger Anhaltspunkt für die Betriebswartenführer erzeugt werden. Mit Hilfe eines weiteren, neuartigen Modells soll nun auch der komplette Planungszyklus abgedeckt werden. Für den Jahresplan galt eine thermodynamisch exakte Berechnung bisher als zu zeitaufwendig und nicht unbedingt notwendig, da man ohnehin noch von Abweichungen der Annahmen ausging. Bei Verwendung eines gleichwohl genauen wie schnellen Berechnungsmodells sind jedoch Verbesserungen in der Jahresplanung durch die genauere Abbildung der Anlage unter den geplanten Bedingungen zu erwarten. Weiters kann davon ausgegangen werden, dass ein konsistentes Modell für die Tages-, die Wochen- und die Jahresplanung des Anlagenbetriebs Diskrepanzen in der Planung vermeidet und damit das Risiko für den Stromhandel verringert. Im FHKW findet wöchentlich eine Besprechung zur Lage der folgenden Tage statt. Dies ist vor allem zur Planung des Wärmespeichers nötig, welcher üblicherweise einen Wochenzyklus durchläuft. Dieser Schritt ist auch für das neue Modell wesentlich. Neben der Wärmespeichernutzung wird der Jahresplan dabei vor allem auch auf eine neue Umgebungs-, Wärmebedarfs-, Energiepreis- und Anlagensituation angepasst. Bei der Tagesplanung werden dann auf Basis einer voraussichtlichen Wärmebedarfskurve im viertelstündlichen Takt die thermodynamischen und wirtschaftlich optimalen Betriebszustände über den ganzen folgenden Tag berechnet. Und diese Berechnung kann dann auch in der Warte verwendet werden, um bei Abweichungen von den Planwerten einen neuen Fahrplan für den Rest des Tages zu berechnen. Um eine umfassende Entwicklungsgrundlage für das neue Anlagenmodell zu schaffen, wurden alle technischen, betrieblichen und kommerziellen Randbedingungen der Fahrweisen- und Einsatzoptimierung zusammengefasst. Auf Basis dieser Information wurde das Potential eines modellgesteuerten Optimierungssystems für das FHK Wels in den verschiedenen betrieblichen Abläufen untersucht und kritisch bewertet.

KW - optimization

KW - district heating power station

KW - deregulated energy market

KW - Fernheizkraftwerk

KW - Fahrweisenoptimierung

M3 - Masterarbeit

ER -