Optimaler Verbundbetrieb in der elektrischen Energieversorgung

ISBN-13: 9783540062639 / Niemiecki / Miękka / 1974 / 164 str.

H. Edelmann;K. Theilsiefje

Opis

Die Steuerung der Kraftwerke in einem Verbundsystem der elektrischen Energieversorgung verlangt nicht nur die Beriicksichtigung der Wiinsche der Abnehmer, sondern gleicherm en die Minimierung der Kosten fur die Er zeugung der elektrischen Energie. Dies ist ein Problem, das ebenso alt ist wie die elektrische Energieversorgung selbst. D die hierflir erforderlichen Re chenverfahren lange Zeit nicht weiterentwickelt wurden und der praktische Betrieb damit fast ohne sie arbeiten muBte, lag einerseits am Fehlen geeig neter Rechenhilfsmittel fur diese komplizierte Aufgabe, zum anderen an der allgemeinen Ansicht, mit "gesundem Menschenverstand" und "Ingenieur gefUhl" das Ziel schon erreichen zu konnen. Es gab zwar zu Anfang der ftinfziger Jahre in den USA bereits Rechenschieber, die nach gleichen Zu wachskosten optimierten, und bald danach - zunachst auch wieder dort - Analogrechner, die es sogar gestatteten, die Netzverluste in eine Momentan optimierung einzubeziehen, doch waren alle diese LOsungen nicht geeignet, eines rages einen vollautomatischen Betrieb zu gewahrleisten. Eine echte Chance fur einen on-line-Betrieb konnte hier nur der Digital rechner haben. Er hat dariiber hinaus aber auch weitere Optimierungsauf gaben der Energieversorgung einer LOsung nahergebracht. So kann man wohl sagen, daB sich fur den rein thermischen Verbundbetrieb, auch unter Einbeziehung des Maschineneinsatzes, die Verwendung der auf den Digital rechner zugeschnittenen Methoden bewahrt hat. Auch fur den hydrother mischen Verbundbetrieb kommen - zumindest kurz- und mittelfristi- zahlreiche Verfahren mit gutem Erfolg zum Einsatz, desgleichen ebenso fur die Energieausbauplanung."

Spis treści

1. Einleitung.- 1.1. Bedeutung des Verbundbetriebs.- 1.2. Planung und optimaler Betrieb der Energieversorgung.- 2. Thermischer Verbundbetrieb.- 2.1. Kostenkurven thermischer Kraftwerke.- 2.1.1. Allgemeine Zusammenhänge.- 2.1.2. Abhängigkeit der Kostenkurven von der Betriebsart.- 2.1.3. Kostenkurven von Dampfsammelschienenkraftwerken.- 2.1.4. Kostenkurven bei Wärme-Kraft-Kupplung.- 2.2. Notwendige Bedingungen für das Minimum der Absolutkostensumme.- 2.2.1. Absolutkostenminimum ohne Berücksichtigung der Netzverluste.- 2.2.1.1. Berücksichtigung der Intervallgrenzen für Pi nach Kuhn und Tucker.- 2.2.1.2. Ermittlung von ? bei gegebener Verbraucherleistung PL durch Binärsuche.- 2.2.2. Absolutkostenminimum mit Berücksichtigung der Netzverluste.- 2.2.2.1. Bedeutung der Faktoren ui, vi, wi und ?; Zuwachskostenintegral.- 2.2.2.2. Kosten für den Transport von Leistung durch ein Netz.- 2.2.3. Ein Newton-Verfahren zur Auflösung der Optimierungsgleichungen.- 2.2.4. Berechnung der differentiellen Verluste aus den Netz- und Lastflußdaten.- 2.3. Hinreichende Bedingungen für ein Kostenminimum.- 2.3.1. Allgemeine Formulierung.- 2.3.2. Hinreichende Bedingung unter Vernachlässigung der Netzverluste.- 2.3.3. Verhalten von ? mit veränderlicher Abnehmersummenleistung.- 2.3.4. Beispiel.- 2.4. Berechnung des optimalen Verbundbetriebs unter Berücksichtigung von physikalischen Grenzbedingungen aus dem Lastfluß; Methode von Carpentier.- 2.4.1. Festlegung der Nebenbedingungen.- 2.4.2. Zielfunktion und Aufstellung der Lagrange-Funktion.- 2.4.3. Die notwendigen Bedingungen.- 2.4.4. Bedeutung der Dualvariablen.- 2.4.5. Auflösung der Gleichungen.- 2.5. Eine Formel für Wirk-und Blindverluste.- 2.5.1. Berechnung der Stromverteilung im Netz.- 2.5.2. Berechnung der Leistungsverluste.- 2.6. Notwendige Bedingungen für ein Kostenoptimum unter Berücksichtigung der Blindleistungseinspeisungen.- 2.7. Berechnung der optimalen thermischen Lastverteilung mit Hilfe des Dynamic Programming.- 2.7.1. Berechnung ohne Berücksichtigung der Netzverluste.- 2.7.2. Nachträgliche Berücksichtigung der Netzverluste.- 3. Der hydrothermische Verbundbetrieb.- 3.1. Aufgabenstellung.- 3.2. Der hydrothermische Verbundbetrieb mit Speicherwasserkraftwerken.- 3.2.1. Bemerkungen zur geordneten Belastungsdauerlinie.- 3.3. Berechnung des hydrothermischen Verbundbetriebs mit Hilfe von Gradientenverfahren.- 3.3.1. Aufgabenstellung.- 3.3.2. Berechnung des Gradienten der Kostenfläche.- 3.3.3. Aufteüung in hydraulische und thermische Optimierung und Elimination der Lagrange-Multiplikatoren.- 3.3.4. Ermittlung optimaler Schrittlängen.- 3.3.5. Berücksichtigung der Bereichseinschränkungen.- 3.4. Wasserverbrauchskurven von Wasserkraftwerken.- 3.5. Optimale Maschinenauswahl für den Betrieb (Unit commitment).- 3.6. Optimierung des hydrothermischen Verbundbetriebs mit Hilfe der dynamischen Programmierung.- 3.6.1. Lösung bei festen Anfangs-und Endpunkten.- 3.6.2. Anwendung eines zyklischen Dynamic-Programming-Algorithmus für den hydrothermischen Verbundbetrieb.- 3.6.3. Iteratives Dynamic-Programming.- 3.6.4. Optimaler Einsatz mehrerer Wasserkraftwerke.- 4. Sicherheit der Energieversorgung.- 4.1. Allgemeines.- 4.2. Definition der Ausfallraten.- 4.3. Berechnung der Ausfallwahrscheinlichkeit.- 4.4. Berücksichtigung des Selbstregeleffekts.- 4.5. Beispiele.- 4.5.1. Modellsysteme.- 4.5.2. Wahrscheinlichkeit von Simultanausfällen.- 4.5.3. Netzlastschätzfehler und Selbstregeleffekt.- 4.5.4. Einfluß der Blockgröße.- 4.5.5. Bestimmung der Reserveleistung.- 4.5.6. Versorgungszuverlässigkeit einzelner Netzknotenpunkte.- 5. Energieausbauplanung.- 5.1. Energieträger, Kraftwerke, Entwicklungen.- 5.2. Wartungs-und Revisionspläne.- 5.3. Arbeitskostenberechnung.- 5.4. Prinzip der Ausbauplanung.- 6. Anhang.- 6.1. Extrema.- 6.1.1. Funktion mit einer Veränderlichen ohne Nebenbedingungen.- 6.1.2. Extrema für Funktionen mit mehreren Veränderlichen ohne Nebenbedingungen.- 6.1.3. Extrema mit Nebenbedingungen in Gleichungsform; Lagrange-Multiplikatoren.- 6.2. Beispiele.- 6.3. Konvexe Mengen und Funktionen.- 6.3.1. Arithmetische Mittel.- 6.3.2. Konvexe Mengen.- 6.3.3. Konvexe Funktionen.- 6.3.3.1. Charakterisierung konvexer Funktionen durch die Differentialrechnung.- 6.4. Extremalaufgaben mit Nebenbedingungen in Ungleichungsform; Methode von Kuhn und Tucker.- 6.5. Variationsrechnung.- 6.5.1. Notwendige Bedingungen; Euler-Lagrangesche Differentialgleichung.- 6.5.2. Gleichungs- und Differentialgleichungs-Nebenbedingungen.- 6.5.3. Integralnebenbedingungen.- 6.6. Gradientenverfahren.- 6.7. Dynamic Programming.- 6.8. Matrizen.- 6.8.1. Die Dreiecksfaktorisierung von Banachiewicz und das direkte Auflösen linearer Gleichungssysteme.- 6.8.2. Die Eigenwerte hermitescher Matrizen; hermitesche Formen.- Bücher.- Einzelarbeiten und Zeitschriftenaufsätze.