Dynamische Kraftwerkssimulation und techno-ökonomische Bewertung von Flexibilisierungsmaßnahmen
Zusammenfassung
Abstract
Increasing the flexibility of conventional power plants is one key challenge for the transformationof the energy system towards a high share of renewable energies in power production. Flexible and dispatchable power plants fired by lignite, hard coal and natural gas will contribute during this ongoing transformation process as they compensate the intermittent power production from the renewable energy sources.
In this work, selected flexibility measures for hard‐coal‐fired power plants have been evaluated with regard to the achievable flexibilization and the thermodynamic effects on the power plant process. For this purpose, a dynamic power plant model has been built‐up using the Modelica library ClaRa in the simulation environment Dymola. The dynamic power plant model has been validated successfully against measurement data from the underlying reference power plant. The evaluation of flexibility measures first included the commonly proposed
options of the reduction of t...
Schlagworte
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- I–XII
- 1–4 1 Einleitung 1–4
- 1.1 Ausgangssituation
- 1.2 Ziele der Arbeit
- 1.3 Aufbau der Arbeit
- 5–12 2 Energiewirtschaftliche Grundlagen 5–12
- 2.1 Struktur des Strommarktes
- 2.1.1 Day-ahead-Handel
- 2.1.2 Intraday-Handel
- 2.1.3 Regelleistungsmärkte
- 2.2 Einfluss der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien
- 13–36 3 Kraftwerkstechnische Grundlagen 13–36
- 3.1 Flexibilität von Dampfkraftwerken
- 3.1.1 Begriffsdefinitionen
- 3.1.2 Aktuelle Flexibilitätsparameter
- 3.2 Technische Begrenzungen der Flexibilitätsparameter
- 3.2.1 Mindestlast
- 3.2.2 Laständerungsgeschwindigkeit
- 3.2.3 Anfahren
- 3.3 Maßnahmen zur Bereitstellung von Primärregelleistung (PRL)
- 3.3.1 Androsselung des HD-Turbinenventils
- 3.3.2 Variation des Kondensatmassenstroms
- 3.3.3 Deaktivierung der Hochdruckvorwärmer
- 3.3.4 Variation der Betriebsparameter der Kohlemühlen
- 3.3.5 Weitere PRL-Maßnahmen
- 3.3.6 Kombination von PRL-Maßnahmen
- 3.4 Thermische Energiespeicher (TES) im Kraftwerksprozess
- 3.4.1 Theoretische Grundlagen zu TES
- 3.4.2 Realisierte TES-Anwendungen im Bereich der Stromerzeugung
- 3.4.3 Forschung und Entwicklung für TES im Bereich der Stromerzeugung
- 3.5 Referenzprozess
- 3.5.1 Wesentliche Daten des Basiskraftwerks
- 3.5.2 Aufbau des Dampferzeugers
- 3.5.3 Betriebskonzept und Flexibilitätsparameter
- 37–68 4 Dynamisches Simulationsmodell 37–68
- 4.1 Einführung in die Kraftwerkssimulation
- 4.2 Aufbau des Simulationsmodells und verwendete Software
- 4.3 Komponentenmodelle wesentlicher (Teil-) Systeme
- 4.3.1 Dampferzeuger
- 4.3.2 Kohlezuteilung und -aufbereitung
- 4.3.3 Dampfturbinen
- 4.3.4 Zwei-Phasen-Behälter
- 4.4 Leittechnik
- 4.4.1 Blockregelung
- 4.4.2 Speisewasserregelung
- 4.4.3 Dampftemperaturregelung
- 4.4.4 Umwälzregelung
- 4.4.5 Füllstandsregelung des Speisewasserbehälters
- 4.5 Validierung
- 69–129 5 Simulationen zu ausgewählten Flexibilisierungsmaßnahmen 69–129
- 5.1 1-Mühlenbetrieb
- 5.2 Indirektes Feuerungssystem
- 5.3 Integration eines Ruths-Speichers
- 5.3.1 Integrationskonzept
- 5.3.2 Betriebliche Grenzen und Leistungspotentiale
- 5.3.3 Auslegung
- 5.3.4 Leittechnische Einbindung im dynamischen Simulationsmodell
- 5.3.5 TES-Einsatz zur Erbringung einer Lastanpassung
- 5.3.6 TES-Einsatz zur Steigerung der Laständerungsgeschwindigkeit
- 5.3.7 TES-Einsatz während eines Referenzlastverlaufs
- 5.3.8 Sprungantworten
- 5.4 Bereitstellung von Primärregelleistung
- 5.4.1 Leistungs- und Kapazitätsdefizit des Kraftwerksprozesses
- 5.4.2 Sprungantworten klassischer PRL-Maßnahmen
- 5.4.3 Leistungs- und Kapazitätspotential der PRL-Maßnahmen inkl. TES
- 5.4.4 Koordinierte PRL-Bereitstellung
- 5.5 Identifizierte Flexibilisierungspotentiale
- 130–156 6 Techno-ökonomische Bewertung ausgewählter Flexibilisierungsmaßnahmen 130–156
- 6.1 Modell zur Bestimmung des Kraftwerkseinsatzes am Spotmarkt
- 6.1.1 Datengrundlage
- 6.1.2 Funktionsweise des Kraftwerkseinsatzmodells
- 6.1.3 Validierung des Kraftwerkseinsatzmodells
- 6.2 Einfluss der Mindestlast auf den Kraftwerkseinsatz
- 6.3 Modell zur Bestimmung des Einsatzes eines Energiespeichers
- 6.4 Einsatz eines technologieneutralen Energiespeichers
- 6.5 Kraftwerks- und Speichereinsatz zur Bewertung der Ruths-Speicher-Integration
- 6.6 Resultate der techno-ökonomischen Betrachtungen
- 157–170 7 Zusammenfassung und Ausblick 157–170
- 7.1 Zusammenfassung
- 7.2 Ausblick
- A1 Forschungsprojekte zur Flexibilisierung von Kraftwerken durch TES
- A2 Komponentenmodell für Ruths-Speicher inkl. Validierung
- A3 Validierung des Kraftwerksmodells mit weiteren Messreihen
- A4 Sprungantworten und Potentiale weiterer PRL-Maßnahmen
- A5 Ergänzende Diagramme zur koordinierten PRL-Bereitstellung
- A6 Einsatz eines Energiespeichers auf dem Day-ahead-Markt
- A7 Historische Auswertung zur Wirtschaftlichkeit von Energiespeichern
- 171–179 Literatur 171–179
