VPP - Das virtuelle Kraftwerk - Anlagen-Management-System für Kraftwerke

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virtuelles Kraftwerk
Demo-Kraftwerk
Monitoring im VPP
Optimierung im VPP
Verbund Optimierung
VPP Data Warehouse
Visualisierung im VPP
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Beschreibung / Description

Hinter dem Begriff virtuelles Kraftwerk verbirgt sich ein Anlagen-Management-System für Kraftwerke. Das Ziel dieses übergeordneten Management-Systems ist die gesamtheitliche Betrachtung eines Energieversorgungs-Unternehmens (EVU) einschliesslich der Produktionsprozesse, also der Kraftwerke. Das virtuelle Kraftwerk für ein EVU, bzw. einen Kraftwerksbetreiber enthält Funktionen, die einem Unternehmen im liberalisierten Energie-Markt mit real existierenden Kraftwerksanlagen von Nutzen sind. Die Funktionen bieten eine exakte Überwachung und spezifische Optimierung der Kraftwerksprozesse, ausserdem ermöglichen sie ein umfangreiches Dokumenten-, Informations-, und Wartungs-Management. Das virtuelle Kraftwerk für ein EVU, bzw. einen Kraftwerksbetreiber enthält Funktionen, die einem Unternehmen im liberalisierten Energie-Markt mit real existierenden Kraftwerksanlagen von Nutzen sind.

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... was hinter dem virtuellen Kraftwerk VPP steckt

Willkommen im "virtual power plant VPP" oder auch "virtuelles Kraftwerk" genannt. Hinter dem Begriff "virtual power plant VPP" verbirgt sich ein Anlagen-Management-System für Kraftwerke.

Das Ziel dieses übergeordneten Management-Systems ist die gesamtheitliche Betrachtung eines Energieversorgungs-Unternehmens (EVU) einschliesslich der Produktionsprozesse, also der Kraftwerke.

Das virtuelle (Demo-) Kraftwerk "Bollerberg 1"

Das "virtuelle Kraftwerk" für ein EVU, bzw. einen Kraftwerksbetreiber enthält Funktionen, die einem Unternehmen im liberalisierten Energie-Markt mit real existierenden Kraftwerksanlagen von Nutzen sind.

Die Funktionen bieten eine exakte Überwachung und spezifische Optimierung der Kraftwerksprozesse, ausserdem ermöglichen sie ein umfangreiches Dokumenten-, Informations-, und Wartungs-Management.

Das virtuelle (Demo-)Kraftwerk "Bollerberg 1" ist ein kombiniertes Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk (GuD-Anlage), welches Energie in Form von Strom und Fernwärme produziert.

Es entspricht einer für europäische Umgebungsverhältnisse geplanten GuD-Anlage, mit einer Nennleistung von 250 MW elektrisch, und 150 MW thermisch.

Bei Umgebungs-Temperaturen unter 5°C wird die von der Gasturbine angesaugte Luft mittels Luft-Vorwärmung vorgewärmt, um Vereisungen vorzubeugen.

Die Monitoring-Funktionen im virtuellen Kraftwerk VPP

Das virtuelle Kraftwerk VPP enthält Überwachungsfunktionen (Monitoring) für den Wasser-/Dampfkreislaufs, sowie einer Diagnosefunktion für einzelne Komponenten der Anlage, damit kann der Zustand (Performance) der Kreisläufe und einzelnen Komponenten überwacht werden.

Die Überwachung wird in diesen Beispielen nur simuliert, da für die reale Prozessüberwachung permanent Messdaten aus dem Kreislaufprozess benötigt werden. Diese Messdaten werden einer Daten Validierung unterzogen, so lässt sich ein exaktes Abbild des Prozesses erzeugen. Ferner werden Parameter für die Anlagen Wirtschaftlichkeit berechnet, ausserdem lassen sich einzelne Trends aus der Datenbank abrufen (Simulation).

Die Ergebnisse dieser Überwachung werden für weitere Optimierungen der Prozesse genutzt, beispielsweise lässt sich die Stromverlustkennziffer ermitteln. Weitere Optimierungen, wie die Bestimmung des optimalen Verhältnisses von Wärme- und Stromabgabe (maximaler Benefit) sind ebenfalls nur mit validierten Messdaten möglich.
Das Beispiel zeigt die kontinuierliche Berechnung der Stromverlustkennziffer für diverse Lastfälle eines konventionellen Kraftwerks.

Die Optimierungs-Funktionen im virtuellen Kraftwerk VPP

Eine ökonomischer Kraftwerksbetrieb verlangt das permanentes Wissen über die Prozesszustände der Anlage(n) mit einem hohen Grad an Genauigkeit. Dies ist die grundlegende Anforderung für eine geeignete Optimierung.

Die charakteristischen Werte, die für die Optimierung der Prozesse notwendig sind, lassen sich nur durch eine konsistente Berechnung des gesamten Prozesskreislaufes, inklusive einer Daten-Validierung, ermitteln.

Mittels der Funktion Vorhersage Simulation lassen sich exakte Prognosen zur Performance unter bestimmten Umgebungsbedindungen erstellen.

Verbund Optimierung von Kraftwerken

Die Verbund Optimierung von Kraftwerken erzielt unabhängig von den einzelnen Kraftwerks-Typen einen optimalen technischen und wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen.

Unabhängig davon ob die Kraftwerke nur Strom oder auch zusätzlich Fernwärme oder Dampf im Verbund erzeugen - das virtuelle Kraftwerk berechnet mittels Optmierungssequenzen die optimalen Lastfälle bzw. Betriebsvorgaben für die einzelnen Anlagen.

Dabei werden alle gegebenen Vorgaben wie den Umgebungsbedingungen Wetter, Lastvorgaben, aktuelle Einspeisungen ins Netz, Preisvorgaben, thermische Wärmeauskopplung, sowie die Gütegrade der einzelnen Anlagen für die Optimierung verwendet.

Das Ergebnis ist ein an die Vorgaben angepasster optimaler Betrieb ALLER Anlagen, sowohl kommerziell (Steigerung des Gesamt-Wirkungsgrad) als auch technis (angepasstes Wartungs-Management).

Data-Warehouse im "virtuelen Kraftwerk VPP"

Data-Warehouse für ein umfangreiches Dokumenten- und Informations-Management im "virtuellen Kraftwerk": Das Data Warehouse ist ein wesentlicher Bestandteil für ein unternehmensorientiertes Wissensmanagement.

Innerhalb des Anlagen-Managemnent-Systems für Kraftwerke, bildet das Data Warehouse eine zentrale Datenbank, in der die gemessenen und validierten Daten der Anlagenprozesse konsolidiert und gespeichert werden.
Die Daten werden als History, beispielsweise für eine Langzeit-Analyse der Prozesse, gespeichert. Der Zugriff auf die Daten erfolgt über die Zugriffskontrolle mit entsprechenden Suchfunktionen (Suchmaschine bzw. Arbeitspaketstruktur).

Ausserdem stellt das Data Warehouse die Projektdokumentation, wie etwa Handbücher, technische Daten, Bauteilspezifikation und Systembeschreibungen, für ein fundiertes Wissensmanagement, bereit.

Visualisierung des "virtuellen Kraftwerks VPP"

Das virtuelle Kraftwerk für die Visualisierung dient der optischen Darstellung eines Kraftwerks oder einer anderen Anlage.

Die Visualisierung einer Kraftwerksanlage kann für PR- bzw. für Lehrzwecke verwendet werden. Eine interaktive Steuerung per Maus/Joystick ermöglicht dem Benutzer sich "frei" in dem virtuellen Kraftwerk zu bewegen, und bei Bedarf auf entsprechende Informationen über das Kraftwerk zurückgreifen zu können.

Dieses "virtuelle Kraftwerk" ist ein Modell einer Kraftwerksanlage, welches die Funktionsweise eines bestimmten Typs von Kraftwerk demonstrieren soll.
Es eignet sich ebenso als ein multi-funktionelles Tool für Schulungs- und Trainingszwecke, da es ein exaktes virtuelles Abbild einer vorhandenen Anlage ist.

Die Isometrien der Anlage werden mittels eines neuartigen Laser-Scanners in Form einer Punktwolke erfasst, anschliessend wird die Punktwolke mittels eines speziellen Verfahrens, mit Oberflächen versehen. Das Ergebnis ist ein exaktes steuerungsfähiges 3-D-Modell einer vorhandenen Anlage.

Wer hinter dem "virtuellen Kraftwerk VPP" steckt...

Jagtiani Engineering & Consulting konzipierte das virtuelle Kraftwerks VPP im Jahr 2001 kurze Zeit nach der Liberalisierung des Strom-Markts in Deutschland.

Dipl.-Ing. MSE (Kraftwerkstechnik) Sanjev Jagtiani, unabhängiger beratender Ingenieur für die Strom- & Energie-Wirtschaft, Ingenieurbüro mit Sitz in CH-8330 Pfäffikon (ZH).

Spezialisiert im Bereich Anlagenbau, Anlagenplanung (Detail-/Basic-Engineering) und Projekt-Ausführung, Kreislaufberechnung Simulation mit EBSILON, Inbetriebsetzung thermische Energieerzeugungsanlagen, DMS (Dokumentations-Management), Standardisierung, Prozess Optimierung, Genehmigungsverfahren, sowie Qualitäts- und Claim Management von Grosskraftwerken (GuD- Kombi-Kraftwerk, Kohlekraftwerke, thermische Anlagen).

Aktionen / Info

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