DE102009010796A1

DE102009010796A1 - Verfahren zur Kraftwerkseinsatzplanung

Info

Publication number: DE102009010796A1
Application number: DE102009010796A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dürr; Paul Herrmann; Wilfried Sicking; Michael Dr. Unkelbach
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-09-02
Also published as: WO2010097336A1; CA2753687A1; US20120101650A1; EP2401709A1; CN102334135A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kraftwerkseinsatzplanung (18) einer Kraftwerksflotte mit mehreren Kraftwerksanlagen, wobei aktuelle Leittechnikwerte in Modelle für Lebensdauerberechnungen (20) eingespeist werden, aus den Lebensdauerberechnungen (20) Wartungsinformationen (21) abgeleitet werden und die Wartungsinformationen (21) in einer Berechnung einer Kraftwerkseinsatzplanung (18) berücksichtigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation eines Kraftwerksparks hinsichtlich optimaler Fahrweise unter Berücksichtigung leittechnischer Informationen.
Im Rahmen der Kraftwerksplanung werden Kraftwerke auf Grund ökonomischer und technischer Randbedingungen eingesetzt. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer solchen Kraftwerkseinsatzplanung 1 aus dem Stand der Technik.
Am Beginn der Planung stehen das Umfeld bzw. die Randbedingungen 2 unter denen Strom produziert werden soll. Zu berücksichtigen sind neben Liefervereinbarungen 3 und der aus der Erfahrung zu erwartenden Energienachfrage 4 unter anderem auch darüber hinausgehende spezielle Wünsche der Kunden 5, mit denen beispielsweise Lastgänge vereinbart werden, die in der Regel starken tageszeitlichen Schwankungen unterliegen, sowie wochentagsabhängig und saisonal unterschiedlich sein können. Da elektrischer Strom nur in geringem Umfang und unter Verlusten gespeichert werden kann, müssen der Stromhandel und die Stromerzeugung den zeitlichen Schwankungen des Stromverbrauchs nachfolgen.
Neben diesen Vorgaben sind die Gegebenheiten 6 zu prüfen, wie z. B. die zu den jeweiligen Zeiten pro erzeugter MWh anfallenden Betriebskosten 7, insbesondere der Brennstoffverbrauch 8, aber auch Anfahrkosten 9. Des Weiteren wird die Verfügbarkeit 10 der einzelnen Anlagen der Flotte geprüft. Notwendige Wartungsarbeiten sorgen beispielsweise dafür, dass nicht die gesamte Flotte zu jeder Zeit eingesetzt werden kann. Ebenso ist ein einsetzbarer Lastbereich 11 zu berücksichtigen, das heißt, dass ein Kraftwerk nicht beliebig wenig Energie, sondern nur zwischen einem von Null verschiedenen Minimal- und einem Maximalwert liefern kann. Zu den zu prüfenden Gegebenheiten zählen auch Wettervorhersagen 12, insbesondere Wind prognosen für einen evtl. vorhandenen Windpark, und die Verfügbarkeit beispielsweise eines Kohlekraftwerks als Sekundärreserve 13 oder zur Frequenzstütze 14 für Windkraftanlagen (bzw. auch Fail-Over, falls kein Wind geht).
Mit diesen Vorgaben wird eine Aufteilung der Anlagen der Flotte in einem Einsatzfahrplan 15 mit Reserve 16 festgelegt.
Die tatsächliche Benutzung der Anlage 17 kann hiervon natürlich abweichen.
Durch die veränderte Zusammenstellung des neuen Energiemixes sind die Kraftwerksbetreiber einer neuen Herausforderung gegenübergestellt. Beispielsweise hat der Einsatz erneuerbarer Energien Vorrang, das heißt dass die bisherigen Standard-Kraftwerke sich an die erneuerbaren Energien anpassen müssen. Aus einem Basiskraftwerk wird ein Peaker (das heißt, statt eines kontinuierlichen Betriebes sind häufige Laständerungen zu verkraften). Nachteilig hieran ist, dass dadurch die Belastung der betroffenen Anlagen der Flotte steigt und somit auch deren Instandhaltungsaufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es, das genannte Verfahren zur Kraftwerkseinsatzplanung weiterzuentwickeln, so dass eine verbesserte Einsatzplanung mit höherer Lebensdauer der Anlagen erzielt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Indem bei einem Verfahren zur Kraftwerkseinsatzplanung einer Kraftwerksflotte mit mehreren Kraftwerksanlagen aktuelle Leittechnikwerte in Modelle für Lebensdauerberechnungen eingespeist werden, aus den Lebensdauerberechnungen Wartungsinformationen abgeleitet werden und die Wartungsinformationen in einer Berechnung einer Kraftwerkseinsatzplanung berücksichtigt werden, kann der Lebenszyklus der Hauptkomponenten in der Einsatzplanung be rücksichtigt und die Nutzung der Anlagen über ihre Lebensdauer verbessert werden.
Vorteilhafter Weise wird eine bei einem üblichen Betrieb der Kraftwerksflotte in ein ungünstiges Zeitintervall der Kraftwerkseinsatzplanung fallende Wartung einer Anlage vorgezogen. Damit wird sichergestellt, dass einerseits zu erfolgende Wartungsarbeiten rechtzeitig und beispielsweise zu Zeiten geringer Energienachfrage und niedriger Strompreise durchgeführt werden und andererseits zu Zeiten hoher Energienachfrage die entsprechende Anlage verfügbar ist.
Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn eine bei einem üblichen Betrieb der Kraftwerksflotte in ein ungünstiges Zeitintervall der Kraftwerkseinsatzplanung fallende Wartung einer Anlage dadurch aufgeschoben wird, dass die Anlage weniger belastet wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass von einer anderen Anlage der Flotte mehr Energie geliefert wird.
Zweckmäßigerweise werden zur Lebensdauerberechnung Auslegungs- und Auslieferungsdaten berücksichtigt. Möglicherweise wurde eine Anlage oder Komponenten einer Anlage für einen Anderen Zweck (Temperatur, Druck, Feuchte, Lasten) konzipiert, als dies im tatsächlichen Betrieb der Fall ist. Bei Belastungen, die über die Spezifikationen der Komponenten oder Anlagen hinausgehen, ist mit höherem Verschleiß und früherem Ausfall zu rechnen, so dass der Wartungsaufwand angepasst werden muss.
Es ist ebenfalls zweckmäßig, wenn zur Lebensdauerberechnung historische Daten berücksichtigt werden, da für eine umfassende Planung der Wartung die Gesamtschau der Belastung der jeweiligen Komponente oder Anlage wesentlich ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn zur Lebensdauerberechung Modelle verwendet werden.
Vorteilhafter Weise werden zur Lebensdauerberechung sensorische Daten verwendet.
Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, wenn Erfahrungswerte in die Lebensdauerberechung einfließen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn für die Kraftwerkseinsatzplanung Betriebsstunden einer Komponente berücksichtigt werden.
Außerdem ist es zweckmäßig, wenn Betriebsmittel, wie Ersatzteile, bei der Festlegung eines Wartungsintervalls berücksichtigt werden.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich:
1 eine schematische Darstellung der Kraftwerkseinsatzplanung nach dem Stand der Technik und
2 eine Kraftwerkseinsatzplanung unter Berücksichtigung leittechnischer Informationen.
2 zeigt schematisch die erfinderische Kraftwerkseinsatzplanung 18. Informationen der Leittechnik 19 und einer vorläufigen Kraftwerkseinsatzplanung 15 werden in Modelle für Lebensdauerberechnungen 20 eingespeist. Bei diesen Lebensdauerberechnungen 20 werden wartungsrelevante Daten wie zum Beispiel die aufgelaufene Anzahl der Betriebsstunden einer Turbine beziehungsweise eines Kessels in der Anlage sowie die Anzahl der Stunden gemäß geplantem Kraftwerkseinsatzplan 15, die eine Komponente in der Anlage noch vor sich hat, berücksichtigt. Aus den Lebensdauerberechnungen 20 lassen sich für die jeweiligen Anlagen Wartungsinformationen 21 ableiten. Unter Berücksichtigung der vorhandenen Betriebsmittel kann nun rechtzeitig eine Planung 23 der Wartung 22 erfolgen. Da der voraussichtliche Fälligkeitstermin der Wartung 21 bekannt ist, kann mit Hilfe des vorläufigen Einsatzplans 15 der rechnerisch ermittelte Zeitpunkt für die Wartung, für die die An lage voraussichtlich stillgelegt 24 und anschließend wieder hochgefahren 25 werden muss, beispielsweise auf eine Zeit geringer Energienachfrage vorgezogen 26 werden oder durch entsprechend angepasste Fahrweise auf einen späteren Zeitpunkt verschoben 27 werden. Im letzten Fall kann dies eine Änderung der vorläufigen Kraftwerkseinsatzplanung 15 bedeuten, da die geringere Belastung der zu wartenden Anlage oder deren Komponenten durch andere Anlagen der Flotte kompensiert werden muss.

Claims

Ein Verfahren zur Kraftwerkseinsatzplanung (18) einer Kraftwerksflotte mit mehreren Kraftwerksanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass aktuelle Werte einer Leittechnik (19) in Modelle für Lebensdauerberechnungen (20) eingespeist werden, aus den Lebensdauerberechnungen (20) Wartungsinformationen (21) abgeleitet werden und die Wartungsinformationen (21) in einer Berechnung einer Kraftwerkseinsatzplanung (18) berücksichtigt werden.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine bei einem üblichen Betrieb der Kraftwerksflotte in ein ungünstiges Zeitintervall der Kraftwerkseinsatzplanung (18) fallende Wartung (22) einer Anlage vorgezogen (26) wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine bei einem üblichen Betrieb der Kraftwerksflotte in ein ungünstiges Zeitintervall der Kraftwerkseinsatzplanung (18) fallende Wartung einer Anlage dadurch aufgeschoben (27) wird, dass die Anlage weniger belastet wird.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Lebensdauerberechnung (20) Auslegungs- und Auslieferungsdaten berücksichtigt werden.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Lebensdauerberechnung (20) historische Daten berücksichtigt werden.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Lebensdauerberechung (20) Modelle verwendet werden.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Lebensdauerberechung (20) sensorische Daten verwendet werden.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Erfahrungswerte in die Lebensdauerberechung (20) einfließen.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Kraftwerkseinsatzplanung (18) Betriebsstunden einer Komponente berücksichtigt werden.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Betriebsmittel bei der Festlegung eines Wartungsintervalls berücksichtigt werden.