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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Gasbezuges für mehrere Gasverbraucher aus einem Gastransportnetz.
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Gastransportnetze in Europa sind teilweise in Marktgebiete aufgeteilt, die aus dem Zusammenschluss eines Versorgungsgebietes einer Reihe von Fernleitungsnetzbetreibern bestehen. Innerhalb eines Marktgebiets muss ein Gaslieferant den betreffenden Netzen stets die Menge an Gas zuführen, die er oder seine Kunden den Netzen entnehmen, ohne dass es sich bei der entnommenen Menge auch um das vom Gaslieferanten zugeführte gleiche physische Gas handelt. Dazu findet eine Bilanzierung statt, durch die der Lieferant Einspeisungen und Ausspeisungen in das Netz ausgleicht. Das Gas kann an einem beliebigen Ort dem Gastransportnetz an sogenannten Exits oder Ausspeisepunkten entnommen werden, wofür eine Entnahmegebühr zu zahlen ist. Der Gaslieferant kann an einem beliebigen Punkt Gas in das Netz an einem sogenannten Entry (Einspeisepunkt) einspeisen.
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Die Versorgung von Gaskraftwerken als Gasverbraucher erfolgt vorrangig noch durch langfristige Gaslieferverträge, teilweise auch schon durch an liquiden Märkten gehandeltes Gas.
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Hierzu ist es bekannt und üblich, über bestimmte Zeiträume einen Bezugsbedarf zu veranschlagen und zu bestellen. Ein Mehrbezug oder Minderbezug aufgrund von Verbrauchsabweichungen einzelner Gasverbraucher kann je nach vertraglicher Gestaltung mit dem Gasversorger zu Mehrkosten führen, da der Gasversorger sowohl bei Mehrbezug als auch bei Minderbezug einen Aufpreis erhebt.
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Darüber hinaus ist der Ausgleich von Einspeisungen und Ausspeisungen in das Netz um so aufwendiger, je größer die Abweichungen von vertraglich vereinbarten Bezugsmengen und tatsächlich ausgespeisten Bezugsmengen sind.
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Insbesondere Gaskraftwerke werden üblicherweise zur Deckung von Spitzenlastbedarf oder Regelenergie im Stromnetz betrieben. Auch ist der Betrieb von Gaskraftwerken als Heizkraftwerke üblich. Der Spitzenlastbedarf ist wiederum davon abhängig, ob und in welchem Umfang Strom aus regenerativen Energieträgern in das Stromnetz eingespeist wird. Dies wiederum unterliegt wetterbedingten und jahreszeitbedingten Schwankungen. Gaskraftwerke sind daher überwiegend, wenngleich nicht ausschließlich, als Gasverbraucher unmittelbar an den aktuellen Strombedarf oder Wärmebedarf gekoppelt, sodass eine direkte Koppelung des Gasbezuges an den Strom- oder Wärmebedarf gegeben ist, wenn der betreffende Gasverbraucher technisch nicht in der Lage ist, den Gasbezug zumindest in gewissen Grenzen vom Strom- oder Wärmebedarf, d. h. von der Last des Gasverbrauchers zu entkoppeln. Gaskraftwerke, die einen Gasspeicher oder alternativ eine Gasleitung mit Puffereigenschaften umfassen, sind beispielsweise grundsätzlich in der Lage Bezugsschwankungen auszugleichen, was aber für die Mehrheit bestehender Gaskraftwerke nicht zutrifft.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung des Gasbezuges für mehrere Gasverbraucher aus einem Gastransportnetz bereitzustellen, mit welchem der Gasbezug für mehrere Gasverbraucher so vergleichmäßigt werden kann, dass ein Mehrbezug oder ein Minderbezug an Gas bezogen auf eine veranschlagte Bezugsmenge möglichst vermieden wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Regelung des Gasbezuges für mehrere Gasverbraucher aus einem Gastransportnetz, wobei wenigstens der Gasbezug eines Gasverbrauchers lastentkoppelt regelbar ist und alle Gasverbraucher jeweils über wenigstens einen Ausspeisepunkt an das Gastransportnetz angeschlossen sind, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- a) Zusammenfassen der Gasverbraucher zu einem virtuellen Bilanzkreis,
- b) Veranschlagen einer Gasbezugsmenge für die Verbraucher des Bilanzkreises über einen vorgegebenen Bezugsbilanzzeitraum,
- c) Fortlaufendes Messen des Gasbezuges aller Gasverbraucher des Bilanzkreises,
- d) Aufteilen des Bezugsbilanzzeitraums in n Verbrauchsbilanzzeiträume,
- e) Regeln des Gasbezuges wenigstens eines Gasverbrauchers, wenn eine tatsächliche und/oder eine prognostizierte Bezugsmenge aller Gasverbraucher des Bilanzkreises von der insgesamt für diese Gasverbraucher veranschlagten Bezugsmenge abweicht, so dass die innerhalb eines Verbrauchsbilanzzyklus bezogene Gasmenge an die veranschlagte Bezugsmenge angenähert wird oder dieser entspricht.
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Ein Bezugsbilanzzeitraum im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Zeitraum, über welchen eine bestimmte Gasbezugsmenge veranschlagt wird, die möglichst über diesen Bezugsbilanzzeitraum auch tatsächlich bezogen werden soll, undzwar mit möglichst geringer Abweichung. Als Bezugsbilanzzeitraum kann beispielsweise ein Tag vorgesehen sein, für den eine zu beziehende und verbrauchende Gasmenge veranschlagt wird. Die Bilanz zwischen bezogener und veranschlagter Gasmenge sollte innerhalb dieses Bezugsbilanzzeitraums ausgeglichen sein, d. h. die bezogene Gasmenge sollte der veranschlagten Gasmenge entsprechen.
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Unter einem Verbrauchsbilanzzeitraum im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Zeitraum zu verstehen, der kleiner als der Bezugsbilanzzeitraum ist und innerhalb dessen ein Ausgleich zwischen der veranschlagten Gasbezugsmenge und der tatsächlich bezogenen Gasmenge erfolgen soll.
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Dass der Bezugsbilanzzeitraum n Verbrauchsbilanzzeiträume umfasst, bedeutet, dass dieser ein ganzteiliges Vielfaches an Verbrauchsbilanzzeiträumen bildet.
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Ein Bilanzkreis im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass mehrere Gasverbraucher zu einem Verbraucherpool zusammengefasst werden, innerhalb dessen unterschiedlich große Gasbezugsmengen im Sinne einer Bilanz ausgeglichen werden.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, sowohl regelbare Gasverbraucher als auch nicht regelbare Gasverbraucher zu einem Bilanzkreis, d. h. zu einem virtuellen Verbraucherpool, zusammenzufassen, sodass ein Mehr- oder Minderbezug unter den einzelnen Gasverbrauchern ausgeglichen werden kann, mit dem Ziel, die bezogene Gasmenge möglichst konstant und nahe an der veranschlagten und schlussendlich auch kontraktierten Gasmenge zu halten.
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Ein regelbarer Gasverbraucher im Sinne der Erfindung ist ein solcher Gasverbraucher, der lastentkoppelt regelbar ist, d. h. dessen Bezugsmenge zumindest über bestimmte Zeiträume vom tatsächlichen Lastverhalten entkoppelt ist.
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Dabei macht sich die Erfindung den Umstand zu Nutze, dass ein etwaiger Mehrbezug oder Minderbezug an Gas nach Bilanzierung der nicht regelbaren Gasverbraucher innerhalb des virtuellen Bilanzkreises durch eine Regelung der Bezugsmenge des regelbaren Gasverbrauchers ausgeglichen werden kann.
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Erfindungsgemäß wird also wenigstens ein regelbarer Gasverbraucher mit wenigstens einem nicht regelbarem Gasverbraucher oder vorzugsweise mit mehreren nicht regelbaren Gasverbrauchern in einem Bilanzkreis zusammengefasst, wobei der Gasbezug des regelbaren Gasverbrauchers so geregelt wird, dass insgesamt die Bilanz des Gasbezuges aller Gasverbraucher innerhalb des virtuellen Bilanzkreises zum Ende eines Verbrauchsbilanzzeitraums ausgeglichen ist, sodass insgesamt möglichst geringe, vorzugsweise keine Mehr- oder Mindermengen an Gasbezug anfallen. Es können auch mehrere regelbare Gasverbraucher zu einem Bilanzkreis zusammengefasst werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst eine automatische Erfassung von Soll-Ist-Abweichungen zwischen einem veranschlagtem Gasbezug und einem tatsächlichen Gasbezug zur Mengenanpassung an einem oder mehreren vom Bedarf entkoppelten Ausspeisepunkten des Gastransportnetzes, eine Berechnung von entsprechenden Korrekturwerten oder Regelstellwertensowie eine automatische Fernübertragung der Regelstellwerte direkt auf die Regelventile des betroffenen Gasverbrauchers bzw. Kraftwerks.
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Nach der Erfindung wird davon ausgegangen, dass jedem Gasverbraucher wenigstens ein Ausspeisepunkt des Gastransportnetzes zugeordnet ist. Einem Gasverbraucher können allerdings auch mehrere Ausspeisepunkte zugeordnet sein.
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Wie vorstehend bereits erwähnt, ist als Gasverbraucher ein Gaskraftwerk vorgesehen, als Verbraucher mit regelbarer Gasbezugsmenge ist zweckmäßigerweise wenigstens ein Gaskraftwerk mit wenigstens einer Gaspufferleitung oder einem Gasspeicher, beispielsweise in Form eines Druckgasspeichers vorgesehen.
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Vorzugsweise erfolgt die Regelung des Gasbezuges innerhalb eines Verbrauchsbilanzzeitraums iterativ, d. h. dass die Regelung des Gasbezuges des regelbaren Gasverbrauchers so durchgeführt wird, dass die insgesamt in dem Bilanzkreis bezogene Gasmenge gegen Ende eines jeden Verbrauchsbilanzzeitraums an die veranschlagte Bezugsmenge angenähert ist. Das heißt, das Ziel der Regelung ist, einen Ausgleich zwischen bezogener und veranschlagter Gasmenge jeweils zum Ende des Verbrauchsbilanzzeitraums zu erzielen.
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Die Regelung umfasst vorzugsweise mehrere Iterationszyklen innerhalb eines Verbrauchsbilanzzeitraums, wobei ein Iterationszyklus den tatsächlichen Gasbezug seit Beginn des Verbrauchsbilanzzeitraums und eine Prognose eines zukünftigen Gasbezugs zum Ende des Verbrauchsbilanzzeitraums umfasst, wobei ein Regeleingriff zur Regelung des Gasbezuges veranlasst wird, wenn ein für das Ende des Verbrauchsbilanzzeitraums ermittelter Gasbezug von dem veranschlagten Gasbezug abweicht.
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Eine Prognose eines zukünftigen Gasbezuges innerhalb eines Verbrauchsbilanzzeitraums kann beispielsweise in Abhängigkeit des bisher innerhalb des Verbrauchsbilanzzeitraums erfolgten tatsächlichen Gasbezuges erfolgen. Die Annahme kann beispielsweise dergestalt sein, dass der weitere Gasbezug innerhalb eines Verbrauchsbilanzzeitraums sich so entwickeln wird wie der tatsächliche Gasbezug innerhalb des bereits verstrichenen Verbrauchsbilanzzeitraums.
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Zweckmäßigerweise sind innerhalb eines Verbrauchsbilanzzeitraums Regeltotzeiten vorgesehen, um eine Übersteuerung der Regelung zu vermeiden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein erster Iterationszyklus innerhalb eines Verbrauchsbilanzzeitraums nach einer Mindestwartezeit nach Beginn eines Verbrauchsbilanzzeitraums gestartet wird, sodass eine zuverlässige Prognose für den Gasbezug zum Ende des Verbrauchsbilanzzeitraums möglich ist.
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Vorzugsweise wird zu Beginn eines jeden Verbrauchsbilanzzeitraums ein Regelstellwert des Gasverbraucher mit regelbarem Gasbezug anhand einer Startwertprognose vorgegeben. Ein Regelstellwert in diesem Sinne ist ein Sollstellwert für eines oder mehrere Gasregelventile des regelbaren Gasverbrauchers.
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Vorzugsweise berücksichtigt die Startwertprognose die Messung des tatsächlichen Gasbezuges der nicht lastentkoppelt regelbaren Gasverbraucher aus einem aktuellen/laufenden Verbrauchsbilanzzeitraum und die veranschlagte Gasbezugsmenge für einen zukünftigen Verbrauchsbilanzzeitraum.
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Da ein Regeleingriff im Sinne einer Sollwertvorgabe für ein Gasregelventil naturgemäß umso stärker ausfällt, je weiter ein Verbrauchsbilanzzeitraum bereits fortgeschritten ist, ist es sinnvoll, zu Beginn eines jeden Verbrauchsbilanzzeitraums eine Startwertprognose vorzugeben, insbesondere weil der letzte Regeleingriff eines Verbrauchsbilanzzeitraums als Startwert für eine Regelstellung des Gasregelventils nicht geeignet sein wird.
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Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird eine Startwertprognose bei jedem Iterationszyklus eines Verbrauchsbilanzzeitraums erstellt, wobei die Startwertprognose mit jedem Iterationszyklus aktualisiert wird.
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Im einfachsten Falle kann die Startwertprognose eines Regelstellwerts aus dem ermittelten bisherigen Gasbezug des Verbrauchsbilanzzeitraums und einem Vergleich dieses bisherigen Bezugs (Bezugsmenge) mit der veranschlagten Gasbezugsmenge für den zukünftigen Verbrauchsbilanzzeitraum berechnet werden. Mit jedem Iterationszyklus wird die Startwertprognose überschrieben.
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Zweckmäßigerweise erfolgt die Regelung des Gasbezuges über wenigstens ein Regelventil an wenigstens einem Ausspeisepunkt des Gastransportnetzes.
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Die Regelung des Gasbezuges kann beispielsweise unter Verwendung wenigstens einer Einrichtung zur elektronischen Datenverarbeitung und unter Verwendung wenigstens eines elektronischen Datenverarbeitungsprogramms erfolgen, sodass die Regelung im Sinne eines automatischen Soll-/Istwert-Ausgleichs erfolgen kann.
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Zweckmäßigerweise wird als Bezugsbilanzzeitraum ein nach Tagen bemessener Zeitraum von ≥ 1 Tag und als Verbrauchsbilanzzeitraum ein nach Stunden gemessener Zeitraum von ≥ 1 Stunde gewählt. Der nach Tagen bemessene Zeitraum kann zwischen 1 und 365 Tagen betragen. Zwischenwerte sind ganzzahlige Vielfache von 1. Als Bezugsbilanzzeitraum kann jeder Zeitraum in ganzen Tagen zwischen 1 Tag und 365 Tagen vorgesehen sein. Als Verbrauchsbilanzzeitraum kann jeder Zeitraum in ganzen Stunden zwischen 1 und 24 vorgesehen sein.
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Die Erfindung ist grundsätzlich so zu verstehen, dass die Wahl des Bezugsbilanzzeitraums sowohl als auch die Wahl des Verbrauchsbilanzzeitraums für die Erfindung nicht kritisch ist. Der Bezugsbilanzzeitraum muss lediglich eine ganzzahlige Anzahl von Verbrauchsbilanzzeiträumen umfassen.
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Bei einer zweckmäßigen Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Iterationszyklen unter Verwendung von regelmäßig, vorzugsweise mindestens minütlich ermittelten Messwerten und unter Verwendung von nach Minuten bemessenen Prognosezeiträumen durchgeführt werden.
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So ist dann eine fortlaufende Messung im Sinne der Erfindung mindestens als minütliche Erfassung von Messwerten zu verstehen.
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Eine veranschlagte Bezugsmenge an Gas kann beispielsweise in Kubikmetern ausgedrückt werden, wobei beispielsweise eine Tagesbezugsmenge als durchschnittliche Bezugsmenge in Nm3/h angegeben werden kann. Wenn der Bezugsbilanzzeitraum 24 Stunden beträgt, kann beispielsweise der Verbrauchsbilanzzeitraum 1 Stunde betragen, wobei das Ziel jeder Iteration zum Ende eines Verbrauchsbilanzzeitraums ist, den Stundenwert der veranschlagten Gasbezugsmenge in Nm3/h zu erreichen.
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Die minütlichen Bezugsmengen werden beispielsweise über Messeinrichtungen an jedem Ausspeisepunkt des Gastransportnetzes für einen Bilanzkreis eingeholt.
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Eine Prognose betreffend den voraussichtlichen Gasbezug innerhalb eines Verbrauchszeitraums kann beispielsweise anhand des Mittelwertes des tatsächlichen Gasbezuges über die vergangenen 10 Minuten erstellt werden, wobei die Annahme dahingehend ist, dass sich der Gasbezug innerhalb eines Verbrauchsbezugszeitraums so verhalten wird, wie der tatsächliche durchschnittliche Bezug der letzten 10 Minuten des Verbrauchsbezugszeitraums.
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Als Regeltotzeit kann beispielsweise eine Totzeit etwa 5 bis 15 Prozent des Verbrauchsbilanzzeitraums vorgesehen sein. Beträgt der Verbrauchsbilanzzeitraum beispielsweise 60 Minuten, so kann eine Totzeit von 5 Minuten vorgesehen werden. Innerhalb der Regeltotzeit erfolgt keine Iterationsberechnung.
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Vorzugsweise wird ein Regelstellwert zur Regelung des Gasbezuges des Gasverbrauchers mit regelbarem Gasbezug durch Soll-/Ist-Vergleich des zum Ende des Verbrauchsbilanzzeitraums ermittelten Gasbezugs erzeugt, wobei die Soll-/Ist-Abweichung mit einem Korrekturfaktor den Regelstellwert ergibt und wobei der Korrekturfaktor sich aus dem Verhältnis der Gesamtdauer des Verbrauchsbilanzzeitraums zur Restdauer des Verbrauchsbilanzzeitraums zum Zeitpunkt des Regeleingriffs ergibt.
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Durch Einführen eines solchen Korrekturfaktors wird der Regeleingriff umso stärker ausfallen, je weiter der Verbrauchsbilanzzeitraum fortgeschritten ist, um zum Ende des Verbrauchsbilanzzeitraums einen Ausgleich zwischen veranschlagter und bezogener Gasmenge zu erzielen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zur Regelung des Gasbezuges mehrere Gasverbraucher zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens umfasst wenigstens zwei Gasverbraucher, wenigstens eine Regeleinrichtung, Mittel zur Messung des Gasbezuges jedes Verbrauchers, vorzugsweise in Form von Volumenstrommesseinrichtungen, wenigstens eine Einrichtung zur elektronischen Datenverarbeitung von Messdaten und zur Erzeugung von Regelstellwerten für die Regeleinrichtung sowie Mittel zur Übertragung von Regelstellwerten an eine Regeleinrichtung.
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Die Einrichtung zur elektronischen Datenverarbeitung von Messdaten und zur Erzeugung von Regelstellwerten kann beispielsweise in einer Schaltzentrale angeordnet sein, die per Datenfernübertragung Messwerte der einzelnen Gasverbraucher erhält und per Datenfernübertragung die erzeugten Regelstellwerte an die regelbaren Gasverbraucher weiterleitet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Figuren erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Verfahrensfließbild, das den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht und
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2 einen Graphen, der den Gasbezug dreier Gasverbraucher veranschaulicht, von denen ein Gasverbraucher regelbar ist.
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In dem nachstehenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass mehrere Gaskraftwerke über mehrere Ausspeisepunkte innerhalb eines Marktgebietes an das Gastransportnetz angeschlossen sind. Dieses Marktgebiet unterliegt einem Entry-Exit-Modell als Abrechnungssystem zur Vergütung von Gastransportleistungen beispielsweise im deutschen Erdgasnetz. Nach dem Entry-Exit-Modell speist der Gaslieferant an einem beliebigen Punkt Gas in das Netz ein (Entry). Dafür ist eine Einspeisegebühr zu zahlen. Das Gas kann an einem beliebigen Ort dem Netz entnommen werden (Exit), wofür wiederum eine Entnahmegebühr zu zahlen ist.
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Jedes der Kraftwerke ist einem Ausspeisepunkt (Exit) oder ggf. mehreren Ausspeisepunkten zugeordnet. Wenigstens ein Kraftwerk ist über wenigstens eine Druckgasspeichereinrichtung oder über eine Gaspufferleitung bezugsentkoppelt, insoweit, dass ein Mehr- oder Minderbezug an Gas pufferbar ist.
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Alle Kraftwerke oder einzelne Kraftwerke können als Heizkraftwerke ausgebildet sein, diese können allerdings auch zur Spitzenlaststromerzeugung vorgesehen sein.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind alle Gasverbraucher bzw. Heizkraftwerke zu einem virtuellen Bilanzkreis zusammengefasst, wobei der virtuelle Bilanzkreis auch mehr als einen regelbaren Gasverbraucher umfassen kann. Das nachstehende Ausführungsbeispiel geht allerdings von einem regelbaren Gasverbraucher und mehreren nicht regelbaren Gasverbrauchern aus.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird zunächst täglich ein prognostizierter Tagesverbrauch aller Gasverbraucher an eine zentrale Einrichtung zum automatischen Soll-/Ist-Ausgleich des Gasbezuges übermittelt. Aufgrund dieser Prognose für den Tagesverbrauch wird eine Gasposition am Gasmarkt eingekauft und über alle Ausspeisepunkte des Bilanzkreises verteilt. Das Verfahren umfasst nun die Bilanzierung der stündlichen Abweichungen an allen Ausspeisepunkten von der veranschlagten und bezogenen Gasposition, die beispielsweise über einen Gasbrennwert in einen durchschnittlichen stündlichen Gasbezug in Nm3/h umgerechnet werden kann. Der Gasbrennwert wird üblicherweise in Echtzeit gemessen oder von dritter Seite vorgegeben. Bilanzierung der stündlichen Abweichungen in diesem Sinne bedeutet, dass der Bezug aller Gaskraftwerke eines Bilanzkreises zwecks Vergleich summiert wird.
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Das Verfahren umfasst weiterhin das Messen des Gasbezuges aller Gasverbraucher des Bilanzkreises über eine Mengenmessung an jedem Ausspeisepunkt des Bilanzkreises. Der Bezugsbilanzzeitraum bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt beispielsweise 24 h, wobei die veranschlagte Gasbezugsmenge bzw. Gasposition auf einen durchschnittlichen Sollstundenverbrauch in Nm3/h für alle innerhalb des Bilanzkreises zusammengefassten Gasverbraucher berechnet wird. Der Verbrauchsbilanzzeitraum gemäß Ausführungsbeispiel beträgt 1 h.
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Der Gasbezug über alle Ausspeisepunkte eines Bilanzkreislaufs wird innerhalb eines jeden Verbrauchsbilanzzeitraums summiert und so ausgeglichen, dass zum Ende eines jeden Verbrauchsbilanzzeitraums die tatsächlich bezogene Gasmenge an die veranschlagte und gekaufte Gasposition umgerechnet auf den durchschnittlichen Stundenwert angenähert wird.
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Dazu wird wie folgt vorgegangen:
Zunächst einmal wird der Gasbezug aller Gasverbraucher an allen Ausspeisepunkten ermittelt und aufsummiert. Ermittelt in diesem Sinne heißt gemessen, und zwar anhand von minütlich eingehaltenen Messwerten. Nach 10 Minuten eines Verbrauchsbilanzzeitraums (1 Stunde) wird der durchschnittliche Gasbezug der letzten 10 Minuten als zukünftiger Gasbezug bis zum Ende der Stunde, d. h. des Verbrauchsbilanzzeitraums angenommen. Aus dem bisherigen Gasbezug (10 Minutenwert) und dem ermittelten Gasbezug zum Stundenende ergibt sich ein Gesamtbezug zum Stundenende (siehe Verfahrensfließbild). Der ermittelte Gesamtbezug umfasst die Summe aller ermittelten bisherigen Bezüge aller Ausspeisepunkte und aller prognostizierten Bezüge aller Ausspeisepunkte zum Stundenende. Der so ermittelte Gesamtbezug wird verglichen mit dem veranschlagten Bezug (Bezugsbilanzzeitraum) in der Stunde. Ist eine so ermittelte Soll-/Ist-Abweichung nicht signifikant, d. h. liegt diese innerhalb einer vorgegebenen Toleranz (beispielsweise 1,5 bis 2%), ist kein Regeleingriff erforderlich. Nach einer Minute (Die Messung der Bezugsmengen erfolgt minütlich) startet dieser Iterationszyklus erneut. Ist die Soll-Ist-Abweichung signifikant, d. h. außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches, wird, wie nachstehend noch erläutert wird, ein Regeleingriff veranlasst.
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Ein Regeleingriff veranlasst eine vorgegebene Regeltotzeit (beispielsweise 5 Minuten) um Regelschwingungen möglichst zu vermeiden. Der nächste Iterationszyklus wird dann nach Ablauf der Regeltotzeit gestartet. Nur ein Regeleingriff führt zur Verzögerung des nächsten Iterationszyklus im Sinne einer Regeltotzeit.
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Ergibt sich während eines Verbrauchsbilanzzeitraums keine signifikante Soll-/Ist-Abweichung, so wird dennoch kurz vor Ende des Verbrauchsbilanzzeitraums, beispielsweise nach etwa 80% der vergangenen Zeit, ein Iterationszyklus gestartet. Ein vollständiger Iterationszyklus berechnet immer Sollwerte zur Beseitigung der Abweichungen des laufenden Verbrauchsbilanzzeitraums und Startwerte für alle lastentkoppelt regelbaren Gasverbraucher für den folgenden Verbrauchsbilanzzeitraum. Aus diesem Grunde wird bei fehlender Soll-/Ist-Abweichung wenigstens genau einmal während jedes Verbrauchsbilanzzeitraums ein Iterationszyklus gestartet.
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Wird eine Soll-/Ist-Abweichung außerhalb einer vorgegebenen Toleranz festgestellt, wird aus dieser Soll-/Ist-Abweichung ein Regelstellwert berechnet. Hierzu wird zunächst ein Korrekturwert ermittelt, der sich aus dem Verhältnis des gesamten Verbrauchsbilanzzeitraums zu dem bereits verstrichenen Verbrauchsbilanzzeitraum ergibt. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wären beispielsweise etwa 10 Minuten eines Verbrauchsbilanzzeitraum verstrichen, woraus sich ein Korrekturfaktor von 1,2 ergäbe.
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Die Soll-/Ist-Abweichung wird mit dem Korrekturfaktor belegt, woraus sich ein Regelstellwert für ein regelfähiges Gasventil an dem regelbaren Gasverbraucher ergibt. Dieser Wert wird als Sollwert an eine Steuereinrichtung für das Gasventil versandt.
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Nach einer Regeltotzeit von etwa 5 Minuten wird der Iterationszyklus erneut gestartet, und zwar erfolgt eine Prognose des zukünftigen Bezugs in der Stunde aufgrund des ermittelten bisherigen Bezugs der letzten 10 Minuten. Daraus ergibt sich ein ermittelter Gesamtbezug zum Stundenende, der erneut einem Soll-/Ist-Vergleich unterzogen wird. Gegebenenfalls greift dann die Regelung wieder ein oder es ist keine Anpassung notwendig. Zum Ende der Stunde (des Verbrauchsbilanzzeitraums) entspricht dann idealerweise der tatsächliche Gasbezug dem auf die Stunde berechneten veranschlagten Gasbezug, sodass über die Regelung des Gasbezuges des regelbaren Gasverbrauchers in Summe die Mehr- oder Minderbezüge des nicht regelbaren Gasverbrauchers jeweils zum Stundenende ausgeglichen sind. Zu Beginn eines jeden Verbrauchsbilanzzeitraums, d. h. zu Beginn einer jeden Stunde, wird eine Startwertprognose für einen Regelstellwert des Gasregelventils vorgegeben, das dem regelbaren Gasverbraucher zugeordnet ist.
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Wie eingangs bereits erwähnt, wird bei jeder Berechnungsiteration, d. h. während eines jeden Iterationszyklus, immer ein Soll-Wert zur Beseitigung der Abweichung des laufenden Verbrauchsbilanzzeitraums und ein Startwert in Form eines Regelstellwerts für den Beginn des zukünftigen Verbrauchsbilanzzeitraums errechnet. Beträgt der Verbrauchsbilanzzeitraum 1 Stunde, werden immer Sollwerte zur Beseitigung der Abweichung der laufenden Stunde und Startwerte für alle regelbaren Gasverbraucher für die Folgestunde ermittelt. Die Startwerte werden mit jeder Berechnungsiteration, d. h. mit jedem Iterationszyklus aktualisiert bzw. überschrieben.
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Eine Startwertprognose kann derart erfolgen, dass mit jedem Iterationszyklus der durchschnittliche tatsächliche Gasbezug der vorausgegangenen Bezüge der nicht lastentkoppelt regelbaren Verbraucher mit der veranschlagten Gasbezugsmenge für den zukünftigen bzw. folgenden Verbrauchsbilanzzeitraum verglichen wird. Aufgrund der Abweichung wird dann ein Regelstellwert ermittelt, der sich von dem Regelstellwert für den Soll-/Ist-Ausgleich der laufenden Stunde dahingehend unterscheidet, dass der prognostiziert zukünftige Bezug des aktuellen Verbrauchsbilanzzeitraums außer Acht bleibt. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass insbesondere der letzte Regeleingriff eines vorangegangenen Verbrauchsbilanzzeitraums einen Einfluss auf den Startwert des folgenden Verbrauchsbilanzzeitraums ausübt. Der letzte Regeleingriff eines vorangegangenen Verbrauchsbilanzzeitraums ist wegen des bereits fortgeschrittenen Zeitraums verhältnismäßig stark, sodass eine Übernahme dieses Regelstellwertes in den nächsten Verbrauchsbilanzzeitraum nicht sinnvoll ist. Jeder Verbrauchsbilanzzeitraum startet daher mit einem Regelstellwert, der sich aus einer Startwertprognose des letzten Iterationszyklus des vorangehenden Verbrauchsbilanzzeitraums ergibt.
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Dies erfordert regelfähige Gasventile mit einer hinreichend guten Sensibilität, eine leittechnische Anbindung an diese Gasregelventile sowie wenigstens einen Gasspeicher oder eine Gasleitung mit Puffereigenschaften zum Auffangen der Bezugsschwankungen des regelbaren Gasverbrauchers. Darüber hinaus wird das Verfahren unter Verwendung eines Datenbanksystems zur kontinuierlichen Datenerfassung und -speicherung sowie unter Verwendung eines online-Messsystems zur Steuerung und Überwachung der Datenströme durchgeführt.
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Der Graph gemäß 2 veranschaulicht die Gasbezüge in Megawattstunden aufgetragen über einen Zeitraum von elf Stunden, der in elf Verbrauchsbilanzzeiträume unterteilt ist. Auf der Ordinate ist der Gasbezug in Megawattstunden und auf der Abszisse die Zeit in Stunden aufgetragen. Dargestellt sind die Gasbezüge dreier Verbraucher A, B, C, wobei der Verbraucher C regelbar ist. Darüber hinaus ist jeweils der veranschlagte Gasbezug für jeden der Verbraucher A', B' und C' dargestellt. Ebenfalls aufgetragen ist die Summe des veranschlagten Verbrauchs sowie die Summe des veranschlagten Bezuges sowie des tatsächlichen Bezuges D' und D.
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Wie vorstehend bereits bemerkt, ist aufgetragen die Leistung in Megawattstunden, die sich aus dem absoluten Gasbezug in Nm3 multipliziert mit dem Brennwert ergibt. Der veranschlagte Gasbezug D' für alle Gasverbraucher A, B, C ist über einen Zeitraum von 7:00 Uhr bis 12:00 Uhr gleichbleibend hoch und ergibt sich aus der Summe der Bezugsmenge A', B' und C'. Für den Zeitraum zwischen 12:00 Uhr und 18:00 Uhr ist diese veranschlagte Bezugsmenge D' für alle Gasverbraucher geringer.
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Die Kurven A und B bezeichnen die tatsächlichen Bezüge A und B der nicht lastentkoppelbar regelbaren Verbraucher, die Kurve C bezeichnet den Verbrauch des lastentkoppelbaren regelbaren Verbrauchers.
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Zur Veranschaulichung wird im Folgenden der Verbrauchsbilanzzeitraum von 15:00 bis 16:00 Uhr betrachtet.
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Der nicht regelbare Verbraucher A zeigt zwischen 15:30 Uhr und 15:50 Uhr zwei signifikante Minderbezüge relativ zu dem veranschlagten Gasbezug A'. Der Verbraucher B bezieht während des gleichen Zeitraums zwischen 15:00 Uhr und 16:00 Uhr konstant weniger Gas als die veranschlagte Bezugsmenge B'. Der Verbraucher C, der regelbar ist, wird entsprechend dem Verhalten der Verbraucher A und B nachgeführt und zeigt unmittelbar nach 15:30 Uhr einen signifikanten Bezugsmengenanstieg, der die signifikanten Minderbezüge des Verbrauchers A ausgleicht.
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Über den gesamten betrachteten Zeitraum zwischen 15:00 Uhr und 16:00 Uhr entspricht die Summe aller Gasbezüge etwa der Summe der veranschlagten Gasbezüge C'. Abweichungen beispielsweise über einen Zeitraum von 13:00 Uhr bis 18:00 Uhr sind bei der Summe aller Gasbezüge C nur jeweils an den Übergängen zur vollen Stunde zu beobachten.
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Legende
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- ηm,i
- Bezug in der laufenden Stunde bis Minute m für Verbraucher i, m 0 {0, 1, ..., 59}
- ζm,i
- Prognose der zukünftigen Gasbezüge ab Minute m für Verbraucher i, m 0 {0, 1, ..., 59}
- ε
- Toleranzwert
- ρ
- Prognostizierter Gesamtbezug zum Stundenende
- λ
- Marktposition gesamt (Referenz für Abweichung)
- μ
- Wartezeit bis neue Iteration
- κ
- (Stunden-)Korrekturwert
