Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

Nach dem Einlesen und Aufbereiten der Eingangsdaten
werden in der 1. Optimierungsstufe, der Lagrange
Relaxation, die Ganzzahligkeiten ermittelt. Die Zerlegung
erfolgt hierbei im Systembereich, wobei die
Einhaltung der systemkoppelnden Nebenbedingungen,
der Bilanzen für Fahrplanenergie, Reserveleistung und
-arbeit, iterativ über Lagrange Multiplikatoren koordiniert
wird.
Zur Optimierung des Einsatzes der einzelnen Systemkomponenten
können die bestgeeigneten Algorithmen
verwendet werden. Hierzu zählen die Genetischen
Algorithmen zur Bestimmung des Einsatzes thermischer
Erzeugungsanlagen [7] sowie die Gemischt-Ganzzahlig
Lineare Programmierung zur Ermittlung der Betriebsweise
hydraulischer Kraftwerksgruppen.
Nach Abschluss dieser Optimierungsstufe werden die
getroffenen Ganzzahligkeiten in die 2. Optimierungsstufe,
die Energieaufteilung, übernommen und das
verbleibende kontinuierliche Gesamtproblem wird in
geschlossener Form gelöst, so dass die Einhaltung der
systemkoppelnden Nebenbedingungen gewährleistet
ist.
4 Betriebsplanung vs. Vortagesplanung
4.1 Modellsystem
Das den Untersuchungen zu Grunde liegende Modellsystem
ist an deutsche Erzeugungsunternehmen
angelehnt, um durch die realitätsnahe Abbildung
praxisrelevante Aussagen zu ermöglichen. Es umfasst
etwa 5 % der in Deutschland installierten Kraftwerksleistung
und entspricht der deutschlandweiten Kraftwerksstruktur.
Das hydrothermische Erzeugungssystem besteht aus 10
thermischen Kraftwerken unterschiedlicher Erzeugungstechnologien
mit jeweils typischen charakteristischen
Kenngrößen sowie einem Pumpspeicherkraftwerk und
einer vernetzten hydraulischen Kraftwerksgruppe.
Dieses System kann am Spot- und Intradaymarkt für
Fahrplanenergie sowie am Markt für Minutenreserve
vermarktet werden. Die Spotmarktpreise sowie die
Preise am Markt für Minutenreserve entstammen
öffentlichen Quellen, während die Preise am Intradaymarkt
aufgrund der hohen Korrelation zwischen Spot-
und Intradaymarktpreisen [4] basierend auf den Spotmarktpreisen
generiert wurden.
Die Untersuchungen werden für einen exemplarischen
Arbeitstag im Sommer durchgeführt.
4.2 Methodik
DISSERTATIONEN
Um den Einfluss von Modellierungsrestriktionen und
Freiheitsgraden in der Betriebsplanung bewerten zu
können, wird das in Bild 3 skizzierte methodische
Vorgehen verwendet. Zunächst wird der Kraftwerkspark
in einer typischen Vortagesplanung am Spotmarkt und
an den Märkten für Minutenreserve vermarktet. Da für
diese Planung das übliche Stundenraster gewählt wird,
haben die Leistungsgradienten der thermischen
Kraftwerke keine einschränkende Auswirkung auf den
Betrieb der Kraftwerke. Anfahrkurven thermischer
Kraftwerke sowie diskrete Pumpwerte hydraulischer
Kraftwerksgruppen werden nicht betrachtet.
Vortagesplanung
Betriebsplanung
ohne Intradayhandel
Vergleich der
Einsatzpläne
Betriebsplanung
mit Intradayhandel
Vergleich der
Einsatzpläne
Vergleich der Deckungsbeiträge
Bild 3: Methodisches Vorgehen
Die so ermittelten Handelsempfehlungen an den Day-
Ahead Märkten stellen für die nachfolgenden Betriebsplanungen
Vorgaben dar, die erfüllt werden müssen. Da
die Betriebsplanungen im Viertelstundenraster durchgeführt
werden, müssen hierbei die Leistungsgradienten
thermischer Kraftwerke berücksichtigt werden.
Weiterhin werden aufgrund der genaueren Modellierung
Anfahrkurven thermischer und diskrete Pumpwerte
hydraulischer Kraftwerke abgebildet.
In der ersten Untersuchung zur Betriebsplanung besteht
keine Handelsmöglichkeit an einem Intradaymarkt, so
dass die abgeschlossenen Handelsgeschäfte allein
durch die einsatzfähigen Kraftwerke erfüllt werden
müssen. Der Einfluss der untertäglichen Restriktionen
kann durch Vergleich der Einsatzpläne beider Planungen
bewertet werden.
In der zweiten Untersuchung besteht zusätzlich die
Möglichkeit, freie Erzeugungskapazitäten an einem
Intradaymarkt zu vermarkten sowie an diesem Markt
Energie zu beschaffen. Ein Vergleich der Einsatzpläne
der beiden Betriebsplanungen ermöglicht eine Aussage
über die Auswirkungen des zusätzlichen Freiheitsgrades.
IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007 33