Optimale Betriebsführung von Kleinwasserkraftwerks-Gruppen

Flussläufe mit Talsperren und Laufwasserkraftwerke stellen große Herausforderungen an die Betriebsführung, insbesondere wenn eine Mehrfachnutzung vorliegt und verschiedenartige Zielstellungen erfüllt werden sollen. Deshalb wurden Verfahren zum optimalen Betrieb von Kaskaden von Kleinwasserkraftwerken entwickelt. Das Energiemanagement für die optimale Netzanbindung der Wasserkraftwerke und die Zusammenführung von mehreren Kraftwerken zu virtuellen Kraftwerken waren auch Inhalt der Arbeit.

Die optimale hydraulische und bautechnische Auslegung bildet die Grundlage für den effizienten und sicheren Betrieb von Wasserkraftanlagen (WKA) [1]. Ist diese Voraussetzung erfüllt, tragen in entscheidendem Maße die Steuerungs- und Managementstrategien für die WKA zum Erreichen der Ziele bei, die mit dem Bau der Anlagen angestrebt wurden. Dabei handelt es sich in den meisten Fällen um mehrkriterielle Zielstellungen, wobei Teilziele in Abhängigkeit von der Zeit oder Situation unterschiedliche Bedeutung besitzen.Entsprechend dem chinesischen Small-Hydropower-Substituting-Fuel-Programm (SHSF-Programm) sollen die bereits errichteten und noch zu errichtenden Kleinwasserkraftwerke (KWK) den Energiebedarf in ländlichen Gebieten für Kochen und Heizung decken (sozioökonomische Aspekte). Ziel ist dabei auch die Reduzierung der Abholzung von Waldgebieten. Für die Investoren ist weiterhin interessant, dass – über diesen lokalen Energiebedarf hinaus – in das Netz eingespeist werden kann, um eine schnellere Refinanzierung sicherzustellen. Damit ergibt sich als ein Teilziel die Maximierung der Energieerzeugung. Im Sinne der Nachhaltigkeit müssen weitere Teilziele formuliert werden [2]. Das sind zum Beispiel die Sicherstellung von zeitlich veränderlichen ökologischen Mindestabflüssen und die Minimierung der Auswirkungen von Extremereignissen, wie Hochwasser und Dürre. Zusätzlich beachtet werden muss die in China in den letzten Jahren zunehmende Volatilität des Niederschlags und damit des Wasserdargebots für WKA. Aus diesen Aufgabenstellungen und Randbedingungen leitet sich ein Polyoptimierungsproblem für die Bestimmung der Steuerstrategien ab. Eine einzelne WKA hat nur geringe Steuerungsreserven. Sie müssen unbedingt genutzt werden, aber es ist vor allem zu untersuchen, welches Potenzial die koordinierte Betriebsführung von Kraftwerkskaskaden für die Erreichung der genannten Ziele bietet.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 06 (Juni 2019)
Seiten: 8
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Dr.-Ing. Divas Karimanzira
Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Thomas Rauschenbach

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