Betriebliche Planung von Energiesystemen

Illustration: 123rf/macrovector

Lernziele

Nach dem erfolgreichen Abschluss dieser Veranstaltung

  • kennen die Studierenden Grundlagen technischer Energiesysteme sowie wirtschaftliche und rechtliche Rahmenbedingungen in liberalisierten Energiemärkten,
  • können sie grundlegende einzelwirtschaftliche Planungsprobleme in der Energieflusskette beschreiben, von der Exploration, Gewinnung und Verarbeitung der Primärenergieträger über die Last- und Preisprognose auf Elektrizitätsmärkten bis zur Beschaffung, Erzeugung und Bereitstellung elektrischer Leistung für die Letztverbraucher und
  • sind sie in der Lage, geeignete Methoden zur Lösung der Planungsprobleme auszuwählen und anzuwenden.

Inhalte

Kapitel 1: Technische und wirtschaftliche Grundlagen von Energiesystemen
1.1 Begriff der Energie
1.2 Technische Energiesysteme
1.3 Energiewirtschaftliche Grundlagen

Kapitel 2: Ausgewählte Planungsprobleme der Exploration, Gewinnung und Verarbeitung von Primärenergieträgern
2.1 Strategische Planung von Explorationsvorhaben
2.2 Das Open-Pit-Mining-Problem im Braunkohle-Tagebau
2.3 Standortplanung für regenerative Kraftwerke
2.4 Das Blending- und das Pooling-Problem in der Rohölverarbeitung

Kapitel 3: Last- und Preisprognosen in der Elektrizitätswirtschaft
3.1 Prognosen in der Elektrizitätswirtschaft
3.2 Kurzfristige Last- und Preisprognose mit künstlichen neuronalen Netzen

Kapitel 4: Kraftwerkseinsatzplanung
4.1 Grundlagen der Kraftwerkseinsatzplanung
4.2 Das Economic-Dispatch-Problem
4.3 Das Unit-Commitment-Problem

Literatur

  • Konstantin P (2017) Praxisbuch Energiewirtschaft: Energiewandlung, -transport und -beschaffung im liberalisierten Markt. Springer, Berlin
  • Rebhan, E, Hrsg (2002) Energiehandbuch: Gewinnung, Wandlung und Nutzung von Energie. Springer, Berlin
  • Shahidehpour M, Yamin H, Li Z (2002) Market Operations in Electric Power Systems. Springer, New York
  • Wood AJ, Wollenberg BF, Sheblé GB (2014) Power Generation, Operation, and Control. John Wiley, Hoboken

GAMS-Modelle

In der nachstehenden Tabelle sind Modelle und Beispieldaten für verschiedene Planungsprobleme und Lösungsmethoden zusammengestellt, die im Rahmen der Vorlesung thematisiert werden. Die Modell- und Beispieldateien enthalten Quellcode der algebraischen Modellierungssprache GAMS, der mit dem GAMS-System ausgeführt werden kann. Das GAMS-System umfasst eine größere Anzahl an sehr leistungsfähigen Solvern für verschiedene Arten mathematischer Programme, die optimale oder lokal optimale Lösungen berechnen.

Durch die Modifikation der Beispieldateien lassen sich für Szenarioanalysen oder für den Einsatz zur Prüfungsvorbereitung leicht neue Beispiele erzeugen. Eine Testversion des aktuellen GAMS-Systems können Sie sich über die Internetseiten der GAMS Development Corp. kostenlos herunterladen und installieren. Die umfangreiche Dokumentation des Systems ist im GUI unter "Help" verfügbar. Für den Einstieg eignet sich insbesondere das Tutorial, das als Kapitel 2 Bestandteil des Users Guide ist.

* Zur Lösung des Beispiels wird eine kommerzielle GAMS-Lizenz benötigt

 

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