REPOP – Optimierung der Blindleistungsbereitstellung eines Kraftwerkskomplexes

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502765
• Projekttitel Englisch: REPOP – Optimal Reactive Dispatch in a Power Plant System with Multiple Generators

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Einem Betreiber eines Kraftwerkskomplexes, bestehend aus mehreren Kraftwerken und entsprechend vielen unterschiedlichen Maschinensätzen, wird die zu liefernde Blindleistung vom übergeordneten Netzbetreiber indirekt über eine Sollspannung am Einspeiseknoten vorgegeben. Aus dieser zeitlich veränderlichen Sollspannung ergibt sich eine bestimmte Gesamtblindleistung, die der Kraftwerksbetreiber am Netzknoten zur Verfügung stellen muss. Diese Gesamtblindleistung muss nun zu jedem Zeitpunkt auf die verschiedenen, gerade im Betrieb stehenden Maschinensätze aufgeteilt werden, wobei dabei deren momentane Wirkleistungslieferung eine wichtige Rolle spielt.

Im Projekt soll die Aufteilung der Blindleistungsbereitstellung auf die vorhandenen Maschinensätze derart optimiert werden, dass die gesamten Leistungsverluste aller beteiligten Maschinensätze minimiert werden. Dazu soll neben der theoretischen Untersuchung ein Berechnungswerkzeug entwickelt werden, das beispielsweise über die Homepage der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) frei zur Verfügung gestellt werden kann.

Kurzbeschreibung (Englisch)

An operator of a power plant system, consisting of several power plants and many different machine units, needs to deliver reactive power as specified by the higher-level grid operator via a target voltage at the feed-in node. This time-varying target voltage results in a certain total reactive power, that the power plant operator must provide at the grid node. This total reactive power must now be distributed at any time to the various machine units currently in operation, considering their current active power supply.

In the project the distribution of reactive power generation to the various machine units is to be optimised in such a way that the total power losses of all machine units involved are minimised. In addition to the theoretical investigation, a calculation tool is to be developed for this purpose, which can be made freely available via the homepage of the University of Applied Sciences and Arts Northwestern Switzerland (FHNW), for example.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Das Projekt REPOP untersucht die Optimierung der Aufteilung der Blindleistungsbereitstellung eines Kraftwerkskomplexes, bestehend aus mehreren Stromerzeugungseinheiten (Generatoren), mit dem Ziel, die elektrischen Gesamtverluste im System zu minimieren. Dabei wird die Bereitstellung von Wirkleistung (z.B. über Turbinen) als Vorgabe betrachtet.

In einem ersten Arbeitspaket wurden Verlustmodelle für die Stromerzeugungseinheiten entwickelt und getestet. Somit ist es nun möglich, die Gesamtverluste in Abhängigkeit vom momentanen Betriebszustand mit ausreichender Genauigkeit zu berechnen. Im zweiten Arbeitspaket wurde ein entsprechendes Kraftwerks-Berechnungsmodell erfolgreich aufgestellt, dazu wurde die Topologie des Kraftwerkskomplexes der Kraftwerke Oberhasli AG (KWO) modelliert. Dieses Modell wurde bereits teilweise mit realen Netz- und Maschinenparametern erstellt, bisher noch fehlende Daten wurden in einem Zwischenschritt synthetisiert und werden bis zum Projektende ergänzt.

Das dritte Arbeitspaket behandelt die Optimierung der Blindleistungsbereitstellung. Hierbei ist es bereits gelungen, basierend auf dem vorhandenen Netzmodell Optimierungen erfolgreich durchzuführen. Die Verfeinerung der Zielfunktion und die Integration der Generatorverluste ist momentan noch in Arbeit. In den verbleibenden zwei Projektjahren wird das Optimierungsmodell als öffentlich verfügbare Software-Bibliothek aufgebaut und gut dokumentiert zur Verfügung gestellt werden. Zusätzlich wird es möglich sein, Verluste von Stromerzeugungseinheiten mit Hilfe eines auf maschinellem Lernen basierenden Algorithmus zu synthetisieren.

Zugehörige Dokumente

• Zwischenbericht 2025 [PDF] 3'079 kB