Bestimmung und Nachweis der Regelkreisgüte für verschiedene Typen von Kraftwerksanlagen

Projektnummer 331

Sowohl nach der Leittechnik-Inbetriebnahme bei Neubaublöcken als auch nach Retrofit-Maßnahmen sind heute in der Regel Abnahmeprozeduren für Messungen, Steuerungen und Regelungen sowie Leittechnik-Systeme vertraglich vereinbart. Anforderungen an die Regelgüte in konventionellen thermischen Kraftwerksanlagen sind allerdings bislang nicht systematisch definiert. In der Praxis werden sie uneinheitlich und meist auf Basis eines einzelnen Indikators, beispielsweise der maximalen Sollwertabweichung, gestellt. Anforderungen des Kunden, entsprechende Zusagen bzw. Angaben des Lieferanten und die praktisch beobachteten Werte gehen oft weit auseinander. Ferner wird bei Angabe der Regelgüte in der Regel nicht zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen (stationärer Betrieb, Lastrampe, Frequenzregelbetrieb) unterschieden.

Regelgüten für thermische Kraftwerke werden ansatzweise in der Richtlinienreihe VDI/VDE 35xx (VDI 3500, 1996 - VDI 3508, 2003) behandelt. Diese wird allerdings als nicht mehr ausreichend empfunden, da eine hohe Regelgüte heute nicht mehr nur dazu dient, den sicheren Anlagenbetrieb zu gewährleisten und netzseitige Vorgaben zu erfüllen. Eine hohe Regelgüte ist Voraussetzung für den wirtschaftlichen und flexiblen Kraftwerksbetrieb. Dies zeigt sich auch darin, dass viele Betreiber die Leittechnik ihrer Kraftwerksblöcke oder Sammelschienenkraftwerke ertüchtigen und somit in eine "höhere" Regelgüte investieren. Es fehlen insbesondere Untersuchungen über Auswirkungen von Regelgüten auf die Wirtschaftlichkeit des Anlagenbetriebs, beispielsweise über eine Erhöhung der Blockflexibilität und des Blockwirkungsgrads oder über eine Verschleißminderung (z. B. die Senkung des Lebensdauerverbrauchs dickwandiger Bauteile).

Somit entspricht die Gesamtbetrachtung der Regelgüte von konventionellen Dampfkraftwerken nicht mehr dem heutigen Stand der Technik. Dies ist auch verstärkt vor dem Hintergrund zu sehen, dass die heutigen höheren Anforderungen an das Blockregelverhalten bezüglich Flexibilität und Wirtschaftlichkeit andere Regelgütedefinitionen benötigen als bei rein auf Betriebssicherheit ausgerichteten Anforderungen.

Mit dem Forschungsprojekt werden daher folgende Untersuchungsziele verfolgt:

  • Festlegung von sinnvollen Regelgütekriterien für konventionelle thermische Kraftwerke im modernen Netzbetrieb.
  • Bewertung des Einflusses von Regelgüten auf die wirtschaftliche Effizienz des Kraftwerksbetriebs.
  • Formulierung von Vorlagen für vertragliche Vereinbarungen bzw. Berücksichtigung in Richtlinien und Standards.

Das Projekt wird von September 2009 bis August 2011 unter der Leitung von Dr. Tobias Weißbach von der Abteilung Stromerzeugung und Automatisierungstechnik am Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) der Universität Stuttgart durchgeführt. Der Arbeitskreis Leit- und Informationstechnik begleitet die Untersuchungen.