Flachheitsbasierte Führung und Regelung von Kraftwerken

Abstract:
Kraftwerke sind Stellglieder des Stromnetzes. Somit wirkt sich das dynamische Verhalten der Kraftwerksblöcke, beispielsweise während Arbeitspunktwechsel, auch auf das dynamische Netzverhalten aus. Typischerweise werden Sollwertvorgaben für die Regler in Kraftwerksblöcken in Form von Rampen vorgegeben, denen die Anlagen aufgrund unumgänglicher physikalischer Begrenzungen nicht exakt folgen können. Dies kann negative Auswirkungen auf Kraftwerk und Netz haben, beispielsweise durch die Anregung von Oszillationen im Falle von Pumpspeicherwerken, die sich sowohl kraftwerks- als auch netzseitig auswirken und die Netzstabilität beeinträchtigen können. Deshalb werden Gradienten der rampenförmigen Sollwertvorgaben in der Regel begrenzt. Zur Verbesserung der resultierenden Regelgüte wird in diesem Beitrag der Ansatz einer flachheitsbasierten Zwei-Freiheitsgrade Regelung vorgeschlagen: Zum Arbeitspunktwechsel werden glatte Soll-Trajektorien vorgegeben, die die Dynamik des Kraftwerksblocks berücksichtigen und denen der Kraftwerksblock demnach auch exakt folgen kann. Die hiermit bessere erreichbare Regelgüte wird mittels Simulationen im Vergleich zur Anwendung konventionell eingesetzter Regelkonzepte dargestellt.