Betriebsoptimierung industrieller Kälte- und Wärmeversorgungssysteme über mathematische Programmierung
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düren
Shaker Verlag
2023
|
| Ausgabe: | 1. Auflage |
| Schriftenreihe: | Schriftenreihe des PTW: "Innovation Fertigungstechnik"
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT
DES
HERAUSGEBERS
...................................................................................................................
I
INHALTSVERZEICHNIS
.................................................................................................................................
III
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
..........................................................................................................................
V
TABELLENVERZEICHNIS
..............................................................................................................................
IX
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
........................................................................................................................
XI
1
EINLEITUNG
......................................................................................................................................
1
1.1
MOTIVATION
UND
PROBLEMSTELLUNG
...................................................................................
1
1.2
AUFBAU
DER
ARBEIT
...........................................................................................................
7
1.3
WISSENSCHAFTLICHE
NEUWERTIGKEIT
DER
ARBEIT
..............................................................
10
2
GRUNDLAGEN
ZUR
OPTIMIERUNG
DER
BETRIEBSSTRATEGIE
INDUSTRIELLER
ENERGIESYSTEME
.............
12
2.1
ENERGIESYSTEME
IM
KONTEXT
DER
PRODUKTION
...............................................................
12
2.2
ENERGIEBEZUG................................................................................................................
17
2.2.1
BILANZKREISE
FUER
STROM
UND
GAS..................................................................
18
2.2.2
GROSSHANDELSMAERKTE
FUER
STROM
UND
GAS
....................................................
20
2.2.3
DEFINITIONEN
VERBRAUCHERSEITIGER
ENERGIEFLEXIBILITAET
.................................
25
2.2.4
WEITERE
KOMPONENTEN
DER
STROM
UND
GASPREISE
...................................
27
2.2.5
BETRIEBSOPTIMIERUNG
INDUSTRIELLE
VERSORGUNGSTECHNISCHER
SYSTEME
IN
DER
DEUTSCHEN
ENERGIEWIRTSCHAFT
....................................................................
34
2.3
ENERGIEUMWANDLUNG
UND
VERTEILUNG
VON
WAERME
UND
KAELTE
IN
INDUSTRIELLEN
VERSORGUNGSTECHNISCHEN
SYSTEMEN
.............................................................................
35
2.3.1
HYDRAULISCHE
UND
STROEMUNGSMECHANISCHE
GRUNDLAGEN
...........................
37
2.3.2
HYDRAULISCHE
GRUNDSCHALTUNGEN
................................................................
39
2.3.3
UMWAELZPUMPEN
.........................................................................................
41
2.3.4
WAERMETAUSCHER
..........................................................................................
44
2.3.5
WAERME
UND
KAELTEERZEUGER
........................................................................
46
2.3.6
SPEICHER......................................................................................................
56
2.4
MATHEMATISCHE
PROGRAMMIERUNG
UND
MODELLPRAEDIKTIVE
REGELUNG
............................
58
3
STAND
DER
FORSCHUNG
UND
TECHNIK
.............................................................................................
63
3.1
THEMENVERWANDTE
FORSCHUNGSSTROEMUNGEN
...............................................................
63
3.2
EINGRENZEN
DES
UNTERSUCHUNGSRAHMENS
.....................................................................
66
3.3
EMPIRISCHE
ANALYSE
DER
FORSCHUNGSAKTIVITAET
ZUR
BETRIEBSOPTIMIERUNG
INDUSTRIELLER
WAERME
UND
KAELTEVERSORGUNGSSYSTEME
....................................................................................
67
3.4
DETAILLIERTE
ANALYSE
AUSGEWAEHLTER
WISSENSCHAFTLICHER
ARBEITEN
.................................
70
3.5
FAZIT
ZUM
STAND
DER
FORSCHUNG
UND
TECHNIK
...............................................................
73
4
METHODIK
DER
ARBEIT
...................................................................................................................
77
4.1
FORSCHUNGSFRAGEN
UND
FORSCHUNGSZIEL
........................................................................
77
4.2
METHODISCHES
VORGEHEN
ZUR
BEANTWORTUNG
DER
FORSCHUNGSFRAGEN
..........................
78
5
DIE
ANWENDUNGSFAELLE
UND
IHRE
JEWEILIGEN
ANFORDERUNGEN
IN
BEZUG
AUF
DIE
OPTIMIERUNG
DES
ANLAGENBETRIEBS
..............................................................................
84
III
5.1
GRUNDSAETZLICHE
ANFORDERUNGEN
AN
SOFTWAREBAUSTEINE
ZUR
BETRIEBSOPTIMIERUNG
INDUSTRIELLER
VERSORGUNGSTECHNISCHER
SYSTEME
...........................................................
84
5.2
BESCHREIBUNG
DER
UNTERSUCHTEN
INDUSTRIELLEN
KAELTE
UND
WAERMEVERSORGUNGSSYSTEME88
5.2.1
SYSTEM
1
-
WAERMEVERSORGUNG
....................................................................
89
5.2.2
SYSTEM
2
-
KAELTEVERSORGUNG
.......................................................................
98
5.2.3
SYSTEM
3
-
HYBRIDE
KAELTE
UND
WAERMEVERSORGUNG
.................................
101
5.3
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ANFORDERUNGEN
AN
EIN
VERFAHREN
ZUR
BETRIEBSOPTIMIERUNG
INDUSTRIELLER
WAERME
UND
KAELTEVERSORGUNGSSYSTEME
................................................
104
6
ANSATZ
ZUR
MATHEMATISCHEN
MODELLIERUNG
THERMISCHER
VERSORGUNGSSYSTEME
...................
108
6.1
DEFINITION
DER
PROBLEMSTRUKTUR
..................................................................................
108
6.1.1
MATHEMATISCHE
MODELLIERUNG
DER
ENERGIEWANDLER
................................
109
6.1.2
MATHEMATISCHE
MODELLIERUNG
THERMISCHER
ENERGIESPEICHER
.................
119
6.1.3
MATHEMATISCHE
MODELLIERUNG
NICHT
REGELBARER
VERBRAUCHER
UND
ERZEUGER
122
6.1.4
MODELLIEREN
SYSTEMBEZOGENER
KOMPONENTEN
DES
OPTIMIERUNGSPROBLEMSL23
6.1.5
UEBERGEORDNETE
EINSTELLUNGSMOEGLICHKEITEN
.............................................
126
6.2
PARAMETERIDENTIFIKATION
..............................................................................................
128
6.3
MODELLBEWERTUNG
........................................................................................................
130
6.4
PARAMETRIEREN
DER
SYSTEMMODELLE
1-3
...................................................................
131
6.4.1
PARAMETRIERUNG
SYSTEM
1
.........................................................................
131
6.4.2
PARAMETRIERUNG
SYSTEM
2
.........................................................................
135
6.4.3
PARAMETRIERUNG
SYSTEM
3
.........................................................................
138
7
EVALUATION
DER
OPTIMIERUNGSMODELLE
AUF
BASIS
HISTORISCHER
DATEN
.....................................
142
7.1
METHODIK
ZUR
EVALUATION
VON
OPTIMIERUNGSMODELLEN
...............................................
142
7.2
OFFLINE-AUSWERTUNG
DES
BETRIEBSOPTIMIERUNGSMODELLS
FUER
SYSTEM
1
......................
144
7.3
OFFLINE-AUSWERTUNG
DES
BETRIEBSOPTIMIERUNGSMODELLS
FUER
SYSTEM
2
......................
147
7.4
OFFLINE-AUSWERTUNG
DES
BETRIEBSOPTIMIERUNGSMODELLS
FUER
SYSTEM
3
......................
150
8
ANBINDUNG
DER
OPTIMIERUNGSMODELLE
AN
DIE
VERSORGUNGSTECHNISCHEN
SYSTEME
................
154
9
AUSFUEHREN
UND
KONTINUIERLICHE
VERBESSERUNG
VON
MODELLEN
ZUR
BETRIEBSOPTIMIERUNG
VON
WAERME
UND
KAELTEVERSORGUNGSSYSTEMEN
...............................................................................................
160
9.1
VERSUCHSAUSWERTUNG
SYSTEM
1
...................................................................................
161
9.2
VERSUCHSAUSWERTUNG
SYSTEM
3
...................................................................................
168
9.3
VERSUCHSAUSWERTUNG
SYSTEM
2
...................................................................................
175
9.4
DISKUSSION
UND
KRITISCHE
WUERDIGUNG
..........................................................................
179
10
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
DER
ARBEIT
..................................................................................
186
10.1
ZUSAMMENFASSUNG......................................................................................................
186
10.2
AUSBLICK
......................................................................................................................
187
ANHANG
A
...........................................................................................................................................
190
ANHANG
B
.............................................................................................................................................
193
LITERATURVERZEICHNIS
...........................................................................................................................
196
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT
DES
HERAUSGEBERS
.
I
INHALTSVERZEICHNIS
.
III
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
.
V
TABELLENVERZEICHNIS
.
IX
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
.
XI
1
EINLEITUNG
.
1
1.1
MOTIVATION
UND
PROBLEMSTELLUNG
.
1
1.2
AUFBAU
DER
ARBEIT
.
7
1.3
WISSENSCHAFTLICHE
NEUWERTIGKEIT
DER
ARBEIT
.
10
2
GRUNDLAGEN
ZUR
OPTIMIERUNG
DER
BETRIEBSSTRATEGIE
INDUSTRIELLER
ENERGIESYSTEME
.
12
2.1
ENERGIESYSTEME
IM
KONTEXT
DER
PRODUKTION
.
12
2.2
ENERGIEBEZUG.
17
2.2.1
BILANZKREISE
FUER
STROM
UND
GAS.
18
2.2.2
GROSSHANDELSMAERKTE
FUER
STROM
UND
GAS
.
20
2.2.3
DEFINITIONEN
VERBRAUCHERSEITIGER
ENERGIEFLEXIBILITAET
.
25
2.2.4
WEITERE
KOMPONENTEN
DER
STROM
UND
GASPREISE
.
27
2.2.5
BETRIEBSOPTIMIERUNG
INDUSTRIELLE
VERSORGUNGSTECHNISCHER
SYSTEME
IN
DER
DEUTSCHEN
ENERGIEWIRTSCHAFT
.
34
2.3
ENERGIEUMWANDLUNG
UND
VERTEILUNG
VON
WAERME
UND
KAELTE
IN
INDUSTRIELLEN
VERSORGUNGSTECHNISCHEN
SYSTEMEN
.
35
2.3.1
HYDRAULISCHE
UND
STROEMUNGSMECHANISCHE
GRUNDLAGEN
.
37
2.3.2
HYDRAULISCHE
GRUNDSCHALTUNGEN
.
39
2.3.3
UMWAELZPUMPEN
.
41
2.3.4
WAERMETAUSCHER
.
44
2.3.5
WAERME
UND
KAELTEERZEUGER
.
46
2.3.6
SPEICHER.
56
2.4
MATHEMATISCHE
PROGRAMMIERUNG
UND
MODELLPRAEDIKTIVE
REGELUNG
.
58
3
STAND
DER
FORSCHUNG
UND
TECHNIK
.
63
3.1
THEMENVERWANDTE
FORSCHUNGSSTROEMUNGEN
.
63
3.2
EINGRENZEN
DES
UNTERSUCHUNGSRAHMENS
.
66
3.3
EMPIRISCHE
ANALYSE
DER
FORSCHUNGSAKTIVITAET
ZUR
BETRIEBSOPTIMIERUNG
INDUSTRIELLER
WAERME
UND
KAELTEVERSORGUNGSSYSTEME
.
67
3.4
DETAILLIERTE
ANALYSE
AUSGEWAEHLTER
WISSENSCHAFTLICHER
ARBEITEN
.
70
3.5
FAZIT
ZUM
STAND
DER
FORSCHUNG
UND
TECHNIK
.
73
4
METHODIK
DER
ARBEIT
.
77
4.1
FORSCHUNGSFRAGEN
UND
FORSCHUNGSZIEL
.
77
4.2
METHODISCHES
VORGEHEN
ZUR
BEANTWORTUNG
DER
FORSCHUNGSFRAGEN
.
78
5
DIE
ANWENDUNGSFAELLE
UND
IHRE
JEWEILIGEN
ANFORDERUNGEN
IN
BEZUG
AUF
DIE
OPTIMIERUNG
DES
ANLAGENBETRIEBS
.
84
III
5.1
GRUNDSAETZLICHE
ANFORDERUNGEN
AN
SOFTWAREBAUSTEINE
ZUR
BETRIEBSOPTIMIERUNG
INDUSTRIELLER
VERSORGUNGSTECHNISCHER
SYSTEME
.
84
5.2
BESCHREIBUNG
DER
UNTERSUCHTEN
INDUSTRIELLEN
KAELTE
UND
WAERMEVERSORGUNGSSYSTEME88
5.2.1
SYSTEM
1
-
WAERMEVERSORGUNG
.
89
5.2.2
SYSTEM
2
-
KAELTEVERSORGUNG
.
98
5.2.3
SYSTEM
3
-
HYBRIDE
KAELTE
UND
WAERMEVERSORGUNG
.
101
5.3
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ANFORDERUNGEN
AN
EIN
VERFAHREN
ZUR
BETRIEBSOPTIMIERUNG
INDUSTRIELLER
WAERME
UND
KAELTEVERSORGUNGSSYSTEME
.
104
6
ANSATZ
ZUR
MATHEMATISCHEN
MODELLIERUNG
THERMISCHER
VERSORGUNGSSYSTEME
.
108
6.1
DEFINITION
DER
PROBLEMSTRUKTUR
.
108
6.1.1
MATHEMATISCHE
MODELLIERUNG
DER
ENERGIEWANDLER
.
109
6.1.2
MATHEMATISCHE
MODELLIERUNG
THERMISCHER
ENERGIESPEICHER
.
119
6.1.3
MATHEMATISCHE
MODELLIERUNG
NICHT
REGELBARER
VERBRAUCHER
UND
ERZEUGER
122
6.1.4
MODELLIEREN
SYSTEMBEZOGENER
KOMPONENTEN
DES
OPTIMIERUNGSPROBLEMSL23
6.1.5
UEBERGEORDNETE
EINSTELLUNGSMOEGLICHKEITEN
.
126
6.2
PARAMETERIDENTIFIKATION
.
128
6.3
MODELLBEWERTUNG
.
130
6.4
PARAMETRIEREN
DER
SYSTEMMODELLE
1-3
.
131
6.4.1
PARAMETRIERUNG
SYSTEM
1
.
131
6.4.2
PARAMETRIERUNG
SYSTEM
2
.
135
6.4.3
PARAMETRIERUNG
SYSTEM
3
.
138
7
EVALUATION
DER
OPTIMIERUNGSMODELLE
AUF
BASIS
HISTORISCHER
DATEN
.
142
7.1
METHODIK
ZUR
EVALUATION
VON
OPTIMIERUNGSMODELLEN
.
142
7.2
OFFLINE-AUSWERTUNG
DES
BETRIEBSOPTIMIERUNGSMODELLS
FUER
SYSTEM
1
.
144
7.3
OFFLINE-AUSWERTUNG
DES
BETRIEBSOPTIMIERUNGSMODELLS
FUER
SYSTEM
2
.
147
7.4
OFFLINE-AUSWERTUNG
DES
BETRIEBSOPTIMIERUNGSMODELLS
FUER
SYSTEM
3
.
150
8
ANBINDUNG
DER
OPTIMIERUNGSMODELLE
AN
DIE
VERSORGUNGSTECHNISCHEN
SYSTEME
.
154
9
AUSFUEHREN
UND
KONTINUIERLICHE
VERBESSERUNG
VON
MODELLEN
ZUR
BETRIEBSOPTIMIERUNG
VON
WAERME
UND
KAELTEVERSORGUNGSSYSTEMEN
.
160
9.1
VERSUCHSAUSWERTUNG
SYSTEM
1
.
161
9.2
VERSUCHSAUSWERTUNG
SYSTEM
3
.
168
9.3
VERSUCHSAUSWERTUNG
SYSTEM
2
.
175
9.4
DISKUSSION
UND
KRITISCHE
WUERDIGUNG
.
179
10
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
DER
ARBEIT
.
186
10.1
ZUSAMMENFASSUNG.
186
10.2
AUSBLICK
.
187
ANHANG
A
.
190
ANHANG
B
.
193
LITERATURVERZEICHNIS
.
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