Energietechnik 4 | 16

Flexibel bei volatiler Energie

Schonender Anlagenbetrieb im Kraftwerk Zolling

Wie begegnen Betreiber konventioneller Kraftwerke den neuen Marktanforderungen, die sich durch die wachsende Nutzung volatiler erneuerbarer Energien ergeben? Am besten mit einem hohen Maß an Flexibilität. OPTIMAX von ABB liefert die passende Lösung für die Systemsteuerung.

In Deutschland, Europa und weiten Teilen der Welt wird die Stromversorgung in immer größerem Maße durch die Einspeisung erneuerbarer Energien ins Stromnetz gewährleistet. Die erneuerbaren Energien erhöhen die Unsicherheit von Kraftwerksfahrplänen und machen eine Anpassung der Stromproduktion erforderlich. Abschalten und kurzfristiges Anfahren der Blöcke werden immer mehr zur Normalität. Daher wandelt sich die Rolle von konventionellen Kraftwerken: Fossil befeuerte Kraftwerke werden vom Grundlastversorger zum Regelenergieversorger.

Als solcher sorgen sie für eine hohe Netzstabilität und gleichen immer häufiger Lastschwankungen im Stromnetz, die durch unvorhersehbare Nachfragespitzen bei Regelenergie entstehen, aus. Dafür müssen Kraftwerke auf verschiedenen Laststufen optimal laufen. Sowohl bei Schwachlast und Teillast als auch bei Voll- und Spitzenlasten ist das Ziel, einen höchstmöglichen Wirkungsgrad im Betrieb zu erreichen.

Intelligente Lastwechsel

Optimierungslösungen helfen dabei, konventionelle Erzeugeranlagen zuverlässiger, flexibler und dadurch wirtschaftlicher zu betreiben. Ein Beispiel ist das Steinkohlekraftwerk Zolling in Oberbayern: Seit vielen Jahren setzt das Kraftwerk Zolling der ENGIE Deutschland Closed-Loop-Lösungen von ABB ein. In diesem Zusammenhang wurde eine Vielzahl an Optimierungsapplikationen aus der Produktreihe OPTIMAX erfolgreich realisiert. Diese ermöglichen schnellere und größere Lastwechsel und vorausschauendes Arbeiten unter Berücksichtigung von mehrfach täglich wechselnden Lastfahrplänen. Flexibilität ist gefragter denn je: Gab es in Zolling bis 2015 etwa 50 bis 100 Startvorgänge pro Jahr, so waren es bis Mitte August 2016 bereits mehr als 90 Starts. Zudem muss die Anlage mit größeren und schnelleren Lastrampen fahren.

Rundum versorgt

Um das seit 1986 betriebene Kraftwerk wettbewerbsfähig zu halten, modernisierte ABB von 2006 an zunächst die gesamte Leittechnik per Retrofit auf das Prozessleitsystem Symphony Melody. Nach und nach wurden zusätzlich Softwareoptimierungslösungen aus dem OPTIMAX-Portfolio implementiert. Die Anfahroptimierung OPTIMAX BoilerMax beschleunigt das Anfahren der Anlage. Dadurch kommt das Kraftwerk schneller ans Netz und der Anlagenbetreiber verdient früher Geld. Gleichzeitig wird teurer Hilfsbrennstoff eingespart. Dafür identifiziert der Optimierer zu jedem Zeitpunkt das für die Anfahrt kritische Bauteil und nutzt die Grenzen des Bauteils möglichst vollständig aus.

Läuft das Kraftwerk, ist die modellbasierte Blockregelung Modakond, die Kessel und Turbine koordiniert, die Basis für alle weiteren Optimierungen im Betrieb. Modakond nutzt im System vorhandene Energiespeicher, um die Regelgüte der Blockleistung zu erhöhen, schnellere Lastwechsel zu fahren und eine niedrigere, stabile Mindestlast zu gewährleisten. Die fortschrittliche Temperaturregelung SteamTMax mit Zustandsregler und Beobachter reduziert die Schwingungen der Dampftemperatur im Kessel. Damit unterstützt die Optimierungslösung die Blockregelung beim Erreichen der Regelgüte. Durch eine geringere Schwingungsbandbreite sinkt die Zahl der Lastwechselbeanspruchungen der Kesselbauteile. Das wirkt sich langfristig positiv auf die Wartungskosten aus.

„Mit der vorausschauenden Lastsollwertführung konnte eine Reduzierung der Fahrplanabweichung auf bis zu 0,6 % erreicht werden.“

Abweichung von unter 1 %

Wegen der Schwankungen von erneuerbaren Energien erhält das Kraftwerk Zolling pro Tag zehn bis 20 neue Lastfahrpläne. Deshalb hat die vorausschauende Lastzielwertoptimierung einen großen Effekt auf die Effizienz des Kraftwerks Zolling. Für jedes 15-Minuten-Intervall des Fahrplanes wird ein vorausschauender Lastsollwert ermittelt, sodass die Abweichung der tatsächlichen Fahrweise vom Fahrplan möglichst gering ist. „In Summe konnte mit der vorausschauenden Lastsollwertführung eine Reduzierung der Fahrplanabweichung über 24 Stunden auf bis zu 0,6 % erreicht werden“, sagt Hubertus Dünschede, Leiter der Produktion im Kraftwerks Zolling. Die Optimierungslösungen von ABB tragen somit wesentlich zur Kosteneinsparung und zum schonenden Anlagenbetrieb bei.