The Short-term Optimization of a Combined Heat and Power Plant in a Deregulated Energy Market

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Location:
P1 Ark S80

Authors

Date

2005

Department

Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto

Major/Subject

Energiatalous ja voimalaitostekniikka

Mcode

Ene-59

Degree programme

Language

en

Pages

91 s. + liitt. 8

Series

Abstract

Työn tarkoituksena on selvittää sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitoksen optimaalista käyttöä vapailla sähkömarkkinoilla. Lyhyen aikavälin yhteistuotannon kokonaisoptimointi tehdään vaihtoehtoisen lämmöntuotannon avulla. Tällöin yhteistuotantolämmön referenssihinnan muodostaa lämpökattilahinta ja sähköntuotannon referenssihintana on sähkön markkinahinta. Lisäksi tässä työssä kartoitetaan mahdollisuuksia lisätä laitoksen käytön joustavuutta tutkimalla minimitehon alentamismahdollisuuksia kaukolämpöväliottolauhdelaitoksella. Lineaarinen sekalukuoptimointi soveltuu parhaiten tämän tutkimuksen ongelmakenttään. Työssä tarkastellaan myös lineaarisen, epälineaarisen ja dynaamisen ohjelmoinnin käytännöllisyyttä lyhyen aikavälin yhteistuotannon optimointiin. Sekalukuoptimointi on näitä käytännöllisempi, koska se mahdollistaa käynnistyskustannusten mukaan ottamisen dynaamiseen tarkasteluun ilman, että ongelman ratkaisuaika kasvaa liian suureksi. Lisäksi mallin rakentaminen ja sen konfigurointi ovat kohtalaisen vähätöisiä verrattuna dynaamiseen ohjelmointiin. Työssä esitellään myös sekalukuoptimointimallin rakentaminen ja analysoidaan mallin toiminnallisuutta operatiivisessa käytössä. Esitetty malli ottaa huomioon kaikki prosessin kannalta merkittävät seikat ja rajoitteet sekä antaa luotettavia tuloksia optimaalista ajotavasta käyttäjän syöttämillä lähtötiedoilla. Yhteistuotantolaitoksen optimaaliseen ajotapaan vaikuttavat hyvin monet muuttujat. Sähkön markkinahinnalla sekä vaihtoehtoisen lämmöntuotannon kustannuksilla on suurin merkitys optimoinnin lopputulokseen. Lisäksi yhteistuotantolaitoksen polttoaineiden hinnat sekä hiilidioksidipäästöjen markkinahinta ovat merkittäviä muuttujia optimaalisen ajotavan määräytymisen kannalta. Saavutettavissa oleva optimi paranee, jos yhteistuotantolaitoksen teknistä säätöä voidaan parantaa esimerkiksi laajentamalla laitoksen tehoaluetta sekä pienentämällä sen käynnistyskustannuksia. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että päästökaupan alettua yhteistuotannon optimoinnin merkitys on kasvanut merkittävästi niiden voimalaitosten osalta, jotka kuuluvat päästökaupan piiriin. Samalla laitosten säätäminen reagoimaan nopeasti muuttuvaan markkinatilanteeseen on tullut entistä tärkeämmäksi.

Description

Supervisor

Pirilä, Pekka

Thesis advisor

Blomberg, Mauri

Keywords

optimization methods, optimointi menetelmät, CHP plant, yhteistuotantolaitos, emission trade, päästökauppa, electricity market, sähkömarkkinat, fossil fuels, fossiiliset polttoaineet, minimum load, minimikuorma, district heat, kaukolämpö, turbine extractions, turviinin väliotot,

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120452150

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK