Analyse und Optimierung von Energieverbundsystemen:
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Berlin
Springer Vieweg
[2016]
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INHALTSVERZEICHNIS
1 HERAUSFORDERUNGEN DER KUENFTIGEN ENERGIEVERSORGUNG
.
1
1.1 RESSOURCEN UND
KLIMAWANDEL.
1
1.2 INDIKATOREN DER
ENERGIEEFFIZIENZ.
5
1.3 ZIELE UND HANDLUNGSFELDER DER ENERGIEWENDE
.
8
1.3.1 ZIELE DER ENERGIEWENDE IN DEUTSCHLAND
.
8
1.3.2 HANDLUNGSFELDER DER ENERGIEWENDE
.
11
1.4 STRUKTURWANDEL IN DER ENERGIEVERSORGUNG
.
17
1.4.1 ENERGIEMARKT
.
17
1.4.2 RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN
.
22
1.4.3 KOMMUNALE ENERGIEVERSORGUNGSSYSTEME
.
28
1.5
ZUSAMMENFASSUNG.
30
LITERATUR
.
31
2 ENERGETISCHE
GRUNDLAGEN.
33
2.1
ENERGIEWANDLUNG.
33
2.1.1 ENERGIEBEGRIFF
.
33
2.1.2 ENERGIEUMWANDLUNG
. 36
2.2 THERMISCHE
ENERGIE.
43
2.2.1 ZUSTANDSGROESSEN
.
43
2.2.2
WAERMEUEBERTRAGUNG.
47
2.2.3
WASSERDAMPF.
50
2.3 ELEKTRISCHE ENERGIE
.
52
2.4 ENERGETISCHE KENNWERTE
.
57
2.5
ZUSAMMENFASSUNG.
63
LITERATUR
.
65
3
ENERGIEVERBUNDSYSTEME.
67
3.1 ENERGIE IM
QUERVERBUND.
67
3.2 KONVENTIONELLE
ENERGIESYSTEME.
73
3.2.1
KLASSIFIZIERUNG.
73
3.2.2
DAMPFKRAFTWERKE.
75
3.2.3
GASTURBINENKRAFTWERKE.
86
3.3
KRAFT-WAERME-KOPPLUNG.
87
3.3.1 TECHNOLOGIEN DER KRAFT-WAERME-KOPPLUNG
. 87
3.3.2 ENERGETISCHE KENNZAHLEN DER KRAFT-WAERME-KOPPLUNG
.
90
3.3.3 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG IN
DAMPFKRAFTWERKEN. 93
3.3.4
KOMBINATIONSKRAFTWERKE.
98
3.3.5 BLOCKHEIZKRAFTWERKE
. 101
3.3.6
BRENNSTOFFZELLEN.
109
3.3.7
KRAFT-WAERME-KAELTE-KOPPLUNG.
112
3.4 AUSGEWAEHLTE REGENERATIVE ENERGIESYSTEME
. 116
3.4.1
FOTOVOLTAIK.
116
3.4.2
SOLARTHERMIE.
118
3.4.3
WAERMEPUMPEN.
121
3.4.4 NUTZUNG VON BIOMASSE
. 124
3.5
ENERGIESPEICHER.
125
3.5.1
KLASSIFIZIERUNG.
125
3.5.2
WAERMESPEICHER.
127
3.5.3 AUSLEGUNG UND KENNWERTE VON ENERGIESPEICHERN
.
130
3.6 VIRTUELLE KRAFTWERKE
.
133
3.6.1 AUFBAU UND
FUNKTIONEN.
133
3.6.2
ENERGIEMANAGEMENT.
137
3.7
ZUSAMMENFASSUNG.
140
LITERATUR
.
143
4
ENERGIESYSTEMANALYSE.
145
4.1
SYSTEMANALYSE.
145
4.1.1 ZIELE UND AUFGABEN
.
145
4.1.2 SIMULATIONSAUFGABEN FUER AUSGEWAEHLTE ENERGIESYSTEME
.
147
4.2 MATHEMATISCHE MODELLIERUNG
. 156
4.2.1 MODELLBILDUNG
.
156
4.2.2 PROBLEMANALYSE UND SYSTEMENTWICKLUNG
. 165
4.2.3
MODELLVALIDIERUNG.
171
4.3 REGRESSIONSANALYSE
.
173
4.3.1
REGRESSIONSMODELLE.
173
4.3.2
PARAMETERSCHAETZUNG.
178
4.3.3 STATISTISCHE
ANALYSE.
185
4.3.4 REGRESSIONSANALYSE VON
ENERGIESYSTEMEN. 192
4.4 KUENSTLICHE NEURONALE
NETZE.
196
4.4.1 KONSTRUKTION EINES NEURONALEN NETZES
.
196
4.4.2
LEMVERFAHREN.
201
4.4.3 SIMULATION AUF DER BASIS NEURONALER
NETZE. 203
4.5
ZUSAMMENFASSUNG.
205
LITERATUR
.
208
5
ENERGIEDATENMANAGEMENT.
209
5.1
ENERGIEINFORMATIONSSYSTEME.
209
5.1.1 AUFBAU UND
FUNKTIONEN.
209
5.1.2 HARD- UND SOFTWAREVORAUSSETZUNGEN
.
215
5.2
DATENMANAGEMENT.
219
5.2.1 MESSKONZEPT
.
219
5.2.2 DATENVERARBEITUNG
.
223
5.2.3
DATENPRUEFUNG.
225
5.2.4 ANALYSE VON
MESSFEHLERN.
227
5.3 ENERGIEDATENANALYSE
.
231
5.4 SMART METERING
.
234
5.4.1 SMART
METER.
234
5.4.2 MANAGEMENT VON ZAEHLERDATEN
.
239
5.4.3 VIRTUELLER
ENERGIEMARKTPLATZ.
241
5.5
ZUSAMMENFASSUNG.
243
LITERATUR
.
245
6
ENERGIECONTROLLING.
247
6.1
ENERGIECONTROLLINGSYSTEME.
247
6.2 FUNKTIONEN DES ENERGIECONTROLLINGS
. 251
6.2.1 ENERGIEPLANUNG
.
251
6.2.2
MONITORING.
255
6.2.3
ENERGIEANALYSE.
258
6.3 WIRTSCHAFTLICHKEITSRECHNUNG
. 268
6.3.1
GRUNDLAGEN.
268
6.3.2 ANNUITAETENMETHODE
.
271
6.3.3 WIRTSCHAFTLICHKEITSRECHNUNG ZUR BHKW-PLANUNG
.
278
6.4 KOSTENAUFTEILUNG DER KRAFT-WAERME-KOPPLUNG
.
288
6.4.1 THERMODYNAMISCHE KENNZAHLEN
.
288
6.4.2 VERFAHREN ZUR KOSTENAUFTEILUNG DER KRAFT-WAERME-KOPPLUNG . 291
6.5 ENERGIECONTROLLINGSYSTEM FUER EINEN KOMMUNALEN KRAFTWERKSVERBUND . .
293
6.5.1
VERBUNDSYSTEM.
293
6.5.2 KRAFTWERKSBERICHT
.
299
6.5.3 ANALYSE DES KRAFTWERKSBETRIEBS
.
303
6.6
ZUSAMMENFASSUNG.
312
LITERATUR
.
315
7 ANALYSE UND MODELLIERUNG DES ENERGIEBEDARFS
.
317
7.1 ANALYSE DER EINFLUSSFAKTOREN AUF DEN
ENERGIEBEDARF. 317
7.1.1
MOTIVATION.
317
7.1.2
EINFLUSSFAKTOREN.
322
7.2 MATHEMATISCHE MODELLIERUNG
. 327
7.2.1
LASTPROGNOSEVERFAHREN.
327
7.2.2 DATENANALYSE
.
333
7.2.3 STATISTISCHE
ANALYSE.
337
7.3 REGRESSIONSANALYSE DES
ENERGIEBEDARFS. 339
7.3.1 REGRESSIONSMODELLE FUER DEN
ENERGIEBEDARF. 339
7.3.2 MODELLE FUER DEN
WAERMEBEDARF. 342
7.3.3 MODELLE FUER DEN
STROMBEDARF. 349
7.4 LASTPROGNOSE MIT NEURONALEN NETZEN
. 352
7.4.1
PROGNOSEMODELL.
352
7.4.2
STROMLASTPROGNOSE.
355
7.4.3
WAERMELASTPROGNOSE.
358
7.5 WAERMEBEDARFSPROGNOSE FUER EIN
FEMWAERMESYSTEM. 360
7.5.1
MODELLENTWURF.
360
7.5.2 REGRESSIONSMODELL FUER DEN
WAERMEBEDARF. 365
7.6
GASBEDARFSPROGNOSE.
368
7.7 ZUSAMMENFASSUNG
.
371
LITERATUR
.
373
8 LASTPROFILE UND
LASTMANAGEMENT.
375
8.1 LASTPROFILE IN DER
ENERGIEVERSORGUNG.
375
8.2
STANDARDLASTPROFILE.
379
8.2.1
STROMBEDARFSPROFILE.
379
8.2.2
WAERMEBEDARFSPROFILE.
387
8.3 SYNTHETISCHE
LASTPROFILE.
392
8.3.1
LASTPROFILVERFAHREN.
392
8.3.2 SYNTHETISCHES
STROMLASTPROFIL.
396
8.3.3 SIMULATION DES ENERGIEBEDARFS MITHILFE VON LASTPROFILEN
.
398
8.4 LASTMANAGEMENT
.
401
8.4.1
STRATEGIEN.
401
8.4.2
DEMAND-SIDE-MANAGEMENT.
404
8.4.3 DEMAND RESPONSE MANAGEMENT
. 412
8.5
ZUSAMMENFASSUNG.
414
LITERATUR
.
416
9 OPTIMIERUNG VON
VERBUNDSYSTEMEN.
419
9.1 MATHEMATISCHE OPTIMIERUNGSMETHODEN
. 419
9.1.1 OPTIMIERUNGSAUFGABEN IN DER ENERGIEWIRTSCHAFT
.
419
9.1.2 ALLGEMEINES
OPTIMIERUNGSMODELL. 422
9.1.3 MATHEMATISCHE
OPTIMIERUNGSVERFAHREN. 427
9.1.4 OPTIMIERUNGSTOOLS
.
438
9.2 LINEARE
OPTIMIERUNG.
439
9.2.1 LINEARES
OPTIMIERUNGSMODELL.
439
9.2.2 GEOMETRISCHE
INTERPRETATION.
446
9.2.3
SIMPLEX-VERFAHREN.
448
9.3
QUERVERBUNDOPTIMIERUNG.
454
9.3.1
QUERVERBUNDUNTEMEHMEN.
454
9.3.2 PLANUNGSAUFGABEN
.
457
9.4
KRAFTWERKSEINSATZPLANUNG.
471
9.4.1 KRAFTWERKSEINSATZ NACH DEM MERIT-ORDER-PRINZIP
.
471
9.4.2 KRAFTWERKSEINSATZ IN QUERVERBUNDUNTEMEHMEN
.
476
9.4.3 MATHEMATISCHE MODELLIERUNG
.
481
9.4.4 LOESUNGSANSAETZE FUER DIE MATHEMATISCHE OPTIMIERUNG
.
486
9.5
ZUSAMMENFASSUNG.
490
LITERATUR
.
493
10 ENERGIEMANAGEMENTSYSTEME
.
495
10.1 AUFBAU UND
FUNKTIONEN.
495
10.1.1 DIE INTERNATIONALE NORM DIN EN 50001
.
495
10.1.2 FUNKTIONEN VON ENERGIEMANAGEMENTSYSTEMEN
.
505
10.2 LASTENHEFT FUER DIE ENTWICKLUNG VON ENERGIEMANAGEMENTSYSTEMEN
.
508
10.2.1 ANFORDERUNGEN AN DIE SOFTWAREENTWICKLUNG
.
508
10.2.2
HARDWAREVORAUSSETZUNGEN.
513
10.3
ZUSAMMENFASSUNG.
516
LITERATUR
.
517
11 LOESUNGEN ZU DEN UEBUNGSAUFGABEN
.
519
SACHVERZEICHNIS
543 |
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