Modellierung eines Gas-und-Dampfkraftwerks mit SIMSEN

Abstract

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Modell eines Gas- und Dampfkraftwerks mit der Simulationssoftware SIMSEN entwickelt. Das entwickelte Modell ist sowohl für stationäre, als auch dynamische Berechnungen geeignet, und die implementierten Regelungsstrukturen ermöglichen Simulationen im Insel- als auch im Verbundnetz. Als Grundlage für die Modellierung, wurde das IEEE Combined Cycle Power Plant Model verwendet. Da mit diesem nicht alle benötigten Funktionalitäten gedeckt waren, wurde das Modell um zusätzliche Strukturen wie Gradientenregler, Leistungsregler und Totband bei der Frequenzregelung, erweitert. Neben den Regelkreisen und der thermodynamischen Beschreibung, verfügt das Modell über mechanische und elektrische Komponenten. Das elektrische System stellt die Schnittstelle für ein, in weiteren Projekten entwickeltes, Gesamtsystem, bestehend aus einem Pumpspeicher- und einem Windkraftwerk. Die Implementierung des Modells in SIMSEN, sowie die Ermittlung der benötigten Parameter und Daten, wurde detailliert beschrieben. Das Modell wurde in einem Leistungsbereich von 50-100% der Nennleistung des Kraftwerks Validiert und liefert vergleichsweise gute Ergebnisse. Anschließend werden ein paar Verbesserungsmöglichkeiten diskutiert, die bei der weiteren Entwicklung implementiert werden könnten.

In this thesis, a model of a combined cycle power plant with the simulation software SIMSEN was developed. The model is suitable for both stationary and dynamic calculations, and the implemented control loops allow simulations in the islanded as well as in the interconnected power networks. The IEEE Combined Cycle Power Plant Model was used as a basis for modelling. Due to the fact that it does not cover all the needed functionalities, the model was expanded to include additional structures such as gradient and a power control, and a dead band in the frequency control. Alongside the control loops and the thermodynamic specification, the model features mechanical and electrical components. The electrical components provide the interface for a system, developed as parts of other projects, consisting of a pumped storage and a wind power plant. The implementation of the model in SIMSEN, as well as the determination of the required parameters and data, has been described in detail. The model has been validated in a range of 50-100% of the rated power plant output, providing relatively good results. In conclusion possible improvements are discussed, which could be implemented in future developments.