Entwicklung eines autonomen Software-Agenten für das optimierte Betriebsprozessmanagement eines solarthermischen Kraftwerks

Kurzfassung

Die vorliegende Arbeit untersucht die Entwicklung und Integration eines Betriebsmanagement-Agenten für das Solarturmkraftwerk Jülich (STJ). Ziel ist die Minderung der Betriebskosten und die Steigerung der Effizienz durch den autonomen Betrieb des Kraftwerks. Dafür übernimmt der Betriebsmanagement-Agent die Planung des Kraftwerksbetriebs. Der Agent basiert auf einem vereinfachten Kraftwerksmodell und nutzt Vorhersagen der Direktnormalstrahlung (DNI), um Start- und Stoppzeiten sowie Zieltemperatur und Massenstrom des Luftkreislaufs vorausschauend zu bestimmen. Dabei berücksichtigt die für die Erstellung der Betriebsstrategie verwendete Optimierung einen adaptiven Strompreis sowie den aktuellen Zustand des Kraftwerks. Die Integration des Agenten in die Systeminfrastruktur des Kraftwerks ermöglicht neben der Abfrage des Kraftwerkszustands die Kooperation mit anderen Agenten. Hierbei werden Dashboards entwickelt, um die Transparenz des Agentenbetriebs für das Personal zu steigern und dieses beim Kraftwerksbetrieb zu unterstützen. Die Evaluation hat gezeigt, dass der Agent stabile und wirtschaftlich sinnvolle Betriebspläne generiert. Dabei entstehende Abweichungen von den ermittelten Betriebspunkten werden vor allem durch die zeitweise geringe Vorhersagequalität verursacht. Die vom Agenten bestimmte Betriebsstrategie ist abhängig von der Wetterlage imstande, den Umsatz des Kraftwerks von 4,86 %-46,2 % zu steigern. Dafür sorgt die Verschiebung der Stromproduktion zu Zeiten mit höheren Energiepreisen und der Betrieb der Kraftwerkskomponenten bei höheren Wirkungsgraden. Somit ist ein Betriebsmanagement-Agent in der Lage, das Kraftwerk robust und effizient zu steuern und trägt damit dazu bei, die wirtschaftliche Attraktivität von solarthermischen Kraftwerken zu steigern.