Blick ins Buch

Modellbasierte Mehrzieloptimierung zur operationellen Bewirtschaftung von Talsperrenverbundsystemen

Christian Bouillon (Autor)

Buch | Softcover

XXVI, 204 Seiten

2022
Kassel University Press (Verlag)
978-3-7376-1029-2 (ISBN)

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Die optimale Bewirtschaftung von Talsperrenverbundsystemen stellt aufgrund ihrer Dimension und den zum Teil widersprüchlichen Bewirtschaftungszielen eine besondere Herausforderung dar. Die strategische Aufgabe der Talsperren ist dabei der kurz bzw. langfristige Ausgleich zwischen dem natürlich schwankenden Wasserdargebot und den vielseitigen Nutzungsformen. Mit dem Ziel allen Bewirtschaftungszielen gerecht zu werden und den Gesamtnutzen eines Verbundsystems zu erhöhen, bedarf es einer koordinierten und dynamischen Betriebsstrategie. Der Einsatz von Simulations und Optimierungsverfahren sowie von Vorhersagedaten hilft dabei, die gegebenen Wasserressourcen effektiv und nachhaltig zu nutzen. In der vorliegenden Arbeit wird eine Modellstrategie vorgestellt, die es erlaubt, die Abgaben aus den Talsperren an die variablen Randbedingungen und Bewirtschaftungsziele kontinuierlich und bedarfsgerecht anzupassen. Die dafür angewandte Methode der modellbasierten prädiktiven Regelung (MPR) kombiniert die Vorteile der Simulation sowie der mathematischen Optimierung zur Lösung eines multikriteriellen Entscheidungsproblems. Während die Optimierung Steuerungsalternativen für die Wasserabgaben aus den Talsperren identifiziert, ist es Aufgabe der Simulation, die zeitlichen Zusammenhänge zwischen Steuerungseingriff und den zugehörigen Auswirkungen auf relevante Systemgrößen in einem regelbaren Talsperrenverbundsystem adäquat abzubilden. Vor dem Hintergrund der Echtzeitbewirtschaftung orientiert sich die Optimierung hierzu an den prognostizierten Randbedingungen hinsichtlich Hydrologie und Wasserbedarf. Ausgehend von einem Konzept zur Entwicklung eines Entscheidungsmodells liegt der Fokus der Arbeit auf der mathematischen Abstraktion von Bewirtschaftungszielen in Form einer Zielfunktion. Die behandelten Anwendungsbeispiele geben dabei Anhaltspunkte, um komplexe und praxisrelevante Problemstellungen der operationellen Talsperrenbewirtschaftung in einem Optimierungsmodell abzubilden. Die Ergebnisse zeigen, dass die MPR ein robustes Verfahren zur Lösung dynamischer, multikriterieller Entscheidungsprobleme ist. Sowohl die optimierten Talsperrenabgaben als auch die berechneten Bewertungskriterien stellen eine gute Entscheidungsgrundlage dar und unterstützen den Anwender bei einer bedarfsorientierten und koordinierten Abgabenplanung. Die interaktive Festlegung und Priorisierung von Zielvorgaben gewährleistet zudem eine Anpassung an die aktuelle Bedarfssituation. Letztendlich ist das Modellkonzept durch eine ausreichende Flexibilität gekennzeichnet, so dass dieses auf unterschiedlich strukturierte Talsperrensysteme übertragbar ist.

Erscheinungsdatum	18.05.2022
Reihe/Serie	Kasseler Wasserbau-Mitteilungen ; 22
Verlagsort	Kassel
Sprache	deutsch
Maße	148 x 210 mm
Gewicht	305 g
Themenwelt	Naturwissenschaften ► Geowissenschaften
	Technik ► Bauwesen
	Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik
Schlagworte	Betriebsstrategie • MPC • Optimierungsverfahren • Simulationsverfahren • Talsperrenverbundsystem • Wasserkraft
ISBN-10	3-7376-1029-0 / 3737610290
ISBN-13	978-3-7376-1029-2 / 9783737610292
Zustand	Neuware