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Dynamic Hydropowermodeling For Germany - An Optimization Modell
Get PDFUm die gesetzten Ziele der Steigerung des Einsatzes sauberer Energieerzeugung zu erreichen, wird der Bau erneuerbarer Erzeugungsanlagen immer mehr forciert. Dabei wird viel Potential im Ausbau von Windkraft- und Photovoltaikanlagen gesehen und dementsprechend gehandelt. Die damit einhergehenden und auftretenden Herausforderungen bestehen in der Netzintegration der stark fluktuierenden und schlecht prognostizierbaren Energieerzeugung.Vielerlei Strategien zur Lösung der Probleme müssen dadurch in Angriff genommen werden. Sie betreffen Speichertechnologien, Maßnahmen der Netzveränderung, Verbrauchermanagement, Erzeugungsmanagement und Energiemarktentwicklungen.Um diese Sachverhalte und Lösungsvorschläge zu analysieren, wurde das Optimierungsmodell HiREPS am Institut für Energiesysteme und elektrische Anlagen der TU Wien entwickelt. Es bietet die Möglichkeit, erneuerbare Energieerzeuger, Speichertechnologien, konventionelle Kraftwerke, Lastflüsse im Übertragungsnetz zu abstrahieren und Simulationen in stündlicher Auflösung durchzuführen. Historische Wetterdaten dienen als Grundlage um zukünftige Szenarien zu untersuchen. Im Rahmen des AutRES100 Projekts werden dazu genaue Daten mehrerer Länder Europas gesammelt und in das Modell eingefügt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Optimierungsmodell der Wasserkraft Deutschlands aufgebaut. Alle notwendigen Daten sämtlicher deutschen Wasserkraftwerke mit einer Mindestgröße von 5 MW wurden dazu ermittelt.Um das Wasserdargebot nachzustellen, wurden umfangreiche Abflusswasserzeitreihen ausfindig gemacht und in das Modell eingebettet.Der Recherchezeitraum beschränkt sich dabei auf die Jahre 2003 bis 2009.Durch umfangreiche Simulationsläufe wurde die Interaktion verschiedener Wasserkraftwerke (Pumpspeicher und Laufwasserkraftwerke) mit dem Spotmarkt untersucht. In der ersten Simulationsphase wurden die aufgenommenen und weiterverarbeiteten Daten auf Vollständigkeit, Fehlerfreiheit und Plausibilität geprüft. Bis auf die durch Abstrahierung entstandenen kleinen, nachweisbaren Abweichungen wurde die Korrektheit bewiesen. Im zweiten Schritt der Simulationsphase wurde der Schwellbetrieb von Laufwasserkraftwerken untersucht. Der besondere Fokus lag auf der Analyse der Auswirkungen eines Betriebs der Lech Kraftwerke als Schwellkette. Abschließend wurde der Einfluss eines vollständigen Schwellbetriebs der aufgenommenen Laufwasserkraftwerke untersucht und das theoretische Potential, einen möglichen Beitrag zur künftigen Netzstabilisierung zu liefern, nachgewiesen.To reach the set targets of a clean energy production in future the construction of renewable power plants is hugely forced. Therefore a big potential is seen in solar and wind energy. Upcoming tasks concerning this trend are how to adapt the power system for integrating a high share of this most fluctuating and hardly prognosticating type of energy production. A lot of different strategies related to the head topics storage technologies, grid optimization, flexible generation and demand management have to be minded and followed. For analysing and answering all these arising questions the optimization model HiREPS was developed at the Institute of Energy Systems and Electrical Drives of the Technical University of Vienna. The model includes detailed modelling of variable renewables, conventional power plants, different storage options, load flow in transmission grids and intelligent load response options. High resolution historical weather data is employed to investigate simulated future scenarios. During the AutRES100 project the required data of many different European countries is gathered and integrated into the model.The aim of this thesis was to model the hydro power of Germany and to do simulations and analyses concerning their interactions with the spot market. All necessary data of the complete big German hydro power plants (>5MW) were identified and collected. To construct the supply of water quantity extensive discharge tables in a high resolution were recorded for the years 2003 to 2009.Through extensive simulation runs the functions and interactions of different water power plants was inspected. During a first simulation phase basic simulations were done to verify and prove the correctness and completeness of all collected and processed data. In a second simulation step the influence of hydropeaking was investigated. The main focus was the analysis of prosecuting all plants of the river Lech in hydropeaking mode. Finally the influence of a full hydropeaking operation of all recorded run off power plants was investigated. Moreover the theoretical potential of its stabilizing impact on the power grid was evidenced.<br /
Linear optimization of hydro power in Sweden
Get PDFDiese Diplomarbeit wurde im Rahmen der Entwicklung des HiREPS Modells an der TUWien, Energy Economics Group geschrieben. HiREPS ist ein hochauflösendes Optimierungsmodell des europäischen Strommarkts zur Berechnung von detaillierten Kraftwerkseinsatzplänen mit Berücksichtigung der Versorgungssicherheit und Möglichkeit zur endogenen Investitionsplanung. Kapitel 1 gibt einen kurzen Einblick in den schwedischen Energiemarkt zu geben. Die Kapitel 2 bis 4 bauen die Wissenbasis (physikalische Grundlagen eines Wasserkraftwerks, verwendete lineare Optimierungsmethode, Funktionsweise des HiREPS Wasserkraftsmodells) für die nachfolgenden Hauptkapitel auf. Kapitel 5 untersucht verschiedene Möglichkeiten, die Laufzeit des Modells zu verbessern. Das beinhaltet die Betrachtung von Skalierungsproblemen, die genaue Untersuchung von Redundanz in der Presolve-Phase unserer Modellierungssprache (AMPL) sowie die Suche nach geeigneten Startwerten für die verwendete sukzessive lineare Optimierung. Als Resultat konnten wir die Laufzeit des Modells um fast 2/3 senken. Weiters erzielten wir durch eine intelligente Wahl der Startwerte eine Verbesserung des Linearisierungsfehlers, der durch das Modellieren der auftretenden Nicht- Linearitäten entsteht. Das letzte Kapitel geht auf die Simulationsergebnisse ein, die das Modell von Süd- und Zentralschweden liefert. Das integrierte Kraftwerksportfolio zählt insgesamt 140 Kraftwerke, wobei nur Kraftwerke mit einer installierten Leistung größer oder gleich 5 MW in Betracht gezogen wurden. Gezeigt werden die simulierten Produktions- und Profitergebnisse des gesamten Kraftwerksparks für die Jahre 2001 - 2011, um sie mit realen Daten zu vergleichen. Außerdem demonstrieren wir detaillierte Kraftwerkseinsatzpläne einiger Kraftwerke verschiedenen Typs. Neben dem Pumpspeicherkraftwerk Kymmen am Fluss Rottnan, haben wir den Fokus auf Kraftwerke im Fluss Ljungan gerichtet.This thesis contributes to the HiREPS model developed at the Vienna UT, Energy Economics Group - a highly resolved European power system, investment planning and supply security optimization program. In this work, we focus on South and Central Sweden's hydropower portfolio and the hydropower part of the HiREPS model. Chapter 1 gives a short introduction to Sweden's energy market. In chapters 2 to 4 we build up the knowledge basis (physics of a hydropower plant, used linear optimization method, functionality of the HiREPS hydropower model) for the main chapters, Chapter 5 and Chapter 6. In Chapter 5 we investigate possibilities to speed up the computation time of the model, involving a treatment of scaling issues, an assessment of redundant internal presolve proceedings of our used modelling language (AMPL) and a treatment of issues regarding the choice of starting values for the discharge in our implemented successive linear optimization. Through our modifications, we are able to cut off nearly 2/3 of the computation time and achieve a faster decrease of the linearization error caused by modelling non-linearity. Finally, the last chapter shows various simulation results regarding South and Central Sweden-s hydropower plants with an installed capacity equal to or greater 5MW. We include simulated production and profit data for the whole power plant complex for the years 2001 - 2011 to compare it with real data. Furthermore, we show results regarding detailed operation plans for selected power plants. To be precise, we have a close look at some plants along river Ljungan and at one of the few pumped-storage power plants called Kymmen, situated at river Rottnan
Modellierung der Wasserkraftwerke und der Strompreisentwicklung für die italienische Region Venetien
Get PDFElektrizität und Energieerzeugug sind heutzutage von großem Interesse. Nichtsdestotrotz müssen neue Aspekte beachtet werden, d.h. Nachhaltigkeit und erneuerbare Energien spielen eine zentrale Rolle. Seit die Europäische Union gegründet wurde, begannen die Mitgliedsstaaten sowie der Rest von Europa ihre Zusammenarbeit zu intensivieren. Daher besteht der Bedarf die Energiepolitik zu koordinieren. Zunächst ist es wichtig, einen Überblick über das europäische Stromnetzwerk zu bekommen. Im Jahr 2010 startete die Technische Universität Wien das 30 Monate dauerende AutRES100 Projekt, welches sich auf das österreichische Stromnetzwerk konzentrierte. Dieses Projekt wird nun auf ganz Europa ausgeweitet. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Region Venetien, welche sich im nördlichen Teil von Italien befindet und ein bedeutender Energieaustauschpartner Österreichs ist. Die Diplomarbeit beginnt mit einer Einführung und einem Überblick über den Energiemarkt. Die gegenwärtigen Energiemärkte der Welt, der Europäischen Union und Italiens werden beschrieben und die Ziele für die Zukunft diskutiert. Das nächste Kapitel beschäftigt sich mit Wasserkraft und betrachtet die unterschiedlichen Kraftwerkstypen, deren Aufbauten und andere grundlegende Aspekte. Dann folgt eine kurze Präsentation der gewählten Region Venetien. Der zeitintensivste Teil dieser Arbeit ist die Eingabedaten für das Modell zu finden. Bedauerlicherweise gibt es keine komplette und vertrauenswürdige Datenbank für Wasserkraftwerke in Italien. Das verwendete Modell ist jenes, welches für das AutRES100 Projekt entwickelt wurde, d.h. die Daten müssen diesem Modell angepasst werden. Schlussendlich wird es mit der Simplex und der Interior Point Methode, die beides Algorithmen zur linearen Optimierung sind, gelöst. Am Ende der Arbeit werden einige Modellsimulationen präsentiert. Berechnet werden unter anderem die Turbinenaktivität, der Energiegehalt und der Erlös der einzelnen Kraftwerke. Zuerst werden Simulationen, welche die existierenden Kraftwerke von Venetien betrachten, diskutiert um zu entscheiden, ob das Model zuverlässige Ergebnisse liefert. Später werden die Eingabedaten modifiziert, indem die Turbinenleistung gesteigert oder eine Pumpe installiert wird. Das Ziel ist es, herauszufinden, ob eine solche Änderung der Kraftwerksparameter wirtschaftlich ratsam ist und wie sie sich auf das Verhalten der Kraftwerke auswirkt. Es stellt sich heraus, dass, weil alle Ergebnisse in guter Übereinstimmung mit den Erwartungen und in sich konsistent sind, das Modell aus dem AutRES100 Projekt für die Region Venetien verwendet werden kann. Weiters kann geschlussfolgert werden, dass die Stromerzeugung durch Wasserkraft in Venetien das Potential hat wirtschaftlich verbessert zu werden, indem man Turbinen mit höherer Leistung oder Pumpen installiert.Electricity and power generation are of high interest nowadays. Nevertheless new aspects have to be considered, i.e. sustainability and renewable energies are in the centre of attention. Since the European Union was founded the member states as well as the rest of Europe started to increase their collaboration. Hence there is a need of coordinating the energy policy. First of all it is important to have an overview of the European power network. In 2010 the Vienna University of Technology started the 30 months lasting AutRES100 project which concentrated on the power network of Austria. This project is now extended to whole Europe. The focus of this thesis is on the region Veneto which is located in the northern part of Italy and is an important energy exchange partner of Austria. The thesis starts with an introduction and overview of the energy market. The current energy markets of the world, the European Union and Italy are described and the goals for the future are discussed. The next section deals with hydroelectric power considering the different plant types, their set-ups and other basic aspects. Then a short presentation of the chosen region Veneto follows. The most time-consuming part of this thesis is finding the input data for the model. Unfortunately no complete and reliable database of hydroelectric power plants of Italy exists. The model used is the one developed for the AutRES100 project i.e. the data have to be adapted to this model. Finally it is solved using the Simplex and the Interior Point Method which are both algorithms for linear optimisation. At the end of this thesis some model simulations are presented. Outcomes are beside others the turbine activity, the energy content and the revenue of each power plant. First simulations considering the existing power plants of Veneto are discussed to decide whether the model gives reliable results. Later on the input data are modified by increasing the turbine power or by installing a pump in order to find out whether such a change of the power plant parameters would be economically advisable and which effect it has on the behaviour of the power plants. It is found that the model of the AutRES100 project can be used for the region Veneto because all the results are in good agreement with the expectations and are internally consistent. Moreover it can be concluded that the hydroelectric power production of Veneto has the potential to be improved economically just by installing turbines with higher powers or pumps
Profitability analysis of conventional and renewable energy resources in croatia
Get PDFIn der europäischen Energiepolitik ist die Reduktion von Treibhausgasen das oberste Ziel. Durch den vermehrten Bau von Kraftwerken, die erneuerbare Energien verwenden, kann der Ausstoß der Treibhausgase in der Stromerzeugung gesenkt werden. Eine reine Versorgung aus erneuerbaren Energien ist die Wunschvorstellung der zukünftigen Energieversorgung. Um sowohl Grund-, Mittel- und Spitzenlast abdecken zu können, bedarf es einer breiten Palette an Erzeugungstechnologien. Um die richtigen Entscheidungen für die zukünftige Energieversorgung zu treffen, bedarf es einer genauen Analyse der zur Verfügung stehenden Erzeugungstechnologien. Die Aufgabe ist es den rentabelsten Energiemix der Zukunft zu finden. Diese Analyse wird im Rahmen dieser Diplomarbeit vereinfacht und mit Hilfe der Barwert-Methode durchgeführt. Die berücksichtigten Energieerzeugungstechnologien sind für Kroatien spezifiziert, und wurden nur berücksichtigt, da diese zum jetzigen Zeitpunkt realisierbar sind. Die berechneten Stromgestehungskosten bei den geplanten Kraftwerken zeigen, dass ein Steinkohlekraftwerks noch im Vorteil gegenüber Wind- und Solarenergie ist. Allerdings sorgen steigende Brennstoff- und CO2 Zertifikatskosten, dass sich das Blatt wendet und in naher Zukunft Wind- und Solarkraftwerke, in der Energieversorgung Kroatiens, eine signifikante Rolle spielen müssen. Der rechtzeitige Umstieg auf erneuerbare Energien darf nicht verpasst werden, denn die Finanzierung konventioneller Kraftwerke rentiert sich nur bei einem Betrieb über mehrere Jahrzehnte. Bei den jetzigen Preisentwicklungen ist dies nicht zu erwarten und ein Bau eines Steinkohlekraftwerks nicht zu empfehlen.In the European energy politics the reduction of greenhouse gases is the ultimate goal. Due to increased constructions of power stations, which use renewable energies, the discharge of greenhouse gases can be reduced in electricity production. A pure supply from renewable energy sources would be the desired structure of the future energy supply. To cover base, intermediate and peak load, calls for a wide range of production technologies. To make the right decisions for the future energy supply requires a specific analysis of the available production technologies. The task is to find the cost-effective energy mix oft the future. In this Diploma Thesis the analysis is simplified and done with the present value method. The chosen technologies for electricity generation are specified for Croatia. Only technologies which can be implemented at the moment are taken into account. The comparison of the calculated electricity generation costs, allows you to find the ideal energy mix of the future. The electricity generation costs are showing that for the actual planned power plants, a construction of a coal-fired power plant should be preferred in comparison to wind and solar energy. But it is also showed that rising fuel and CO2 certificate costs ensure that wind and solar power plants must play a significant role in the Croatian energy supply of the future. The timely transition to renewable energies may not be missed, because the financing of conventional power plants is only profitable when an operation over several decades is guaranteed. With the current price developments, this is not expected and it is not recommended to build a coal-fired power plant
Analysis of the coherence between wind speed, wind energy production and the simulated wind data ALADIN
No full textIn dieser Arbeit werden mit den Reanalyse-Wetterdaten des mesoskaligen numerischen Wettermodells ALADIN für die Jahre 2002-2008 Analysen des Zusammenhangs der Windgeschwindigkeiten und der erzeugten Windenergie in Europa durchgeführt. Dazu wird zuerst eine Validierung/Korrektur der Daten durchgeführt und anschließend werden diese verwendet, um insbesondere die Reduktion der zeitlichen Variabilität der Windenergieerzeugung durch großräumigere Betrachtung zu untersuchen. Die Arbeit wurde im Rahmen des Klima und Energiefonds NE2020 Forschungsprojektes AutRES100 durchgeführt.Für die Validierung der ALADIN-Windgeschwindigkeiten werden reale Windmessdaten einiger europäischer Standorte herangezogen. Die Korrektur der Faden hat zum Ziel, einerseits die allgemeine Datenqualität zu erhöhen und andererseits Sprünge in den simulierten Daten, die alle sechst Stunden auftreten, abzumildern.Für die Untersuchung der zeitlichen Variabilität der Windenergie in Europa wird die Leistungkennlinie eines 3MW Windrades auf alle ALADIN-Gitterpunkte angewendet. Es werden einerseits die Daten eines Windparkstandorts in Norddeutschland und das räumliche Mittel über Deutschland sowie Europa miteinander verglichen.Die Analysen zeigen zum einen, dass die Windgeschwindigkeiten wie auch die daraus erzeugte Energie regional stark positiv korreliert sind, sich jedoch auch negative Korrelationen zwischen der Windenergieerzeugung in Südeuropa und jener in Nordeuropa ergeben. Ebenso zeigt sich, dass die zeitliche Variabilität durch eine gesamteuropäische Betrachtung der Windenergieerzeugung im Vergleich zu einzelnen Standorten deutlich senken lässt, während die mittlere deutsche Windenergieerzeugung ähnlich volatil ist wie die eines norddeutschen Standortes. Weiters wird auch die erhöhte Stabilität der Windenergieerzeugung im Wochen- und Monatsmittel für verschiedene Regionen diskutiert. Konsequenzen für ein zukünftiges Stromsystem mit hohem Erneuerbaren Anteil in Europa werden diskutiert.<br /
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Italy's energy supply with focus on hydro power and the integration of a high share of renewable energies
Get PDFIm 21. Jahrhundert müssen Stromproduktion und Energiebereitstellung im Allgemeinen neue Aspekte berücksichtigen. Zu den bekannten Problemen zählen der CO2-Ausstoß, endliche fossile Brennstoffreserven, insbesondere Öl, und die Endlagerung radioaktiver Stoffe. Mit erneuerbaren Technologien versucht man diese Probleme zu umgehen.Nach der Wasserkraft sind Wind- und Sonnenenergie die wichtigsten Alternativen. Ihre große Schwachstelle ist die Wetter- bzw.Tageszeitabhängigkeit. Der Schwerpunkt dieser Diplomarbeit liegt auf den Wasserkraftwerken, weil sie mit Speichern und Pumpspeichern die Volatilität der erneuerbaren Technologien kompensieren können.Nach einer Einführung in die italienische Energieerzeugung werden in einem ausführlichen Überblick aktuelle Kraftwerkstechnologien und deren Eigenschaften vorgestellt. Ein eigenes Kapitel über Speichertechnologien zeigt Vor- und Nachteile betreffend Kosten, Einsatzbereiche und Lebensdauer auf.Der Hauptteil besteht aus der Beschreibung des linearen Optimierungsmodells und der aufwendigen Datensuche mit darauffolgender Besprechung der Simulationen sowie der Anpassungsmöglichkeiten der Wasserkraft. Hier wird mit einem Modell wird die korrekte Arbeitsweise der Simulationen getestet, ein zweites Modell erforscht einen möglichen Ausbau der vorhandenen Pump- und Turbinierleistung.In the 21st century electricity production and power generation in general have to consider new aspects. Common problems are CO2 emission, finite fossil fuels, especially oil, and final storage of radioactive waste. Renewable energies can help to avoid these problems.After hydropower, wind and solar power are the most common renewable energy sources. A crucial weak spot is their weather and daytime dependence. In this diploma thesis emphasis is placed on hydro power, since storage and pumped storage facilities can compensate other intermittent power sources.An introduction into the Italian energy production will be followed by an extensive overview of existing power generation methods and their properties. A separate chapter will be dealing with advantages, disadvantages, costs, range of application and lifecycles of energy storage technologies.The main section describes the linear optimization model and the intricate data mining, subsequently simulations and modification potentials of hydro power will be discussed. In particular, one model tests the simulations mode of operation, a second model investigates the potential for a capacity extension of existing pumping and turbining
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Get PDFWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
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