Eingabeparameter für Simulation und Optimierung
Zusätzlich zum Modell auf dem TOP-Energy-Schema gibt es Eingabeparameter, welche die Simulations- und Optimierungsweise betreffen. Diese bestimmen Sie im Simulationsribbon, im Formular des Simulationsknotens und im Optionsmenü für die Simulation. Die Einstellungen der einzelnen Simulationsknoten können sich voneinander unterscheiden. Sie werden im Projekt für jeden Simulationsknoten gespeichert (außer der Solver).
Zielfunktion der Betriebsoptimierung
Im Simulationsribbon wird über einen Split Button in der Gruppe Betriebsoptimierung die Zielfunktion der Betriebsoptimierung ausgewählt (siehe folgende Abbildung).
Zur Auswahl stehen:
- die
Betriebskosten, - die
Primärenergie, - die
CO2-Emissionen und - die
Benutzerdefiniert.
Die Zielfunktion für die Optimierung entscheidet darüber, welche Größe bei optimaler Steuerung minimiert wird. Die Zielfunktion Betriebskosten ist die Standardauswahl.
Betriebskosten
Die Betriebskosten umfassen alle laufenden Kosten des modellierten Energiesystems. Dazu gehören zum Beispiel die Brennstoff- und Stromkosten aus den Tarifkomponenten und weitere Kostenpositionen, die in den einzelnen Komponenten veranschlagt werden können, wie Personal- und Instandhaltungskosten.
Primärenergie
Primärenergie wird in den Quellenkomponenten des Systems veranschlagt, hauptsächlich in den Strom-, Brennstoff-, Wärme- und Kälteversorgern. Im jeweiligen Eingabedatenformular sind die Primärenergiefaktoren hinterlegt, die den Primärenergieeinsatz pro bezogener kWh Energie darstellen. Diese variieren je nach Standort oder Fernwärmemix und sollten vom Anwender an die spezifischen Verhältnisse angepasst werden.
Die Einspeisung von Elektrizität in den Stromversorger sorgt für einen negativen Primärenergieeinsatz, bzw. einen negativen Anteil in der Gesamtbilanz.
CO2-Emission
Die Berechnung der CO2-Emissionen erfolgt analog zum Primärenergieeinsatz. In den Versorgern sind die CO2-Emissionsfaktoren hinterlegt, welche je nach Energiebezug bilanziert werden.
Benutzerdefiniert
Unter Benutzerdefiniert fallen alle benutzerdefinierten Kosten, die nicht den obigen Kategorien zugeordnet werden können. Diese sind individuell zu modellieren und kommen in den Standardkomponenten von TOP-Energy nicht vor.
Betriebsoptimierung mit Look-Ahead
Die Gap und die Zeit des Abbruchs der Lösungssuche werden im Simulationsribbon getrennt für die Hauptstufe und die Vorstufe eingestellt.
Die Einstellung des Look-Ahead (Zeitfensters für die Berechnung) und des Ergebniszeitfensters wird im Simulator-Ribbon in der Gruppe Betriebsoptimierung vorgenommen (siehe folgende Abbildung). Die Funktionsweise des Look-Ahead wird in dem verlinkten Artikel beschrieben.
Solver
Für die Lösung des MILP-Problems werden externe Solver verwendet. Die Auswahl des Solvers ist im Unterschied zu den übrigen Simulationseinstellungen nicht spezifisch für den einzelnen Simulationsknoten, sondern betrifft das gesamte Projekt. Der gewählte Solver wird nicht im Projekt gespeichert.
Strukturoptimierung
Die Einstellungen für die Strukturoptimierung werden im Simulationsribbon in der Gruppe Strukturoptimierung und im Simulationsformular unter den Reitern Einstellungen → Strukturoptimierung vorgenommen.
Referenzzustand
Im Simulationsformular befindet sich unter dem Reiter Einstellungen der Reiter Referenzzustand (siehe folgende Abbildung).
Die Angaben darin können aus den Stammdaten des Projektes übernommen werden.
Unter der Überschrift Druck und Temperatur im Referenzzustand kann der Referenzpunkt für die Enthalpieberechnung (Referenztemperatur, Referenzdruck) eingegeben werden. Dieser hat keinen Einfluss auf das Simulationsergebnis bezüglich Betriebsweise, Energiewandlung der Komponenten und resultierender Kosten, weil die Leistungen der Komponenten aus Enthalpiedifferenzen berechnet werden. Der Referenzzustand wird in der Thermodynamik nur zur Berechnung der Enthalpie benötigt.
In der Veranschaulichung der Enthalpiewerte können abweichende Zahlen beobachtet werden. Schaut man sich zum Beispiel die spezifische Enthalpie \( h\) eines Dampfzustands in der Komponente Zustandsvorgabe an, so nimmt diese Größe je nach Bezugspunkt einen anderen Wert an. Beim Vergleich von Wasserdampftafeln verschiedener Quellen ist darauf zu achten, dass sie sich auf dieselbe Referenztemperatur beziehen (meist 25 °C).
In TOP-Energy können alle Bezugswerte über 0 °C bei 1 atm gewählt werden. Unter oder bei 0 °C kann es zu Fehlern kommen, da sich der Aggregatzustand des Mediums im Bezugszustand ändert.
Umgebungszustand
Im Formular Umgebungszustand lassen sich unter der Überschrift Druck und Temperatur im Umgebungszustand (Referenz zur Berechnung der Exergie) die Umgebungsbedingungen für die Exergieberechnungen (Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck) ggf. mit Zeitreihen hinterlegen.
Diese Eingabedaten sind nur in bestimmten Fällen relevant: in Kombination mit den Komponenten Trockenkühlturm, Nasskühlturm, Hybridkühlturm, Frischluft, Wärmebedarf_Wohngebäude, wenn es um Exergieanalysen geht oder bestimmte Abgastemperaturen interessieren.
