Elektrische Energieversorgung 2 - Energie- und Elektrizitätswirtschaft, Kraftwerktechnik, alternative Stromerzeugung, Dynamik, Regelung und Stabilität, Betriebsplanung und -führung

von: Valentin Crastan

Springer-Verlag, 2008

ISBN: 9783540708827 , 898 Seiten

Format: PDF, OL

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Preis: 129,99 EUR

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Elektrische Energieversorgung 2 - Energie- und Elektrizitätswirtschaft, Kraftwerktechnik, alternative Stromerzeugung, Dynamik, Regelung und Stabilität, Betriebsplanung und -führung


 

Vorwort

5

Vorwort zur 1. Auflage

5

Inhaltsverzeichnis

7

TEIL I Energiewirtschaft, Elektrizitätswirtschaft

25

1 Energiewirtschaft und Klimawandel

26

1.1 Grundbegriffe, geschichtlicher Rückblick

26

1.2 Verfügbarkeit der Primärenergie

30

1.3 Energiebedarf, allgemeine Grundlagen

42

I .5 Weltweiter Energieverbrauch

55

1.6 Zukünftige Entwicklung des Weltenergiebedarfs

65

1.7 CO2- Emissionen und Klimaschutz

68

2 Wirtschaftlichkeitsberechnungen

76

2.1 lnvestitionsrechnung, Diskontierungsverfahren

77

2.2 Kosten der Energie

81

3 Elektrizitätswirtschaft, Liberalisierung

86

3.1 Verbrauch elektrischer Energie

86

3.2 Deckung des Elektrizitätsbedarfs

90

3.3 Wasserkraftwerke

95

3.4 Thermische Kraftwerke

97

3.5 Wettbewerb im Elektrizitätssektor

101

3.6 Strompreisgestaltung

109

3.7 Funktionsweise liberalisierter Elektrizitätsmärkte

127

3.8 Risikomanagement in der Elektrizitätswirtschaft

180

TEIL II Kraftwerktechnik Energieumwandlung

241

4 Wasserkraftwerke

242

4.1 Hydrologische Planungsgrundlagen

242

4.2 Laufkraftwerke

244

4.3 Speicherkraftwerke

247

4.4 Wasserturbinen

254

4.5 Dynamik

273

5 Thermische Kraftwerke, Wärmepumpe

291

5.1 Dampfkraftprozess

291

5.2 Gasturbinenprozess

295

5.3 Kombiprozesse

302

5.4 Wärme-Kraft-Kopplung

304

5.5 Fossilgefeuerte Dampfkraftwerke

309

5.6 Kernkraftwerke

319

5.7 Kraftwerke mit kombiniertem Gas- und Dampfprozess

335

5.8 Kraftwerksleittechnik

342

5.9 Die Wärmepumpe

345

TEIL III Alternative Stromerzeugung

359

6 Wind kraftwerke

360

6.1 Die kinetische Energie des Windes

360

6.2 Windradtypen und ihre Leistung

365

6.3 Horizontalachsige Windrotoren

368

6.4 Moderne horizontalachsige Windturbinen

372

6.5 Andere Windradtypen

373

6.6 Betrieb und Regelung, Auslegung

379

7 Photovoltaik

384

7.1 Physikalische Grundlagen, photoelektrischer Effekt

384

7.2 Photovoltaischer Effekt, Photostrom

388

7.3 Solarzelle, Gesamtwirkungsgrad

395

7.4 Die Sonne als Energiequelle

404

7.5 Systemtechnik

416

8 Brennstoffzellen

423

8.1 Aufbau und Typen

423

8.2 Prinzip und Modell

425

8.3 Brennstoffzellen für stationäre Anwendungen

428

9 Kernfusion

431

9.1 Grundlagen des Fusionsprozesses

431

9.2 Der Fusionsreaktor

433

9.3 Stand und Perspektiven der Kernfusion

443

TEIL IV Regelung und Stabilität des Energieversorgungsnetzes

445

10 Modellierung und Simulation

446

10.1 Generatormodelle und sonstige Einspeisungen

447

10.2 Lastmodelle

454

10.3 Netzdarstellung

458

10.4 Simulationsprogramme

459

11 Drehzahl- und Frequenzleistungsregelung

492

11.1 Primärregelung

493

11.2 Frequenzregelung im lnselnetz

503

11.3 Frequenzleistungsregelung im Verbund

506

12 Synchronisierung und Polradwinkelstabilität

509

12.1 Synchrongruppe am starren Netz

509

12.2 Dynamik der kleinen Störungen

520

12.3 Verhalten bei großen Störungen

527

12.4 Modellierung mit subsynchronen Schwingungen

538

12.5 Transiente Analyse von Mehrmaschinensystemen

541

12.6 Lineare Analyse von Mehrmaschinensystemen

557

12.7 Polradwinkelstabilität und ihre Analyse in der Praxis des Netzbetriebs

564

13 Spannungsregelung und Spannungsstabilität

579

13.1 Erregersysteme und Spannungsregelung der SM

580

13.2 Regelung von Stufentransformatoren

592

13.3 Geregelte Kompensationsanlagen

596

13.4 Statische Spannungsstabilität der SM

602

13.5 Statische Spannungsstabilität im vermaschten Netz

614

13.6 Dynamik

616

Teil V Betriebsplanung und -führung

618

14 Betriebsplanung

619

14.1 Mikroökonomische Grundlagen

619

14.2 Betriebsoptimierung eines vertikal integrierten Energieversorgungsunternehmens

621

14.3 Betriebsoptimierung bei Wettbewerb

644

15 FACTS-Elemente

654

15.1 Übersicht

654

15.2 Technologie

659

15.3 Aufbau und stationäres Betriebsverhalten

680

15.4 Modellierung für die Effektivwertsimulation

714

15.5 Einsatzortbestimmung

729

15.6 Verbesserung der transienten Stabilität

735

15.7 Verbesserung der Versorgungsqualität

746

16 Leit- und Informationstechnik

759

16.1 Überblick

759

16.2 Feld- und Stationsleittechnik

761

16.3 Phasenwinkelmessungen

779

16.4 Fernwirktechnik

780

17 Netzleittechnik für elektrische Energienetze

783

17.1 Marktumfeld, Anforderungen an die Netzleittechnik

783

17.2 Systemkonzeption für Netzleitsysteme

785

17.3 Systemarchitektur

786

17.4 Domänen- und Funktionsüberblick

789

17.5 Bedien- und Anwendungsfunktionen

812

17.6 Daten-Management

814

17.7 Systemkonfigurationen

824

17.8 Systemübergreifender Workflow

826

17.9 Systemintegrationskonzepte

828

17.10 Ausblick

829

ANHANG

830

Anhang I Thermodynamik

831

1.1 Grundbegriffe

831

1.2 Kreisprozesse

837

1.3 Teilprozesse

840

1.4 Technische Kreisprozesse

844

Anhang ll Kernphysikalische Grundlagen

846

II.1 Aufbau des Atoms und Bindungsenergie

846

II.2 lsotope

849

II.3 Radioaktivität

850

II.4 Kernreaktionen

851

II.5 Wirkungsquerschnitt und Reaktionsrate

851

II.6 Die Kernspaltung

853

Anhang III Dynamik und Regelungstechnik

857

III.1 Darstellung linearer Systeme

857

III.2 Stabilität

859

III.3 Kopplung linearer Teilsysteme

860

III.4 Modale Analyse

861

III.5 Netzdarstellung für höhere Frequenzen

863

III.6 Elementare lineare Regelungstechnik

865

Anhang IV Berechnung der Blindleistungen im Rahmen der linearen Analyse von Mehrmaschinensystemen

870

IV. l Blindleistungsabgabe der Generatoren

870

IV.2 Lineare Analyse des Mehrmaschinensystems

871

Anhang V Optimierung

873

V. l Lagrange-Verfahren

873

V. 2 Optimaler Leistungsfluss ( OPF)

875

Anhang VI Gamma- Funktion

877

Anhang VII Lösung der Aufgaben

879

Aufgabe 4.1

879

Aufgabe 4.2

879

Aufgabe 6.1

881

Aufgabe 6.2

882

Anhang Vlll Mollier-Diagramm, Kältemittel

883

Literaturverzeichnis

887

Sachverzeichnis

897