Nettipohjainen voimalaitosratkaisujen hinta-arviojärjestelmä

Työn tarkoitus on suunnitella ja toteuttaa nettipohjainen voimalaitosratkaisujen hinta-arviojärjestelmä Savonia Power Oy:n käyttöön. Järjestelmän tarkoitus on automatisoida voimalaitosratkaisujen tunnuslukujen laskeminen asiakkaan antamien alkuarvojen pohjalta ja tallentaa mahdollinen yhteydenottopyyntö. Järjestelmän vaatimuksina ovat laskentakaavojen helppo päivitettävyys, kaavojen automaattinen hakeminen Excel 2007–muotoisesta tiedostosta ja asiakasrajapinnan nettipohjaisuus. Työ jakaantuu kahteen osaan. Teoriaosassa selvitetään työssä käytettyjen tekniikoiden taustaa ja selvitetään Microsoftin OOXML-tiedostomuodon rakenne työssä vaadittavin osin. Käytännön osassa suunnitellaan ja osin toteutetaan valmis järjestelmä käyttäen PHP-kieltä, XML-määrittelykieltä ja MySQL-tietokantaa. Suurimmat haasteet järjestelmän toteutuksessa ovat laskentakaavojen parsiminen Excel-tiedostosta ilman sen sisällön tiukkaa rajoittamista tiettyihin raameihin ja järjestelmän helppo päivitys saaduilla laskentakaavoilla. Työn lopputuloksena on toimiva, muttei viimeistelty järjestelmä sekä tämä dokumentti. Työn suurin merkitys tulee olemaan edellä mainittujen suunnitteluhaasteiden selvittäminen, sekä valmis ohjelmarunko yleiseen käyttöön otetulle järjestelmälle.

Optimization of a dynamic district heating power plant

The purpose of this Thesis is to find the most optimal heat recovery solution for Wärtsilä’s dynamic district heating power plant considering Germany energy markets as in Germany government pays subsidies for CHP plants in order to increase its share of domestic power production to 25 % by 2020. Different heat recovery connections have been simulated dozens to be able to determine the most efficient heat recovery connections. The purpose is also to study feasibility of different heat recovery connections in the dynamic district heating power plant in the Germany markets thus taking into consideration the day ahead electricity prices, district heating network temperatures and CHP subsidies accordingly. The auxiliary cooling, dynamical operation and cost efficiency of the power plant is also investigated.

Cost and performance analysis of new wood-fuelled power plant concepts

The objective of the thesis was to analyse several process configurations for the production of electricity from biomass. Process simulation models using AspenPlus aimed at calculating the industrial performance of power plant concepts were built, tested, and used for analysis. The criteria used in analysis were performance and cost. All of the advanced systems appear to have higher efficiencies than the commercial reference, the Rankine cycle. However, advanced systems typically have a higher cost of electricity (COE) than the Rankine power plant. High efficiencies do not reduce fuel costs enough to compensate for the high capital costs of advanced concepts. The successful reduction of capital costs would appear to be the key to the introduction of the new systems. Capital costs account for a considerable, often dominant, part of the cost of electricity in these concepts. All of the systems have higher specific investment costs than the conventional industrial alternative, i.e. the Rankine power plant; Combined beat and power production (CUP) is currently the only industrial area of application in which bio-power costs can be considerably reduced to make them competitive. Based on the results of this work, AsperiPlus is an appropriate simulation platform. How-ever, the usefulness of the models could be improved if a number of unit operations were modelled in greater detail. The dryer, gasifier, fast pyrolysis, gas engine and gas turbine models could be improved.

Risk-based decision making method for maintenance policy selection of thermal power plant equipment

This study presents a decision-making method for maintenance policy selection of power plants equipment. The method is based on risk analysis concepts. The method first step consists in identifying critical equipment both for power plant operational performance and availability based on risk concepts. The second step involves the proposal of a potential maintenance policy that could be applied to critical equipment in order to increase its availability. The costs associated with each potential maintenance policy must be estimated, including the maintenance costs and the cost of failure that measures the critical equipment failure consequences for the power plant operation. Once the failure probabilities and the costs of failures are estimated, a decision-making procedure is applied to select the best maintenance policy. The decision criterion is to minimize the equipment cost of failure, considering the costs and likelihood of occurrence of failure scenarios. The method is applied to the analysis of a lubrication oil system used in gas turbines journal bearings. The turbine has more than 150 MW nominal output, installed in an open cycle thermoelectric power plant. A design modification with the installation of a redundant oil pump is proposed for lubricating oil system availability improvement. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Monte Carlo simulation of a clearance box monitor used for nuclear power plant decommissioning.

When decommissioning a nuclear facility it is important to be able to estimate activity levels of potentially radioactive samples and compare with clearance values defined by regulatory authorities. This paper presents a method of calibrating a clearance box monitor based on practical experimental measurements and Monte Carlo simulations. Adjusting the simulation for experimental data obtained using a simple point source permits the computation of absolute calibration factors for more complex geometries with an accuracy of a bit more than 20%. The uncertainty of the calibration factor can be improved to about 10% when the simulation is used relatively, in direct comparison with a measurement performed in the same geometry but with another nuclide. The simulation can also be used to validate the experimental calibration procedure when the sample is supposed to be homogeneous but the calibration factor is derived from a plate phantom. For more realistic geometries, like a small gravel dumpster, Monte Carlo simulation shows that the calibration factor obtained with a larger homogeneous phantom is correct within about 20%, if sample density is taken as the influencing parameter. Finally, simulation can be used to estimate the effect of a contamination hotspot. The research supporting this paper shows that activity could be largely underestimated in the event of a centrally-located hotspot and overestimated for a peripherally-located hotspot if the sample is assumed to be homogeneously contaminated. This demonstrates the usefulness of being able to complement experimental methods with Monte Carlo simulations in order to estimate calibration factors that cannot be directly measured because of a lack of available material or specific geometries.

Nitrogen Oxides Reduction Possibilities at Pulp Mill and Power Plant

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää typenoksidien vähennysmahdollisuudet Stora Enson Varkauden tehtaiden sellutehtaalla ja voimalaitoksella. Tutkimuksessa käsiteltiin tehdasalueen suurimpia typenoksidien päästölähteitä: soodakattilaa, meesauunia, kuorikattilaa, öljykattilaa ja muovi-alumiinijakeen kaasutuslaitosta. Tutkimuksessa selvitettiin typenoksidipäästöjen syntymekanismit ja erilaisiin polttotekniikoihin soveltuvat typenoksidien vähennystekniikat. Varkauden tehtaiden typenoksidien vuosipäästö vuonna 2001 oli 836 tonnia. Kansallinen lainsäädäntö, kansainväliset sopimukset sekä paras käytettävissä oleva tekniikka (BAT) huomioiden selvitettiin kuhunkin kohteeseen parhaiten soveltuvat ratkaisut. Tutkimuksen perusteella laadittiin toimenpideohjelma, joka määrittelee suositeltavan toteutusjärjestyksen typenoksidien vähennystoimenpiteille. Toimenpideohjelman tärkeimpinä kriteereinä pidettiin vuonna 2004 tulevan uuden ympäristöluvan arvioituja luparajoja sekä toimenpiteiden kustannustehokkuutta. Toteutusjärjestyksessä ensimmäiseksi valittiin koeajojakson järjestäminen ajon optimoimiseksi kiertopetikattilalla ja toiseksi meesauunin ajon optimointi jatkuvatoimisen NOx-analysaattorin avulla. Seuraaviksi toimenpiteiksi ehdotettiin vertikaali-ilmajärjestelmän käyttöönottoa soodakattilalla sekä SNCR-järjestelmän asennusta kuorikattilalle. Saavutettava NOx-vähennys tulisi olemaan 10 – 45 % ja hinta 30 – 3573 EUR vähennettyä NOx-tonnia kohti. Tutkimuksen osana Ilmatieteen laitoksella teetetyn typenoksidien leviämisselvityksen mukaan Stora Enson tehtaiden NOx-päästöjen vaikutus Varkauden ilmanlaatuun on hyvin pieni. Suurin osa NOx-päästöistä aiheutuu liikenteestä.

Influence of Equipment Operation and Performance Deterioration on Power Plant Economy.

Pysyäkseen kilpailukykyisenä vapautuneilla sähkömarkkinoilla on voimalaitoksen energiantuotantokustannusten oltava mahdollisimman matalia, tinkimättä kuitenkaan korkeasta käytettävyydestä. Polttoaineen energiasisällön mahdollisimman hyvä hyödyntäminen on ratkaisevan tärkeää voimalaitoksen kannattavuudelle. Polttoainekustannusten osuus on konvektiivisilla laitoksilla yleensä yli puolet koko elinjakson kustannuksista. Kun vielä päästörajat tiukkenevat koko ajan, korostuu polttoaineen korkea hyötykäyttö entisestään. Korkea energiantuotannon luotettavuus ja käytettävyys ovat myös elintärkeitä pyrittäessä kustannusten minimointiin. Tässä työssä on käyty läpi voimalaitoksen kustannuksiin vaikuttavia käsitteitä, kuten hyötysuhdetta, käytettävyyttä, polttoaineen hintoja, ylös- ja alasajoja ja tärkeimpiä häviöitä. Ajostrategiassa ja poikkeamien hallinnassa pyritään hyvään hyötysuhteeseen ja alhaisiin päästöihin joka käyttötilanteessa. Lisäksi on tarkasteltu tiettyjen suureiden, eli höyryn lämpötilan ja paineen, savukaasun hapen pitoisuuden, savukaasun loppulämpötilan, sekä lauhduttimen paineen poikkeamien vaikutusta ohjearvostaan energiantuotantokustannuksiin. Happi / hiilimonoksidi optimoinnissa on otettu huomioon myös pohjatuhkan palamattomat.

Thermodynamic and economic analyses of a Brazilian natural gas thermal power plant

In this work, thermodynamic and economic analyses are applied to a Brazilian thermal power plant operating with natural gas. The analyses are performed in two cases: the current configuration and the future configuration. The current configuration is constituted by four gas turbines which operate in open cycle. The future configuration is obtained by a plant repowering by addition of four recovery boilers, two steam turbines and others equipment and accessories necessary to operate in combined cycle. In order to obtain the performance parameters, energetic and exergetic analyses for each case considered are carried out. on the other hand, thermoeconomic analysis provides means to evaluate the influences of the capital and fuel costs in the composition of the electricity costs. Techniques of investment analysis are also applied to the new configuration and from the results obtained it is possible to verify the advantages of the modifications.

Calibration and validation of an air quality finite element model around an electric power plant in Gran Canaria island

[EN]This work presents the calibration and validation of an air quality finite element model applied to the surroundings of Jinamar electric power plant in Gran Canaria island (Spain). The model involves the generation of an adaptive tetrahedral mesh, the computation of an ambient wind field, the inclusion of the plume rise effect in the wind field, and the simulation of transport and reaction of pollutants. The main advantage of the model is the treatment of complex terrains that introduces an alternative to the standard implementation of current models. In addition, it improves the computational cost through the use of unstructured meshes...

An interdisciplinary approach to designing and evaluating a hybrid solar-biomass power plant

Purpose: Energy security is a major concern for India and many rural areas remain un-electrified. Thus, innovations in sustainable technologies to provide energy services are required. Biomass and solar energy in particular are resources that are widely available and underutilised in India. This paper aims to provide an overview of a methodology that was developed for designing and assessing the feasibility of a hybrid solar-biomass power plant in Gujarat. Design/methodology/approach: The methodology described is a combination of engineering and business management studies used to evaluate and design solar thermal collectors for specific applications and locations. For the scenario of a hybrid plant, the methodology involved: the analytical hierarchy process, for solar thermal technology selection; a cost-exergy approach, for design optimisation; quality function deployment, for designing and evaluating a novel collector - termed the elevation linear Fresnel reflector (ELFR); and case study simulations, for analysing alternative hybrid plant configurations. Findings: The paper recommended that for a hybrid plant in Gujarat, a linear Fresnel reflector of 14,000 m2 aperture is integrated with a 3 tonne per hour biomass boiler, generating 815 MWh per annum of electricity for nearby villages and 12,450 tonnes of ice per annum for local fisheries and food industries. However, at the expense of a 0.3 ¢/kWh increase in levelised energy costs, the ELFR can increase savings of biomass (100 t/a) and land (9 ha/a). Research limitations/implications: The research reviewed in this paper is primarily theoretical and further work will need to be undertaken to specify plant details such as piping layout, pump sizing and structure, and assess plant performance during real operational conditions. Originality/value: The paper considers the methodology adopted proved to be a powerful tool for integrating technology selection, optimisation, design and evaluation and promotes interdisciplinary methods for improving sustainable engineering design and energy management. © Emerald Group Publishing Limited.

A villamos erőművek szén-dioxid-kibocsátásának modellezése reálopciók segítségével = Modelling of the carbon dioxide emissions of a power plant, using real options

A szerző egy, a szennyezőanyag-kibocsátás európai kereskedelmi rendszerében megfelelésre kötelezett gázturbinás erőmű szén-dioxid-kibocsátását modellezi négy termékre (völgy- és csúcsidőszaki áramár, gázár, kibocsátási kvóta) vonatkozó reálopciós modell segítségével. A profitmaximalizáló erőmű csak abban az esetben termel és szennyez, ha a megtermelt áramon realizálható fedezete pozitív. A jövőbeli időszak összesített szén-dioxid-kibocsátása megfeleltethető európai típusú bináris különbözetopciók összegének. A modell keretein belül a szén-dioxid-kibocsátás várható értékét és sűrűségfüggvényét becsülhetjük, az utóbbi segítségével a szén-dioxid-kibocsátási pozíció kockáztatott értékét határozhatjuk meg, amely az erőmű számára előírt megfelelési kötelezettség teljesítésének adott konfidenciaszint melletti költségét jelenti. A sztochasztikus modellben az alaptermékek geometriai Ornstein-Uhlenbeck-folyamatot követnek. Ezt illesztette a szerző a német energiatőzsdéről származó publikus piaci adatokra. A szimulációs modellre támaszkodva megvizsgálta, hogy a különböző technológiai és piaci tényezők ceteris paribus megváltozása milyen hatással van a megfelelés költségére, a kockáztatott értékére. ______ The carbon-dioxide emissions of an EU Emissions Trading System participant, gas-fuelled power generator are modelled by using real options for four underlying instruments (peak and off-peak electricity, gas, emission quota). This profit-maximizing power plant operates and emits pollution only if its profit (spread) on energy produced is positive. The future emissions can be estimated by a sum of European binary-spread options. Based on the real-option model, the expected value of emissions and its probability-density function can be deducted. Also calculable is the Value at Risk of emission quota position, which gives the cost of compliance at a given confidence level. To model the prices of the four underlying instruments, the geometric Ornstein-Uhlenbeck process is supposed and matched to public available price data from EEX. Based on the simulation model, the effects of various technological and market factors are analysed for the emissions level and the cost of compliance.

Review of virtual power plant applications for the power system management and V2G market development

Utilization of renewable energy sources and energy storage systems is increasing with fostering new policies on energy industries. However, the increase of distributed generation hinders the reliability of power systems. In order to stabilize them, a virtual power plant emerges as a novel power grid management system. The VPP has a role to make a participation of different distributed energy resources and energy storage systems. This paper defines core technology of the VPP which are demand response and ancillary service concerning about Korea, America and Europe cases. It also suggests application solutions of the VPP to V2G market for restructuring national power industries in Korea.

Life cycle management of TVO nuclear power plant

Tämä diplomityö tutkii eri elinkaarihallinnan menetelmiä ja vertaa niitä TVO:n menetelmiin. Lisäksi TVO:n prosessin ongelmakohdat tunnistetaan ja niihin esitetään ratkaisuja. Vertailukohteina toimii ydinvoimateollisuuden lisäksi vesivoima, fossiiliset voimalaitokset sekä paperiteollisuus. Sähkön hinnan jatkaessa laskuaan on elinkaariajattelusta tullut ajankohtaista myös ydinvoimayhtiöille. Ydinvoimalaitoksien pitkän suunnitellun käyttöiän ansiosta laitoksen elinkaaren aikana voi tapahtua useita asioita, jotka vaikuttavat laitoksen investointitarpeisiin. Turvallisen sähköntuotannon varmistamiseksi eri laitososia on joko muokattava tai uusittava. Elinkaariajatteluun kuuluu tehokas laitoksen kunnon valvonta, laitoksen ikääntymiseen vaikuttavien ilmiöiden tunnistaminen, sekä ikääntymistä hillitsevien toimenpiteiden pitkän tähtäimen suunnittelu. Hyvällä ennakkosuunnittelulla pyritään varmistamaan se, että laitoksella voidaan tuottaa sähköä koko sen jäljellä olevan käyttöiän aikana. Kun tarpeiden tunnistus ja suunnittelu tehdään hyvissä ajoin mahdollistetaan myös investointien optimointi. Paras hyöty pyritään saamaan ajoittamalla oikeat investoinnit oikeaan aikaan.

Thermodynamic information system for diagnosis and prognosis of power plant operation condition

A thermodynamic information system for diagnosis and prognosis of an existing power plant was developed. The system is based on an analytic approach that informs the current thermodynamic condition of all cycle components, as well as the improvement that can be obtained in the cycle performance by the elimination of the discovered anomalies. The effects induced by components anomalies and repairs in other components efficiency, which have proven to be one of the main drawbacks in the diagnosis and prognosis analyses, are taken into consideration owing to the use of performance curves and corrected performance curves together with the thermodynamic data collected from the distributed control system. The approach used to develop the system is explained, the system implementation in a real gas turbine cogeneration combined cycle is described and the results are discussed. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Research on evaluation system of emergency disposal plan for power plant incidents

This paper starts with the analysis of the unusual inherence mechanism, from two aspects: accumulating and human error. We put forward twelve factors affected the decision of the emergency treatment plan in practice and summarized the evaluation index system combining with literature data. Then we screened out eighteen representative indicators by used the FDM expert questionnaire in the first phase. Hereafter, we calculated the weight of evaluation index and sorted them by the FAHP expert questionnaire, and came up with the frame of the evaluation rule by combined with the experience. In the end, the evaluation principles are concluded.