Short-term management of hydropower reservoirs under meteorological uncertainty by means of multi-stage optimization

Uncertainty in meteorology, market volatility and balancing requirements for introducing renewable energy resources into the power grid, environmental obligations require robust management of non-intermittent energy sources such as hydropower. In this paper, a probalistic management system is shown and its performance is discussed in relation to the deterministic one. In the system, scenario trees enable to setup a multi-stage stochastic optimization approach as the mathematical formulation of the short-term system management. The Federal Columbia River Power System (FCRPS), managed by the Bonneville Power Administration, the US Army Corps of Engineers and the Bureau of Reclamation, serves as a large-scale test case for the application of the management system and proves that the stochastic approach is feasible and verify the operational applicability within a real-time environment.

Die Unsicherheit in der Meteorologie, Umweltauflagen, Marktvolatilitäten und Ausgleichsanforderungen für die Einführung erneuerbaren Energiequellen in das Stromnetz benötigen ein robustes Management von nicht-intermittierenden Energiequellen wie Wasserkraft. In diesem Beitrag wird ein probabilistisches Managementsystem beschrieben und seine Leistung mit der eines deterministischen verglichen und diskutiert. Dabei ermöglichen Szenariobäume die mathematische Formulierung des kurzfristigen Systemmanagement in Form einer mehrstufigen stochastischen Optimierung. Die Federal Columbia River Power System (FCRPS), verwaltet von der Bonneville Power Administration (BPA), US Army Corps of Engineers und dem Bureau of Reclamation, dient als ein groß Testfall für die Anwendung des Managementsystems und zeigt, dass der stochastischen Ansatz möglich ist, auch im Echtzeitbetrieb.