Böyük istilik elektrik stansiyası var. Həmişə olduğu kimi işləyir: qazı yandırır, evləri qızdırmaq üçün istilik və ümumi şəbəkə üçün elektrik enerjisi yaradır. İlk vəzifə istilikdir. İkincisi, istehsal olunan bütün elektrik enerjisini topdansatış bazarında satmaqdır. Bəzən soyuq havalarda belə, açıq səma altında qar görünür, lakin bu, soyutma qüllələrinin işləməsinin yan təsiridir.
Orta istilik elektrik stansiyası bir neçə onlarla turbin və qazandan ibarətdir. Elektrik və istilik istehsalının tələb olunan həcmləri dəqiq məlumdursa, o zaman vəzifə yanacaq xərclərini minimuma endirməkdən ibarətdir. Bu vəziyyətdə hesablama, avadanlıq istismarının mümkün olan ən yüksək səmərəliliyinə nail olmaq üçün turbinlərin və qazanların yüklənməsinin tərkibini və faizini seçməkdən ibarətdir. Turbinlərin və qazanların səmərəliliyi avadanlıq növündən, təmirsiz işləmə müddətindən, iş rejimindən və daha çox şeydən çox asılıdır. Elektrik enerjisi və istilik həcmlərinin məlum qiymətlərini nəzərə alaraq, topdansatış bazarında işləməkdən maksimum qazanc əldə etmək üçün nə qədər elektrik enerjisi istehsal edib satacağınıza qərar verməlisiniz. Sonra optimallaşdırma amili - mənfəət və avadanlıqların səmərəliliyi - daha az əhəmiyyət kəsb edir. Nəticə, avadanlıqların tamamilə səmərəsiz işlədiyi bir vəziyyət ola bilər, lakin istehsal olunan elektrik enerjisinin bütün həcmi maksimum marja ilə satıla bilər.
Teorik olaraq, bütün bunlar çoxdan aydındır və gözəl səslənir. Problem bunu praktikada necə etməkdir. Biz hər bir avadanlığın və bütövlükdə bütün stansiyanın işinin simulyasiya modelləşdirməsinə başladıq. Biz istilik elektrik stansiyasına gəldik və bütün komponentlərin parametrlərini toplamağa, onların real xüsusiyyətlərini ölçməyə və müxtəlif rejimlərdə işini qiymətləndirməyə başladıq. Onların əsasında biz hər bir avadanlığın işini simulyasiya etmək üçün dəqiq modellər yaratdıq və onlardan optimallaşdırma hesablamaları üçün istifadə etdik. İrəliyə baxaraq deyəcəm ki, biz sadəcə riyaziyyat sayəsində real səmərəliliyin təxminən 4%-ni əldə etdik.
baş verdi. Amma qərarlarımızı təsvir etməzdən əvvəl CHP-nin qərar vermə məntiqi baxımından necə işlədiyindən danışacağam.
Əsas şeylər
Elektrik stansiyasının əsas elementləri qazanlar və turbinlərdir. Turbinlər yüksək təzyiqli buxarla idarə olunur, bu da öz növbəsində elektrik enerjisi istehsal edən elektrik generatorlarını fırladır. Qalan buxar enerjisi istilik və isti su üçün istifadə olunur. Qazanlar buxarın yarandığı yerlərdir. Qazanı qızdırmaq və buxar turbinini sürətləndirmək üçün çox vaxt (saat) tələb olunur və bu, birbaşa yanacağın itkisidir. Eyni şey yük dəyişikliklərinə də aiddir. Bu işləri əvvəlcədən planlaşdırmaq lazımdır.
CHP avadanlığı, evlərə və sənaye istehlakçılarına kifayət qədər istilik vermək mümkün olan minimum, lakin sabit iş rejimini ehtiva edən texniki minimuma malikdir. Tipik olaraq, tələb olunan istilik miqdarı birbaşa havadan (havanın temperaturu) asılıdır.
Hər bir qurğunun səmərəlilik əyrisi və maksimum iş səmərəliliyi nöqtəsi var: filan yükdə, filan qazan və filan turbin ən ucuz elektrik enerjisini verir. Ucuz - minimal xüsusi yanacaq sərfiyyatı mənasında.
Bütün qazanlar bir buxar kollektorunda işləyərkən və bütün turbinlər də bir kollektordan qidalandıqda Rusiyadakı birləşmiş istilik və elektrik stansiyalarımızın əksəriyyəti paralel bağlantılara malikdir. Bu, avadanlıqları yükləyərkən rahatlıq əlavə edir, lakin hesablamaları xeyli çətinləşdirir. Həm də olur ki, stansiya avadanlıqları müxtəlif buxar təzyiqləri ilə müxtəlif kollektorlarda işləyən hissələrə bölünür. Daxili ehtiyaclar üçün xərcləri əlavə etsəniz - nasosların, ventilyatorların, soyuducu qüllələrin və düzünü desək, istilik elektrik stansiyasının hasarından kənarda saunaların istismarı - onda şeytanın ayaqları qırılacaq.
Bütün avadanlıqların xüsusiyyətləri qeyri-xəttidir. Hər bir bölmənin səmərəliliyinin daha yüksək və aşağı olduğu zonaları olan bir əyri var. Bu, yükdən asılıdır: 70% -də səmərəlilik bir olacaq, 30% -də fərqli olacaq.
Avadanlıq xüsusiyyətlərinə görə fərqlənir. Yeni və köhnə turbinlər və qazanlar var və müxtəlif dizaynlı aqreqatlar var. Avadanlığı düzgün seçmək və onu maksimum səmərəlilik nöqtələrində optimal şəkildə yükləməklə siz yanacaq sərfiyyatını azalda bilərsiniz ki, bu da xərclərə qənaət və ya daha çox marja gətirib çıxarır.
CHP zavodu istehsal etmək üçün nə qədər enerji lazım olduğunu haradan bilir?
Planlaşdırma üç gün əvvəl həyata keçirilir: üç gün ərzində avadanlığın planlaşdırılmış tərkibi məlum olur. Bunlar işə salınacaq turbinlər və qazanlardır. Nisbətən desək, bilirik ki, bu gün beş qazan və on turbin işləyəcək. Biz başqa avadanlıqları işə sala və ya planlaşdırılanı söndürə bilmərik, lakin hər bir qazan üçün yükü minimumdan maksimuma dəyişə, turbinlərin gücünü artırıb azalda bilərik. Maksimumdan minimuma qədər olan addım avadanlıqdan asılı olaraq 15 ilə 30 dəqiqə arasındadır. Burada vəzifə sadədir: optimal rejimləri seçin və əməliyyat tənzimləmələrini nəzərə alaraq onları qoruyun.
Avadanlığın bu tərkibi haradan gəldi? Topdansatış bazarında aparılan ticarətin nəticələrinə əsasən müəyyən edilib. Tutum və elektrik enerjisi bazarı var. Tutum bazarında istehsalçılar ərizə verirlər: “Filan avadanlıq var, təmir üçün nəzərdə tutulan kəsinti nəzərə alınmaqla minimum və maksimum güclər bunlardır. Biz bu qiymətə 150 MVt, bu qiymətə 200 MVt, bu qiymətə 300 MVt verə bilərik”. Bunlar uzunmüddətli tətbiqlərdir. Digər tərəfdən, iri istehlakçılar da belə müraciətlər edir: “Bizə çox enerji lazımdır”. Xüsusi qiymətlər enerji istehsalçılarının nəyi təmin edə biləcəyi ilə istehlakçıların nəyi qəbul etməyə hazır olduqlarının kəsişməsində müəyyən edilir. Bu imkanlar günün hər saatı üçün müəyyən edilir.
Tipik olaraq, istilik elektrik stansiyası bütün mövsümdə təxminən eyni yük daşıyır: qışda əsas məhsul istilik, yayda isə elektrikdir. Güclü sapmalar ən çox stansiyanın özündə və ya topdansatış bazarının eyni qiymət zonasında bitişik elektrik stansiyalarında bir növ qəza ilə əlaqələndirilir. Amma həmişə dalğalanmalar olur və bu dalğalanmalar zavodun iqtisadi səmərəliliyinə çox təsir edir. Tələb olunan gücü 50% yüklə üç qazan və ya 75% yüklə iki qazan götürə və hansının daha səmərəli olduğuna baxın.
Marjinallıq bazar qiymətlərindən və elektrik enerjisi istehsalının qiymətindən asılıdır. Bazarda qiymətlər elə ola bilər ki, yanacaq yandırmaq sərfəlidir, amma elektrik enerjisi satmaq yaxşıdır. Və ya müəyyən bir saatda texniki minimuma keçmək və itkiləri azaltmaq lazımdır. Yanacağın ehtiyatları və dəyəri haqqında da xatırlamaq lazımdır: təbii qaz adətən məhduddur və həddən artıq qaz, mazutdan başqa, nəzərəçarpacaq dərəcədə bahadır. Bütün bunlar hansı ərizələrin təqdim ediləcəyini və dəyişən şəraitə necə reaksiya veriləcəyini anlamaq üçün dəqiq riyazi modellər tələb edir.
Biz gəlməmişdən əvvəl necə edildi
Demək olar ki, kağız üzərində, avadanlığın çox dəqiq olmayan xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq, faktiki olanlardan çox fərqlənir. Avadanlıqları sınaqdan keçirdikdən dərhal sonra, ən yaxşı halda, onlar faktın artı və ya mənfi 2%, bir ildən sonra isə artı və ya mənfi 7-8% olacaqlar. Testlər hər beş ildən bir, daha az tez-tez aparılır.
Növbəti məqam ondan ibarətdir ki, bütün hesablamalar istinad yanacağında aparılır. SSRİ-də mazut, kömür, qaz, nüvə istehsalı və s. istifadə edərək müxtəlif stansiyaları müqayisə etmək üçün müəyyən bir şərti yanacağın nəzərdən keçirildiyi bir sxem qəbul edildi. Hər bir generatorun tutuquşularındakı səmərəliliyi başa düşmək lazım idi və şərti yanacaq çox tutuquşudur. Yanacağın kalorifik dəyəri ilə müəyyən edilir: bir ton standart yanacaq təxminən bir ton kömürə bərabərdir. Müxtəlif yanacaq növləri üçün dönüşüm cədvəlləri var. Məsələn, qəhvəyi kömür üçün göstəricilər demək olar ki, iki dəfə pisdir. Ancaq kalori miqdarı rublla əlaqəli deyil. Bu, benzin və dizel kimidir: dizelin qiyməti 35 rubl, 92 isə 32 rubldursa, dizelin kalori miqdarı baxımından daha səmərəli olacağı bir həqiqət deyil.
Üçüncü amil hesablamaların mürəkkəbliyidir. Şərti olaraq, işçinin təcrübəsinə əsaslanaraq, iki və ya üç variant hesablanır və daha tez-tez oxşar yüklər və hava şəraiti üçün əvvəlki dövrlərin tarixindən ən yaxşı rejim seçilir. Təbii ki, işçilər ən optimal rejimləri seçdiklərinə inanır və heç bir riyazi modelin onları ötməyəcəyinə inanırlar.
Biz gəlirik. Problemi həll etmək üçün biz rəqəmsal əkiz - stansiyanın simulyasiya modelini hazırlayırıq. Bu, xüsusi yanaşmalardan istifadə edərək, hər bir avadanlıq üçün bütün texnoloji prosesləri imitasiya etdiyimiz, buxar-su və enerji balansını birləşdirdiyimiz və istilik elektrik stansiyasının işinin dəqiq modelini əldə etdiyimiz zamandır.
Modeli yaratmaq üçün istifadə edirik:
- Avadanlığın dizaynı və texniki xüsusiyyətləri.
- Ən son avadanlıq sınaqlarının nəticələrinə əsaslanan xüsusiyyətlər: hər beş ildən bir stansiya avadanlıqların xüsusiyyətlərini sınaqdan keçirir və təkmilləşdirir.
- Bütün mövcud texnoloji göstəricilər, xərclər və istilik və elektrik enerjisi istehsalı üçün avtomatlaşdırılmış proseslərə nəzarət sistemləri və uçot sistemlərinin arxivlərində məlumatlar. Xüsusilə, istilik və elektrik enerjisi təchizatı üçün ölçmə sistemlərindən, eləcə də telemexanika sistemlərindən məlumatlar.
- Kağız zolağı və pasta diaqramlarından məlumatlar. Bəli, Rusiya elektrik stansiyalarında avadanlığın işləmə parametrlərinin qeydinin belə analoq üsulları hələ də istifadə olunur və biz onları rəqəmsallaşdırırıq.
- Rejimlərin əsas parametrlərinin, o cümlədən avtomatlaşdırılmış prosesə nəzarət sisteminin sensorları tərəfindən qeydə alınmayanların daim qeydə alındığı stansiyalarda kağız jurnalları. Yan xətt işçisi dörd saatdan bir ətrafda gəzir, oxunuşları yenidən yazır və hər şeyi jurnala yazır.
Yəni, nəyin hansı rejimdə işlədiyi, nə qədər yanacaq verilib, temperatur və buxar sərfi nə qədər olub, çıxışda nə qədər istilik və elektrik enerjisi alınıb, məlumat dəstlərini yenidən qurmuşuq. Minlərlə belə dəstdən hər bir düyünün xüsusiyyətlərini toplamaq lazım idi. Xoşbəxtlikdən, bu Data Mining oyununu uzun müddət oynaya bildik.
Riyazi modellərdən istifadə edərək belə mürəkkəb obyektləri təsvir etmək olduqca çətindir. Baş mühəndisə modelimizin stansiyanın iş rejimlərini düzgün hesabladığını sübut etmək daha çətindir. Buna görə də, avadanlıqların konstruksiyası və texnoloji xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq istilik elektrik stansiyasının modelini yığmağa və aradan qaldırmağa imkan verən ixtisaslaşmış mühəndis sistemlərindən istifadə yolunu tutduq. Amerikanın TermoFlex şirkətinin Termoflow proqramını seçdik. İndi rus analoqları ortaya çıxdı, lakin o zaman bu xüsusi paket öz sinfində ən yaxşısı idi.
Hər bir vahid üçün onun dizaynı və əsas texnoloji xüsusiyyətləri seçilir. Sistem hər şeyi həm məntiqi, həm də fiziki səviyyədə, istilik dəyişdirici borulardakı çöküntülərin dərəcəsini göstərənə qədər ətraflı təsvir etməyə imkan verir.
Nəticədə stansiyanın istilik dövrəsinin modeli enerji texnoloqları baxımından əyani təsvir edilir. Texnoloqlar proqramlaşdırma, riyaziyyat və modelləşdirməni başa düşmürlər, lakin onlar vahidin dizaynını, vahidlərin giriş və çıxışlarını seçə və onlar üçün parametrləri təyin edə bilərlər. Sonra sistem özü ən uyğun parametrləri seçir və texnoloq onları bütün iş rejimləri üçün maksimum dəqiqlik əldə etmək üçün dəqiqləşdirir. Biz özümüzə məqsəd qoyduq - əsas texnoloji parametrlər üçün modelin 2% dəqiqliyini təmin etmək və buna nail olduq.
Bunu etmək o qədər də asan deyildi: ilkin məlumatlar çox dəqiq deyildi, buna görə də ilk bir neçə ay ərzində biz istilik elektrik stansiyasını gəzdik və manometrlərdən cari oxunuşları əl ilə oxuduq və modeli tənzimlədik. faktiki şərtlər. Əvvəlcə turbinlərin və qazanların maketlərini hazırladıq. Hər bir turbin və qazan yoxlanılıb. Modelin sınaqdan keçirilməsi üçün işçi qrup yaradılıb və onun tərkibinə istilik elektrik stansiyasının nümayəndələri daxil edilib.
Sonra bütün avadanlıqları ümumi sxemə yığdıq və bütövlükdə CHP modelini köklədik. Arxivlərdə çoxlu ziddiyyətli məlumatlar olduğu üçün bir az iş görməli oldum. Məsələn, ümumi səmərəliliyi 105% olan rejimlər tapdıq.
Tam bir dövrə yığdığınız zaman sistem həmişə balanslaşdırılmış rejimi nəzərə alır: material, elektrik və istilik balansları tərtib edilir. Sonra, alətlərdən gələn göstəricilərə görə yığılmış hər şeyin rejimin faktiki parametrlərinə necə uyğun olduğunu qiymətləndiririk.
Nə olub
Nəticədə biz avadanlığın faktiki xüsusiyyətlərinə və tarixi məlumatlara əsaslanaraq, istilik elektrik stansiyasının texniki proseslərinin dəqiq modelini əldə etdik. Bu, proqnozların yalnız test xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq daha dəqiq olmasına imkan verdi. Nəticə real zavod proseslərinin simulyatoru, istilik elektrik stansiyasının rəqəmsal əkizidir.
Bu simulyator verilmiş göstəricilər əsasında “nə olarsa...” ssenarilərini təhlil etməyə imkan verdi. Bu model həm də real stansiyanın işinin optimallaşdırılması problemini həll etmək üçün istifadə edilmişdir.
Dörd optimallaşdırma hesablamasını həyata keçirmək mümkün oldu:
- Stansiya növbəsinin müdiri istilik təchizatı cədvəlini bilir, sistem operatorunun əmrləri məlumdur və elektrik təchizatı cədvəli məlumdur: maksimum marj əldə etmək üçün hansı avadanlıq hansı yükləri götürəcəkdir.
- Avadanlıqların tərkibinin bazar qiymətinin proqnozu əsasında seçilməsi: müəyyən bir tarix üçün yük cədvəlini və xarici hava istiliyinin proqnozunu nəzərə alaraq, avadanlıqların optimal tərkibini müəyyənləşdiririk.
- Bazarda ərizələrin bir gün öncədən təqdim edilməsi: avadanlıqların tərkibi məlum olduqda və daha dəqiq qiymət proqnozu olduqda. Hesablayıb ərizə təqdim edirik.
- Balans bazarı artıq elektrik və istilik qrafiklərinin müəyyən edildiyi cari gündədir, lakin gündə bir neçə dəfə, hər dörd saatdan bir balans bazarında ticarət başlayır və siz ərizə verə bilərsiniz: “Sizdən əlavə etməyinizi xahiş edirəm. Mənim yükümə 5 MVt.” Biz əlavə yükləmə və ya boşaltma paylarını tapmalıyıq ki, bu, maksimum marjı verir.
Test
Düzgün sınaq üçün stansiya avadanlıqlarının standart yükləmə rejimlərini eyni şərtlərdə hesablanmış tövsiyələrimizlə müqayisə etməli olduq: avadanlıq tərkibi, yük cədvəlləri və hava. Bir neçə ay ərzində biz sabit qrafiklə günün dörd-altı saat intervalını seçdik. Onlar stansiyaya gəldilər (çox vaxt gecə), stansiyanın iş rejiminə keçməsini gözlədilər və yalnız bundan sonra onu simulyasiya modelində hesabladılar. Əgər stansiya növbəsinin nəzarətçisi hər şeydən razı idisə, o zaman klapanları döndərmək və avadanlıq rejimlərini dəyişdirmək üçün əməliyyat işçiləri göndərildi.
Faktdan sonra əvvəlki və sonrakı göstəricilər müqayisə edilib. Pik vaxtlarda, gündüz və gecə, həftə sonları və iş günləri. Hər rejimdə biz yanacağa qənaət əldə etdik (bu vəzifədə marja yanacaq sərfiyyatından asılıdır). Sonra tamamilə yeni rejimlərə keçdik. Demək lazımdır ki, stansiya tez bir zamanda tövsiyələrimizin effektivliyinə inandı və sınaqların sonunda avadanlıqların əvvəlcədən hesabladığımız rejimlərdə işlədiyini getdikcə daha çox hiss etdik.
Layihənin nəticəsi
Obyekt: Çarpaz birləşməli İES, 600 MVt elektrik enerjisi, 2 Qkal istilik enerjisi.
Komanda: CROC - yeddi nəfər (texnoloji ekspertlər, analitiklər, mühəndislər), CHPP - beş nəfər (biznes ekspertləri, əsas istifadəçilər, mütəxəssislər).
İcra müddəti: 16 ay.
Nəticələr:
- Biz rejimlərin saxlanması və topdansatış bazarında işləmək üçün biznes proseslərini avtomatlaşdırdıq.
- İqtisadi effekti təsdiqləyən tam miqyaslı sınaqlar keçirilmişdir.
- İstismar zamanı yüklərin yenidən bölüşdürülməsi hesabına yanacağa 1,2% qənaət etmişik.
- Qısamüddətli avadanlıq planlaması sayəsində yanacağa 1% qənaət etdi.
- Biz marjinal mənfəətin maksimumlaşdırılması meyarına uyğun olaraq DAM-da tətbiqlərin mərhələlərinin hesablanmasını optimallaşdırdıq.
Son təsir təxminən 4% -dir.
Layihənin təxmini geri ödəmə müddəti (ROI) 1-1,5 ildir.
Təbii ki, bütün bunları həyata keçirmək və sınaqdan keçirmək üçün biz bir çox prosesləri dəyişməli, həm İES rəhbərliyi, həm də bütövlükdə generasiya şirkəti ilə sıx əməkdaşlıq etməli idik. Ancaq nəticə mütləq buna dəyərdi. Stansiyanın rəqəmsal əkizini yaratmaq, optimallaşdırma planlaşdırma prosedurlarını hazırlamaq və real iqtisadi effekt əldə etmək mümkün olmuşdur.
Mənbə: www.habr.com
