Böyük bir İTƏS var. Adi qaydada işləyir: qaz yandırır, evləri isitməyə istilik istehsal edir və şəbəkəyə elektrik verir. Birinci vəzifə - isitmə. İkincisi - istehsal olunan bütün elektriği topdan bazarda satmaq. Bəzən soyuqda aydın havada qar görünür, amma bu, suvarma sisteminin işləməsinin yan təsiridir.
Orta İTƏS bir neçə onlarla turbin və qozbörekdən ibarətdir. Lazım olan elektrik və istilik istehsalının dəqiq həcmi məlumdursa, vəzifə yanacaq xərclərini minimallaşdırmağa endirilir. Bu halda, hesablamalar, turbin və qozböreklərin tərkibi və yüklənmə faizi seçimi ilə maksimum səmərəliliyi təmin etmək üçün aparılır. Turbin və qozböreklərin səmərəliliyi avadanlığın növündən, təmir vaxtından, iş rejimindən və daha bir çox amildən böyük ölçüdə asılıdır. Başqa bir məsələ də var: elektrik qiymətləri və istilik həcmləri məlum olduqda, təqdim olunmalı olan elektrik həcmini və satılması gərəkdiyini necə həll etməkdir ki, topdan bazarda maksimum gəlir əldə edilsin. Bu zaman optimallaşdırma faktoru - gəlir və avadanlığın səmərəliliyi - çox az önəm kəsb edir. Nəticə, avadanlığın tamamilə effektiv olmayan bir rejimdə işlədiyi ola bilər, amma istehsal olunan bütün elektrik həcmi maksimum marja ilə satıla bilər.
Teorikada, bütün bunlar çoxdan aydındır və gözəl səslənir. Problem - bunu praktikada necə həyata keçirməkdir. Biz hər bir avadanlıq vahidinin və stansiyanın ümumi işini simulyasiya etmək üçün imitasiyalı modelləmə prosesi başladıq. İTƏS-ə gəldik və bütün düyünlərin parametrlərini toplamağa başladıq, onların real xüsusiyyətlərini ölçdük və müxtəlif rejimlərdə işləməsini qiymətləndirdik. Bunlar əsasında hər bir avadanlıq vahidinin dəqiq modellərini yaradaraq, onları optimallaşdırma hesablamalarında istifadə etdik. İrəliləyişi nəzərə alaraq, demək istəyirəm ki, sadəcə riyaziyyatdan istifadə etməklə faktiki səmərəliliyi təxminən 4% artırdıq.
Başarılı oldu. Amma bizim həllərimizdən danışmadan əvvəl, İTƏS-in qərar qəbul etmə məntiqi baxımından necə işlədiyini izah edəcəyəm.
Əsas şeylər
Elektrik stansiyasının əsas elementləri - qozbörek və turbinlərdir. Turbinlər yüksək təzyiqli buxarla dövr edilir və bununla elektrik enerjisini istehsal edən elektrik generatorlarını dövr edir. Buxar enerji qalıqları istilik və isti suya gedir. Qozbörek - buxar yaradılan yerdir. Qozbörek isitmək və buxar turbinini işə salmaq üçün çox vaxt (saatlar) sərf olunur, bu da yanacaq itkiləri deməkdir. Yükün dəyişməsi ilə əlaqədar da eyni hal baş verir. Bu cür şeyləri öncədən planlamaq lazım gəlir.
TƏH sistemi üçün minimum texniki tələblər var ki, bunlara evlər və sənaye istehlakçıları üçün kifayət qədər istilik təmin edilməsini əhatə edən minimum, lakin sabit iş rejimi daxildir. Adətən, tələb olunan istilik miqdarı birbaşa hava temperaturundan asılıdır.
Hər bir qurğunun effektivliyi göstərən bir əyri var və maksimum effektivlik nöqtəsi mövcuddur: müəyyən bir yükləmə altında, müvafiq bir qazan və turbin ən ucuz elektrik enerjisi istehsal edir. Ucuz — minimum konkret yanacaq istehlakı anlamında.
Rusiyada yerləşən əksər TƏH-lər paralel əlaqələrlə işləyir, burada bütün qazanlar bir buhar kollektoruna və bütün turbinlər də bir kollektorla qidalanır. Bu, avadanlığın yüklənməsində çevikliyi artırır, lakin hesablamaları əhəmiyyətli dərəcədə çətinləşdirir. Bəzən stansiyanın avadanlığı fərqli təzyiq kollektorlarında çalışan hissələrə bölünür. İçəridəki ehtiyaclar — nasoslar, ventilyatorlar, torlu havalandırma sistemləri və, günahı özümüzə yükləməkdənsə, TƏH-nin arxasında olan saunalar üçün sərf olunan xərcləri əlavə etsək, burada artıq çətinlik yaranır.
Bütün avadanlıqların xüsusiyyətləri qeyri-xətti xarakter daşıyır. Hər bir avadanlığın yükləmə xarakteristikaları var ki, KPI burada fərqli olur: 70% yüklənmə vəziyyətində bir KPI, 30% vəziyyətində isə başqa bir KPI.
Avadanlıqların xüsusiyyətləri arasında fərqliliklər var. Yeni və köhnə turbinlər və qazlar mövcuddur, fərqli quruluşlara malik avadanlıqlar var. Avadanlığı düzgün seçərək və onu maksimum KPI nöqtələrində optimal yükləmə ilə yükləyərək, yanacaq istehlakını azaldaraq maliyyə xərclərini azaltmaq və ya daha yüksək marjinalıq əldə etmək mümkündür.
TƏH necə bilməkdədir ki, nə qədər enerji istehsal etməlidir?
Planlaşdırma üç gün əvvəl həyata keçirilir: üç gün ərzində avadanlığın planı məlum olur. Bu, işə salınacaq turbinlər və qazanlardır. Şərti olaraq desək, bu gün beş qazan və on turbinin işləyəcəyi bilinir. Başqa avadanlıqları işə salmaq və ya planlaşdırılmışları dayandırmaq mümkün deyil, lakin hər qazan üçün yükü minimumdan maksimuma qədər dəyişdirmək, turbinlərlə isə gücü artırmaq və azaltmaq mümkündür. Maksimumdan minimuma keçid müddəti avadanlığın növündən asılı olaraq 15-30 dəqiqədir. Burada vəzifə sadədir: optimal rejimləri seçmək və onları əməliyyat düzəlişləri nəzərə alaraq saxlamaq.
Bu avadanlıq tərkibi haradan gəldi? O, ticarət nəticələri ilə müəyyənləşdi. Güc və elektrik enerjisi bazarı var. Güc bazarında istehsalçılar elan verirlər: "Belə bir avadanlık var, planlı təmir işləri nəzərə alınmaqla, belə minimal və maksimum güc. Biz 150 MW belə bir qiymətə, 200 MW — belə bir qiymətə, 300 MW — belə bir qiymətə verə bilərik". Bunlar uzunmüddətli elanlardır. Digər tərəfdən, böyük istehlakçılar da elan verirlər: "Bizə bu qədər enerji lazımdır". Konkret qiymətlər, elektrik istehsalçıların verə biləcəyi ilə istehlakçıların alacağı arasında kəsişmə anında müəyyən edilir. Bu güclər hər saat üçün müəyyən edilir.
Adətən, İTƏC eyni yüklənmə ilə mövsüm boyunca fəaliyyət göstərir: qışda əsas məhsul istilik, yayda isə elektrik enerjisidir. Güclü dalğalar adətən stansiyanın özündə və ya eyni qiymət zonasındakı qonşu elektrik stansiyalarında baş verən qəzalardan yaranır. Lakin həmişə dalğalanmalar mövcuddur və bu dalğalanmalar stansiyanın iqtisadi səmərəliliyinə ciddi təsir edir. Lazımi gücü üç qazanla, hər biri 50 % yüklənmə ilə, ya da iki qazanla, hər biri 75 % yüklənmə ilə əldə etmək mümkündür və hamper verdirmə metodlarından daha effektiv olduğu müşahidə edilir.
Marlayla, bazar qiymətlərindən və elektrik istehsalının istehsal dəyərindən asılıdır. Bazar qiymətləri o cür formalaşa bilər ki, yanacağı faydalı şəkildə yanıb, lakin elektrik enerjisini yaxşı satmaq mümkün olur. Və ola bilər ki, konkret saatda texniki minimuma keçmək və zərərləri azaltmaq lazımdır. Həmçinin, yanacaq ehtiyatlarını və qiymətlərini unutmaq olmaz: eyni təbii qaz adətən məhduddur, amma həddindən artıq olan qaz daha da bahalıdır, demək olar ki, mazutdan danışmıram. Bütün bunlar hansı elanların verilməsi və dəyişən şəraitə necə reaksiya verilməsi üçün dəqiq riyazı modellər tələb edir.
Bizim gəlişimizdən əvvəl bunun necə edildiyi
Demək olar ki, kağız üzərində dəqiq olmayan avadanlıq xüsusiyyətləri ilə, bunlar real olanlardan kifayət qədər fərqlidir. Avadanlığın testlərindən sonra, ən yaxşı halda, faktiki göstəricilərdən 2 % fərqlənəcək, bir ildən sonra isə 7-8 % fərq olacaq. Testlər isə beş ildən bir, bəzən daha az keçirilir.
Digər bir məsələ, bütün hesablamaların şərti yanacaqla aparılmasıdır. SSRİ-də, müxtəlif stansiyaların mazut, kömür, qaz, atom enerji istehsalı və s. üçün müqayisə aparmaq məqsədilə müəyyən bir şərti yanacaq sxemi qəbul edilmişdir. Hər bir generatorun effektivliyini anlamaq lazım idi və şərti yanacaq məhz bu effektivliyi ifadə edən göstəricidir. Yanacağın kaloriliyi ilə müəyyən edilir: bir ton şərti yanacaq təxminən bir ton daş kömürə bərabərdir. Müxtəlif yanacaq növləri üçün çevrilmə cədvəlləri mövcuddur. Məsələn, qəhvəyi kömür üçün göstəricilər demək olar ki, iki dəfə pisdir. Lakin kaloriliyin qiymətlərlə əlaqəsi yoxdur. Bu, benzin və dizel kimidir: əgər dizel 35 rubl, 92-ci benzin isə 32 rubl olursa, dizelin kaloriliyi daha effektiv ola bilər demək deyil.
Üçüncü amil – hesablamaların çətinliyi. Şərti olaraq bir işçinin təcrübəsinə əsaslanaraq iki-üç variant hesablanır, daha çox isə oxşar yük və hava şəraiti dövrü üçün tarixi keçmişdəki ən yaxşı rejim seçilir. Təbii ki, işçilər ən optimal rejimləri seçdiklərinə inanırlar və hesab edirlər ki, heç bir riyazi model onları heç vaxt üstələməyəcək.
Biz gəlirik. Problemi həll etmək üçün, biz rəqəmsal əkiz – stansiyanın simulyasiya modelini hazırlayırıq. Bu, biz xüsusi yanaşmalarla hər bir avadanlıq vahidi üçün bütün təmmək proseslərini imitasiya edərək, buxar və enerjinin tarazlıqlarını müəyyən edərək TЭЦ-nin dəqiq iş modelini əldə edirik.
Modeli yaratmaq üçün biz aşağıdakılardan istifadə edirik:
- Avadanlığın konstruksiyaları və pasport xüsusiyyətləri.
- Avadanlığın son testlər nəticəsində əldə olunan xüsusiyyətləri: hər beş ildən bir stansiyada avadanlığın testləri aparılır və onun xüsusiyyətləri dəqiqləşdirilir.
- ASU TP və sistemlərin arxivlərində bütün mövcud texnoloji göstəricilər, xərclər və istilik və elektrik enerjisi istehsalı üzrə məlumatlar. Xüsusilə, istilik və elektrik enerjisinin verilməsi sistemləri və telemexanika sistemlərindən alınan məlumatlar.
- Küsa və dairəvi kağız diaqramlardan alınan məlumatlar. Bəli, bu cür analoq avadanlıq parametrlərinin yazılması üsulları hələ də Rusiya elektrik stansiyalarında tətbiq olunur və biz onları rəqəmsallaşdırırıq.
- Stansiyalarda şəffaf rejimlərin əsas parametrlərini daima qeyd edən kağız jurnalları. AŞU TP sensorları tərəfindən qeydə alınmayan parametrləri, məsələn, hər dörd saatdan bir gəzməçi gəzərək göstəriciləri yaza bilirlər.
Yəni, hansı rejimdə nələrin işləndiyi, nə qədər yanacaq verildiyi, temperatur və buxar istehlakı nələrin olduğunu, nə qədər istilik və elektrik enerjisinin çıxışında əldə edildiyini göstərən bərpa olunan məlumat dəstləri var. Minlərlə belə dəstdən hər bir düyünün xüsusiyyətlərini toplamaq lazım idi. Şükürlər olsun ki, biz bu Data Mining işində artıq uzun müddətdir tanışıq.
Belə mürəkkəb obyektləri riyazi modellərlə təsvir etmək son dərəcə çətindir. Və daha çətini — baş mühəndisə bizim modelin stansiyanın iş rejimlərini düzgün qiymətləndirdiyini sübut etməkdir. Buna görə də, avadanlığın konstruktiv və texnoloji xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq TЭЦ modelini tərtib etməyə və doldurmağa imkan verən ixtisaslaşmış mühəndis komplekslərinin istifadəsinə qərar verdik. Amerikada TermoFlex şirkətinin Termoflow proqram təminatını seçdik. İndi Rusiyada analoqları var, amma o vaxtda bu paket öz kateqoriyasında ən yaxşısı idi.
Hər bir avadanlıq üçün onun konstruktu və əsas texnoloji xüsusiyyətləri seçilir. Sistem hər şeyi lojiqi və fiziki səviyyədə, istilik dəyişdiricilərdəki çöküntülərin dərəcəsini göstərməyə qədər çox detallı təsvir etməyə imkan verir.
Nəticədə, stansiyanın istilik sxeminin modeli texnoloqlara vizual olaraq təsvir edilir. Texnoloqlar proqramlaşdırma, riyaziyyat və modelləşdirmə ilə tanış deyillər, amma onlar düyünlərin konstruktivini seçə, avadanlıqların giriş-çıxışlarını göstərə və onlara parametrləri müəyyənləşdirə bilərlər. Sonra sistem öz-özü ilə ən uyğun parametrləri seçir, texnoloq isə onları dəqiqləşdirir ki, bütün iş rejimləri üçün maksimal dəqiqlik əldə olunsun. Biz özümüz üçün hədəf qoymuşduq — başlıca texnoloji parametrlər üçün modelin dəqiqliyini 2 % təmin etmək və buna nail olduq.
Bunu etmək belə asan olmadı: ilkin məlumatlar çox dəqiq deyildi, buna görə də ilk bir neçə ay TЭЦ-dən manometrdən cari göstəriciləri əl ilə yazdıq və modeli faktiki rejimlərə tənzimlədik. Əvvəlcə turbinlərin və kotlaların modellərini yaratdıq. Hər bir turbin və kotlunu dəqiqliklə ölçdük. Modeli yoxlamaq üçün işçi qrup yaratdıq və ona TЭЦ nümayəndələrini daxil etdik.
Sonra bütün avadanlığı ümumi sxemdə birləşdirdik və artıq TЭЦ-nin modelini tənzimlədik. Çox işləmək lazım idi, çünki arxivlərdə çoxlu ziddiyyətli məlumatlar tapdıq. Məsələn, ümumi səmərəliliyi 105 % olan rejimlər tapdıq.
Tam sxem toplayanda, sistem həmişə balanslaşdırılmış rejimi hesablayır: maddi, elektrik və istilik balansları tərtib edilir. Sonra biz toplanmış məlumatların faktiki rejim parametrlərinə uyğunluğunu cihaz göstəriciləri ilə qiymətləndiririk.
Nəticə
Nəticədə, avadanlığın faktiki xüsusiyyətlərinə və tarixi məlumatlara əsaslanan dəqiq TЭЦ texnoloji proseslərinin modelini əldə etdik. Bu, yalnız sınaq xüsusiyyətlərinə əsaslanan proqnozlardan daha dəqiq proqnoz verməyə imkan verdi. TЭЦ-nin real proseslərinin simulyatoru, rəqəmsal ikiz aldı.
Bu simulyatorda müəyyən göstəricilər üzrə "nə olarsa..." ssenariləri üzrə analiz aparmaq imkanı yaradılıb. Bu model, real stansiyanın işini optimallaşdırma məsələsini həll etmək üçün də istifadə olunub.
Dörd optimallaşdırma hesablamasını həyata keçirmək mümkün oldu:
- Stansiyanın növbə rəisi istilik təqdimat cədvəlini bilir, sistem operatorlarının komandaları məlumdur, elektrik təqdimat cədvəli məlumdur: maksimum marja əldə etmək üçün hansı avadanlıqlara hansı yükü götürmək olar.
- Bazar qiymətləri üzrə avadanlıq tərkibinin seçimi: müəyyən tarixdə yük cədvəli və açıq hava temperaturu proqnozunu nəzərə alaraq optimal avadanlıq tərkibini müəyyən edirik.
- Bazar üçün bir gün əvvəldən müraciət edilməsi: avadanlıq tərkibi olduğunda və daha dəqiq qiymət proqnozu olduğunda. Hesablayır və müraciəti təqdim edirik.
- Tənzimləyici bazar — artıq cari gün içində, elektrik və istilik cədvəlləri təsdiq olunduqdan sonra, lakin gündə bir neçə dəfə, hər dörd saatda tənzimləyici bazarda ticarət başlayır və müraciət edə bilərsiniz: "Məni 5 MW ilə daha yükləməyinizi xahiş edirəm". Maksimal marja verən yükləri artırma və ya azaltma nisbətlərini tapmaq lazımdır.
Sınaqlar
Doğru testlər üçün stansiyanın avadanlığının standart yükləmə rejimlərini eyni şərtlərdə — avadanlıq tərkibi, yük cədvəlləri və hava şəraiti ilə — bizim hesablamalarımızla müqayisə etməli olduq. Bir neçə ay boyunca stabil cədvəli olan dörd-altı saatlıq gün intervallarını seçirdik. Stansiyaya gəlib (tezdən çox vaxt), stansiya rejimə çıxdıqda gözləyirdik və yalnız sonra onu simulyasiya modelində hesablayırdıq. Növbə rəisi hər şeydən razı olursa, operativ heyəti klapanları döndərmək və avadanlıq rejimlərini dəyişmək üçün göndərirdik.
Gerçək nəticələr üzrə göstəriciləri müqayisə etdik. Pik saatlarda, gündüz və gecə, istirahət və iş günlərində. Hər rejimdə yanacaq üzrə qənaət əldə etdik (bu məsələdə marja yanacaq sərfiyatından asılıdır). Sonra tamamilə yeni rejimlərə keçdik. Stansiyada sürətlə bizim tövsiyələrimizin effektivliyinə inandıqlarını demək lazımdır və testlərin sonuna yaxın, daha tez-tez avadanlığın daha əvvəl hesabladığımız rejimlərdə işlədiyini görməyə başladıq.
Layihənin nəticəsi
Obyekt: Çevik bağlılıqlara malik 600 MW elektrik gücündə, 2400 Gkal istilik.
Komanda: КРОК — yeddi nəfər (texnologiya mütəxəssisləri, analitiklər, mühəndislər), TЭЦ — beş nəfər (biznes mütəxəssisləri, əsas istifadəçilər, ekspertlər).
İcra müddəti: 16 ay.
birləşdirərək yaradılacaq.
- Rejimlərin idarə olunması və wholesale bazarında fəaliyyətin avtomatlaşdırılması.
- İqtisadi effektin təsdiqini göstərən təcrübələr keçirildi.
- Yük tənzimlənməsi hesabına 1,2% yanacağa qənaət edildi.
- Qısa müddətli avadanlıq tərkibinin planlaşdırılmasına görə 1 % yanacağımıza qənaət etdik.
- Marjinal mənfəəti maksimuma çatdırmaq kriteriyasına uyğun olaraq RCV üzrə müraciət pillələrinin hesablamasını optimallaşdırdıq.
Nəticə effekti — təxminən 4 %.
Layihənin geri dönüşü (ROI) üçün qiymətləndirilmiş müddət — 1–1,5 il.
Şübhəsiz ki, bütün bunları həyata keçirmək və sınaqdan keçirmək üçün bir çox prosesi dəyişdirmək və həm TƏÇ rəhbərliyi, həm də generasiya şirkəti ilə sıx əməkdaşlıq etmək lazım idi. Lakin nəticə mütləq buna dəyərdi. Stansiyanın rəqəmsal ikilisini yaratmağı, optimallaşdırma planlaşdırma prosedurlarını inkişaf etdirməyi və real iqtisadi effekti əldə etməyi bacardıq.
Mənbə: habr.com
