{"id":54492,"date":"2019-12-27T00:00:00","date_gmt":"2019-12-26T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/modelirovanie-raboty-realnoj-tets-dlya-optimizatsii-rezhimov-par-i-matematika"},"modified":"2020-02-18T14:02:30","modified_gmt":"2020-02-18T11:02:30","slug":"modelirovanie-raboty-realnoj-tets-dlya-optimizatsii-rezhimov-par-i-matematika","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/cs\/blog\/administrirovanie\/modelirovanie-raboty-realnoj-tets-dlya-optimizatsii-rezhimov-par-i-matematika","title":{"rendered":"Modelov\u00e1n\u00ed provozu re\u00e1ln\u00e9 tepl\u00e1rny pro optimalizaci re\u017eim\u016f: p\u00e1ra a matematika","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Modelov\u00e1n\u00ed
\n
\nExistuje velk\u00e1 tepeln\u00e1 elektr\u00e1rna. Funguje jako obvykle: spaluje plyn, vyr\u00e1b\u00ed teplo pro vyt\u00e1p\u011bn\u00ed dom\u016f a elekt\u0159inu pro ve\u0159ejnou s\u00ed\u0165. Hlavn\u00edm \u00fakolem je vyt\u00e1p\u011bn\u00ed. Druh\u00fdm je prodat ve\u0161kerou vyrobenou elekt\u0159inu na velkoobchodn\u00edm trhu. N\u011bkdy, kdy\u017e je venku mr\u00e1z a jasn\u00e1 obloha, se objevuje sn\u00edh, ale to je vedlej\u0161\u00ed efekt \u010dinnosti chladic\u00edch v\u011b\u017e\u00ed.<\/p>\n

Pr\u016fm\u011brn\u00e1 tepeln\u00e1 elektr\u00e1rna se skl\u00e1d\u00e1 z des\u00edtek turb\u00edn a kotl\u016f. Pokud jsou p\u0159esn\u011b zn\u00e1my pot\u0159ebn\u00e9 objemy v\u00fdroby elekt\u0159iny a tepla, \u00faloha spo\u010d\u00edv\u00e1 ve minimalizaci n\u00e1klad\u016f na palivo. V tomto p\u0159\u00edpad\u011b se v\u00fdpo\u010det soust\u0159ed\u00ed na v\u00fdb\u011br slo\u017een\u00ed a procenta zat\u00ed\u017een\u00ed turb\u00edn a kotl\u016f, aby se dos\u00e1hlo co nejvy\u0161\u0161\u00ed \u00fa\u010dinnosti provozu za\u0159\u00edzen\u00ed. \u00da\u010dinnost turb\u00edn a kotl\u016f siln\u011b z\u00e1vis\u00ed na typu za\u0159\u00edzen\u00ed, dob\u011b provozu bez opravy, provozn\u00edm re\u017eimu a mnoha dal\u0161\u00edch faktorech. Existuje tak\u00e9 jin\u00e1 \u00faloha, kdy je t\u0159eba p\u0159i zn\u00e1m\u00fdch cen\u00e1ch elekt\u0159iny a objemech tepla rozhodnout, kolik elekt\u0159iny vyrobit a prodat, aby se dos\u00e1hlo maxim\u00e1ln\u00edho zisku na velkoobchodn\u00edm trhu. V takov\u00e9m p\u0159\u00edpad\u011b je faktorem optimalizace zisk a \u00fa\u010dinnost za\u0159\u00edzen\u00ed, co\u017e m\u00e1 mnohem men\u0161\u00ed v\u00fdznam. V\u00fdsledkem m\u016f\u017ee b\u00fdt re\u017eim, kdy za\u0159\u00edzen\u00ed pracuje absolutn\u011b neefektivn\u011b, ale ve\u0161ker\u00e9 vyroben\u00e9 mno\u017estv\u00ed elekt\u0159iny lze prodat s maxim\u00e1ln\u00ed mar\u017e\u00ed. <\/p>\n

Teoreticky je to v\u0161echno d\u00e1vno jasn\u00e9 a kr\u00e1sn\u011b to zn\u00ed. Probl\u00e9m je, jak to ud\u011blat v praxi. Zah\u00e1jili jsme simula\u010dn\u00ed modelov\u00e1n\u00ed pr\u00e1ce ka\u017ed\u00e9ho za\u0159\u00edzen\u00ed a cel\u00e9 stanice jako celku. P\u0159i\u0161li jsme do tepeln\u00e9 elektr\u00e1rny a za\u010dali sb\u00edrat parametry v\u0161ech uzl\u016f, m\u011b\u0159\u00edc jejich skute\u010dn\u00e9 charakteristiky a hodnot\u00edc\u00ed jejich \u010dinnost v r\u016fzn\u00fdch re\u017eimech. Na jejich z\u00e1klad\u011b jsme vytv\u00e1\u0159eli p\u0159esn\u00e9 modely pro simulaci provozu ka\u017ed\u00e9ho vybaven\u00ed a pou\u017e\u00edvali je pro optimaliza\u010dn\u00ed v\u00fdpo\u010dty. P\u0159edb\u00edh\u00e1m dobu, ale \u0159eknu, \u017ee jsme z\u00edskali p\u0159ibli\u017en\u011b 4 % skute\u010dn\u00e9 efektivity jen d\u00edky matematice.<\/a><\/noindex><\/p>\n

Poda\u0159ilo se. Ale ne\u017e pop\u00ed\u0161u na\u0161e \u0159e\u0161en\u00ed, \u0159eknu, jak tepeln\u00e1 elektr\u00e1rna funguje z pohledu logiky rozhodov\u00e1n\u00ed. <\/p>\n

Z\u00e1kladn\u00ed v\u011bci<\/h3>\n

\nHlavn\u00edmi prvky elektr\u00e1rny jsou kotle a turb\u00edny. Turb\u00edny se poh\u00e1n\u011bj\u00ed p\u00e1rou vysok\u00e9ho tlaku, kter\u00e1 ot\u00e1\u010d\u00ed elektrick\u00fdmi gener\u00e1tory, je\u017e vyr\u00e1b\u011bj\u00ed elektrickou energii. Zbytky energie p\u00e1ry se vyu\u017e\u00edvaj\u00ed na vyt\u00e1p\u011bn\u00ed a oh\u0159ev vody. Kotle jsou m\u00edsta, kde se vytv\u00e1\u0159\u00ed p\u00e1ra. Oh\u0159ev kotle a rozb\u011bh parn\u00ed turb\u00edny trv\u00e1 velmi dlouho (hodiny), co\u017e p\u0159edstavuje p\u0159\u00edm\u00e9 ztr\u00e1ty paliva. To sam\u00e9 plat\u00ed pro zm\u011bny zat\u00ed\u017een\u00ed. Je t\u0159eba tyto v\u011bci pl\u00e1novat p\u0159edem. <\/p>\n

Za\u0159\u00edzen\u00ed tepl\u00e1rny m\u00e1 technick\u00e9 minimum, kter\u00e9 zahrnuje minim\u00e1ln\u00ed, ale z\u00e1rove\u0148 stabiln\u00ed re\u017eim provozu, kter\u00fd zaji\u0161\u0165uje dostate\u010dn\u00e9 mno\u017estv\u00ed tepla pro dom\u00e1cnosti a pr\u016fmyslov\u00e9 spot\u0159ebitele. Obvykle pot\u0159ebn\u00e9 mno\u017estv\u00ed tepla p\u0159\u00edmo z\u00e1vis\u00ed na po\u010das\u00ed (teplot\u011b vzduchu). <\/p>\n

Ka\u017ed\u00fd agreg\u00e1t m\u00e1 k\u0159ivku \u00fa\u010dinnosti a bod maxim\u00e1ln\u00ed efektivity: p\u0159i dan\u00e9m zat\u00ed\u017een\u00ed dan\u00fd kotel a dan\u00e1 turb\u00edna poskytuj\u00ed nejlevn\u011bj\u0161\u00ed elektrickou energii. Levnou \u2014 jak ve smyslu s minim\u00e1ln\u00ed specifickou spot\u0159ebou paliva. <\/p>\n

V\u011bt\u0161ina tepl\u00e1ren v Rusku m\u00e1 paraleln\u00ed vazby, kdy v\u0161echny kotle pracuj\u00ed na jeden kolektor p\u00e1ry a v\u0161echny turb\u00edny tak\u00e9 \u010derpaj\u00ed z jednoho kolektoru. To zvy\u0161uje flexibilitu p\u0159i zat\u011b\u017eov\u00e1n\u00ed za\u0159\u00edzen\u00ed, ale zna\u010dn\u011b komplikuje v\u00fdpo\u010dty. N\u011bkdy se st\u00e1v\u00e1, \u017ee za\u0159\u00edzen\u00ed stanice je rozd\u011bleno na \u010d\u00e1sti, kter\u00e9 pracuj\u00ed na r\u016fzn\u00fdch kolektorech s r\u016fzn\u00fdm tlakem p\u00e1ry. A pokud p\u0159id\u00e1me n\u00e1klady na vnit\u0159n\u00ed pot\u0159eby \u2014 provoz \u010derpadel, ventil\u00e1tor\u016f, chladic\u00edch v\u011b\u017e\u00ed a, co si budeme nalh\u00e1vat, saun p\u0159\u00edmo za plotem tepl\u00e1rny \u2014 tak tady u\u017e si \u010dlov\u011bk zlom\u00ed nohu.<\/p>\n

Vlastnosti v\u0161ech za\u0159\u00edzen\u00ed jsou neline\u00e1rn\u00ed. Ka\u017ed\u00fd agreg\u00e1t m\u00e1 k\u0159ivku se z\u00f3nami, kde je \u00fa\u010dinnost vy\u0161\u0161\u00ed a ni\u017e\u0161\u00ed. To z\u00e1vis\u00ed na zat\u00ed\u017een\u00ed: p\u0159i 70 % bude \u00fa\u010dinnost jedna, p\u0159i 30 % \u2014 jin\u00e1. <\/p>\n

Za\u0159\u00edzen\u00ed se li\u0161\u00ed charakteristikami. Existuj\u00ed nov\u00e9 a star\u00e9 turb\u00edny a kotle, existuj\u00ed agreg\u00e1ty r\u016fzn\u00fdch konstrukc\u00ed. Spr\u00e1vn\u00fdm v\u00fdb\u011brem za\u0159\u00edzen\u00ed a jeho optim\u00e1ln\u00edm zat\u00ed\u017een\u00edm v bodech maxim\u00e1ln\u00ed \u00fa\u010dinnosti lze sni\u017eovat spot\u0159ebu paliva, co\u017e vede k \u00faspor\u00e1m n\u00e1klad\u016f nebo k vy\u0161\u0161\u00ed mar\u017ei. <\/p>\n

\"Modelov\u00e1n\u00ed
\n<\/p>\n

Jak tepl\u00e1rna v\u00ed, kolik energie m\u00e1 vyrobit?<\/h3>\n

\nPl\u00e1nov\u00e1n\u00ed prob\u00edh\u00e1 dop\u0159edu na t\u0159i dny: b\u011bhem t\u0159\u00ed dn\u016f se stanou zn\u00e1m\u00e9 pl\u00e1novan\u00e9 slo\u017een\u00ed za\u0159\u00edzen\u00ed. To znamen\u00e1 turb\u00edny a kotle, kter\u00e9 budou zapnuty. \u0158ekn\u011bme, \u017ee v\u00edme, \u017ee dnes bude pracovat p\u011bt kotl\u016f a deset turb\u00edn. Nem\u016f\u017eeme zap\u00ednat jin\u00e9 za\u0159\u00edzen\u00ed ani vyp\u00ednat to pl\u00e1novan\u00e9, ale m\u016f\u017eeme m\u011bnit zat\u00ed\u017een\u00ed ka\u017ed\u00e9ho kotle od minima do maxima a u turb\u00edn zvy\u0161ovat nebo sni\u017eovat v\u00fdkon. P\u0159echod od maxima k minimu trv\u00e1 od 15 do 30 minut v z\u00e1vislosti na jednotce za\u0159\u00edzen\u00ed. \u00dakol je zde jednoduch\u00fd: vybrat optim\u00e1ln\u00ed re\u017eimy a udr\u017eovat je s ohledem na operativn\u00ed korekce. <\/p>\n

\"Modelov\u00e1n\u00ed
\n
\nOdkud poch\u00e1z\u00ed toto slo\u017een\u00ed za\u0159\u00edzen\u00ed?<\/b> Ur\u010dilo se na z\u00e1klad\u011b v\u00fdsledk\u016f obchodov\u00e1n\u00ed na velkoobchodn\u00edm trhu. Existuje trh v\u00fdkonu a elekt\u0159iny. Na trhu v\u00fdkonu v\u00fdrobci pod\u00e1vaj\u00ed \u017e\u00e1dost: \u201eM\u00e1m takov\u00e9 za\u0159\u00edzen\u00ed, zde jsou minim\u00e1ln\u00ed a maxim\u00e1ln\u00ed v\u00fdkony s ohledem na pl\u00e1novan\u00e9 odst\u00e1vky. M\u016f\u017eeme poskytnout 150 MW za tuto cenu, 200 MW \u2014 za tuto cenu a 300 MW \u2014 za tuto cenu.\u201c To jsou dlouhodob\u00e9 \u017e\u00e1dosti. Na druh\u00e9 stran\u011b, velc\u00ed spot\u0159ebitel\u00e9 tak\u00e9 pod\u00e1vaj\u00ed \u017e\u00e1dosti: \u201ePot\u0159ebujeme tolik energie.\u201c Konkr\u00e9tn\u00ed ceny se ur\u010duj\u00ed v okam\u017eiku, kdy se p\u0159ekr\u00fdv\u00e1, co v\u00fdrobci energie mohou nab\u00eddnout, a co spot\u0159ebitel\u00e9 cht\u011bj\u00ed vz\u00edt. Tyto v\u00fdkony se ur\u010duj\u00ed ka\u017edou hodinu.<\/p>\n

\"Modelov\u00e1n\u00ed
\n
\nObvykle T\u010cE nese p\u0159ibli\u017en\u011b stejnou z\u00e1t\u011b\u017e po cel\u00e9 obdob\u00ed: v zim\u011b je prioritn\u00ed produkt \u2014 teplo, a v l\u00e9t\u011b \u2014 elekt\u0159ina. Siln\u00e9 odchylky jsou v\u011bt\u0161inou spojeny s n\u011bjak\u00fdmi hav\u00e1riemi na samotn\u00e9 stanici nebo na p\u0159ilehl\u00fdch elektr\u00e1rn\u00e1ch ve stejn\u00e9 cenov\u00e9 z\u00f3n\u011b velkoobchodn\u00edho trhu. Ale v\u017edy existuj\u00ed kol\u00eds\u00e1n\u00ed, kter\u00e1 siln\u011b ovliv\u0148uj\u00ed ekonomickou efektivitu provozu stanice. Pot\u0159ebn\u00fd v\u00fdkon lze z\u00edskat t\u0159emi kotli s zat\u00ed\u017een\u00edm 50 % nebo dv\u011bma s zat\u00ed\u017een\u00edm 75 % a sledovat, co je v tomto ohledu efektivn\u011bj\u0161\u00ed. <\/p>\n

Mar\u017eovost z\u00e1vis\u00ed na cen\u00e1ch na trhu a na n\u00e1kladech na v\u00fdrobu elektrick\u00e9 energie. Na trhu mohou ceny dos\u00e1hnout takov\u00e9 \u00farovn\u011b, \u017ee je v\u00fdhodn\u00e9 sp\u00e1lit palivo, ale dob\u0159e prodat elekt\u0159inu. M\u016f\u017ee se tak\u00e9 st\u00e1t, \u017ee v danou hodinu bude nutn\u00e9 p\u0159ej\u00edt na technick\u00e9 minimum a sn\u00ed\u017eit ztr\u00e1ty. Tak\u00e9 je t\u0159eba si pamatovat na z\u00e1soby a n\u00e1klady na palivo: ten sam\u00fd zemn\u00ed plyn je obvykle limitov\u00e1n, a nadlimitn\u00ed plyn je v\u00fdrazn\u011b dra\u017e\u0161\u00ed, nemluv\u011b o topn\u00e9m oleji. To v\u0161e vy\u017eaduje p\u0159esn\u00e9 matematick\u00e9 modely, aby bylo mo\u017en\u00e9 pochopit, jak\u00e9 nab\u00eddky pod\u00e1vat a jak reagovat na m\u011bn\u00edc\u00ed se okolnosti. <\/p>\n

Jak se to dalo d\u011blat p\u0159ed na\u0161\u00edm p\u0159\u00edchodem<\/h3>\n

\nPrakticky na pap\u00ed\u0159e na z\u00e1klad\u011b nep\u0159\u00edli\u0161 p\u0159esn\u00fdch technick\u00fdch charakteristik za\u0159\u00edzen\u00ed, kter\u00e9 se hodn\u011b li\u0161\u00ed od skute\u010dnosti. Hned po zkou\u0161k\u00e1ch za\u0159\u00edzen\u00ed bude v nejlep\u0161\u00edm p\u0159\u00edpad\u011b rozd\u00edl plus m\u00ednus 2 % od skute\u010dnosti, a po roce u\u017e plus m\u00ednus 7-8 %. Zkou\u0161ky se prov\u00e1d\u011bj\u00ed jednou za p\u011bt let, \u010dasto dokonce m\u00e9n\u011b.<\/p>\n

Dal\u0161\u00ed v\u011bc je, \u017ee v\u0161echny v\u00fdpo\u010dty se d\u011blaj\u00ed v podm\u00ednkov\u00e9m palivu. V SSSR byla p\u0159ijata sch\u00e9ma, kdy bylo po\u010d\u00edt\u00e1no s ur\u010dit\u00fdm podm\u00ednkov\u00fdm palivem pro srovn\u00e1n\u00ed r\u016fzn\u00fdch stanic na topn\u00e9m oleji, uhl\u00ed, plynu, jadern\u00e9 energii a tak d\u00e1le. Bylo t\u0159eba pochopit \u00fa\u010dinnost ka\u017ed\u00e9ho gener\u00e1toru v 'papou\u0161c\u00edch', a podm\u00ednkov\u00e9 palivo je t\u00edmto papou\u0161kem. Ur\u010duje se na z\u00e1klad\u011b kalori\u010dnosti paliva: jedna tona podm\u00ednkov\u00e9ho paliva je p\u0159ibli\u017en\u011b rovna jedn\u00e9 ton\u011b \u010dern\u00e9ho uhl\u00ed. Existuj\u00ed tabulky p\u0159episu pro r\u016fzn\u00e9 druhy paliv. Nap\u0159\u00edklad u hn\u011bd\u00e9ho uhl\u00ed jsou ukazatele t\u00e9m\u011b\u0159 dvakr\u00e1t hor\u0161\u00ed. Ale kalori\u010dnost nesouvis\u00ed s rubly. Je to jako benz\u00edn a nafta: nen\u00ed fakt, \u017ee pokud nafta stoj\u00ed 35 rubl\u016f a 92. benz\u00edn 32 rubl\u016f, bude nafta \u00fa\u010dinn\u011bj\u0161\u00ed z hlediska kalori\u010dnosti. <\/p>\n

T\u0159et\u00ed faktor \u2014 slo\u017eitost v\u00fdpo\u010dt\u016f. Podle zku\u0161enosti zam\u011bstnance se spo\u010d\u00edtaj\u00ed dva-t\u0159i varianty a \u010dast\u011bji se vyb\u00edr\u00e1 nejlep\u0161\u00ed re\u017eim z historie p\u0159edchoz\u00edch obdob\u00ed pro podobn\u00e9 z\u00e1t\u011b\u017ee a pov\u011btrnostn\u00ed podm\u00ednky. Samoz\u0159ejm\u011b, \u017ee zam\u011bstnanci v\u011b\u0159\u00ed, \u017ee vyb\u00edraj\u00ed nejoptim\u00e1ln\u011bj\u0161\u00ed re\u017eimy, a domn\u00edvaj\u00ed se, \u017ee \u017e\u00e1dn\u00fd matematick\u00fd model je nikdy nep\u0159ekon\u00e1. <\/p>\n

P\u0159ich\u00e1z\u00edme. Abychom vy\u0159e\u0161ili \u00fakol, p\u0159ipravujeme digit\u00e1ln\u00ed dvojn\u00edk \u2013 simula\u010dn\u00ed model stanice. To znamen\u00e1, \u017ee pomoc\u00ed speci\u00e1ln\u00edch p\u0159\u00edstup\u016f simulujeme v\u0161echny technologick\u00e9 procesy pro ka\u017ed\u00fd kus za\u0159\u00edzen\u00ed, vyrovn\u00e1v\u00e1me parovodn\u00ed a energetick\u00e9 bilance a z\u00edsk\u00e1v\u00e1me p\u0159esn\u00fd model fungov\u00e1n\u00ed tepl\u00e1rny. <\/p>\n

K vytvo\u0159en\u00ed modelu pou\u017e\u00edv\u00e1me: <\/p>\n