{"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\/et\/blog\/administrirovanie\/modelirovanie-raboty-realnoj-tets-dlya-optimizatsii-rezhimov-par-i-matematika","title":{"rendered":"Reaalsete soojuselektrijaamade t\u00f6\u00f6 modelleerimine re\u017eiimide optimeerimiseks: aur ja matemaatika","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Reaalsete
\n
\nOn suur soojuselektrijaam. T\u00f6\u00f6tab nagu tavaliselt: p\u00f5letab gaasi, toodab soojust kodude k\u00fctmiseks ja elektrit \u00fcldv\u00f5rku. Esimene \u00fclesanne on k\u00fctmine. Teine \u2014 m\u00fc\u00fca kogu toodetud elekter hulgiturule. M\u00f5nikord, kui on k\u00fclm ja selge taevas, tekib lumi, kuid see on jahutus tornide t\u00f6\u00f6 k\u00f5rvaln\u00e4htus.<\/p>\n

Keskmine soojus elektrijaam koosneb paari tosina turbina ja katlast. Kui on t\u00e4pselt teada vajalikud elektri- ja soojustootmismahud, siis probleem kujuneb k\u00fctusekulude minimiseerimiseks. Sel juhul keskendub arvutus turbinate ja katlate koostise ning koormuse valikule, et saavutada seadmete k\u00f5rgeim v\u00f5imalik efektiivsus. Turbinate ja katlate efektiivsus s\u00f5ltub tugevalt seadmete t\u00fc\u00fcbist, t\u00f6\u00f6ajast ilma remondita, t\u00f6\u00f6re\u017eiimist ja paljuski muust. On ka teisi \u00fclesandeid, kus tuntud elektrihinnade ja soojuse mahtude korral tuleb otsustada, kui palju elektrit toota ja m\u00fc\u00fca, et saavutada maksimaalne kasum hulgiturul. Siis muutub optimeerimise teguriks kasum ja seadmete efektiivsus \u2013 need on palju v\u00e4hem t\u00e4htsad. Tulemuseks v\u00f5ib olla re\u017eiim, kus seadmed t\u00f6\u00f6tavad t\u00e4iesti ebaefektiivselt, kuid kogu toodetud elektrihulk on v\u00f5imalik m\u00fc\u00fca maksimaalse marginaaliga. <\/p>\n

Teoorias on see juba ammu selge ja k\u00f5lab kenasti. Probleem on aga selles, kuidas seda praktikas teostada. Alustasime simuleeritud modelleerimist iga seadme ja kogu jaama t\u00f6\u00f6 kohta. K\u00fclastasime soojuselektrijaama ja hakkasime koguma k\u00f5ikide elementide parameetreid, m\u00f5\u00f5tes nende tegelikke omadusi ja hinnates t\u00f6\u00f6d erinevates re\u017eiimides. Nende p\u00f5hjal l\u00f5ime t\u00e4psed mudelid, et simuleerida iga seadme t\u00f6\u00f6d ja kasutasime neid optimeerimisarvutustes. Edasi kiirustades v\u00f5in \u00f6elda, et saavutasime umbes 4% reaalse efektiivsuse lihtsalt matemaatika abil.<\/a><\/noindex><\/p>\n

See \u00f5nnestus. Kuid enne, kui kirjeldan meie lahendusi, r\u00e4\u00e4gin sellest, kuidas soojuselektrijaam t\u00f6\u00f6tab otsuste tegemise loogika seisukohalt. <\/p>\n

P\u00f5hilised asjad<\/h3>\n

\nJaama peamised elemendid on katlad ja turbiinid. Turbiinid k\u00e4ivitatakse k\u00f5rge r\u00f5huga auru kaudu, mis omakorda p\u00f6\u00f6rab elektrigeneraatori, mis toodab elektrienergiat. Auru j\u00e4\u00e4kdosa kasutatakse k\u00fcttes ja sooja vee saamiseks. Katlad on kohad, kus auru toodetakse. Katla kuumutamiseks ja turbiini k\u00e4ivitamiseks kulub palju aega (tunde), mis toob kaasa otsese k\u00fctuse kadu. Sama kehtib koormuse muutmise kohta. Sellised asjad tuleb eelnevalt planeerida. <\/p>\n

T\u00f6\u00f6stusliku soevee tootmise seadmetel on tehniline miinimum, mis h\u00f5lmab minimaalset, kuid siiski stabiilset t\u00f6\u00f6re\u017eiimi, millega on v\u00f5imalik tagada piisav soojushulk kodudele ja t\u00f6\u00f6stuslikest tarbijatele. Tavaliselt s\u00f5ltub vajaliku soojuse hulk otseselt ilmast (\u00f5hutemperatuurist). <\/p>\n

Igal seadmel on efektiivsuse k\u00f5ver ja maksimaalse efektiivsuse punkt: teatud koormuse korral on teatud katel ja turbiin need, mis annavad k\u00f5ige odavamat elektrienergiat. Odav \u2014 m\u00f5ttes minimaalne k\u00fctuse spetsiifiline tarbimine. <\/p>\n

Enamik meie Venemaa soojuselektrijaamadest on varustatud paralleelsete \u00fchendustega, kus k\u00f5ik katlad t\u00f6\u00f6tavad \u00fche aurukollektori peal ja k\u00f5ik turbiinid saavad toitu samast kollektorist. See lisab paindlikkust seadmete koormuse jaotamisel, kuid keerustab arvutusi. Samuti on olemas, et jaama varustus jaguneb osadeks, mis t\u00f6\u00f6tavad erinevatele kollektoritele erineva auru r\u00f5huga. Kui arvestada ka sisekulude, n\u00e4iteks pumpade, ventilaatorite, jahutustornide ning, mis salata, saunade kulusid otse T\u042d\u0426-aia taga, siis on asi t\u00f5esti keeruline.<\/p>\n

K\u00f5ikide seadmete omadused on mittelineaarsed. Iga seadmel on k\u00f5ver, kus on tsoonid, kus efektiivsus on k\u00f5rgem ja madalam. See s\u00f5ltub koormusest: 70 % juures on efektiivsustase \u00fcks, 30 % juures aga teine. <\/p>\n

Seadmed erinevad omaduste poolest. On uusi ja vanu turbiine ja katlaid, samuti erineva konstruktsiooniga seadmeid. \u00d5igesti valides seadmed ja optimaalselt koormates need efektiivsuse maksimaalse taseme punktides, on v\u00f5imalik v\u00e4hendada k\u00fctuse tarbimist, mis toob kaasa kulude kokkuhoiule v\u00f5i suuremale kasumlikkusele. <\/p>\n

\"Reaalsete
\n<\/p>\n

Kust T\u042d\u0426 teab, kui palju energiat on vaja toota?<\/h3>\n

\nPlaneerimine toimub kolm p\u00e4eva ette: kolme p\u00e4eva jooksul selgub plaanitud seadmete koosseis. Need on turbined ja katlad, mis arvesse v\u00f5etakse. Ehtsalt \u00f6eldes, me teame, et t\u00e4na t\u00f6\u00f6tab viis katlat ja k\u00fcmme turbina. Me ei saa l\u00fclitada sisse muud seadmed v\u00f5i v\u00e4lja l\u00fclitada plaanitavaid, kuid saame iga katla koormust muuta minimaalsest maksimaalsele, ning turbinate puhul v\u00f5ime v\u00f5imsust suurendada ja v\u00e4hendada. \u00dclemineku maksimaalsest miinimumini viib aega 15 kuni 30 minutit, olenevalt seadmetest. \u00dclesanne on lihtne: valida optimaalsed re\u017eiimid ja hoida need t\u00f6\u00f6s operatiivsete kohanduste arvesse v\u00f5ttes. <\/p>\n

\"Reaalsete
\n
\nKust see seadmete koosseis p\u00e4rineb?<\/b> Otsustati on, tuginedes hulgiturule. Olemas on v\u00f5imsuse ja elektri turg. V\u00f5imsuse turul esitavad tootjad taotlusi: \"Meil on selline seade, sellised minimaalne ja maksimaalne v\u00f5imsus, arvestades etten\u00e4htud hooldust\u00f6id. Saame pakkuda 150 MW sellise hinnaga, 200 MW \u2014 sellise hinnaga ja 300 MW \u2014 sellise hinnaga.\" Need on pikaajalised taotlused. Teiselt poolt esitavad suured tarbijad samuti taotlusi: \"Meile on vaja nii palju energiat.\" Konkreetsed hinnad m\u00e4\u00e4ratakse hetkel, kui \u00fchiselt m\u00e4\u00e4ratletakse, mida tootjad saavad pakkuda ja mida tarbijad soovivad saada. Need v\u00f5imsused m\u00e4\u00e4ratakse iga tunni kohta.<\/p>\n

\"Reaalsete
\n
\nTavaliselt kannab soojusjaam kogu hooaja jooksul enam-v\u00e4hem \u00fchtlast koormust: talvel on peamine toode soojus ja suvel elektrienergia. Suured k\u00f5rvalekalded on enamasti seotud m\u00f5ne \u00f5nnetusega jaamas endas v\u00f5i naaberjaamades, mis kuuluvad samasse hulgihinna tsooni. Kuid alati on k\u00f5ikuvusi, ja need k\u00f5ikuvused m\u00f5jutavad jaama majanduslikku efektiivsust oluliselt. Vajalikku v\u00f5imsust saab saavutada kolme kateliga 50% koormusel v\u00f5i kahega 75% koormusel, j\u00e4lgides, mis on samal ajal efektiivsem. <\/p>\n

Marginaalsus s\u00f5ltub aga turuhindadest ja elektrienergia tootmise enda maksumusest. Turul v\u00f5ivad hinnad kujuneda nii, et on kasulik k\u00fctust p\u00f5letada, kuid m\u00fc\u00fca elektrienergiat h\u00e4sti. V\u00f5ib juhtuda ka, et konkreetse tunni jooksul on vaja minna tehnilisele miinimale ning k\u00e4rpida kahjusid. Samuti tuleks meeles pidada varusid ja k\u00fctuse hinda: sama maagaas on tavaliselt piiratud, samas kui \u00fclem\u00e4\u00e4rane gaas on m\u00e4rgatavalt kallim, r\u00e4\u00e4kimata diiselk\u00fctusest. K\u00f5ik see n\u00f5uab t\u00e4psemat matemaatilist modelleerimist, et m\u00f5ista, milliseid taotlusi esitada ja kuidas reageerida muutuvatele tingimustele. <\/p>\n

Kuidas see enne meie tulekut k\u00e4idi<\/h3>\n

\nPeamiselt paberil, ebat\u00e4psete seadmete omaduste p\u00f5hjal, mille tegelikud n\u00e4itajad v\u00f5ivad oluliselt erineda. Seadmete katsetamise j\u00e4rel on parimal juhul t\u00f5en\u00e4oliselt tulemused pluss-minu 2% tegelikest numbritest ja aasta p\u00e4rast juba pluss-minu 7-8%. Katsetusi tehakse iga viie aasta tagant, sageli harvem.<\/p>\n

J\u00e4rgmine punkt on see, et k\u00f5ik arvutused tehakse tinglikus k\u00fctuses. N\u00f5ukogude Liidus kehtestati skeem, mille kohaselt arvati teatud tinglik k\u00fctus, et v\u00f5rrelda erinevaid jaamasid, nagu diisel, kivis\u00fcsi, gaas, tuumageneratsioon jne. Oli vajalik m\u00f5ista iga generaatori efektiivsust, mida v\u00e4ljendatakse popugainide arvus. Tinglik k\u00fctus on see sama popugain. See m\u00e4\u00e4ratakse k\u00fctuse kalorite arvu j\u00e4rgi: \u00fcks tonn tinglikku k\u00fctust vastab umbes \u00fchele tonnile kivis\u00f6est. Erinevat t\u00fc\u00fcpi k\u00fctuste konverteerimistabelid on olemas. N\u00e4iteks pruun s\u00fcsi on peaaegu kaks korda halvemad. Kuid kalorite arv ei ole seotud rubla hinnaga. See on nagu bensiin ja diisel: ei ole kindel, et kui diisel maksab 35 rubla ja 92. bensiin 32 rubla, siis on diisel kalorite arvu j\u00e4rgi t\u00f5husam. <\/p>\n

Kolmas tegur on arvutuste keerukus. Tinglikult arvestatakse t\u00f6\u00f6taja kogemuste p\u00f5hjal kahte-kolme varianti, kuid tihti valitakse eelnevate perioodide sarnaste koormuste ja ilmastikutingimuste p\u00f5hjal parim re\u017eiim. Loomulikult usuvad t\u00f6\u00f6tajad, et nad valivad k\u00f5ige optimaalsemad re\u017eiimid ja arvavad, et \u00fckski matemaatiline mudel ei suuda neid kunagi \u00fcletada. <\/p>\n

K\u00fclastame teid. Probleemi lahendamiseks valmistame digitaalse kaksiku \u2014 ja simuleeritud mudeli jaama. See t\u00e4hendab, et me spetsiaalsete l\u00e4henemiste abil simuleerime k\u00f5iki tehnoloogilisi protsesse iga seadme kohta, tasakaalustame aurude ja energia bilanse ning saame T\u00c4H mudeli t\u00e4pselt t\u00f6\u00f6tamise kohta. <\/p>\n

Mudeli loomiseks kasutame: <\/p>\n