Þar er stór varmavirkjun. Það virkar eins og venjulega: það brennir gasi, framleiðir hita til að hita hús og rafmagn fyrir almenna netið. Fyrsta verkefnið er upphitun. Annað er að selja alla framleidda raforku á heildsölumarkaði. Stundum, jafnvel í köldu veðri, birtist snjór undir heiðskíru lofti, en það er aukaverkun af rekstri kæliturna.
Meðalvarmavirkjun samanstendur af nokkrum tugum hverfla og katla. Ef nauðsynlegt magn raforku og varmaframleiðslu er nákvæmlega þekkt, þá snýst verkefnið um að lágmarka eldsneytiskostnað. Í þessu tilviki snýst útreikningurinn um að velja samsetningu og hlutfall hleðslu hverfla og katla til að ná sem mestri hagkvæmni í rekstri búnaðar. Skilvirkni hverfla og katla fer mjög eftir gerð búnaðar, notkunartíma án viðgerða, rekstrarham og margt fleira. Það er annað vandamál þegar miðað við þekkt verð á raforku og varmamagni þarf að ákveða hversu mikla raforku á að framleiða og selja til að fá sem mestan hagnað af því að vinna á heildsölumarkaði. Þá skiptir hagræðingarþátturinn - hagnaður og hagkvæmni búnaðar - miklu minna máli. Afleiðingin getur verið sú að búnaðurinn virkar algjörlega óhagkvæmur en hægt er að selja allt magn raforku sem framleitt er með hámarks framlegð.
Fræðilega séð hefur allt þetta lengi verið skýrt og hljómar fallega. Vandamálið er hvernig á að gera þetta í reynd. Við byrjuðum á hermilíkönum af rekstri hvers búnaðar og allrar stöðvarinnar í heild. Við komum að varmavirkjuninni og byrjuðum að safna breytum allra íhlutanna, mældum raunverulega eiginleika þeirra og metum virkni þeirra í mismunandi stillingum. Á grundvelli þeirra bjuggum við til nákvæm líkön til að líkja eftir virkni hvers búnaðar og notuðum við hagræðingarútreikninga. Þegar horft er fram á veginn mun ég segja að við náðum um 4% af raunverulegri skilvirkni einfaldlega vegna stærðfræðinnar.
Gerðist. En áður en ég lýsi ákvörðunum okkar mun ég tala um hvernig CHP virkar frá sjónarhóli ákvarðanatöku rökfræði.
Grunnatriði
Helstu þættir virkjunar eru katlar og hverflar. Hverflarnir eru knúnir áfram af háþrýstigufu, sem aftur snýr rafrafalum, sem framleiða rafmagn. Gufuorkan sem eftir er er notuð til hitunar og heits vatns. Katlar eru staðir þar sem gufa verður til. Það tekur mikinn tíma (klukkutíma) að hita upp ketilinn og flýta fyrir gufuhverflinum og þetta er beint tap á eldsneyti. Sama gildir um álagsbreytingar. Þú þarft að skipuleggja þessa hluti fyrirfram.
CHP búnaður hefur tæknilegt lágmark, sem felur í sér lágmarks, en stöðugan rekstrarham, þar sem hægt er að veita nægan hita til heimila og iðnaðarneytenda. Venjulega fer nauðsynlegt magn af hita beint eftir veðri (lofthitastig).
Hver eining hefur skilvirkniferil og punkt með hámarks rekstrarnýtni: við svona og svo álag gefur svona og svona ketill og svona og svona hverfla ódýrasta rafmagnið. Ódýrt - í skilningi lágmarks sértækrar eldsneytisnotkunar.
Flest samlögð varma- og orkuver okkar í Rússlandi eru með samhliða tengingu, þegar allir katlar ganga á einum gufusafnara og allar hverflar eru einnig knúnar af einum safnara. Þetta eykur sveigjanleika við hleðslu á búnaði en flækir útreikninga verulega. Það kemur líka fyrir að stöðvarbúnaðinum er skipt í hluta sem starfa á mismunandi safnara með mismunandi gufuþrýstingi. Og ef þú bætir við kostnaði fyrir innri þarfir - rekstur dælur, viftur, kæliturna og, við skulum vera heiðarlegur, gufubað rétt fyrir utan girðingu varmaorkuversins - þá munu fætur djöfulsins brotna.
Eiginleikar alls búnaðar eru ólínulegir. Hver eining hefur feril með svæðum þar sem skilvirkni er meiri og minni. Það fer eftir álaginu: við 70% verður skilvirknin ein, við 30% verður hún öðruvísi.
Búnaðurinn er mismunandi að eiginleikum. Það eru nýjar og gamlar hverflar og katlar, og það eru einingar af mismunandi hönnun. Með því að velja búnað rétt og hlaða hann sem best á stöðum þar sem hámarksnýting er, geturðu dregið úr eldsneytisnotkun, sem leiðir til kostnaðarsparnaðar eða meiri framlegðar.
Hvernig veit kraftvinnslustöðin hversu mikla orku hún þarf til að framleiða?
Skipulagning fer fram með þriggja daga fyrirvara: innan þriggja daga verður fyrirhuguð samsetning búnaðarins þekkt. Þetta eru túrbínurnar og katlarnir sem kveikt verður á. Tiltölulega séð vitum við að fimm katlar og tíu hverflar munu starfa í dag. Við getum ekki kveikt á öðrum búnaði eða slökkt á fyrirhuguðum búnaði, en við getum breytt álagi fyrir hvern katla úr lágmarki í hámark og aukið og minnkað afl fyrir hverfla. Skrefið frá hámarki til lágmarks er frá 15 til 30 mínútur, allt eftir búnaði. Verkefnið hér er einfalt: Veldu bestu stillingar og viðhalda þeim, að teknu tilliti til rekstraraðlögunar.
Hvaðan kom þessi samsetning búnaðar? Það var ákvarðað út frá niðurstöðum viðskipta á heildsölumarkaði. Það er markaður fyrir afkastagetu og raforku. Á afkastagetumarkaði leggja framleiðendur inn umsókn: „Það er til svona og slíkur búnaður, þetta eru lágmarks- og hámarksgeta að teknu tilliti til fyrirhugaðs bilunar við viðgerð. Við getum afhent 150 MW á þessu verði, 200 MW á þessu verði og 300 MW á þessu verði.“ Þetta eru langtímaumsóknir. Á hinn bóginn leggja stórir neytendur einnig fram beiðnir: „Við þurfum svo mikla orku. Sérstök verð eru ákvörðuð á mótum þess sem orkuframleiðendur geta veitt og hvað neytendur eru tilbúnir að taka. Þessi afkastageta er ákvörðuð fyrir hverja klukkustund dagsins.
Venjulega ber varmaorkuver um það bil sama álag allt tímabilið: á veturna er aðalvaran hiti og á sumrin er það rafmagn. Mikil frávik eru oftast tengd einhvers konar slysum í stöðinni sjálfri eða í aðliggjandi virkjunum á sama verðsvæði heildsölumarkaðarins. En það eru alltaf sveiflur og þessar sveiflur hafa mikil áhrif á hagkvæmni verksmiðjunnar. Nauðsynlegt afl getur tekið af þremur katlum með 50% hleðslu eða tveimur með 75% hleðslu og athugað hvort er hagkvæmara.
Jaðarleiki fer eftir markaðsverði og kostnaði við raforkuframleiðslu. Á markaði getur verð verið þannig að hagkvæmt sé að brenna eldsneyti en gott er að selja rafmagn. Eða það getur verið að á tilteknum tíma þarftu að fara í tæknilega lágmarkið og draga úr tapi. Þú þarft líka að muna um forða og eldsneytiskostnað: jarðgas er venjulega takmarkað og gas yfir mörkum er áberandi dýrara, svo ekki sé minnst á eldsneytisolíu. Allt þetta krefst nákvæmra stærðfræðilíkana til að skilja hvaða umsóknir eigi að senda inn og hvernig eigi að bregðast við breyttum aðstæðum.
Hvernig það var gert áður en við komum
Næstum á pappír, byggt á ekki mjög nákvæmum eiginleikum búnaðarins, sem eru mjög frábrugðnir þeim raunverulegu. Strax eftir að hafa prófað búnaðinn, í besta falli, verða þeir plús eða mínus 2% af staðreyndinni og eftir eitt ár - plús eða mínus 7-8%. Próf eru framkvæmd á fimm ára fresti, oft sjaldnar.
Næsta atriði er að allir útreikningar eru gerðir í viðmiðunareldsneyti. Í Sovétríkjunum var tekið upp kerfi þegar ákveðið hefðbundið eldsneyti var talið bera saman mismunandi stöðvar sem notuðu eldsneytisolíu, kol, gas, kjarnorkuframleiðslu og svo framvegis. Það var nauðsynlegt að skilja skilvirkni í páfagaukum hvers rafal, og hefðbundið eldsneyti er einmitt páfagaukurinn. Það ræðst af hitagildi eldsneytis: eitt tonn af venjulegu eldsneyti er um það bil jafnt og einu tonni af kolum. Það eru til umreikningstöflur fyrir mismunandi tegundir eldsneytis. Til dæmis, fyrir brúnkol eru vísbendingar næstum tvöfalt slæmar. En kaloríainnihald er ekki tengt rúblum. Það er eins og bensín og dísel: það er ekki staðreynd að ef dísel kostar 35 rúblur og 92 kostar 32 rúblur, þá mun dísel vera skilvirkara hvað varðar kaloríuinnihald.
Þriðji þátturinn er hversu flóknir útreikningarnir eru. Hefðbundið, byggt á reynslu starfsmanns, eru tveir eða þrír valkostir reiknaðir út og oftar er besti hátturinn valinn úr sögu fyrri tímabila fyrir svipað álag og veðurskilyrði. Auðvitað, starfsmenn trúa því að þeir séu að velja bestu stillingarnar og trúa því að ekkert stærðfræðilíkan muni nokkurn tíma fara fram úr þeim.
Við erum á leiðinni. Til að leysa vandamálið erum við að útbúa stafrænan tvíbura - hermilíkan af stöðinni. Þetta er þegar, með sérstökum aðferðum, líkjum við eftir öllum tæknilegum ferlum fyrir hvern búnað, sameinum gufu-vatns- og orkujafnvægi og fáum nákvæmt líkan af rekstri varmaorkuversins.
Til að búa til líkanið notum við:
- Hönnun og forskriftir búnaðarins.
- Eiginleikar byggðir á niðurstöðum nýjustu búnaðarprófana: á fimm ára fresti prófar stöðin og betrumbætir eiginleika búnaðarins.
- Gögn í skjalasafni sjálfvirkra ferlistýrikerfa og bókhaldskerfa fyrir alla tiltæka tæknivísa, kostnað og hita- og raforkuframleiðslu. Einkum gögn úr mælikerfum fyrir hita- og rafveitu, svo og úr fjarskiptakerfum.
- Gögn úr pappírsstrimlum og kökuritum. Já, slíkar hliðstæðar aðferðir við rekstrarbreytur upptökubúnaðar eru enn notaðar í rússneskum orkuverum og við erum að stafræna þær.
- Pappírsskrár á stöðvum þar sem helstu breytur stillinganna eru stöðugt skráðar, þar á meðal þær sem eru ekki skráðar af skynjurum sjálfvirka ferlistýringarkerfisins. Línuvörðurinn gengur um á fjögurra tíma fresti, endurskrifar lesturinn og skrifar allt niður í annál.
Það er að segja, við höfum endurgert gagnasett um hvað virkaði í hvaða ham, hversu mikið eldsneyti var til staðar, hvert hitastig og gufunotkun var og hversu mikil varma- og raforka fékkst við úttakið. Úr þúsundum slíkra setta var nauðsynlegt að safna eiginleikum hvers hnúts. Sem betur fer höfum við getað spilað þennan Data Mining leik í langan tíma.
Að lýsa svo flóknum hlutum með stærðfræðilegum líkönum er afar erfitt. Og það er enn erfiðara að sanna fyrir yfirverkfræðingnum að líkanið okkar reikni rétt út rekstrarhami stöðvarinnar. Þess vegna fórum við þá leið að nota sérhæfð verkfræðikerfi sem gerir okkur kleift að setja saman og kemba líkan af varmaorkuveri byggt á hönnun og tæknieiginleikum búnaðarins. Við völdum Termoflow hugbúnað frá bandaríska fyrirtækinu TermoFlex. Nú hafa rússneskir hliðstæður birst, en á þeim tíma var þessi tiltekni pakki sá besti í sínum flokki.
Fyrir hverja einingu eru hönnun hennar og helstu tæknilegir eiginleikar valdir. Kerfið gerir þér kleift að lýsa öllu í smáatriðum bæði á rökrænu og líkamlegu stigi, allt niður til að gefa til kynna hversu mikið útfellingar eru í varmaskiptarörunum.
Fyrir vikið er líkaninu af hitauppstreymi stöðvarinnar lýst sjónrænt með tilliti til orkutæknifræðinga. Tæknifræðingar skilja ekki forritun, stærðfræði og líkanagerð, en þeir geta valið hönnun eininga, inntak og úttak eininga og tilgreint færibreytur fyrir þær. Síðan velur kerfið sjálft hentugustu færibreyturnar og tæknifræðingurinn fínpússar þær til að fá hámarksnákvæmni fyrir allt svið aðgerða. Við settum okkur markmið - að tryggja 2% nákvæmni líkans fyrir helstu tæknilegu færibreytur og náðum þessu.
Þetta reyndist ekki svo auðvelt að gera: upphafsgögnin voru ekki mjög nákvæm, þannig að fyrstu tvo mánuðina gengum við um varmavirkjunina og lásum handvirkt af núverandi vísbendingar frá þrýstimælunum og stilltum líkanið að raunverulegar aðstæður. Fyrst gerðum við líkön af túrbínum og kötlum. Hver túrbína og ketill var sannreyndur. Til að prófa líkanið var stofnaður vinnuhópur og voru fulltrúar varmavirkjunar í honum.
Síðan settum við allan búnaðinn saman í almennt kerfi og stilltum CHP líkanið í heild. Ég þurfti að vinna vegna þess að það var mikið af misvísandi gögnum í skjalasafninu. Til dæmis fundum við stillingar með heildarhagkvæmni upp á 105%.
Þegar þú setur saman heila hringrás tekur kerfið alltaf tillit til jafnvægishamsins: efnis-, rafmagns- og hitajafnvægi er safnað saman. Næst metum við hvernig allt sem er sett saman samsvarar raunverulegum breytum stillingarinnar samkvæmt vísbendingum frá tækjunum.
Hvað gerðist
Fyrir vikið fengum við nákvæmt líkan af tæknilegum ferlum varmavirkjunarinnar, byggt á raunverulegum eiginleikum búnaðarins og sögulegum gögnum. Þetta gerði spár til að vera nákvæmari en byggðar á prófeiginleikum einum saman. Niðurstaðan er hermir af raunverulegum verksmiðjuferlum, stafræn tvíburi varmaorkuvera.
Þessi hermir gerði það mögulegt að greina „hvað ef...“ atburðarás byggt á gefnum vísbendingum. Þetta líkan var einnig notað til að leysa vandamálið við að hagræða rekstur raunverulegrar stöðvar.
Hægt var að útfæra fjóra hagræðingarútreikninga:
- Vaktastjóri stöðvarinnar þekkir hitaveituáætlunina, skipanir kerfisstjóra eru þekktar og rafveituáætlunin er þekkt: hvaða búnaður tekur hvaða álag til að fá hámarks framlegð.
- Val á samsetningu búnaðar byggt á markaðsverðspá: Fyrir tiltekna dagsetningu, að teknu tilliti til álagsáætlunar og spá um hitastig úti í lofti, ákveðum við bestu samsetningu búnaðarins.
- Skila inn umsóknum á markað með dags fyrirvara: þegar samsetning búnaðarins liggur fyrir og nákvæmari verðspá liggur fyrir. Við reiknum út og sendum inn umsókn.
- Jöfnunarmarkaðurinn er nú þegar innan yfirstandandi dags, þegar rafmagns- og varmaáætlanir eru fastar, en nokkrum sinnum á dag, á fjögurra klukkustunda fresti, eru viðskipti hafin á jöfnunarmarkaði og hægt er að senda inn umsókn: „Ég bið þig að bæta við. 5 MW í hleðsluna mína.“ Við þurfum að finna hlutdeild viðbótarfermingar eða losunar þegar þetta gefur hámarks framlegð.
Prófun
Til að prófa rétt, þurftum við að bera saman staðlaða hleðsluhami stöðvarbúnaðarins við útreiknaðar ráðleggingar okkar við sömu aðstæður: samsetning búnaðar, álagsáætlanir og veður. Á nokkrum mánuðum völdum við fjögur til sex klukkustunda millibil dagsins með stöðugri dagskrá. Þeir komu á stöðina (oft á nóttunni), biðu eftir því að stöðin næði rekstrarham og reiknuðu það fyrst í hermilíkaninu. Ef vaktstjóri stöðvarinnar var sáttur við allt, þá voru rekstraraðilar sendir til að snúa ventlum og breyta búnaðarstillingum.
Fyrir og eftir vísbendingar voru bornar saman eftir á. Á álagstímum, dag og nótt, helgar og virka daga. Í hverjum ham náðum við sparnaði á eldsneyti (í þessu verkefni fer framlegðin eftir eldsneytisnotkun). Síðan fórum við algjörlega yfir í nýjar stjórnir. Það verður að segjast eins og er að stöðin trúði fljótt á virkni ráðlegginga okkar og undir lok prófananna tókum við í auknum mæli eftir því að búnaðurinn starfaði í þeim stillingum sem við höfðum áður reiknað út.
Niðurstaða verkefnis
Aðstaða: CHP með krosstengingum, 600 MW af rafafli, 2 Gcal af varmaafli.
Teymi: CROC - sjö manns (tæknisérfræðingar, sérfræðingar, verkfræðingar), CHPP - fimm manns (viðskiptasérfræðingar, lykilnotendur, sérfræðingar).
Framkvæmdartími: 16 mánuðir.
Úrslit:
- Við gerðum sjálfvirkan viðskiptaferla við að viðhalda kerfi og vinna á heildsölumarkaði.
- Gerðar prófanir í fullri stærð sem staðfesta efnahagsleg áhrif.
- Við spöruðum 1,2% af eldsneyti vegna endurdreifingar álags í rekstri.
- Sparaði 1% af eldsneyti þökk sé skammtímaáætlun um búnað.
- Við fínstilltum útreikninga á stigum umsókna á DAM í samræmi við viðmiðunina um að hámarka jaðarhagnað.
Endanleg áhrif eru um 4%.
Áætlaður endurgreiðslutími verkefnisins (ROI) er 1–1,5 ár.
Til þess að hrinda þessu öllu í framkvæmd og prófað þurftum við að breyta mörgum ferlum og vinna náið með bæði stjórnendum varmavirkjunar og vinnslufyrirtækinu í heild. En niðurstaðan var svo sannarlega þess virði. Það var hægt að búa til stafrænan tvíbura stöðvarinnar, þróa hagræðingaráætlunarferli og fá raunveruleg efnahagsleg áhrif.
Heimild: www.habr.com