{"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\/ro\/blog\/administrirovanie\/modelirovanie-raboty-realnoj-tets-dlya-optimizatsii-rezhimov-par-i-matematika","title":{"rendered":"Modelarea func\u021bion\u0103rii unei centrale termice reale pentru optimizarea modurilor: abur \u0219i matematic\u0103","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Modelarea
\n
\nExist\u0103 o mare central\u0103 termic\u0103. Func\u021bioneaz\u0103 ca de obicei: arde gaz, genereaz\u0103 c\u0103ldur\u0103 pentru \u00eenc\u0103lzirea caselor \u0219i electricitate pentru re\u021beaua na\u021bional\u0103. Prima sarcin\u0103 este \u00eenc\u0103lzirea. A doua - v\u00e2nzarea \u00eentregii electrice generate pe pia\u021ba angro. Uneori, \u00een ger, sub un cer senin, apare z\u0103pada, dar acesta este un efect secundar al func\u021bion\u0103rii turnurilor de r\u0103cire.<\/p>\n

O central\u0103 termic\u0103 medie const\u0103 din c\u00e2teva zeci de turbine \u0219i cazane. Dac\u0103 cotele necesare de generare a energiei electrice \u0219i a c\u0103ldurii sunt cunoscute cu exactitate, sarcina se reduce la minimizarea costurilor cu combustibilul. \u00cen acest caz, calculul se reduce la selectarea compozi\u021biei \u0219i procentului de \u00eenc\u0103rcare a turbinelor \u0219i cazanelor pentru a atinge un randament maxim al func\u021bion\u0103rii echipamentelor. Randamentul turbinelor \u0219i cazanelor depinde foarte mult de tipul de echipament, de timpul de func\u021bionare f\u0103r\u0103 repara\u021bii, de modul de func\u021bionare \u0219i de multe alte lucru. Exist\u0103 \u0219i o alt\u0103 sarcin\u0103, c\u00e2nd, av\u00e2nd pre\u021buri cunoscute pentru electricitate \u0219i volume de c\u0103ldur\u0103, trebuie s\u0103 determin\u0103m c\u00e2t\u0103 energie electric\u0103 s\u0103 gener\u0103m \u0219i s\u0103 vindem pentru a ob\u021bine maximul de profit din activitatea pe pia\u021ba en-gros. Atunci, factorul de optimizare - profitul \u0219i randamentul echipamentului - au o importan\u021b\u0103 mult mai mic\u0103. Rezultatul poate fi un mod de func\u021bionare \u00een care echipamentul opereaz\u0103 complet ineficient, dar tot volumul de energie electric\u0103 generat poate fi v\u00e2ndut cu o marj\u0103 maxim\u0103. <\/p>\n

Teoretic, toate acestea sunt de mult \u00een\u021belese \u0219i sun\u0103 frumos. Problema este cum s\u0103 le realiz\u0103m \u00een practic\u0103. Am \u00eenceput simularea prin modelare a func\u021bion\u0103rii fiec\u0103rei unit\u0103\u021bi de echipament \u0219i a \u00eentregii sta\u021bii \u00een ansamblu. Am venit la centrala termic\u0103 \u0219i am \u00eenceput s\u0103 colect\u0103m parametrii tuturor nodurilor, m\u0103sur\u00e2nd caracteristicile lor reale \u0219i evalu\u00e2nd func\u021bionarea \u00een diferite moduri. Pe baza acestora, am creat modele precise pentru simularea func\u021bion\u0103rii fiec\u0103rei unit\u0103\u021bi de echipament \u0219i le-am folosit pentru calcule de optimizare. Ca o anticipare, voi spune c\u0103 am c\u00e2\u0219tigat aproximativ 4% din eficien\u021ba real\u0103 pur \u0219i simplu datorit\u0103 matematicii.<\/a><\/noindex><\/p>\n

Am reu\u0219it. Dar \u00eenainte de a descrie solu\u021biile noastre, voi vorbi despre cum func\u021bioneaz\u0103 centrala termic\u0103 din perspectiva logicii decizionale. <\/p>\n

Lucruri de baz\u0103<\/h3>\n

\nElementele principale ale unei centrale electrice sunt cazanele \u0219i turbinile. Turbinele sunt puse \u00een mi\u0219care de aburul de \u00eenalt\u0103 presiune, care la r\u00e2ndul s\u0103u rote\u0219te generatoarele electrice ce produc energie electric\u0103. R\u0103m\u0103\u0219i\u021bele energiei aburului sunt folosite pentru \u00eenc\u0103lzire \u0219i ap\u0103 cald\u0103. Cazanele sunt locurile unde se produce abur. \u00cenc\u0103lzirea cazanului \u0219i accelerarea turbinei cu abur necesit\u0103 mult timp (ore), ceea ce reprezint\u0103 pierderi directe de combustibil. Acela\u0219i lucru este valabil \u0219i pentru schimb\u0103rile de \u00eenc\u0103rcare. Este necesar s\u0103 se planifice aceste aspecte din timp. <\/p>\n

Echipamentele de la CET au un minim tehnic, care include un mod de operare minim, dar totodat\u0103 stabil, prin care se poate asigura o cantitate suficient\u0103 de c\u0103ldur\u0103 pentru case \u0219i consumatori industriali. De obicei, cantitatea necesar\u0103 de c\u0103ldur\u0103 depinde direct de vreme (temperatura aerului). <\/p>\n

Fiecare agregat are o curb\u0103 a eficien\u021bei energetice \u0219i un punct de maxim\u0103 eficien\u021b\u0103 a func\u021bion\u0103rii: la o anumit\u0103 \u00eenc\u0103rcare, cazul specific \u0219i turbina specific\u0103 ofer\u0103 cea mai ieftin\u0103 energie electric\u0103. Ieftin\u0103 \u2014 \u00een sensul unui consum specific minim de combustibil. <\/p>\n

Majoritatea CET-urilor din Rusia sunt cu conexiuni paralele, c\u00e2nd toate cazanele func\u021bioneaz\u0103 pe un colector de abur, iar toate turbinile sunt, de asemenea, alimentate de un singur colector. Aceasta adaug\u0103 flexibilitate la \u00eenc\u0103rcarea echipamentului, dar complic\u0103 foarte mult calculele. De asemenea, echipamentele sta\u021biei sunt uneori \u00eemp\u0103r\u021bite \u00een p\u0103r\u021bi care func\u021bioneaz\u0103 pe diferite colectoare cu presiuni diferite de abur. \u0218i dac\u0103 ad\u0103ug\u0103m cheltuielile pentru nevoile interne \u2014 func\u021bionarea pompelor, ventilatoarelor, r\u0103citoarelor \u0219i, de ce s\u0103 ne ascundem, saunelor chiar l\u00e2ng\u0103 CET, atunci nici dracul nu mai \u0219tie ce s\u0103 fac\u0103.<\/p>\n

Caracteristicile tuturor echipamentelor sunt neliniare. Fiecare agregat are o curb\u0103 cu zone \u00een care eficien\u021ba este mai mare \u0219i mai mic\u0103. Aceasta depinde de \u00eenc\u0103rcare: la 70% eficien\u021ba va fi una, iar la 30% \u2014 alta. <\/p>\n

Echipamentele se diferen\u021biaz\u0103 prin caracteristici. Exist\u0103 turbine \u0219i cazane noi \u0219i vechi, precum \u0219i agregate de diferite construc\u021bii. Aleg\u00e2nd corect echipamentele \u0219i \u00eenc\u0103rc\u00e2ndu-le optim \u00een punctele de maxim\u0103 eficien\u021b\u0103, se poate reduce consumul de combustibil, ceea ce duce la economii de costuri sau o marj\u0103 de profit mai mare. <\/p>\n

\"Modelarea
\n<\/p>\n

Cum \u0219tie CET-ul c\u00e2t\u0103 energie trebuie s\u0103 produc\u0103?<\/h3>\n

\nPlanificarea se face cu trei zile \u00eenainte: cu trei zile \u00eenainte devine cunoscut\u0103 lista planificat\u0103 a echipamentului. Acestea sunt turbinele \u0219i cazanele care vor fi activate. S\u0103 presupunem c\u0103 \u0219tim c\u0103 ast\u0103zi vor func\u021biona cinci cazane \u0219i zece turbine. Nu putem activa alt echipament sau dezactiva echipamentul planificat, dar putem modifica pentru fiecare cazan sarcina de la minim la maxim, iar \u00een cazul turbinelor putem cre\u0219te sau reduce puterea. Trecerea de la maxim la minim dureaz\u0103 \u00eentre 15 \u0219i 30 de minute, \u00een func\u021bie de unitatea de echipament. Aici sarcina este simpl\u0103: alege cele mai optime moduri \u0219i men\u021bine-le, av\u00e2nd \u00een vedere corect\u0103rile opera\u021bionale. <\/p>\n

\"Modelarea
\n
\nDe unde provine aceast\u0103 list\u0103 de echipament?<\/b> Aceasta a fost determinat\u0103 de rezultatele licita\u021biilor pe pia\u021ba angro. Exist\u0103 o pia\u021b\u0103 a puterii \u0219i a energiei electrice. Pe pia\u021ba puterii, produc\u0103torii depun cereri: \u201eAvem un anumit echipament, iat\u0103 care sunt puterile minime \u0219i maxime av\u00e2nd \u00een vedere programarea pentru \u00eentre\u021binere. Putem oferi 150 MW la un pre\u021b, 200 MW \u2014 la un alt pre\u021b, iar 300 MW \u2014 la un alt pre\u021b\u201d. Acestea sunt cereri pe termen lung. De cealalt\u0103 parte, consumatorii mari de energie de asemenea depun cereri: \u201eAvem nevoie de at\u00e2ta energie\u201d. Pre\u021burile specifice se stabilesc \u00een momentul \u00een care se intersecteaz\u0103 ceea ce pot oferi produc\u0103torii de energie \u0219i ceea ce doresc consumatorii s\u0103 procure. Aceste capacit\u0103\u021bi sunt determinate pentru fiecare or\u0103 a zilei.<\/p>\n

\"Modelarea
\n
\nDe obicei, CET-ul suport\u0103 o sarcin\u0103 aproximativ egal\u0103 pe tot parcursul sezonului: iarna, produsul de prim\u0103 necesitate este c\u0103ldura, iar vara \u2014 energia electric\u0103. Declinurile puternice sunt adesea legate de anumite accidente la sta\u021bia \u00eens\u0103\u0219i sau la sta\u021biile electrice \u00eenvecinate din aceea\u0219i zon\u0103 de pre\u021b a pie\u021bei angro. Dar \u00eentotdeauna exist\u0103 fluctua\u021bii, iar aceste fluctua\u021bii afecteaz\u0103 semnificativ eficien\u021ba economic\u0103 a func\u021bion\u0103rii sta\u021biei. Puterea necesar\u0103 poate fi ob\u021binut\u0103 prin trei cazane cu o \u00eenc\u0103rc\u0103tur\u0103 de 50% sau dou\u0103 cazane cu o \u00eenc\u0103rc\u0103tur\u0103 de 75% \u0219i se poate observa care variant\u0103 este mai eficient\u0103. <\/p>\n

Marja de profitabilitate depinde de pre\u021burile de pe pia\u021b\u0103 \u0219i de costul de produc\u021bie a energiei electrice. Pe pia\u021b\u0103, pre\u021burile pot ajunge la o situa\u021bie \u00een care este profitabil s\u0103 arz\u0103m combustibilul, dar s\u0103 vindem bine energia electric\u0103. Sau poate fi astfel \u00eenc\u00e2t \u00een anumite ore s\u0103 fie necesar s\u0103 reducem la minim tehnic \u0219i s\u0103 diminu\u0103m pierderile. De asemenea, trebuie s\u0103 ne amintim de stocurile \u0219i de costul combustibilului: de exemplu, gazul natural este de obicei limitat, iar gazul care dep\u0103\u0219e\u0219te limita este semnificativ mai scump, f\u0103r\u0103 a mai men\u021biona motorina. Toate acestea necesit\u0103 modele matematice precise pentru a \u00een\u021belege ce cereri s\u0103 facem \u0219i cum s\u0103 reac\u021bion\u0103m la circumstan\u021bele \u00een schimbare. <\/p>\n

Cum se f\u0103cea acest lucru \u00eenainte de sosirea noastr\u0103<\/h3>\n

\nPractically pe h\u00e2rtie, pe baza unor caracteristici nu foarte precise ale echipamentului, care au o variabilitate mare fa\u021b\u0103 de cele reale. Imediat dup\u0103 test\u0103rile echipamentului, \u00een cel mai bun caz, acestea vor varia plus\/minus 2 % fa\u021b\u0103 de realitate, iar dup\u0103 un an \u2014 plus\/minus 7-8 %. Test\u0103rile se fac o dat\u0103 la cinci ani, de multe ori mai rar.<\/p>\n

Urm\u0103torul aspect este c\u0103 toate calculele se fac \u00een combustibil conven\u021bional. \u00cen URSS, s-a adoptat un sistem \u00een care s-a considerat un anumit combustibil conven\u021bional pentru compararea diferitelor centrale pe baza motorinei, c\u0103rbunelui, gazului, energiei nucleare \u0219i a\u0219a mai departe. A fost necesar s\u0103 se \u00een\u021beleag\u0103 eficien\u021ba fiec\u0103rui generator \u00een echivalen\u021bi de energie, iar combustibilul conven\u021bional este acel echivalent. Acesta se determin\u0103 prin puterea caloric\u0103 a combustibilului: o ton\u0103 de combustibil conven\u021bional este aproximativ egal\u0103 cu o ton\u0103 de c\u0103rbune mineral. Exist\u0103 tabele de conversie pentru diferite tipuri de combustibil. De exemplu, pentru c\u0103rbunele brun, indicatorii sunt aproape de dou\u0103 ori mai r\u0103i. Dar puterea caloric\u0103 nu are leg\u0103tur\u0103 cu rublele. Este asemeni benzinelor \u0219i motorinelor: nu este un fapt sigur c\u0103, dac\u0103 motorina cost\u0103 35 de ruble iar benzina de 92 cost\u0103 32 de ruble, motorina va fi mai eficient\u0103 din punct de vedere al puterii calorice. <\/p>\n

Al treilea factor \u2014 complexitatea calculelor. \u00cen mod conven\u021bional, pe baza experien\u021bei angajatului, se calculeaz\u0103 dou\u0103-trei variante, iar de cele mai multe ori se alege cea mai bun\u0103 op\u021biune din istoria perioadelor anterioare pentru sarcini \u0219i condi\u021bii meteorologice similare. Evident, angaja\u021bii cred c\u0103 aleg cele mai optime regimuri \u0219i consider\u0103 c\u0103 niciun model matematic nu le va dep\u0103\u0219i vreodat\u0103. <\/p>\n

Venim noi. Pentru a rezolva problema, preg\u0103tim un duplicat digital \u2014 un model de simulare al sta\u021biei. Aceasta \u00eenseamn\u0103 c\u0103, folosind metode speciale, simul\u0103m toate procesele tehnologice pentru fiecare unitate de echipament, echilibr\u0103m fluxurile de ap\u0103 \u0219i abur \u0219i ob\u021binem un model precis al func\u021bion\u0103rii CTE-ului. <\/p>\n

Pentru crearea modelului folosim: <\/p>\n