{"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\/sl\/blog\/administrirovanie\/modelirovanie-raboty-realnoj-tets-dlya-optimizatsii-rezhimov-par-i-matematika","title":{"rendered":"Modeliranje delovanja prave T\u010cE za optimizacijo re\u017eimov: para in matematika","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Modeliranje
\n
\nObstaja velika toplarna. Deluje kot obi\u010dajno: kuri plin, proizvaja toploto za ogrevanje hi\u0161 in elektriko za skupno omre\u017eje. Prva naloga je ogrevanje. Druga je prodati vse proizvedeno elektriko na veleprodnjem trgu. V\u010dasih, ko je mraz in jasno nebo, pojavijo se sne\u017ene padavine, a to je stranski u\u010dinek delovanja hladilnikov.<\/p>\n

Srednja toplarna sestavlja nekaj deset turbin in kotlov. \u010ce so natan\u010dno znani potrebni obsegi proizvodnje elektri\u010dne energije in toplote, se naloga zmanj\u0161a na minimizacijo stro\u0161kov goriva. V tem primeru izra\u010dun vklju\u010duje izbiro sestave in odstotka obremenitve turbin in kotlov za dosego \u010dim vi\u0161je u\u010dinkovitosti delovanja opreme. U\u010dinkovitost turbin in kotlov mo\u010dno vpliva na vrsto opreme, \u010das delovanja brez vzdr\u017eevanja, na\u010din delovanja in \u0161e marsikaj drugega. Obstaja tudi druga naloga, kjer je treba ob znanih cenah elektri\u010dne energije in obsegih toplote ugotoviti, koliko elektri\u010dne energije je treba proizvesti in prodati, da bi dosegli maksimalen dobi\u010dek pri delu na veleprodnjem trgu. Takrat je dejavnik optimizacije - dobi\u010dek in u\u010dinkovitost opreme - veliko manj pomemben. Rezultat je lahko na\u010din, pri katerem oprema deluje popolnoma neu\u010dinkovito, a celoten proizveden volumen elektri\u010dne energije lahko prodamo z maksimalno mar\u017eo. <\/p>\n

V teoriji je vse to \u017ee dolgo jasno in se lepo sli\u0161i. Problem je, kako to realizirati v praksi. Za\u010deli smo s simulacijskim modeliranjem delovanja vsake enote opreme in celotne postaje. Pri\u0161li smo na toplarno in za\u010deli zbirati parametre vseh enot, merili njihove resni\u010dne lastnosti in ocenili delovanje v razli\u010dnih re\u017eimih. Na podlagi teh podatkov smo ustvarili natan\u010dne modele za simulacijo delovanja vsake enote opreme in jih uporabili za optimizacijske izra\u010dune. Da malo povem naprej, smo pridobili pribli\u017eno 4 % resni\u010dne u\u010dinkovitosti zgolj s pomo\u010djo matematike.<\/a><\/noindex><\/p>\n

Uspe\u0161no. Preden opi\u0161em na\u0161e re\u0161itve, pa bom razlo\u017eil, kako deluje toplarna z vidika logike odlo\u010danja. <\/p>\n

Osnovne stvari<\/h3>\n

\nOsnovne komponente elektrarne so kotli in turbine. Turbine se vrtijo s paro visokega tlaka, ki vrti elektri\u010dne generatorje, ki proizvajajo elektri\u010dno energijo. Ostanki energije pare gredo za ogrevanje in toplo vodo. Kotli so mesta, kjer se proizvaja para. Ogrevanje kotla in pospe\u0161evanje parne turbine traja zelo dolgo (ure), kar pomeni neposredne izgube goriva. Isto velja za spremembo obremenitve. Tak\u0161ne stvari je potrebno na\u010drtovati vnaprej. <\/p>\n

Oprema T\u010cZ ima tehni\u010dni minimum, ki vklju\u010duje minimalno, a stabilno delovno stanje, pri katerem se zagotovi dovolj toplote za domove in industrijske porabnike. Obi\u010dajno je potrebno koli\u010dino toplote neposredno odvisno od vremenskih razmer (temperature zraka). <\/p>\n

Vsak agregat ima krivuljo u\u010dinkovitosti in to\u010dko maksimalne u\u010dinkovitosti delovanja: pri dolo\u010deni obremenitvi ta kotel in ta turbina zagotavljata najcenej\u0161o elektri\u010dno energijo. Cenej\u0161o \u2014 v smislu z minimalno specifi\u010dno porabo goriva. <\/p>\n

Ve\u010dina T\u010cZ v na\u0161i dr\u017eavi je s paralelnimi povezavami, ko vsi kotli delujejo na en kolektor pare in vse turbine so prav tako napajane iz enega kolektorja. To pove\u010duje prilagodljivost pri obremenitvi opreme, a hkrati mo\u010dno zaplete izra\u010dune. V\u010dasih se zgodi, da opremo postaje delijo na dele, ki delujejo na razli\u010dne kolektorje z razli\u010dnimi tlaki pare. In \u010de dodamo stro\u0161ke za notranje potrebe \u2014 delo \u010drpalk, ventilatorjev, hladilnikov in, da ne pozabimo, savn neposredno za ograjami T\u010cZ \u2014 potem tu res lahko nastane veliko zmede.<\/p>\n

Zna\u010dilnosti vse opreme so nelinearne. Vsak agregat ima krivuljo z obmo\u010dji, kjer je u\u010dinkovitost vi\u0161ja in ni\u017eja. To je odvisno od obremenitve: pri 70 % bo u\u010dinkovitost ena, pri 30 % \u2014 druga. <\/p>\n

Oprema se razlikuje po zna\u010dilnostih. Obstajajo novi in stari turbine in kotli, obstajajo agregati razli\u010dnih konstrukcij. Z pravilnim izbiranjem opreme in optimizacijo obremenitve v to\u010dkah najve\u010dje u\u010dinkovitosti je mogo\u010de zni\u017eati porabo goriva, kar vodi do prihranka stro\u0161kov ali ve\u010dje mar\u017ee. <\/p>\n

\"Modeliranje
\n<\/p>\n

Kako T\u010cZ ve, koliko energije mora proizvesti?<\/h3>\n

\nNa\u010drtovanje poteka tri dni vnaprej: v treh dneh postane znana na\u010drtovana sestava opreme. To so turbine in kotli, ki bodo vklju\u010deni. Pogojujemo, da vemo, da bodo danes delali pet kotlov in deset turbin. Ne moremo vklju\u010devati druge opreme ali izklapljati na\u010drtovane, lahko pa za vsak kotel spreminjamo obremenitev od minimuma do maksimuma, pri turbinah pa pridobivamo in zmanj\u0161ujemo mo\u010d. Korak od maksimuma do minimuma traja od 15 do 30 minut, odvisno od enote opreme. Tukaj je naloga preprosta: izbrati optimalne re\u017eime in jih vzdr\u017eevati ob upo\u0161tevanju operativnih popravkov. <\/p>\n

\"Modeliranje
\n
\nOd kod ta sestava opreme?<\/b> Dolo\u010dila se je na podlagi rezultatov trgovanja na veletrgu. Obstaja trg mo\u010di in elektri\u010dne energije. Na trgu mo\u010di proizvajalci oddajo zahtevo: 'Imamo tak\u0161no opremo, tu so minimalne in maksimalne mo\u010di ob upo\u0161tevanju na\u010drtovanega izklopa za vzdr\u017eevanje. Lahko ponudimo 150 MW po tej ceni, 200 MW \u2014 po tej ceni, in 300 MW \u2014 po tej ceni'. To so dolgoro\u010dne zahteve. Po drugi strani pa tudi veliki potro\u0161niki oddajajo zahteve: 'Potrebujemo toliko energije'. Konkretne cene se dolo\u010dijo v trenutku, ko se sre\u010data tisto, kar lahko proizvajalci energije dajo, in tisto, kar potro\u0161niki \u017eelijo vzeti. Te mo\u010di se dolo\u010dajo za vsak dan.<\/p>\n

\"Modeliranje
\n
\nObi\u010dajno toplarna nosi pribli\u017eno enako obremenitev celo sezono: pozimi je prednostni izdelek toplota, poleti pa elektri\u010dna energija. Mo\u010dna odstopanja so pogosto povezana z nekaterimi okvarami na sami postaji ali na sosednjih elektrarnah v eni cenovni coni veletrga. Vendar so vedno prisotna nihanja, ta nihanja pa mo\u010dno vplivajo na ekonomi\u010dno u\u010dinkovitost delovanja postaje. Potrebno mo\u010d lahko dose\u017eemo s tremi kotli z obremenitvijo 50 % ali dvema z obremenitvijo 75 % in pogledati, kateri je pri tem bolj u\u010dinkovit. <\/p>\n

Mar\u017einost je odvisna od cen na trgu in stro\u0161kov proizvodnje elektri\u010dne energije. Na trgu se lahko cene oblikujejo tako, da je donosno spali gorivo, a dobro prodati elektri\u010dno energijo. Lahko pa se zgodi, da je v dolo\u010denem trenutku potrebno preiti na tehni\u010dni minimum in zmanj\u0161ati izgube. Prav tako je treba upo\u0161tevati zaloge in ceno goriva: naravni plin je obi\u010dajno omejen, medtem ko je plin, ki presega omejitev, bistveno dra\u017eji, o dizelskem gorivu niti ne govorimo. Vse to zahteva natan\u010dne matemati\u010dne modele, da bi razumeli, katere zahtevke oddati in kako reagirati na spreminjajo\u010de se okoli\u0161\u010dine. <\/p>\n

Kako se je to delalo pred na\u0161im prihodom<\/h3>\n

\nPrakti\u010dno na papirju po ne zelo natan\u010dnih zna\u010dilnostih opreme, ki se lahko precej razlikujejo od dejanskih. Takoj po preizkusu opreme so ti podatki v najbolj\u0161em primeru plus-minus 2 % od dejanskega stanja, po enem letu pa \u017ee plus-minus 7-8 %. Testiranja se izvajajo vsake pet let, pogosto \u0161e redkeje.<\/p>\n

Naslednja to\u010dka je, da se vsi izra\u010duni izvajajo v pogojnem gorivu. V SZ se je sprejela shema, kjer so izra\u010dunavali to\u010dno pogojno gorivo za primerjavo razli\u010dnih elektrarn na dizelsko gorivo, premog, plin, jedrsko energijo in tako naprej. Treba je bilo ugotoviti u\u010dinkovitost vsakega generatorja, pogojevno gorivo pa je tisti pravi pokazatelj. Ugotavlja se po kalorijski vrednosti goriva: ena tona pogojnega goriva je pribli\u017eno enaka eni toni kamnitega premoga. Obstajajo tabele za pretvorbo razli\u010dnih vrst goriv. Na primer, za rjavi premog so kazalci skoraj dvakrat slab\u0161i. A kalorijska vrednost ni povezana z rublji. To je kot bencin in dizel: ni nujno, da je dizel, ki stane 35 rubljev, bolj u\u010dinkovit od 92-oktanskega bencina, ki stane 32 rubljev, glede na kalorije. <\/p>\n

Tretji dejavnik je zapletenost izra\u010dunov. Na podlagi izku\u0161enj zaposlenega se izra\u010dunata dva ali tri scenariji, pogosteje pa se izbere najbolj\u0161i na\u010din iz zgodovine prej\u0161njih obdobij za podobne obremenitve in vremenske razmere. Naravno, da zaposleni verjamejo, da izbirajo najbolj optimalne na\u010dine in menijo, da noben matemati\u010dni model nikoli ne more prese\u010di njihovih izbir. <\/p>\n

Pridemo mi. Da bismo re\u0161ili problem, pripremamo digitalni dvojnik \u2013 imita\u010dnu model stanice. To je kada pomo\u0107u specijalnih pristupa imitiramo sve tehnolo\u0161ke procese za svaku jedinicu opreme, obezbe\u0111ujemo toplotne i energetske bilanse i dobijamo ta\u010dan model rada TEP. <\/p>\n

Za kreiranje modela koristimo: <\/p>\n