Ka there një termocentral të madh. Funksionon si zakonisht: djeg gaz, prodhon ngrohje për ngrohjen e shtëpive dhe energji elektrike për rrjetin e përgjithshëm. Detyra e parë është ngrohja. E dyta është të shesë të gjitha energjitë elektrike të prodhuara në tregun e shumicës. Ndonjëherë, kur është ftohtë dhe qielli është i pastër, bie edhe dëborë, por kjo është një efekt anësor i funksionimit të ftohësve.
NjĂ« termocentral i mesĂ«m pĂ«rbĂ«het nga disa dhjetĂ«ra turbinash dhe bojlerash. NĂ«se janĂ« tĂ« njohura saktĂ«sisht vĂ«llimet e nevojshme tĂ« prodhimit tĂ« energjisĂ« elektrike dhe ngrohjes, detyra reduktohet nĂ« minimizimin e kostove tĂ« karburantit. NĂ« kĂ«tĂ« rast, llogaritja reduktohet nĂ« pĂ«rzgjedhjen e pĂ«rbĂ«rjes dhe pĂ«rqindjes sĂ« ngarkesĂ«s sĂ« turbinave dhe bojlerave pĂ«r tĂ« arritur efikasitetin mĂ« tĂ« lartĂ« tĂ« punĂ«s sĂ« pajisjeve. Efikasiteti i turbinave dhe bojlerave varet shumĂ« nga lloji i pajisjeve, koha e punĂ«s pa riparim, regjimi i punĂ«s dhe shumĂ« faktorĂ« tĂ« tjerĂ«. Ka edhe njĂ« detyrĂ« tjetĂ«r, kur me çmimet e njohura tĂ« energjisĂ« elektrike dhe vĂ«llimeve tĂ« ngrohjes, duhet tĂ« vendoset sesa energji elektrike tĂ« prodhohet dhe shitet, pĂ«r tĂ« arritur maksimalin e fitimit nga puna nĂ« tregun e shumicĂ«s. AtĂ«herĂ« faktorĂ«t e optimizimit â fitimi dhe efikasiteti i pajisjeve â kanĂ« shumĂ« mĂ« pak rĂ«ndĂ«si. Si rezultat, mund tĂ« jetĂ« njĂ« modifikim ku pajisjet punojnĂ« krejtĂ«sisht pa efikasitet, por gjithĂ« sasia e energjisĂ« elektrike tĂ« prodhuar mund tĂ« shitet me marzhin maksimal.
Teoria gjithçka këtë e di prej kohësh dhe duket shumë bukur. Problemi është se si të realizohet në praktikë. Ne filluam modelimin e simuluar të punës së çdo optimumi të pajisjeve dhe të gjithë stacionit në përgjithësi. Shkuam në termocentral dhe filluam të mbledhim parametrat e të gjithë nyjeve, duke matur karakteristikat e tyre reale dhe duke vlerësuar punën në regjime të ndryshme. Në bazë të këtyre, ne krijuam modele të sakta për simullimin e punës së çdo pajisjeje dhe i përdorëm ato për llogaritjet optimizuese. Me shpejtësi them se fituam rreth 4% efikasiteti real thjesht me anë të matematikës.
E arritëm. Por para se të përshkruaj zgjidhjet tona, do të flas për mënyrën se si funksionon termocentrali nga një këndvështrim i logjikës së vendimmarrjes.
Gjëra bazike
Elementet kryesore të termocentralit janë bojlerët dhe turbinat. Turbinat sjellin energji përmes avullit me presion të lartë, duke bërë që, në krah, të rrotullohen gjeneratorët elektrikë, që prodhojnë energji elektrike. Energjia e mbetur e avullit shkon për ngrohje dhe ujë të ngrohtë. Bojlerët janë vendet ku krijohet avulli. Koha e ngrohjes së bojlerit dhe shpejtësia e turbinarit të avullit kërkon shumë kohë (orë), dhe këto janë humbje të drejtpërdrejta të karburantit. E njëjta gjë vlen edhe për ndryshimin e ngarkesës. Këto gjëra duhet të planifikohen paraprakisht.
Pajisjet e termocentralit kanë një minimum teknik, i cili përfshin një modifkim minimal, por të qëndrueshëm të punës, ku mund të sigurohet sasia e mjaftueshme e ngrohjes për shtëpitë dhe konsumatorët industrialë. Zakonisht, sasia e nevojshme e ngrohjes varet drejtpërdrejt nga moti (temperatura e ajrit).
Ădo agregat ka njĂ« kurvĂ« efikasiteti dhe pikĂ«n e maksimumit tĂ« efikasitetit tĂ« punĂ«s: nĂ« njĂ« ngarkesĂ« tĂ« caktuar, bojleri i caktuar dhe turbina e caktuar japin energjinĂ« elektrike mĂ« tĂ« lirĂ«. E lirĂ« â nĂ« kuptimin e shpenzimit minimal tĂ« karburantit.
Shumica e termocentraleve nĂ« Rusi janĂ« me lidhje paralele, kur tĂ« gjithĂ« bojlerĂ«t punojnĂ« nĂ« njĂ« kolektor avulli dhe tĂ« gjitha turbinat gjithashtu furnizohen nga njĂ« kolektor. Kjo shton fleksibilitet nĂ« ngarkesĂ«n e pajisjeve, por e komplikon shumĂ« llogaritjen. Ka raste kur pajisjet e stacionit ndahen nĂ« pjesĂ«, tĂ« cilat punojnĂ« nĂ« kolektorĂ« tĂ« ndryshĂ«m me presione tĂ« ndryshme avulli. Dhe nĂ«se tĂ« shtohen kostot pĂ«r nevojat e brendshme â funksionimin e pompave, ventilatorĂ«ve, ftohĂ«sve dhe, çfarĂ«do qĂ« tĂ« ndodhĂ«, saunave pĂ«rballĂ« murit tĂ« termocentralit, atĂ«herĂ« kĂ«tu do tĂ« ketĂ« njĂ« situatĂ« shumĂ« tĂ« komplikuar.
Karakteristikat e tĂ« gjitha pajisjeve janĂ« jo-lineare. Ădo agregat ka njĂ« kurvĂ« me zona ku efikasiteti Ă«shtĂ« mĂ« i lartĂ« dhe mĂ« i ulĂ«t. Kjo varet nga ngarkesa: me 70% efikasiteti do tĂ« jetĂ« njĂ«, me 30% â njĂ« tjetĂ«r.
Pajisjet ndryshojnë sipas karakteristikave. Ka turbinë dhe bojlerë të rinj dhe të vjetër, ka agregate të konstruksioneve të ndryshme. Duke zgjedhur saktësisht pajisjet dhe duke i ngarkuar optimalisht në pikat e maksimumit të efikasitetit, mund të reduktojmë shpenzimet e karburantit, çka çon në kursim të kostove ose në margjinë më të madhe.
Si e di termocentrali sa energji duhet të prodhojë?
Planifikimi bĂ«het pĂ«r tre ditĂ« pĂ«rpara: pĂ«r tri ditĂ« bĂ«het e njohur pĂ«rbĂ«rja e planifikuar e pajisjeve. KĂ«to janĂ« turbinat dhe bojlerĂ«t qĂ« do tĂ« aktivizohen. ThĂ«nĂ« ndryshe, ne e dimĂ« se sot do tĂ« punojnĂ« pesĂ« bojlerĂ« dhe dhjetĂ« turbina. Nuk mund tĂ« aktivizojmĂ« pajisje tĂ« tjera ose tĂ« fikim ato qĂ« janĂ« tĂ« planifikuara, por mund tĂ« ndryshojmĂ« ngarkesĂ«n pĂ«r secilin bojler nga minimumi nĂ« maksimum, dhe pĂ«r turbinat tĂ« rrisim ose ulin fuqinĂ«. KohĂ«zgjatja nga maksimumi deri nĂ« minimum Ă«shtĂ« nga 15 deri nĂ« 30 minuta nĂ« varĂ«si tĂ« pajisjes. KĂ«tu detyra Ă«shtĂ« e thjeshtĂ«: tĂ« zgjidhim modet mĂ« optimale dhe tâi mbajmĂ« ato duke marrĂ« parasysh rregullimet operative.
Nga e mori kĂ«tĂ« pĂ«rbĂ«rje pajisjesh? Ajo Ă«shtĂ« pĂ«rcaktuar nga rezultatet e tenderĂ«ve nĂ« tregun e energjisĂ«. Ka treg pĂ«r kapacitetin dhe energjinĂ« elektrike. NĂ« tregun e kapacitetit prodhuesit paraqesin kĂ«rkesa: "Ka kĂ«tĂ« pajisje, kĂ«to janĂ« fuqitĂ« minimale dhe maksimale duke marrĂ« parasysh miratimin pĂ«r riparim. Ne mund tĂ« ofrojmĂ« 150 MW pĂ«r kĂ«tĂ« çmim, 200 MW â pĂ«r kĂ«tĂ« çmim, dhe 300 MW â pĂ«r kĂ«tĂ« çmim." KĂ«to janĂ« kĂ«rkesa afatgjata. Nga ana tjetĂ«r, konsumatorĂ«t e mĂ«dhenj gjithashtu paraqesin kĂ«rkesa: "Na nevojitet aq energji." Ămimet konkrete pĂ«rcaktohen nĂ« momentin e kryqĂ«zimit tĂ« asaj qĂ« prodhuesit e energjisĂ« mund tĂ« ofrojnĂ« dhe asaj qĂ« konsumatorĂ«t dĂ«shirojnĂ« tĂ« marrin. KĂ«to kapacitete pĂ«rcaktohen pĂ«r çdo orĂ« tĂ« ditĂ«s.
Zakonisht, TEC ka një ngarkesë të ngjashme gjatë gjithë sezonit: gjatë dimrit, produkti kryesor është ngrohja, ndërsa verës energjia elektrike. Shkallime të forta zakonisht lidhen me ndonjë aksident në vetë stacionin ose në stacione të tjera elektroenergjitike brenda një zone çmimi të tregut. Por gjithmonë ka luhatje, dhe këto luhatje ndikojnë ndjeshëm në efektivitetin ekonomik të funksionimit të stacionit. Fuqia e nevojshme mund të merret nga tre bojlerë me ngarkesë 50% ose dy me ngarkesë 75% dhe të shikohet se cila është më efektive.
Margjinaliteti varet nga çmimet në treg dhe kostot e prodhimit të energjisë elektrike. Në treg, çmimet mund të formohen në mënyrë që të jetë e dobishme të digjet lënda djegëse, por të shitet mirë energjia elektrike. Dhe ndonjëherë ndodh që në një orë të caktuar duhet të zbresim në minimumin teknik dhe të reduktojmë humbjet. Duhet gjithashtu të mbajmë parasysh rezervat dhe kostot e lëndëve djegëse: gazi natyror zakonisht është i kufizuar, ndërsa gazi mbi limit është dukshëm më i shtrenjtë, për të mos përmendur mazutin. Të gjitha këto kërkojnë modele matematike të sakta për të kuptuar se cilat kërkesa duhet të paraqiten dhe se si të reagohet në rrethanat e ndryshueshme.
Si është bërë kjo para ardhjes sonë
Praktikisht nĂ« letĂ«r me karakteristika tĂ« pasakta tĂ« pajisjeve, tĂ« cilat kanĂ« njĂ« shpĂ«rndarje tĂ« madhe nga faktet. MenjĂ«herĂ« pas provave tĂ« pajisjeve nĂ« rastin mĂ« tĂ« mirĂ« ato do tĂ« jenĂ« plus-minus 2% nga fakti, por pas njĂ« viti â plus-minus 7-8%. Provimet bĂ«hen çdo pesĂ« vjet, shpesh edhe mĂ« rrallĂ«.
Momenti tjetĂ«r Ă«shtĂ« se tĂ« gjitha llogaritjet bĂ«hen nĂ« lĂ«ndĂ« djegĂ«se tĂ« kushtueshme. NĂ« BRSS ishte e pranueshme njĂ« skemĂ«, kur merrej njĂ« lĂ«ndĂ« djegĂ«se e caktuar pĂ«r krahasimin e stacioneve tĂ« ndryshme nĂ« mazut, qymyr, gaz, energjinĂ« bĂ«rthamore etj. Duhej tĂ« kuptohej efikasiteti nĂ« para çdo gjeneratori, dhe lĂ«nda djegĂ«se e kushtueshme Ă«shtĂ« ajo qĂ« quhet pika referimi. Kjo pĂ«rcaktohet nga blloku kalorik i lĂ«ndĂ«s djegĂ«se: njĂ« ton lĂ«nde djegĂ«se e kushtueshme Ă«shtĂ« afĂ«rsisht e barabartĂ« me njĂ« ton qymyri. Ka tabela konvertimi pĂ«r lĂ«ndĂ« tĂ« ndryshme djegĂ«se. PĂ«r shembull, pĂ«r qymyrin brun, treguesit janĂ« pothuajse dy herĂ« mĂ« tĂ« dobĂ«t. Por blloku kalorik nuk lidhet me rubla. ĂshtĂ« si benzina dhe dizeli: nuk Ă«shtĂ« e garantuar qĂ« nĂ«se dizeli kushton 35 rubla, dhe 92-ta 32 rubla, atĂ«herĂ« nĂ« bllok kalorik dizeli do tĂ« jetĂ« mĂ« efikase.
Faktori i tretë është vështirësia e llogaritjeve. Duke marrë për bazë përvojën e punonjësve, llogariten dy-tre skenarë, dhe më shpesh zgjidhet mënyra më e mirë nga historia e periudhave të mëparshme për ngarkesa dhe kushte klimatike të ngjashme. Sigurisht, punonjësit besojnë se ata po zgjedhin mënyrat më optimale dhe mendojnë se asnjë model matematikor nuk do t'i tejkalojë kurrë.
Ne erdhĂ«m. PĂ«r tĂ« zgjidhur problemin, ne pĂ«rgatisim njĂ« binjak digjital â njĂ« model imituese tĂ« stacionit. Kjo Ă«shtĂ« kur ne pĂ«rmes qasjeve speciale imitojmĂ« tĂ« gjitha proceset teknologjike pĂ«r secilĂ«n njĂ«si pajisjeje, pĂ«rmbledhim bilancet e avullit dhe energjisĂ« dhe marrim njĂ« model tĂ« saktĂ« tĂ« funksionimit tĂ« TEC.
Për krijimin e modelit ne përdorim:
- Konstruktin dhe karakteristikat pasaportore të pajisjeve.
- Karakteristikat sipas rezultateve të provimeve të fundit të pajisjeve: çdo pesë vjet në stacion provohen dhe saktësohen karakteristikat e pajisjeve.
- Të dhënat në arkivat e ASU TP dhe sistemet e regjistrimit për të gjithë treguesit teknologjikë të disponueshëm, shpenzimet dhe prodhimin e nxehtësisë dhe energjisë elektrike. Në veçanti, të dhënat nga sistemet e regjistrimit për furnizimin e nxehtësisë dhe energjisë elektrike, si dhe nga sistemet e telemechanikës.
- Të dhënat nga diagramet e letës dhe rrethore. Po, këto metoda analoge të regjistrimit të parametrit të funksionimit të pajisjeve vazhdojnë të përdoren në centralet elektrike ruse, dhe ne i numërojmë ato.
- Ditaret e letrës në centrale, ku regjistrohen vazhdimisht parametrat kryesorë të regjimeve, duke përfshirë ata që nuk regjistrohen nga sensorët e ASU TP. Një inspektor kalon çdo katër orë, transmeton treguesit dhe regjistron gjithçka në ditar.
Kështu, ne kemi setet e rikuperuara të të dhënave për atë që ka funksionuar në çdo regjim, sa karburant është dorëzuar, çfarë ka qenë temperatura dhe shpenzimi i avullit, dhe sa energji termike dhe elektrike është marrë si rezultat. Nga mijëra setëve të tillë, duhej të mblidheshin karakteristikat e çdo njeriu. Fatmirësisht, kemi përvojë të gjatë në këtë Data Mining.
Të përshkruash objekte kaq komplekse me modele matematikore është jashtëzakonisht e vështirë. Dhe akoma më e vështirë është të provohen-ingjinierit kryesor se modeli ynë llogarit saktë regjimet e funksionimit të stacionit. Prandaj, ne e ndjekëm rrugën e përdorimit të komplekseve të specializuara inxhinierike që lejojnë të kompozohet dhe të rafinohet modeli i TEC në përputhje me karakteristikat konstruktive dhe teknologjike të pajisjeve. Zgjedhim programin Termoflow të kompanisë amerikane TermoFlex. Aktualisht, ekzistojnë analoge ruse, por në atë kohë ky paket ishte më i miri në kategorinë e tij.
Për çdo agregat, zgjidhen karakteristikat e tij konstruktive dhe teknologjike kryesore. Sistemi lejon të përshkruhet gjithçka shumë në detaje si në nivelin logjik ashtu dhe në atë fizik deri në përcaktimin e shkallës së depozitave në tubat e shkëmbyesve të nxehtësisë.
Si rezultat, modeli i skemës termike të stacionit përshkruhet vizualisht në terma të teknologëve të energjisë. Teknologët nuk dinë të programojnë, matematikojnë dhe modelojnë, por ata mund të zgjedhin konstrukcionin e njësisë, hyrjet-daljet e agregateve dhe të caktuar parametrat për to. Më pas, sistemi vetë përzgjidh parametrat më të përshtatshëm, ndërsa teknologu i saktëson ata në mënyrë që të arrijë saktësi maksimale për të gjithë gamën e regjimeve të funksionimit. Ne kemi vendosur qëllimin për të siguruar një saktësi prej 2% për parametrat kryesorë teknologjikë dhe e kemi arritur këtë.
TĂ« arrish kĂ«tĂ« rezulton tĂ« jetĂ« jo aq e thjeshtĂ«: tĂ« dhĂ«nat fillestare nuk ishin shumĂ« tĂ« sakta, kĂ«shtu qĂ« dy muajt e parĂ« ne shkuam nĂ« TEC dhe pĂ«rjashtuam treguesit aktualĂ« nga manometra dhe rregulluam modelin nĂ«n regjimet aktuale. Fillimisht, krijuam modelet e turbinave dhe bojlerĂ«ve. Ădo turbinĂ« dhe bojler u verifikuan. PĂ«r tĂ« kontrolluar modelin, krijuam njĂ« grup punues dhe pĂ«rfshimĂ« pĂ«rfaqĂ«sues tĂ« TEC.
Pastaj mblodhëm të gjithë pajisjet në një skemë të përbashkët dhe rregulluam modelin e TEC si një tërësi. Duhet të punohej, sepse në arkivat kishte shumë të dhëna kontradiktore. Për shembull, gjetëm regjime me efikasitet të përgjithshëm 105%.
Kur mbledh një skemë të plotë, sistemi gjithmonë llogarit një regjim të balancuar: krijohen bilancet materiale, elektrike dhe termike. Më pas ne vlerësojmë se si gjithçka në mbledhje përputhet me parametrit real të regjimit sipas treguesve nga pajisjet.
ĂfarĂ« rezultati u arrit
Si rezultat, ne morëm një model të saktë të proceseve teknologjike të TEC, në bazë të karakteristikave reale të pajisjeve dhe të dhënave historike. Kjo lejon që të parashikohet më saktë sesa duke u bazuar vetëm në karakteristikat e testeve. U krijua një simulator i proceseve reale të stacionit, një kopje digjitale e TEC.
Në këtë simulator, u krijua mundësia e analizës për skenarët "çfarë nëse..." sipas treguesve të dhëna. Gjithashtu, ky model u përdor për zgjidhjen e detyrës së optimizimit të funksionimit të stacionit real.
Arritëm të realizojmë katër llogaritje optimizuese:
- Shefi i ndërrimit të stacionit di grafikun e furnizimit të nxehtësisë, janë të njohura komandat e operatorit të sistemit, dihet grafiku i furnizimit me energji elektrike: cilat pajisje duhen ngarkuar për të arritur maksimumin e marzhinalitetit.
- Zgjedhja e përbërjes së pajisjeve sipas parashikimit të çmimeve në treg: në datën e caktuar, duke marrë parasysh grafikun e ngarkesës dhe parashikimin e temperaturës së ajrit të jashtëm, përcaktojmë përbërjen optimale të pajisjeve.
- Dërgimi i kërkesave në treg një ditë përpara: kur ka përbërjen e pajisjeve dhe ka një parashikim më të saktë të çmimeve. Llogarisim dhe dërgojmë kërkesën.
- Tregu i balancimit është brenda ditëve aktuale, kur janë regjistruar grafiket elektrike dhe termike, por disa herë në ditë çdo katër orë, tregjet në tregun e balancimit nisin, dhe mund të dërgohet një kërkesë: "Po kërkoj të rritem me 5 MW". Duhet të gjenden pjesët e rritjes ose zvogëlimit, kur kjo ofron margjinë maksimale.
Testime
Për teste të saktë, na nevojitej të krahasojmë modalitetet standarde të ngarkesës së pajisjeve të stacionit me rekomandimet tona të llogaritura në kushte të njëjta: përbërja e pajisjeve, grafiket e ngarkesës dhe moti. Gjatë disa muajve ne zgjodhëm intervale të ditës prej katër deri në gjashtë orë me grafik të qëndrueshëm. Shkonim në stacion (shpesh natën), prisnim që stacioni të arrijë modalitetin, dhe vetëm atëherë e llogarisnim në modelin tonë të simulimit. Nëse shefi i turnit të stacionit ishte i kënaqur, atëherë dërgonim stafin operativ për të rrotulluar valvulat dhe ndryshuar modalitetet e pajisjeve.
Krahasuam treguesit para dhe pas faktit. Në pikun, gjatë ditës dhe natës, në ditë pushimi dhe në ditë pune. Në çdo modalitet arritëm kursim në karburant (në këtë detyrë margjina varet nga shpenzimi i karburantit). Më pas kaluam plotësisht në modalitetet e reja. Duhet thënë se në stacion shumë shpejt besuan në efikasitetin e rekomandimeve tona, dhe afër përfundimit të testeve ne gjithnjë e më shpesh vëzhgonim që pajisjet punonin në modalitetet që ne i kishim llogaritur më parë.
PĂ«rfundimi i projektit
Objekti: TPP me lidhje të përhapura, 600 MW kapacitet elektrik, 2,400 Gkal - termik.
Ekipi: KROK - shtatë persona (ekspertë teknologjikë, analistë, inxhinierë), TPP - pesë persona (ekspertë të biznesit, përdorues kryesorë, specialistë).
Koha e zbatimit: 16 muaj.
Rezultatet:
- Automatizuam proceset e biznesit për menaxhimin e modaliteteve dhe funksionimin në tregun e energjisë.
- Kryem teste të natyrshme që konfirmojnë efektin ekonomik.
- Kursim prej 1.2% të karburantit përmes shpërndarjes së ngarkesave gjatë menaxhimit të modalitetit.
- Ruajtëm 1% të karburantit falë planifikimit afatshkurtër të përbërjes së pajisjeve.
- Optimizuam llogaritjen e shkallëve të aplikacioneve në RCV duke përdorur kriterin e maksimizimit të fitimit marginal.
Efekti përfundimtar - rreth 4%.
Afati i vlerësuar për rikthimin e investimit (ROI) - 1-1.5 vjet.
Sigurisht, për të implementuar dhe testuar të gjitha këto, duhej të ndryshonim shumë procese dhe të punonim ngushtë si me drejtuesit e TPP-së, ashtu edhe me kompaninë gjeneruese në përgjithësi. Por rezultati definitivisht ia vlejti. Mundëm të krijonim një binjak dixhital të stacionit, të zhvillonim procedurat e planifikimit optimizues dhe të fitonim një efekt ekonomik të vërtetë.
Burimi: habr.com
