Aya pembangkit listrik termal anu ageung. Gawéna sapertos biasa: ngaduruk gas, ngahasilkeun panas pikeun pemanasan imah sareng listrik pikeun jaringan umum. Tugas kahiji nyaéta pemanasan. Anu kadua nyaéta ngajual sadaya listrik anu dihasilkeun dina pasar grosir. Kadang-kadang, sanajan dina cuaca tiis, salju némbongan dina langit jelas, tapi ieu efek samping tina operasi cooling munara.
Pembangkit listrik termal rata-rata diwangun ku sababaraha belasan turbin sareng boiler. Upami volume listrik sareng panas anu diperyogikeun leres-leres dipikanyaho, maka tugasna turun pikeun ngaminimalkeun biaya bahan bakar. Dina hal ieu, itungan asalna handap pikeun milih komposisi jeung persentase loading turbin jeung boiler pikeun ngahontal efisiensi pangluhurna mungkin tina operasi alat. Efisiensi turbin sareng boiler gumantung pisan kana jinis alat, waktos operasi tanpa perbaikan, modeu operasi sareng seueur deui. Aya masalah sejen lamun, dibere harga dipikawanoh pikeun listrik sarta volume panas, Anjeun kudu mutuskeun sabaraha listrik ngahasilkeun sarta ngajual dina urutan pikeun meunangkeun kauntungan maksimum tina gawe dina pasar borongan. Lajeng faktor optimasi - kauntungan sarta efisiensi parabot - loba kurang pentingna. Hasilna tiasa janten kaayaan dimana alat-alat beroperasi sacara teu cekap, tapi sadayana volume listrik anu dibangkitkeun tiasa dijual kalayan margin maksimal.
Dina tiori, sadaya ieu geus lila jelas tur disada geulis. Masalahna nyaéta kumaha ngalakukeun ieu dina prakna. Urang mimitian simulasi modeling operasi unggal sapotong pakakas jeung sakabéh stasiun sakabéhna. Kami sumping ka pembangkit listrik termal sareng mimiti ngumpulkeun parameter sadaya komponén, ngukur ciri nyatana sareng ngevaluasi operasina dina modeu anu béda. Dumasar kana éta, kami nyiptakeun modél anu akurat pikeun simulasi operasi unggal alat sareng dianggo pikeun itungan optimasi. Ningali payun, kuring bakal nyarios yén urang nampi sakitar 4% tina efisiensi nyata kusabab matematika.
Kajadian. Tapi saméméh ngajéntrékeun kaputusan urang, abdi bakal ngobrol ngeunaan kumaha CHP jalan ti sudut pandang logika-nyieun kaputusan.
hal dasar
Unsur utama pembangkit listrik nyaéta boiler sareng turbin. Turbin didorong ku uap tekanan tinggi, anu giliran generator listrik, anu ngahasilkeun listrik. Énergi uap sésana dipaké pikeun pemanasan sarta cai panas. Boiler mangrupikeun tempat dimana uap diciptakeun. Butuh loba waktu (jam) pikeun memanaskeun boiler sareng ngagancangkeun turbin uap, sareng ieu mangrupikeun leungitna bahan bakar langsung. Sami lumaku pikeun parobahan beban. Anjeun kedah ngarencanakeun hal-hal ieu sateuacanna.
alat-alat CHP boga minimum teknis, nu ngawengku minimum, tapi mode operasi stabil, nu kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun nyadiakeun panas cukup ka imah jeung konsumén industri. Ilaharna, jumlah panas diperlukeun langsung gumantung kana cuaca (suhu hawa).
Unggal unit gaduh kurva efisiensi sareng titik efisiensi operasi maksimal: dina beban sapertos kitu, boiler sapertos kitu sareng turbin sapertos kitu nyayogikeun listrik anu paling murah. Murah - dina harti konsumsi bahan bakar husus minimal.
Seuseueurna gabungan panas sareng pembangkit listrik di Rusia gaduh sambungan paralel, nalika sadaya boiler beroperasi dina hiji kolektor uap sareng sadaya turbin ogé didamel ku hiji kolektor. Ieu nambihan kalenturan nalika ngamuat peralatan, tapi nyusahkeun pisan itungan. Éta ogé kajadian yén alat-alat stasiun dibagi kana bagian anu beroperasi dina kolektor anu béda kalayan tekanan uap anu béda. Sareng upami anjeun nambihan biaya pikeun kabutuhan internal - operasi pompa, kipas, menara pendingin sareng, jujur, sauna di luar pager pembangkit listrik termal - maka suku Iblis bakal pegat.
Karakteristik sadaya alat henteu linier. Unggal unit gaduh kurva sareng zona dimana efisiensi langkung luhur sareng langkung handap. Éta gumantung kana beban: dina 70% efisiensi bakal janten hiji, dina 30% éta bakal béda.
Parabot béda dina ciri. Aya turbin anyar jeung heubeul jeung boilers, sarta aya unit desain béda. Ku milih alat anu leres sareng ngamuat sacara optimal dina titik efisiensi maksimal, anjeun tiasa ngirangan konsumsi bahan bakar, anu nyababkeun penghematan biaya atanapi margin anu langkung ageung.
Kumaha pabrik CHP terang sabaraha énergi anu diperyogikeun pikeun ngahasilkeun?
Perencanaan dilaksanakeun tilu dinten sateuacanna: dina tilu dinten komposisi alat anu direncanakeun janten dipikanyaho. Ieu mangrupikeun turbin sareng boiler anu bakal dihurungkeun. Sacara rélatif, urang terang yén lima boilers sareng sapuluh turbin bakal beroperasi ayeuna. Kami henteu tiasa ngaktipkeun alat anu sanés atanapi mareuman anu direncanakeun, tapi urang tiasa ngarobih beban pikeun tiap boiler tina minimum ka maksimal, sareng ningkatkeun sareng ngirangan kakuatan pikeun turbin. Léngkah tina maksimum ka minimum nyaéta ti 15 dugi ka 30 menit, gumantung kana alat. Tugasna di dieu saderhana: pilih modeu optimal sareng mertahankeunana, kalayan ngitung panyesuaian operasional.
Dimana asalna komposisi alat ieu? Ieu ditangtukeun dumasar kana hasil dagang di pasar borongan. Aya pasar pikeun listrik sareng listrik. Di pasar kapasitas, pabrik ngalebetkeun aplikasi: "Aya alat-alat sapertos kitu, ieu mangrupikeun kapasitas minimum sareng maksimal, kalayan ngémutan panyabutan anu direncanakeun pikeun perbaikan. Urang tiasa nganteurkeun 150 MW dina harga ieu, 200 MW dina harga ieu, sareng 300 MW dina harga ieu. Ieu mangrupikeun aplikasi jangka panjang. Di sisi anu sanésna, konsumen ageung ogé ngalebetkeun pamundut: "Kami peryogi seueur énergi." Harga spésifik ditangtukeun dina persimpangan naon anu tiasa disayogikeun ku produsén énérgi sareng naon anu daék dicandak ku konsumen. Kapasitas ieu ditangtukeun pikeun unggal jam dina sapoe.
Ilaharna, pembangkit listrik termal mawa beban anu sami sapanjang usum: dina usum tiis produk primér nyaéta panas, sareng dina usum panas nyaéta listrik. Panyimpangan anu kuat paling sering dikaitkeun sareng sababaraha kacilakaan di stasiun sorangan atanapi di pembangkit listrik anu caket di zona harga anu sami dina pasar borongan. Tapi aya salawasna fluctuations, sarta fluctuations ieu greatly mangaruhan efisiensi ékonomi pabrik. Daya anu diperyogikeun tiasa dicandak ku tilu boiler kalayan beban 50% atanapi dua kalayan beban 75% sareng ningali mana anu langkung éfisién.
Marginality gumantung kana harga pasar jeung biaya ngahasilkeun listrik. Di pasar, harga meureun sapertos anu nguntungkeun pikeun ngaduruk BBM, tapi éta hadé pikeun ngajual listrik. Atanapi tiasa waé dina jam tinangtu anjeun kedah angkat ka minimum téknis sareng ngirangan karugian. Anjeun ogé kedah émut ngeunaan cadangan sareng biaya bahan bakar: gas alam biasana terbatas, sareng gas di luhur-wates nyata langkung mahal, sanés deui minyak suluh. Sadaya ieu peryogi modél matematika anu tepat pikeun ngartos aplikasi mana anu kedah dilebetkeun sareng kumaha ngabales kaayaan anu parobihan.
Kumaha éta dilakukeun sateuacan urang sumping
Ampir dina kertas, dumasar kana ciri teu akurat pisan tina parabot, nu greatly béda ti nu sabenerna. Langsung saatos nguji alat, di pangalusna, maranéhna bakal tambah atawa dikurangan 2% tina kanyataan, sarta sanggeus sataun - tambah atawa dikurangan 7-8%. Tés dilaksanakeun unggal lima taun, sering kirang sering.
Titik salajengna nyaéta yén sadaya itungan dilaksanakeun dina bahan bakar rujukan. Dina USSR, skéma diadopsi nalika bahan bakar konvensional nu tangtu dianggap ngabandingkeun stasiun béda ngagunakeun bahan bakar minyak, batubara, gas, generasi nuklir, jeung saterusna. Ieu diperlukeun pikeun ngarti efisiensi dina parrots unggal generator, sarta suluh konvensional nyaeta beo pisan. Ieu ditangtukeun ku nilai calorific suluh: hiji ton suluh baku kira sarua jeung hiji ton batubara. Aya tabel konversi pikeun tipena béda suluh. Contona, pikeun batubara coklat indikator ampir dua kali goréng. Tapi eusi kalori teu patali jeung rubles. Éta sapertos béngsin sareng solar: sanés kanyataan yén upami solar hargana 35 rubles, sareng 92 hargana 32 rubles, maka solar bakal langkung efisien dina hal eusi kalori.
Faktor katilu nyaéta pajeulitna itungan. Conventionally, dumasar kana pangalaman pagawe sacara diitung dua atawa tilu pilihan, sarta leuwih sering mode pangalusna dipilih ti sajarah période saméméhna pikeun beban sarupa jeung kaayaan cuaca. Alami, karyawan yakin yén maranéhna keur milih modus paling optimal, sarta yakin yén euweuh model matematik bakal kantos ngaleuwihan aranjeunna.
Kami datang. Pikeun ngajawab masalah, urang Nyiapkeun kembar digital - model simulasi stasiun. Ieu nalika, ngagunakeun pendekatan husus, urang simulate sakabéh prosés téhnologis pikeun tiap sapotong pakakas, ngagabungkeun uap-cai jeung énergi balances sarta ménta model akurat operasi pembangkit listrik termal.
Pikeun nyieun modél kami nganggo:
- Desain sareng spésifikasi alat.
- Karakteristik dumasar kana hasil tés alat pang anyarna: unggal lima taun stasiun nguji sareng nyaring karakteristik alat.
- Data dina arsip sistem kontrol prosés otomatis sareng sistem akuntansi pikeun sadaya indikator téknologi anu sayogi, biaya sareng panas sareng generasi listrik. Khususna, data tina sistem pangukuran pikeun pasokan panas sareng listrik, ogé tina sistem telemekanika.
- Data tina strip kertas sareng bagan pai. Leres, metodeu analog sapertos ngarékam parameter operasi alat masih dianggo di pembangkit listrik Rusia, sareng kami ngadigitalkeunana.
- Log kertas di stasion dimana parameter utama modeu terus dirékam, kalebet anu henteu dirékam ku sensor sistem kontrol prosés otomatis. The lineman walks sabudeureun unggal opat jam, rewrites bacaan jeung nulis sagalana handap dina log a.
Hartina, kami geus rekonstruksi susunan data ngeunaan naon digawé dina modeu naon, sabaraha suluh disadiakeun, naon suhu sarta konsumsi uap, sarta sabaraha énergi termal jeung listrik ieu dicandak dina kaluaran. Tina rébuan set sapertos kitu, éta diperyogikeun pikeun ngumpulkeun karakteristik unggal titik. Untungna, urang geus bisa maénkeun kaulinan Data Mining ieu keur lila.
Ngajéntrékeun objék kompléks misalna ngagunakeun model matematik pisan hésé. Sareng langkung hese ngabuktikeun ka lulugu insinyur yén modél urang leres ngitung mode operasi stasiun. Ku alatan éta, urang nyandak jalur ngagunakeun sistem rékayasa husus anu ngamungkinkeun urang pikeun ngumpul jeung debug modél pembangkit listrik termal dumasar kana rarancang jeung ciri téhnologis pakakas. Kami milih parangkat lunak Termoflow ti perusahaan Amérika TermoFlex. Ayeuna analogues Rusia geus mucunghul, tapi dina waktu éta pakét husus ieu pangalusna di kelas na.
Pikeun unggal unit, desain sareng ciri téknologi utama dipilih. Sistim nu ngidinan Anjeun pikeun ngajelaskeun sagalana dina detil hébat duanana dina tingkat logis tur fisik, katuhu ka handap pikeun nunjukkeun darajat deposit dina tabung exchanger panas.
Hasilna, modél sirkuit termal stasiun digambarkeun visually dina hal téknolog énergi. Téknologi henteu ngartos program, matematika sareng modél, tapi aranjeunna tiasa milih desain unit, input sareng kaluaran unit sareng netepkeun parameter pikeun aranjeunna. Teras sistemna nyalira milih parameter anu paling cocog, sareng téknolog nyaring aranjeunna supados nampi akurasi maksimal pikeun sadaya modeu operasi. Kami netepkeun tujuan pikeun diri urang sorangan - pikeun mastikeun akurasi modél 2% pikeun parameter téknologi utama sareng ngahontal ieu.
Ieu tétéla teu jadi gampang pikeun ngalakukeun: data awal teu akurat pisan, jadi pikeun sababaraha bulan kahiji urang leumpang sabudeureun pembangkit listrik termal tur sacara manual maca kaluar indikator ayeuna tina gauges tekanan tur nyetel model ka kaayaan sabenerna. Mimiti urang ngadamel modél turbin sareng boiler. Unggal turbin sareng boiler diverifikasi. Pikeun nguji modél, grup kerja didamel sareng wawakil pembangkit listrik termal kalebet di jerona.
Teras we ngumpul sadaya alat kana skéma umum sareng nyetél modél CHP sacara gembleng. Kuring kungsi ngalakukeun sababaraha pagawean sabab aya loba data kontradiktif dina arsip. Salaku conto, kami mendakan modeu kalayan efisiensi sadayana 105%.
Lamun anjeun ngumpul sirkuit lengkep, sistem salawasna mertimbangkeun mode saimbang: bahan, kasaimbangan listrik jeung termal anu disusun. Salajengna, urang evaluate kumaha sagalana dirakit pakait jeung parameter sabenerna mode nurutkeun indikator tina instrumen.
Aya naon
Hasilna, kami nampi modél anu akurat ngeunaan prosés téknis pembangkit listrik termal, dumasar kana ciri saleresna alat sareng data sajarah. Ieu ngamungkinkeun prediksi janten langkung akurat tibatan dumasar kana ciri tés nyalira. Hasilna nyaéta simulator prosés tutuwuhan nyata, kembar digital tina pembangkit listrik termal.
Simulator ieu ngamungkinkeun pikeun nganalisis skenario "kumaha upami ..." dumasar kana indikator anu dipasihkeun. Modél ieu ogé dipaké pikeun ngajawab masalah optimizing operasi stasiun nyata.
Ieu mungkin pikeun nerapkeun opat itungan optimasi:
- Pangatur shift stasiun terang jadwal suplai panas, paréntah operator sistem dipikanyaho, sareng jadwal suplai listrik dipikanyaho: alat-alat mana anu bakal nyandak beban pikeun kéngingkeun margin maksimal.
- Milih komposisi alat dumasar kana ramalan harga pasar: pikeun tanggal anu ditangtukeun, ngitung jadwal beban sareng ramalan suhu hawa luar, urang nangtukeun komposisi optimal alat.
- Ngirimkeun aplikasi dina pasaran sapoé sateuacanna: nalika komposisi alat geus dipikawanoh tur aya ramalan harga leuwih akurat. Urang ngitung sareng ngalebetkeun aplikasi.
- Pasar balancing parantos aya dina dinten ayeuna, nalika jadwal listrik sareng termal dibenerkeun, tapi sababaraha kali sadinten, unggal opat jam, dagang diluncurkeun dina pasar balancing, sareng anjeun tiasa ngalebetkeun aplikasi: "Kuring naroskeun anjeun nambihan 5 MW pikeun beban kuring. Urang kudu neangan biasa loading tambahan atawa unloading lamun ieu méré margin maksimum.
Tés
Pikeun nguji anu leres, urang kedah ngabandingkeun modeu beban standar alat stasiun sareng saran anu diitung dina kaayaan anu sami: komposisi alat, jadwal beban sareng cuaca. Salila sababaraha bulan, kami milih interval opat dugi ka genep jam dina sapoe kalayan jadwal anu stabil. Aranjeunna sumping ka stasiun (sering peuting), ngantosan stasiun ngahontal mode operasi, sarta ngan lajeng diitung dina model simulasi. Lamun ngawas stasiun shift éta wareg jeung sagalana, tanaga operasi dikirim pikeun ngahurungkeun valves sarta ngarobah mode alat.
Indikator sateuacan sareng saatos dibandingkeun saatos kanyataan. Dina waktos puncak, siang sareng wengi, akhir minggu sareng dinten minggu. Dina unggal mode urang ngahontal tabungan on suluh (dina tugas ieu, margin gumantung kana konsumsi bahan bakar). Teras we gentos lengkep ka rezim énggal. Éta kedah disebatkeun yén stasion éta gancang percanten kana éféktivitas rekomendasi kami, sareng nuju tungtung tés kami beuki perhatikeun yén alat-alat éta beroperasi dina modeu anu kami diitung sateuacana.
Hasil proyék
Fasilitas: CHP sareng sambungan silang, 600 MW daya listrik, 2 Gcal daya termal.
Tim: CROC - tujuh urang (ahli téhnologis, analis, insinyur), CHPP - lima urang (ahli bisnis, pamaké konci, spesialis).
Mangsa palaksanaan: 16 bulan.
Hasil:
- Kami ngajadikeun otomatis prosés bisnis pikeun ngajaga rezim sareng damel di pasar borongan.
- Ngalaksanakeun tés skala pinuh anu mastikeun pangaruh ékonomi.
- Kami ngahémat 1,2% bahan bakar kusabab distribusi beban nalika operasi.
- Disimpen 1% tina bahan bakar berkat tata parabot jangka pondok.
- Kami ngaoptimalkeun itungan tahapan aplikasi dina DAM numutkeun kriteria pikeun maksimalkeun kauntungan marginal.
Pangaruh ahir kira-kira 4%.
Estimasi période payback proyék (ROI) nyaéta 1-1,5 taun.
Tangtosna, pikeun nerapkeun sareng nguji sadayana ieu, urang kedah ngarobih seueur prosés sareng damel raket sareng manajemén pembangkit listrik termal sareng perusahaan ngahasilkeun sacara gembleng. Tapi hasilna pasti patut eta. Ieu mungkin pikeun nyieun hiji kembar digital tina stasiun, ngamekarkeun prosedur tata optimasi sarta ménta éfék ékonomi nyata.
sumber: www.habr.com