Применение средств имитационного моделирования ТЭС при реализации ИСУ ПП генерирующей компании

17 Марта 2011

Вячеслав Максимов, директор по промышленным решениям департамента информационных технологий компании КРОК

Виталий Ларин, ведущий инженер отдела промышленных решений, департамент информационных технологий компании КРОК

Одной из главных задач любой генерирующей компании является задача максимизации маржинальной прибыли от продажи электроэнергии на оптовом рынке электроэнергии и мощности (ОРЭМ): по регулируемым и свободным двусторонним договорам, на рынке «на сутки вперед» и на балансирующем рынке, и тепловой энергии потребителям. Задача максимизации маржинальной прибыли тесно связана с задачей оптимального распределения электрических и тепловых нагрузок на ТЭС с целью минимизации затрат на топливо.

За многие годы энергетиками были разработаны разные методики решения задачи оптимального управления режимами работы ТЭС, однако большинство таких разработок не адаптировано под особенности функционирования НОРЭМ и не учитывают реальное состояние оборудования ТЭС.

Основной проблемой при решении задач оптимизации выработки электроэнергии и тепла является проблема прогнозирования параметров рабочего тела, таких как давление и температура. При использовании нормативных энергетических характеристик (НЭХ) оборудования ТЭС необходимо использование поправок на отклонение от условий, при которых НЭХ-и были построены. Неучет или некачественная оценка этих отклонений могут привести к высоким погрешностям (до 5-8% по расходу топлива), вплоть до искажения всего процесса оптимизации. Ряд производителей ПО по оптимизации ТЭС делают попытки решать задачи оптимизации с использованием жестко фиксированных, не меняющихся от режима к режиму, номинальных параметров рабочего тела. Некоторые же производители вообще открывают параметры рабочего тела и во всех реперных точках тепловой схемы (а их несколько десятков для ТЭЦ с поперечными связями) и для каждого случая расчета неноминального режима предлагают пользователю вводить их вручную, тем самым перекладывая с себя на пользователя ответственность за результат (что ввели, то и получили).

Единственной возможностью решения данной проблемы является использование математических моделей, адекватно отражающих работу элементов тепловой схемы ТЭС, а также адекватно учитывающих тепловые и гидравлические процессы в неноминальных режимах.

Наиболее эффективным и в последнее время всё больше признаваемым способом решения задачи оптимизации является использование средств имитационного моделирования.

Имитационное моделирование и оптимизация

Основной целью создания имитационной модели ТЭС является эффективное моделирование плановых и фактических режимов работы ТЭС во всём диапазоне нагрузок и состава основного оборудования и применение имитационной модели для оптимизации производства тепловой и электрической энергии.

На базе имитационной модели могут осуществляться следующие оптимизационные задачи:

· расчет суточного почасового графика генерации электрической энергии по каждой ГТП ТЭС, оптимизированный по критерию максимизации маржинальной прибыли от реализации электроэнергии на РСВ;

· оптимизация распределения электрической нагрузки между турбоагрегатами, паровой нагрузки между отборами турбин и паровой нагрузки между котлоагрегатами ТЭС по критерию минимального суммарного расхода топлива ТЭС (минимизации затрат на топливо) при заданных: диспетчерском графике и графике отпуска тепловой энергии;

· расчет до конца суток почасового графика генерации электрической энергии по каждой ГТП ТЭС, оптимизированного по критерию максимизации маржинальной прибыли (минимизации убытков) – оптимизация ценопринимающих заявок на БР;

· расчет ограничений электрической нагрузки Pmax и Pmin по каждой ГТП ТЭС;

· сценарный анализ «Что-Если» для поиска оптимального режима работы ТЭС на интервале оперативного планирования и ведения режима в темпе процесса.

Комплексное управление производственными процессами (ИСУ ПП)

Средства имитационного моделирования и оптимизации производственных процессов эффективны в составе комплексного решения по управлению производством электроэнергии и тепла – Информационной системы управления производственными процессами (ИСУ ПП).

Основная цель внедрения ИСУ ПП – повышение эффективности работы генерирующей компании в целом и оптимизация загрузки генерирующего оборудования с точки зрения максимизации маржинальной прибыли и/или минимизации затрат на топливо.

На основе многолетнего опыта проектов в электроэнергетике и анализа сложившихся отношений на рынке электроэнергии компанией КРОК разработано решение по созданию Информационных систем управления производственными процессами. В основе ИСУ ПП компании КРОК лежат решения от ведущих мировых производителей специализированного программного обеспечения – в первую очередь, OSIsoft (PI System) и Thermoflow. Продукт PI System представляет собой промышленный стандарт для построения систем обработки технологической информации в темпе ее поступления. Суммарное количество инсталляций PI System в мире превышает 11000, среди клиентов OSIsoft ведущие энергетические компании США, Китая и многих других стран.

Продуктовая линейка Thermoflow содержит наиболее полный набор программных средств для расчетов и моделирования тепловых схем электростанций из существующих в мире. Пользователями Thermoflow являются крупнейшие мировые энергетические компании, такие как EDF (Electricite de France), EnBW (Германия), E.ON (Германия), ENEL (Италия), National Power Cogen (Великобритания), Azko Nobel (Нидерланды), Carson Energy Group (США).

Российским примером служит проект компании КРОК по созданию на базе PI System Центра сбора технологической информации тепловой энергии (ЦСТИ ТЭ) ОАО «ТГК-6». Система обеспечивает мониторинг, диспетчеризацию и оперативный контроль качества и объемов выработки тепла. В России это первое применение OSIsoft PI System для решения задач контроля и диспетчеризации производственных процессов в крупных генерирующих компаниях.

Не так давно для одной из крупнейших российских генерирующих компаний также успешно завершился пилотный проект по созданию системы моделирования и оптимизации режимов ТЭЦ (СМиОР) на базе ПО Termoflow. На данный момент специалистами КРОК ведется проработка полноценного проекта.

Экономическая эффективность

По оценке экспертов КРОК внедрение системы ИСУ ПП позволяет повысить маржинальную прибыль на 8-14%, что обеспечивает стабильность и устойчивое развитие компании в условиях рынка.

Ожидаемый экономический эффект от оптимизации производства, с использованием прикладных подсистем ИСУ ПП (оценочный для ТЭЦ 75 МВт и 300 Гкал/ч) – увеличение суточной маржинальной прибыли на 13,8 %. Из них:

  • 9,4 % за счет выбор часового значения Nтэц по критерию максимум маржинальной прибыли;
  • 4,4 % за счет внутристанционной оптимизации:
  • за счет оптимального распределения тепловых нагрузок отборов и электрической производительности турбоагрегатов;
  • за счет оптимального часового распределения суточного лимита газа;
  • за счет оптимизации работы котельного отделения;
  • за счет оптимального распределения циркуляционной воды между конденсаторами ТА;
  • за счет оптимального распределения питательной воды между группами ПВД турбоагрегатов;
  • за счет оптимального распределения сетевой воды между ПСГ турбоагрегатов.

Источник:
Журнал «Энергорынок»

Все публикации

Видео


Интеллектуальное здание: от строительства до эксплуатации

Калькулятор по мини-ТЭС
Своя энергия —
— свои тарифы!
Рассчитать