Применение средств имитационного моделирования работы ТЭС при внедрении ИСУ ПП

Рубрика:

ИТ в энергетике

 

Авторы

Максимов Вячеслав, Директор по промышленным решениям департамента информационных технологий компании «КРОК»

Ларин Виталий, Ведущий инженер отдела промышленных решений департамента информационных технологий компании «КРОК»

 

    Одной из главных задач любой генерирующей компании является максимизация маржинальной прибыли от продажи электроэнергии по регулируемым и свободным двусторонним договорам на ОРЭМ, на рынке «на сутки вперед» и на балансирующем рынке, а также тепловой энергии потребителям. Эта задача тесно связана с необходимостью оптимального распределения электрических и тепловых нагрузок ТЭС в целях сокращения затрат на топливо.
    За многие годы энергетиками были разработаны различные методики оптимального управления режимами функционирования станций, однако большинство решений не адаптированы под особенности деятельности на ОРЭМ и не учитывают реального состояния оборудования ТЭС.
    Значимой проблемой оптимизации процессов выработки электроэнергии и тепла можно назвать прогнозирование параметров рабочего тела, таких как давление и температура. При использовании нормативных энергетических характеристик (НЭХ) оборудования ТЭС необходимо принимать во внимание величину отклонений от условий, на которые НЭХ были рассчитаны. Игнорирование или некачественная оценка этих отклонений могут привести к высоким погрешностям (до 5—8%) расхода топлива вплоть до искажения итогов оптимизационных мероприятий.
    Некоторые производители программного обеспечения в сфере оптимизации деятельности ТЭС пытаются разработать решение на основе жестко фиксированных, не меняющихся от режима к режиму номинальных параметров рабочего тела.
    Другие — делают открытыми эти параметры во всех реперных точках тепловой схемы (а их несколько десятков на ТЭЦ с поперечными связями) и для каждого случая расчета неноминального режима предлагают пользователю вводить их вручную, тем самым перекладывая с себя ответственность за результат (мол, что пользователи ввели, то и получили).
    Единственной возможностью преодоления данной проблемы становится построение имитационных математических моделей, адекватно отражающих действие элементов тепловой схемы ТЭС, а также учитывающих тепловые и гидравлические процессы в неноминальных режимах.
    Имитационное моделирование и оптимизация
    Основная цель создания имитационной модели — расчет плановых и фактических режимов генерации во всем диапазоне нагрузок ТЭС с учетом всего состава основного оборудования и применение полученных данных для оптимизации производства тепловой и электрической энергии.
    На базе имитационной модели могут выполняться следующие оптимизационные задачи:

  • составление суточного почасового графика поставки на каждую ГТП в соответствии с критерием максимизации маржинальной прибыли от продажи электроэнергии на РСВ;
  • эффективное распределение электрической нагрузки между турбоагрегатами, паровой нагрузки между отборами турбин и между котлоагрегатами на основе критерия минимального суммарного расхода топлива при заданных значениях диспетчерского графика и графика отпуска тепловой энергии;
  • расчет до конца суток почасового графика электрогенерации в разрезе каждой ГТП с учетом величины ценопринимающих заявок на БР;
  • определение ограничений электрической нагрузки Pmax и Pmin по каждой ГТП;
  • анализ сценария «что если» для расчета оптимального режима работы ТЭС в интервале оперативного планирования.
    Комплексное управление производственными процессами
    Средства имитационного моделирования и оптимизации энерговыработки эффективны в составе комплексного автоматизированного решения — информационной системы управления производственными процессами (ИСУ ПП).
    Внедрение ИСУ ПП — объективная необходимость, обусловленная задачами повышения эффективности деятельности ТЭС в целом и оптимизации загрузки генерирующего оборудования с точки зрения максимального увеличения маржинальной прибыли и/или сокращения затрат на топливо.
    На основе многолетнего опыта проектирования автоматизированных комплексов для энергопредприятий и анализа сложившихся отношений на рынке электроэнергии компанией «КРОК» разработана информационная система управления производственными процессами на базе решений 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 11 000, 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. 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).
    В российской практике известен проект компании «КРОК» по созданию на базе PI System центра сбора технологической информации о производстве тепловой энергии (ЦСТИ ТЭ) в ОАО «ТГК-6». Система обеспечивает мониторинг, диспетчеризацию и оперативный контроль качества и объемов выработки тепла. В России это первое применение PI System для решения задач контроля и диспетчеризации производственных процессов в крупных генерирующих компаниях.
    Не так давно успешно завершился пилотный проект по внедрению системы моделирования и оптимизации режимов ТЭЦ (СМиОР) на базе ПО Thermoflow в одной из крупнейших энергокомпаний. На данный момент специалистами «КРОК» ведется проработка полноценного варианта этого проекта.