Эффект от внедрения систем управления производством на тепловых станциях

Рубрика:

ИТ в энергетике

 

Автор

Максимов Вячеслав, Руководитель направления систем промышленной оптимизации компании «КРОК»

 

    Задача оптимизации режимов работы электростанций всегда была и остается одной из важнейших в энергетике. После ввода новых правил функционирования рынка и формирования конкурентного рынка электроэнергии весьма актуальными стали вопросы эффективного управления тепловой электростанцией со сложным составом оборудования (особенно при наличии как блочных, так и неблочных агрегатов, пиковых водогрейных котлов и пр.). Кроме того, существенно изменились объемы отпуска тепла от теплоэлектроцентралей по сравнению с проектными заданиями, и это тоже необходимо принимать во внимание.
    В данный момент существует немалое количество методик по совершенствованию процессов управления режимами работы электростанций. Однако большинство из них являются скорее технологическими и практически не учитывают особенности деятельности генерирующей компании в условиях рынка при значительном количестве внешних связей по отпуску тепловой и электрической энергии, из-за чего применение данных методик в общем цикле «трейдинг — производство» затруднительно.
    Зачастую перед производственными и трейдинговыми подразделениями генерирующего предприятия стоят несогласованные цели, что при отсутствии единой системы контроля эффективности производства приводит к конфликту интересов и далеко не самым лучшим для компании результатам.
    Одним из способов решения данной проблемы является создание в рамках генерирующего предприятия комплексной системы управления производственными процессами (ИСУ ПП), использующей в качестве базовых единые источники информации о технологических операциях и единую модель работы электростанции.
    Главная цель внедрения системы — повышение эффективности генерирующей компании и оптимизация загрузки генерирующего оборудования с точки зрения максимизации маржинальной прибыли и/или минимизации затрат на топливо, при этом на различных этапах планирования производственной деятельности могут быть применены разные критерии оптимизации. В рамках создания ИСУ ПП последовательно (по­этапно) должны решаться следующие задачи управления производством:

  • сбор/анализ технологической информации, оперативный контроль фактических производственных показателей и коммерческая диспетчеризация (работа на балансирующем рынке);
  • усовершенствование процессов получения электроэнергии и тепла по критериям минимизации удельных расходов топлива и максимизации маржинальной прибыли компании и расчет фактических и плановых показателей (ТЭП);
  • оперативное планирование производственной деятельности компании, автоматизация деятельности на рынке «на сутки вперед»;
  • создание единого информационного пространства с корпоративными системами управления (КИСУ, ТОиР, CRM).
    ИСУ ПП по своему функциональному назначению (или природе) представляет собой гетерогенную систему, состоящую из нескольких законченных прикладных подсистем и отдельных программных компонент, выполняющих расчетные, аналитические и оптимизационные задачи или сервисные функции. Кроме того, ИСУ ПП обеспечивает интеграцию с модулями КИСУ (ERP).
    Главными задачами в отношении процессов производства электроэнергии и тепла являются оптимизация состава теплового и генерирующего оборудования при заданных тепловых и электрических нагрузках, объемов выработки и распределения нагрузки при конкретном составе оборудования при планировании деятельности, расчет оптимальных ценовых заявок для РСВ и БР, а также проведение сценарного анализа «что если» для поиска наилучшего режима работы ТЭС при планировании на сутки вперед для оперативного планирования и ведения режима в темпе процесса.
    На основе многолетнего опыта реализации проектов в электроэнергетике, а также изучения сложившихся отношений на рынке электроэнергии компанией «КРОК» разработано комплексное решение по созданию информационных систем управления производственными процессами. В основе ИСУ ПП лежат технологии специализированного программного обеспечения ведущих мировых вендоров, в первую очередь — OSIsoft (PI System) и Thermoflow.
    Наш проект по формированию на базе PI System центра сбора технологической информации о производстве тепловой энергии (ЦСТИ ТЭ) в ОАО «ТГК-6» стал первым в России в области применения OSIsoft (PI System) в целях мониторинга, оперативного контроля качества и объемов выработки тепла и диспетчеризации производственных процессов в крупных генерирующих компаниях.
    Специалисты «КРОК» оценили экономический эффект от внедрения комплексной системы управления производством, для чего был сделан сравнительный анализ суточных режимов работы ТЭЦ (для средней ТЭЦ на 75 МВт и 300 Гкал/ч), полученный путем ступенчатого подключения оптимизационного решения различной глубины. При реализации оптимизационной задачи максимизации суммарной прибыли станции были выполнены следующие действия (по критерию «максимум маржинальной прибыли»):
  • выбор часового значения Nтэц;
  • преброс Nрд между ГТП;
  • часовое распределение суточного лимита газа.
    Следует отметить, что максимизация суммарной прибыли станции невозможна без минимизации издержек. Для обеспечения данного условия основное внимание необходимо уделять сокращению топливных затрат как главного показателя экономичности работы ТЭЦ. Поэтому при решении внутристанционной оптимизационной задачи проведено распределение:
  • тепловой нагрузки котлоагрегатов;
  • нагрузки теплофикационных отборов;
  • циркуляционной воды через конденсаторы;
  • питательной воды через ПВД;
  • электрической нагрузки;
  • суточного лимита газа;
  • сетевой воды через ПСГ.
    По результатам расчетов общий экономический эффект от комплексной оптимизации производства проявился в увеличении суточной маржинальной прибыли на 13,73% за счет:
  • улучшения часового распределения суточного лимита газа (0,81%);
  • выбора часового значения Nтэц по критерию «максимум маржинальной прибыли» (9,37%);
  • оптимизации работы котельного отделения (0,6%);
  • оптимального распределения:
  • тепловых нагрузок отборов и электрической производительности турбоагрегатов (1,86%);
  • циркуляционной воды между конденсаторами ТА (0,34%);
  • питательной воды между группами ПВД турбоагрегатов (0,46%);
  • сетевой воды между ПСГ турбо­агрегатов (0,3%).
    Из вышеизложенного видно, что наибольший эффект достигается, когда «коммерческая» оптимизация (максимизация маржинальной прибыли) дополняется технологической (минимизация затрат на выработку электроэнергии и тепла). Здесь наиболее показательно взаимодействие трейдинговых и производственных подразделений в цикле «РСВ — БР», когда запланированные режимы функционирования приходится корректировать и быстро оптимизировать по уточненному диспетчерскому графику от Системного оператора.