ZARZĄDZANIE I MONITOROWANIE PRODUKCJI W ELEKTROWNI I ELEKTROCIEPŁOWNI

Transkrypt

1 ZARZĄDZANIE I MONITOROWANIE PRODUKCJI W ELEKTROWNI I ELEKTROCIEPŁOWNI

2 Enerbit Sp. z o.o. ul. Czerniakowska 28 B Warszawa Tel: Fax: info@enerbit.com

3 spis treści 1. Sprawność i bilans cieplny kotła Moduł laboratoryjny Przygotowywanie paliwa Monitorowanie strat ciepła w kotle Monitorowanie eksploatacji młynów węglowych Sprawność turbiny i bilans cieplny Układ regeneracji Człon ciepłowniczy Sprawność urządzeń pomocniczych Monitorowanie skraplacza turbiny i chłodni Generator Wskaźniki techniczno-ekonomiczne Kontrola uruchamiania kotła BOT-K Kontrola uruchamiania turbiny BOT-T Kontrola procedur w trybie on-line Kontrola strat rozruchowych Monitorowanie naprężeń Monitorowanie zużycia materiałowego Programowe liczniki energii Charakterystyki urządzeń Rozliczanie produkcji Koszty produkcji i przychody Model elektrociepłowni Prognozowanie obciążenia cieplnego elektrociepłowni Prognozowanie obciążenia elektrycznego Optymalizacja zysku moduł Cogenopt Optymalizacja eksploatacji z akumulatorem ciepła moduł CogenoptA...28 Platforma aplikacji Lista referencyjna

4 1. Sprawność i bilans cieplny kotła Grafika ekranowa sprawności kotła fluidalnego. Moduł programowy sprawności kotła ma zastosowanie do kotłów opalanych pyłem węglowym, olejowych, gazowych, na biomasę, fluidalnych i odzyskowych. Oprogramowanie modułu umożliwia obliczenia również dla przypadku równoczesnego spalania kilku rodzajów paliw. W module dokonywane są obliczenia bilansu, strat cieplnych i sprawności. Obliczenia wykonywane są na podstawie bieżących pomiarów pobieranych z bazy danych lub z systemu sterowania. Wyniki obliczeń w każdym cyklu obliczeniowym udostępniane są obsłudze w formie grafiki ekranowej. Dane uzyskiwane z obliczeń są również zapisywane do bazy danych z możliwością ich późniejszej analizy. W zależności od wielkości kotła i rodzaju paliwa obliczenia są prowadzone metodą bezpośrednią lub metodą strat. Dla kotłów opalanych węglem sprawność obliczana jest przez wyznaczenie głównych strat ciepła, przy czym konieczny do obliczeń skład spalin jest określany przy użyciu procedur iteracyjnych. Zastosowana metodyka obliczeń oparta została na zależnościach opisanych w normie PN-EN z 2006 roku Kotły wodnorurkowe i urządzenia pomocnicze. Część 15: badania odbiorcze. Możliwe jest również zastosowanie innych metod obliczeń sprawności w tym metody opisanej w normie ASME. Sprawność kotłów, w których równocześnie spala się kilka różnych rodzajów paliw jest obliczana na podstawie składu powstającego kompozytu paliwowego, będącego kombinacją składu paliw składowych. Obsługa jest informowana o aktualnej wartości strat cieplnych, o składnikach bilansu cieplnego, energii chemicznej paliwa, zużywanej na produkcję pary oraz szeregu wielkości, z których niektóre wymieniono niżej. Skład spalanego paliwa na podstawie analizy chemicznej poszczególnych gatunków paliw (przy równoczesnym spalaniu paliwa podstawowego i paliw dodatkowych) oraz na podstawie pomiarów składu spalin wylotowych określany jest aktualny skład spalanego kompozytu paliwowego. Zależność straty wylotowej od nadmiaru powietrza do spalania i temperatury spalin. Zależność ta jest liczona dla warunków aktualnych tj. dla istniejącego w tym momencie składu spalin, średniej wartości tlenu w spalinach i temperatury spalin na wylocie kotła. Zależność straty niecałkowitego spalania od warunków spalania. Zawartość części palnych w popiele i żużlu są estymowane na bieżąco przy użyciu modeli neuronowych. Wyznaczana jest aktualna wartość straty oraz jej zależność od czynnika mającego na nią w danej chwili największy wpływ. W prostszym rozwiązaniu zamiast modelu neuronowego ma zastosowanie wynik analizy laboratoryjnej składu paliwa. Obsługa, mając ilościowe informacje o wpływie poszczególnych wielkości na sprawność kotła, ma możliwość samodzielnego podejmowania działań pro-ekonomicznych podczas jego eksploatacji. 4

5 2. Moduł laboratoryjny Przykładowy interfejs użytkownika modułu laboratoryjnego. Moduł laboratoryjny jest bazą danych laboratoryjnych, w której gromadzone są wpisy po dokonaniu analiz. Baza wraz z interfejsem użytkownika umożliwia korzystanie z tych danych zarówno przez personel jak i aplikacje, które mogą automatycznie pobierać te dane i wykorzystywać je w obliczeniach. W obliczeniach sprawności kotła potrzebne są wyniki analizy spalanego paliwa, popiołu i żużla. Dane te są przez aplikację pobierane z bazy danych wraz z ich stopkami czasowymi. W bazie danych mogą być archiwizowane następujące przykładowe wielkości: Woda zdemineralizowana: twardość, kwasowość, przewodność, krzemionka, żelazo, miedź. Woda zasilająca: twardość, kwasowość, przewodność, krzemionka, eliminox. Woda kotłowa: kwasowość, przewodność, fosforany, parametr p, parametr m. Para nasycona: przewodność, krzemionka. Para przegrzana: przewodność, krzemionka. Kondensat: twardość, kwasowość, przewodność, krzemionka, amoniak. Węgiel, analiza techniczna: wartość opałowa, zawartość C, zawartość S, zawartość popiołu, zawartość wilgoci. Węgiel, analiza pierwiastkowa: wartość opałowa, zawartość C, zawartość S, zawartość N, zawartość H, zawartość O, zawartość H2O. Spaliny, zawartość części palnych: w popiele, w żużlu. rurociąg pyłowy 2: R200, R125, R90. Przemiał, młyn 1, rurociąg pyłowy 1: R200, R125, R90; Przemiał, młyn 2, rurociąg pyłowy 1: R200, R125, R90; rurociąg pyłowy 2: R200, R125, R90. Oprócz bazy danych laboratoryjnych moduł zawiera dwa interfejsy: Interfejs użytkownika korzystającego z zapisanych danych. Interfejs laboratoryjny służący do dokonywania wpisów do bazy danych przez upoważnione osoby. Autoryzacja osoby dokonującej wpisów jest dokonywana za pośrednictwem nazwy użytkownika i hasła. Users Id Name Initials Password 1 Alexis Galwarys AG *** 5 Alicja Kubicki AK ****** 12 Ann Neugebauer AN ******** 4 Barbara Zeeman BZ *** 16 Dafne Coperer DK **** 2 Hana Lexwind HL ******** 5

6 3. Przygotowywanie paliwa Grafika ekranowa przedstawiająca bieżący skład kompozytu paliwowego przy równoczesnym spalaniu węgla, biomasy (2 rodzaje) oraz biogazu. Obecnie w wielu elektrowniach i elektrociepłowniach stosuje się współspalanie dwóch lub większej liczby gatunków paliw. Jeżeli proporcja ilości spalanych paliw nie jest wymuszona to zawsze powstaje pytanie o najlepszy ich stosunek. Odpowiedź następuje poprzez ocenę sprawności w obu przypadkach. Do obliczeń sprawności konieczna jest znajomość składu chemicznego kompozytu paliwowego, który powstaje w procesie spalania różnych paliw. Dlatego aplikacja określa na bieżąco udział składników elementarnych, które są doprowadzane wraz z paliwem do kotła. Na grafice ekranowej są przedstawione, jako skład kompozytu paliwowego. W przypadku spalania dwóch znanych paliw jest możliwe dokonanie analizy regresyjnej wyników ww. obliczeń ekonomicznych i uzyskanie prostej zależności sprawności kotła od stosunku tych paliw. Na wykresie po lewej, przedstawiono taką zależność dla kotła fluidalnego spalającego węgiel i podawany hydraulicznie muł węglowy o pogorszonych własnościach, ale znacznie tańszy od paliwa podstawowego. Optymalny udział w spalaniu paliwa dodatkowego. Sprawność kotła przy różnym udziale paliwa dodatkowego. Wykres ten uzupełniony cenami paliw umożliwia znalezienie optymalnych ich proporcji. Powyżej przedstawiono wykres, który w formie jawnej określa ile należy spalać paliwa dodatkowego, aby zapewnić najwyższy przychód ze sprzedaży energii w stosunku do kosztów paliwa. Oddzielny aspekt stanowi przygotowywanie paliwa pyłowego w celu przystosowania go do spalania w kotle. Odpowiednią jakość pyłu węglowego można uzyskać przez monitorowanie młynów węglowych. Opis tego modułu przedstawiono w rozdz. Monitorowanie eksploatacji młynów węglowych. 6

7 4. Monitorowanie strat ciepła w kotle Na główne straty ciepła w kotle składają się: strata wylotowa, strata niecałkowitego spalania, strata niezupełnego spalania i strata konwekcji i promieniowania. Ta ostatnia nie zależy od warunków prowadzenia eksploatacji, a strata niezupełnego spalania w nowoczesnych kotłach jest pomijalnie mała. Monitorowanie straty wylotowej odbywa się przez śledzenie punktu pracy na wykresie ze współrzędnymi niezależnymi (tlen w spalinach i temperatura wylotowa spalin). Linie wykresu są obliczane stosownie do aktualnego składu chemicznego spalin i zawartości wilgoci. Kontrolowanie tej największej straty ciepła umożliwia bieżącą kontrolę sprawności kotła. Obsługa może dokonywać zmian ustawień wartości zadanej tlenu w przypadku, gdy to jest celowe i możliwe. Drugą, co do wielkości stratą ciepła w kotle jest strata niecałkowitego spalania wynikająca z pozostałości niespalonych części palnych w popiele lotnym i dennym (żużlu). Zawartość części palnych w popiele lotnym nie jest mierzona metodami bezpośrednimi i dlatego jej wielkość określa się laboratoryjnie, co jest poważną wadą, ponieważ opóźnienie uniemożliwia jej kontrolę w trybie on-line. W celu usunięcia tej wady zastosowano model, którego własności określane są przy użyciu sztucznej sieci neuronowej. W wyniku działania tego modelu otrzymujemy przebieg zawartości części palnych w popiele lotnym z rozdzielczością czasową wynoszącą 10 sekund. Przykładowy przebieg przedstawiony jest na rysunku. Zmiany własności obiektu (zużywanie się elementów mielących młynów, okresowe zmiany paliwa itp.) powodują, że cenna staje się druga cecha modelu neuronowego polegająca na ciągłym douczaniu się modelu. Wykorzystuje się tu możliwość weryfikacji własności modelu poprzez ciągłą konfrontację z prowadzonymi badaniami laboratoryjnymi, które w tym przypadku nie muszą być wykonywane codziennie. Porównanie wyników działania nauczonego modelu neuronowego wyznaczającego zawartość części palnych w popiele lotnym przedstawia rysunek, na którym dla porównania zestawiono wyniki pomiarów laboratoryjnych i pomiarów estymowanych dla tych momentów, w których pobierano próbki popiołu. Monitorowanie na bieżąco straty wylotowej kotła pyłowego. Monitorowanie na bieżąco części palnych w popiele lotnym. Części palne w popiele lotnym porównanie wyników laboratoryjnych i wartości estymowanych za pomocą modelu neuronowego. 7

8 5. Monitorowanie eksploatacji młynów węglowych Grafika ekranowa modułu monitorowania młynów węglowych. Jednostkowe zużycie energii na mielenie węgla. Zawartość części palnych w popiele lotnym. Moduł młynowy monitoruje warunki pracy samego młyna i wpływ działania zespołu młynowego na stratę niecałkowitego spalania w kotle. Obsługa ma możliwość śledzenia następujących wielkości: Punkt pracy w zakresie jednostkowego zużycia energii elektrycznej na mielenie węgla na wykresie o współrzędnych: jednostkowa wentylacja i pozycja separatora pyłowego. Operator widzi rzeczywisty punkt pracy w formie bieżącej wartości jednostkowego zużycia energii i rodziny uśrednionych statystycznie charakterystyk wentylacji młyna (punkt pracy dla warunków odniesienia). Z tego wynika odchylenie od warunków standardowych, co może być wywołane pogorszeniem stanu elementów mielących lub jakości paliwa. Punkt pracy w zakresie zawartości części palnych w popiele lotnym przedstawiany na wykresie o współrzędnych: jednostkowa wentylacja i położenie separatora młynowego. W tym przypadku współrzędne te oznaczają średnie ważone wartości dla zespołu aktualnie pracujących młynów. Podobnie jak w pierwszym przypadku punkty pracy są dwa. Rzeczywisty punkt pracy (laboratoryjny pomiar Cp) i punkt pracy dla warunków uśrednionych (standardowych). Przedstawione wykresy umożliwiają ocenę działania młynów i wpływu ich pracy na sprawność kotła. Umożliwiają działania korygujące w zakresie ustawień separatorów i układu regulacji powietrza zarówno pierwotnego jak i wtórnego. 8

9 6. Sprawność turbiny i bilans cieplny Grafika turbiny kondensacyjno- upustowej. Wykres temperatura entropia. Wmodule programowym sprawności turbiny liczony jest jej bilans cieplny wraz z układem regeneracji. Dla turbin kondensacyjnych bilans obejmuje kondensator z układem wody chłodzącej, a dla turbin ciepłowniczych bilans wymienników ciepła i układu eksportu ciepła. Moduł realizuje obliczenia dla: Turbin parowych Turbin przeciwprężno-upustowych Turbin kondensacyjnych Turbin gazowych Układów parowo gazowych 9

10 Program obliczający sprawność opiera się na znajomości entalpii i entropii na wlocie i wylocie każdego stopnia turbiny. W turbinach, w których w pewnej części upustów jest para mokra o nieznanym stopniu suchości program, na podstawie dostępnych wielkości mierzonych, wyznacza na bieżąco krzywą rozprężania pary i określa wszystkie potrzebne parametry dla całego układu przepływowego turbiny. Wielkościami wyjściowymi, które są eksportowane do bazy danych, jako wynik obliczeń turbozespołu są: sprawność wewnętrzna części WP, SP i NP, moc cieplna w charakterystycznych punktach układu przepływowego i moc mechaniczna na wale części WP, SP i NP, moc cieplna w parze z każdego upustu turbiny, moc elektryczna generowana w skojarzeniu i w kondensacji, moc potrzeb własnych elektrycznych i cieplnych przeznaczanych na produkcję energii elektrycznej, ciepła i potrzeby ogólne, sprawność wytwarzania energii netto i brutto, współczynnik skojarzenia produkcji ciepła i energii elektrycznej. Wykres entalpia entropia. Moduł programowy obliczeń sprawności turbiny przedstawia następujące dodatkowe informacje, które mogą mieć znaczenie dla personelu ruchowego elektrowni: Krzywa rozprężania pary w części przepływowej turbiny dzięki której jest możliwa ocena aktualnych warunków jej eksploatacji, stopnia dławienia w zaworach regulacyjnych, w zaworach średnioprężnych (SP), efektu wentylacyjnego ostatnich stopni itp. Historia zmian sprawności przebieg sprawności w ostatnich 8 godzinach wizualizowany w celu uwidocznienia korelacji między inicjowanymi zmianami warunków eksploatacji i sprawnością. Odchyleniach sprawności od jej wartości projektowej, które nastąpiły na skutek odchyleń warunków pracy w stosunku do warunków określonych w projekcie. Wrażliwość sprawności na zmiany parametrów eksploatacyjnych to wielkość zmiany sprawności spowodowana zmianą określonej wielkości fizycznej. Obsługa wie jak w danym momencie wpływa na sprawność np. temperatura i ciśnienie pary dolotowej, próżnia w kondensatorze, zanieczyszczenie powierzchni kondensatora wymiana ciepła w podgrzewaczach regeneracyjnych, czy spadek ciśnienia na zaworach SP (w elektrociepłowniach). Określone w wyniku obliczeń parametry pary i strumienia pary, wody, kondensatu i skroplin umożliwiają obliczenia wszystkich wielkości potrzebnych do tworzenia raportów, wykorzystywanych w statystyce energetycznej i w planowaniu produkcji. Przedstawienie w formie jawnej zależności sprawności od najważniejszych czynników pozwala obsłudze podejmować samodzielnie optymalizację eksploatacji. 10

11 7. układ regeneracji Moduł regeneracji oblicza bilans ciepła i wielkości związane z wymiennikami regeneracyjnymi. Są to następujące grupy danych: Bilans ciepła wymienników. ciepła. Strumień ciepła do powierzchni wymiany Strumień pary z upustów do wymienników. Spiętrzenie temperatury w wymienniku. Grafika ekranowa układu regeneracji. 8. Człon ciepłowniczy Moduł programowy monitorujący działanie członu ciepłowniczego wyznacza bilans i charakterystyczne wielkości związane z produkcją i przesyłem ciepła na zewnątrz. Oprócz bilansu energetycznego wyznaczane są spiętrzenia temperatury w wymiennikach ciepłowniczych, które są miernikiem sprawności wymiany ciepła. W tym module są obliczane strumienie pary z upustów turbiny zasilających wymienniki podturbinowe. Uzyskane w ten sposób dane stanowią podstawę do obliczeń sprawności turbiny. Grafika przykładowego członu ciepłowniczego. 11

12 9. Sprawność urządzeń pomocniczych Zużycie energii elektrycznej na potrzeby własne stanowi znaczącą część produkcji elektrociepłowni. Z tego względu zaleca się monitorowanie punktów pracy dużych odbiorników energii i ich bieżącej sprawności. Przeznaczony do tego celu moduł programowy kontroluje wentylatory powietrza do kotła, młynowe, spalin (wentylatory ciągu i recyrkulacyjne), pompy zasilające i pompy sieciowe. Sprawność urządzeń wyznacza się na podstawie prowadzonych na bieżąco obliczeń mocy hydraulicznej czynnika i pobieranej mocy elektrycznej. W innym wariancie grafiki ekranowej punkt pracy urządzenia jest widoczny na tle krzywych równej sprawności. Tę rodzinę krzywych uzyskuje się z bazy danych zawierających dane historyczne. Monitorowanie pomp wody zasilającej. Grafika ekranowa wentylatorów spalin punkt pracy i wykres aktualnych oporów przepływu. 12

13 10. Monitorowanie skraplacza turbiny i chłodni Interfejs graficzny skraplacza turbiny i chłodni. Całość ma zadanie informować obsługę o najlepszych warunkach pracy skraplacza wraz z informacją jak te warunki osiągnąć za pomocą chłodni. Punkt pracy skraplacza ma istotne znaczenie dla sprawności turbiny. Jest on funkcją pracy układu chłodzenia. Monitoring układu chłodzenia np. z chłodniami wentylatorowymi jest ukierunkowany na wskazywanie poprawnej relacji pomiędzy temperaturą wody chłodzącej a liczbą załączonych celek chłodni i prędkością obrotową wentylatorów. Wynik jest następnie wykorzystywany do ustalenia punktu pracy skraplacza we współrzędnych: temperatura w skraplaczu w funkcji strumienia skraplanej pary, gdzie temperatura wody chłodzącej jest monitorowanym parametrem. 13

14 11. Generator Interfejs graficzny programowego modułu generatora. Zadaniem programowego modułu generatora jest monitorowanie jego punktu pracy na wykresie kołowym, który jest uzupełniony o przedziały ograniczeń. Zazwyczaj oblicza się następujące wielkości: Moc czynna i moc bierna na wykresie kołowym. Cosinus kąta fazowego i kąt fazowy. Kąt mocy i trójkąt mocy. Ograniczenia mocy przy przewzbudzeniu i niedowzbudzeniu. Zmiany sprawności generatora z mocą wytwarzana i katem fazowym. Zmiany sprawności generatora są obliczane w stosunku do danych producenta dla warunków znamionowych. W tym celu moduł koryguje straty w miedzi i w żelazie w zależności od wytwarzanej mocy czynnej i biernej. 12. Wskaźniki techniczno-ekonomiczne Grafika wskaźników techniczno-ekonomicznych. Wskaźniki techniczno-ekonomiczne są obliczane dla potrzeb Pionu Analiz Ekonomicznych Elektrociepłowni, Pionu Rozliczeń Produkcji i operatorów bloku. Wielkości te są wykorzystywane, jako zagregowane w różnym horyzoncie czasowym. W celu umożliwienia obliczeń dla dowolnego zastosowania obliczenia prowadzi się z rozdzielczością czasową wynoszącą 10 sekund. Przykładowy zestaw wskaźników obliczanych oddzielnie dla obiegu kondensacyjnego i w układzie skojarzonym: Moc elektryczna brutto, netto. Sprawność wytwarzania energii elektrycznej. Jednostkowe zużycie energii chemicznej paliw do wytwarzania energii elektrycznej. Moc potrzeb własnych elektrycznych; związanych z produkcją en. elektrycznej; związanych z produkcją ciepła. Moc cieplna wysyłana na zewnątrz na cele grzewcze i technologiczne. Moc cieplna wysyłana na zewnątrz wytworzona w skojarzeniu. Sprawność wytwarzania ciepła. Jednostkowe zużycie energii chemicznej paliw do wytwarzania ciepła. Moc potrzeb własnych cieplnych. Moc potrzeb własnych cieplnych związanych z produkcją energii elektrycznej; z produkcją ciepła wysyłanego na zewnątrz. 14

15 13. Kontrola uruchamiania kotła BOT-K Interfejs operatorski uruchamiania kotła. Wczasie uruchomienia, wyłączania z ruchu i podczas głębokich zmian obciążenia w elementach grubościennych kotła powstają naprężenia mechaniczne i termiczne. W celu unikania przekroczeń wartości dopuszczalnych główne elementy grubościenne są objęte kontrolą. Różnica między wartością dopuszczalną naprężeń a ich wartością rzeczywistą jest marginesem naprężeń. Margines ten jest kontrolowany w trybie on-line dla każdego elementu grubościennego, który może ograniczać szybkość uruchamiania lub wyłączania kotła z ruchu. Wielkość ta informuje operatora o możliwości zwiększenia szybkości uruchomienia kotła w danym momencie. Moduł kontroli eksploatacji zawiera narzędzia umożliwiające koordynację uruchamiania. Podstawą obliczeń jest model, który odwzorowuje proces akumulacji ciepła w objętości parownika i w podgrzewaczu wody. Na ilustracji (powyżej) przedstawiono fragment interfejsu graficznego użytkownika dla operatora kotła. Zaznaczona jest aktualna linia akumulacji ciepła oraz aktualny i optymalny strumień pary z kotła. Po dokonaniu koordynacji procesu akumulacji ciepła w parowniku staje się możliwe wyznaczenie dopuszczalnego wzrostu strumienia paliwa do kotła i strumienia odbieranej pary. Oba rodzaje marginesów obciążenia umożliwiają prowadzenie uruchomienia z maksymalną szybkością. Moduł kontroli uruchamiania kotła jest wyposażony w funkcję podpowiedzi kontekstowych dla operatora. Jej celem jest przypominanie operatorowi o koniecznych do wykonania w danej chwili czynnościach lub wyświetlenie ostrzeżeń o stanach, które nie są dopuszczalne. Moduł kontroli uruchomień umożliwia takie prowadzenie uruchomienia kotła, przy którym straty rozruchowe są najmniejsze. Zapewnione są przy tym warunki bezpieczeństwa eksploatacji. 15

16 14. Kontrola uruchamiania turbiny BOT-T Dla operatora turbiny dostępne są następujące elementy: Ograniczenia termiczne turbiny zawierające kryteria rozruchowe. Ograniczenia związane z zaworem odcinającym. Ograniczenia korpusu wew. WP. Ograniczenia korpusu zew. WP. Ograniczenia korpusu SP. Pomiary specjalne (wyciąg syntetyczny). Pomiary ogólne. Warunki uruchomienia turbiny. Interfejs operatorski uruchamiania turbiny. Monitorowana jest mimośrodowość, przesuw osiowy, wydłużenia, temperatura metalu i drgania łożysk. Wizualizacja drgań łożysk turbozespołu w płaszczyźnie X i Y przedstawia graf w formie elips. Barwne powierzchnie umożliwiają szybką ocenę poziomu drgań i dynamiki zmian ich amplitudy w stosunku do obowiązujących w danym momencie wartości. Interfejs operatorski uruchamiania turbiny drgania, wydłużenia i przesuw osiowy. 16

17 15. Kontrola procedur w trybie on-line Zalecenia: Do zaworu odcinającego podać parę o temperaturze = C. Temperaturę pary podnosić do C z szybkością = 2 0 C/min. Wygrzać zawór odcinający do temperatury minimum = C. Dopuszczalny gradient temperatury metalu Z0 = 2 0 C/min. Przykładowe komunikaty doradcy kontekstowego. Kontrola procedur uruchamiania zarówno kotła jak i turbiny jest dedykowana operatorowi w formie doradcy kontekstowego. Celem jest zapewnienie operatorowi ścisłego kontaktu z procesem uruchamiania. Komunikaty są podzielone na dwie grupy. Do pierwszej należą informacje o mającym nastąpić zdarzeniu z procedury uruchamiania, a druga należy do grupy ostrzeżeń. Powyżej przedstawiono kilka przykładowych komunikatów. Komunikaty dotyczące kotła: o 6,0 C niższa od temp. wrzenia. Temperatura wody w podgrzewaczu wody jest tylko W podgrzewaczu woda jest w stanie wrzenia. Przegrzewacz pary IV stopień temp. metalu rur przekracza o 7 C wartość dopuszczalną. Zwiększyć wtrysk! Za duża akumulacja ciepła w parowniku! Podnoś temp. nasycenia z szybkością 1.52 C/min. Komunikaty dotyczące turbiny: poniżej 186 C. Temp. pary przed zaworem odcinającym nie może być Dopuszczalny gradient temp. pary przed zaworem odcinającym nie może przekraczać 1.36 C/min. Przewidywany czas synchronizacji: 19:03: Kontrola strat rozruchowych Moduł Strat Rozruchowych jest narzędziem przeznaczonym do bieżącego określania wielkości strat energii i kosztów rozruchowych, powstałych podczas cyklu rozruchowego, obejmującego wyłączanie, postój i uruchomienie bloków energetycznych. Dodatkowo moduł ten na podstawie zgromadzonych danych historycznych o dotychczasowych uruchomieniach tworzy szablon uruchomień służący do prognozowania wielkości strat rozruchowych oraz kosztów dla planowanego w przyszłości wyłączenia i ponownego uruchomienia jednostki. W module zastosowano metodę bezpośrednią wyznaczania strat energii. Moduł archiwizuje w lokalnej bazie danych parametry związane z rozruchami dla bloków energetycznych dla różnych typów uruchomień: Dla uruchomienia ze stanu zimnego, ciepłego i gorącego (czynnikiem warunkującym jest temp. korpusu turbiny). Program na podstawie określonych algorytmów oznacza także przypadki, dla których proces uruchamiania odbiega od warunków optymalnych (stany awaryjne). Obliczenia w programie odbywają się w trybie on-line. Program na bieżąco kontroluje stan pracy urządzeń energetycznych, poszukując charakterystycznych etapów cyklu rozruchowego (wyłączenie, postój, uruchomienie). Po zakończeniu każdego uruchomienia następują obliczenia związane z danym uruchomieniem oraz aktualizacja szablonu prognozowanych strat rozruchowych. Dla określonego stanu początku i końca danego uruchomienia bloku aplikacja wykonuje szczegółowe obliczenia dla każdego etapu rozruchowego jednostki. 17

18 17. Monitorowanie naprężeń Interfejs naprężeń termicznych kotła.. Naprężenia w elementach grubościennych kotła powstają głównie na skutek działania ciśnienia wewnętrznego. Różnica pomiędzy wartością dopuszczalną naprężeń termicznych, a ich wartością chwilową jest marginesem naprężeń termicznych. Ze względów bezpieczeństwa margines ten jest monitorowany w sposób ciągły. Moduł ten spełnia następujące podstawowe funkcje: Wyznacza w trybie on-line marginesy naprężeń termicznych w głównych elementach ciśnieniowych kotła. Określa zapas bezpieczeństwa dla powierzchni ogrzewalnych przez kontrolę obciążenia cieplnego jej elementów ogrzewanych głównie elementów przegrzewacza pary. Elementami ograniczającymi szybkość uruchamiania kotła są jego ciśnieniowe elementy grubościenne. Podstawową funkcją modułu programowego uruchamiania kotła jest bieżąca identyfikacja naprężeń termicznych i na tej podstawie wyznaczanie marginesów naprężeń, które mogą powstawać w wyniku prowadzenia jego uruchamiania. Naprężenia mechaniczne są obliczane z wykorzystaniem stosownych norm. Naprężenia termiczne w elementach grubościennych są obliczane w trybie on-line, a metoda obliczeń jest uzależniona od stopnia złożoności kształtu elementu grubościennego i zastosowanej metody pomiarowej temperatury metalu. Wynik obliczeń jest przetwarzany na informację, która ma dwa zastosowania: Informacja wyświetlana na monitorze ekranowym operatora bloku. Informacja dla układu regulacji reprezentująca ograniczenia termiczne kotła. W pierwszym zastosowaniu operator wykorzystuje otrzymaną informację do ręcznego prowadzenia uruchamiania. Moduł naprężeń termicznych jest uzupełnieniem systemu diagnostycznego elektrowni. Okresowe badania materiału elementów grubościennych bloku przy użyciu metod nieniszczących NDE umożliwiają ocenę stopnia zniszczenia każdego elementu. Jednakże poprawność eksploatowania urządzeń w okresie pomiędzy kolejnymi badaniami NDE jest kontrolowana przez przedstawiony moduł programowy naprężeń termicznych. 18

19 18. Monitorowanie zużycia materiałowego Grafika ekranowa modułu zużycia materiałowego. Historia eksploatacji elementów urządzeń bloku energetycznego zapisuje się w strukturze materiału, a jej skutkiem jest sukcesywna utrata jego własności wytrzymałościowych. Mechanizm wyczerpywania się resursu materiału został zidentyfikowany a opis matematyczny tego procesu umożliwia z określoną dokładnością ocenę aktualnego stanu na podstawie przebiegu historii eksploatacji. Miarą destrukcyjnych skutków eksploatacji są dwie wielkości: Suma uszkodzeń materiału na skutek działania naprężeń i wysokiej temperatury zużycie pełzaniowe. Suma uszkodzeń na skutek cyklicznych zmian naprężeń w wysokiej temperaturze zużycie zmęczeniowe. Oba rodzaje destrukcji działają łącznie a ich liczbowa wartość jest miarą zużycia materiału (Usage Factor). W module kontroli uruchamiania kotła następuje ciągła identyfikacja naprężeń mechanicznych i termicznych w wybranych elementach uznanych, jako elementy kryterialne. Wielkości te są podstawą do obliczenia naprężeń łącznych. Te sumaryczne naprężenia powodują degradację materiału, której skutek można oszacować na podstawie badania historii ich zmian w czasie eksploatacji. Moduł programowy oblicza następujące wielkości: Sumaryczne naprężenia w ciśnieniowych elementach kryterialnych. Estymowane zużycie materiału na skutek jego pełzania wysokotemperaturowego. Estymowane zużycie materiału na skutek niskocyklicznego zmęczenia. Łączne zużycie materiału kontrolowanych elementów (Usage Factor). Prowadzone w sposób ciągły obliczenia umożliwiają dokonywanie na bieżąco oceny miejsc występowania zagrożeń i korygowanie sposobu eksploatacji bloku w celu ograniczenia tych zagrożeń w przyszłości. Na rysunku przedstawiono przykładową grafikę ekranową, na której zostały zamieszczone wartości względnego zużycia materiału na skutek zmęczenia (Fatigue) i pełzania (Creep). Wykres słupkowy pokazuje łączne zużycie materiału dla każdego elementu w formie względnej. 19

20 19. Programowe liczniki energii Programowe liczniki to aplikacja służąca do rejestrowania wielkości rozliczeniowych produkcji, dla których brak jest zainstalowanych fizycznych punktów pomiarowych. W wielu przypadkach konieczne jest monitorowanie poszczególnych danych produkcyjnych na potrzeby rozliczeniowe lub kontrolingu. Jednocześnie ze względów technicznych instalacja liczników na obiekcie może być niemożliwa. W takich sytuacjach mają zastosowanie programowe liczniki. Aplikacja wyznacza żądane wielkości na podstawie dostępnych pomiarów, korzystając z bilansów masy i energii lub obliczeniowych metod pośrednich. Aby zapewnić ciągłość pomiarów w razie ewentualnych awarii program jest instalowany na niezależnych serwerach. Aplikacja posiada zabezpieczenia uniemożliwiające ingerencję w algorytmy programu lub samych wyników zapewniając bezpieczeństwo obliczeń. System może korzystać także z pomiarów rezerwowych automatycznie zmieniając metodologię obliczeń w przypadku awarii pomiarów podstawowych. Wszystkie informacje o działaniu aplikacji są raportowane i zapisywane a informacje o błędnych pomiarach są wysyłane pocztą elektroniczną do administratora aplikacji. Przykładowe wielkości monitorowane przez programowe liczniki: Podział węgla na poszczególne kotły na podstawie wskazań wagi na wspólnym taśmociągu. Podział produkcji ciepła w wodzie grzewczej na poszczególne bloki na podstawie pomiaru na wspólnej magistrali ciepłowniczej. Produkcja ciepła w parze technologicznej przez poszczególne bloki. Produkcja ciepła w wymiennikach szczytowych z rozróżnieniem na ciepło produkowane w kogeneracji i poza kogeneracją. Produkcja ciepła z kotłów parowych. Programowe liczniki tabela z danymi. Programowe liczniki graficzne przedstawienie monitorowanych wielkości. 20

21 20. Charakterystyki urządzeń Interfejs programu do identyfikacji charakterystyk urządzeń. Przykład charakterystyki części SP turbiny. Wpraktyce eksploatacyjnej elektrowni często występuje potrzeba analizy pracy urządzeń w nietypowych warunkach. W takim przypadku prowadzi się obliczenia ekonomiczne na podstawie modelu elektrowni (elektrociepłowni). Podstawą modelu są charakterystyki poszczególnych urządzeń. Charakterystyki takie może wykonać wyspecjalizowana firma. Obecnie zdecydowana większość elektrowni ma system akwizycji danych pomiarowych, w których zapisane są dane procesowe. Można je wykorzystać do samodzielnej identyfikacji statystycznych charakterystyk urządzeń, co daje możliwość ciągłej analizy ekonomicznej pracy obiektu. Do identyfikacji charakterystyk zastosowano narzędzia oparte m.in. na sztucznej sieci neuronowej. Ta zaawansowana technika identyfikacji umożliwia późniejszą szczegółową analizę danych, ich weryfikację, ale przede wszystkim umożliwia bezpośrednie zastosowanie wyniku w innych aplikacjach wykorzystujących opracowane charakterystyki urządzeń. Funkcje aproksymujące mogą być bezpośrednio stosowane np. w arkuszach Excel. 21

22 21. Rozliczanie produkcji Przykładowy interfejs graficzny programu rozliczeń. Aplikacja jest przeznaczona do wspomagania bilansowania i rozliczania produkcji ciepła i energii elektrycznej. Służy do generowania gotowych raportów dla Służb rozliczeniowych w elektrociepłowni. Raporty generowane w systemie umożliwiają rozliczanie energii na potrzeby wewnętrzne elektrociepłowni oraz służą do rozliczeń z kontrahentami. Program umożliwia wystawianie raportów wymaganych np. do rozliczeń z Urzędem Regulacji Energetyki. Dodatkowo Użytkownicy mogą generować własne zestawy danych za pomocą prostego formularza. Narzędzie to zapewnia wygodną pracę w zakresie rozliczeń i kontrolingu produkcji. Wykonywane obliczenia realizowane przez system spełniają wymagania zawarte w normach i zaleceniach określonych przez klienta. Podstawą obliczeń są procedury odpowiadające konstrukcji i przyjętej granicy bilansowania urządzeń, które są każdorazowo dostosowywane do konkretnego układu i wymagań klienta. Program umożliwia pełną dowolność w generowaniu raportów, możliwe jest wykonywanie raportów dla dowolnego okresu czasu. Użytkownicy mogą wprowadzać zmiany w danych, dodawać komentarze do raportów, drukować raporty bezpośrednio z poziomu aplikacji lub kopiować całe zestawy danych do innych programów (np. Microsoft Excel). Każdemu raportowi można nadać status zatwierdzony, powoduje to archiwizację danego raportu oraz blokadę możliwości zmian ręcznych na raporcie. Program posiada wbudowaną walidację danych wejściowych. W przypadku awarii liczników rozliczeniowych aplikacja wykonuje obliczenia z użyciem zastępczych metod obliczeniowych, umożliwiając ciągłość w raportowaniu. Dane wejściowe o niskim wskaźniku wiarygodności są odpowiednio oznaczane a Użytkownik otrzymuje informację o zaistniałej sytuacji. Wybór kategorii raportu (przyciski po lewej stronie) oraz lista odpowiadających gotowych raportów z danej grupy (po prawej). Aplikacja prowadzi obliczenia dla całej elektrociepłowni oraz dla poszczególnych urządzeń wytwórczych w zakresie produkcji energii elektrycznej, ciepła, zużycia paliw i kluczowych wskaźników techniczno-ekonomicznych. Interfejs graficzny umożliwia w łatwy sposób zlokalizowanie odpowiedniego raportu. Dane w programie zostały pogrupowane według kategorii tematycznych. 22

23 22. Koszty produkcji i przychody Optymalizacja produkcji elektrociepłowni ma na celu osiągnięcie najlepszego stosunku przychodów uzyskanych ze sprzedaży energii elektrycznej i ciepła do wydatków na paliwo z uwzględnieniem pozostałych kosztów zmiennych związanych z produkcją energii. Różnica pomiędzy przychodem ze sprzedaży i kosztami zmiennymi stanowi zysk umowny (umowny, bo nie zawiera kosztów stałych), który jest jedynym kryterium optymalizacji. Moduł programowy kosztów umożliwia identyfikację zysku umownego. Jest on wykorzystywany w optymalizacji, symulacji uruchamianej w trybie off-line do badań porównawczych produkcji w różnych wariantach oraz jest stosowany do bieżącej optymalizacji produkcji w trybie on-line. Wielkościami wejściowymi do modułu kosztów są: Strumień kosztów paliwa (węgiel, biomasa, olej, gaz). Aktualne parametry paliw. Emisja zanieczyszczeń do atmosfery (CO w formie 2 opłaty za korzystanie ze środowiska + CO 2 w formie udziału w handlu emisją, emisja NO x, emisja SO 2 ). Strumień kosztów energii elektrycznej potrzeb własnych. Strumień kosztów ciepła zużywanego na potrzeby własne. Sprzedaż ciepła (w wodzie grzewczej, w parze tech. Sprzedaż energii elektrycznej (zakontraktowanej, zamówionej przez odbiorców linii średnich napięć, sprzedawanej na Towarowej Giełdzie Energii). Informacje o prawach majątkowych dotyczących energii czerwonej i zielonej. Informacje o cenach energii zakontraktowanej, i z rynku RDN. Standardowo moduł kosztów oblicza wartość zysku umownego za okres jednej godziny. Okresy dobowe, miesięczne i inne stanowią sumę wyników godzinowych i mogą być policzone z użyciem narzędzi bazodanowych. Mogą występować trzy przypadki użycia modułu kosztów: Do oceny okresu minionego dane wejściowe pobierane są z bazy danych archiwalnych. Do optymalizacji bieżącej dane wejściowe pobierane są z bazy danych procesowych. Do optymalizacji produkcji z wyprzedzeniem czasowym konieczny jest model elektrociepłowni i prognozowane obciążenie cieplne oraz prognozowane ceny RDN. 23

24 23. Model elektrociepłowni Analiza wielowariantowa pracy elektrociepłowni przy zadanych warunkach zewnętrznych jest możliwa jedynie przy użyciu jej matematycznego modelu. To samo odnosi się do analizy warunków eksploatacji, które mają dopiero wystąpić w przyszłości. Dla tych celów stosuje się matematyczny model poszczególnych urządzeń elektrociepłowni. Model poddany jest weryfikacji na podstawie innego modułu programowego, który identyfikuje własności statyczne tych urządzeń. Ten pomocniczy moduł ma nazwę Moduł charakterystyk i został opisany wyżej. W ten sposób powstają modele kotłów, turbin, generatorów, wymienników regeneracyjnych, członu ciepłowniczego, układów chłodzących. Powiązane ze sobą stanowią modele bloków ciepłowniczych i elektrociepłowni w całości. Model jest przeznaczony głównie do badania warunków eksploatacji elektrociepłowni w nietypowych sytuacjach oraz do optymalizacji jej pracy w celu wytworzenia maksymalnego zysku ze sprzedaży energii. W formie przykładu przedstawiono niżej zarys modeli niektórych urządzeń. Kocioł Wielkości wejściowe: Strumienie węgla, biomasy, oleju, biogazu, temperatura wody zasilającej. Wielkości wyjściowe: Energia chemiczna dostarczana z paliwem, strumień pary. Parametry: Konfiguracja układu młynowego. Turbina Wielkości wejściowe: Strumień pary do części WP turbiny, strumień pary do części SP turbiny. Wielkości wyjściowe: Entalpia pary upustowej w upuście nr 1 i w pozostałych upustach. Moc przekazywana do wału wirnika w cz. WP turbiny, moc do wału w cz. SP. Układ próżniowy Wielkości wejściowe: Strumienie ciepła ze smoczków parowych, chłodnicy oparów i strumień wody grzewczej w kanale obejściowym. Wielkości wyjściowe: Temperatura wody za smoczkami i CT, strumienie skroplin, ciepło z układu do wody. Parametry: Parametry pary do CT. Wymiennik ciepłowniczy Wielkości wejściowe: Strumień ciepła przekazywany do wody grzewczej, jej przepływ, temp. na wlocie, strumienie i temp. skroplin do wymiennika, strumień wody dodatkowej do układu. Wielkości wyjściowe: Temperatura, strumienie wody i skroplin na wylocie. Parametry: Entalpia pary do wymiennika. 24

25 24. Prognozowanie obciążenia cieplnego elektrociepłowni Do planowania produkcji energii elektrycznej wymaga się znajomości przewidywanego obciążenia cieplnego elektrociepłowni. Konieczny jest wynik prognozowania zapotrzebowania na ciepło w wodzie grzewczej i w parze technologicznej na cały okres obliczeniowy. Moduł oblicza zapotrzebowanie na ciepło w wodzie grzewczej i w parze technologicznej dla dnia następnego oraz dla sześciu kolejnych dni (n+6). Wielkościami wyjściowymi są: prognozowane zapotrzebowanie na ciepło w wodzie grzewczej, ciepło w parze technologicznej i zapotrzebowanie na energię elektryczną przez odbiorców średnich napięć. Podstawowymi wejściami do modeli obciążenia cieplnego są dane z tygodniowych prognoz pogody przesłanych przez dostawcę prognoz pogody. Pozostałe wejścia modelu opisują bieżące warunki pogodowe oraz bieżący stan pracy poszczególnych urządzeń Elektrociepłowni. Pomocnicze wielkości wejściowe: Godzina dnia. Tydzień roku. Liczba dni od przesilenia zimowego w danym sezonie grzewczym. Temperatura otoczenia. Nasłonecznienie. Prędkość wiatru. Wilgotność. Ciśnienie atmosferyczne. Prognoza ciepła przekazywanego do wody grzewczej. Kolory: zielony wartość zmierzona, niebieski wyście modelu, czerwony różnica wartości (wartość bezwzględna). Prognoza ciepła w parze technologicznej do jednego z odbiorców. Kolory: zielony wartość zmierzona, niebieski wyście modelu, czerwony różnica wartości (wartość bezwzględna). Prognoza mocy przesyłanej do odbiorców sieci średnich napięć. Kolory: zielony wartość zmierzona, niebieski wyście modelu, czerwony różnica wartości (wartość bezwzględna). 25

26 25. Prognozowanie obciążenia elektrycznego Moduł programowy odpowiedzialny za określenie przewidywanej produkcji energii elektrycznej działa na podstawie dostarczonych informacji o przewidywanym obciążeniu cieplnym w wodzie grzewczej i w parze technologicznej. Podstawą działania tego modułu jest model urządzeń wytwórczych, konfiguracja ich pracy i sposób ich wykorzystania przez obsługę. Uzupełnieniem tych danych jest lista aktualnych dla wybranych warunków eksploatacji ograniczeń technologicznych (minima techniczne, maksymalne obciążenia). W module programowym występują urządzenia w formie charakterystyk. Są to kotły, turbiny, generatory, stacje rozruchowo-zabezpieczające, wymienniki ciepłownicze, układy zrzutowe (ciepła) i akumulator ciepła. Przyjęto założenie, że horyzont czasowy obliczeń wynosi siedem dni, co oznacza, że wyniki dotyczą dnia bieżącego i następnych sześciu dni. Program posiada repozytorium wielkości prognozy pogody, z której czerpie informację do wyznaczenia prognozy obciążenia elektrociepłowni. Dane do repozytorium są pobierane z serwisu internetowego dostawcy prognozy pogody z rozdzielczością godzinową. Wielkości przechowywane są w tablicach: Forecasts, prognoza pogody Weather, wykonanie prognozy pogody Konfiguracje pracy bloków dla pierwszego dnia planu określona jest przez Dyżurnego Inżyniera Ruchu. Domyślnie jest przyjęta konfiguracja zastana w chwili przeprowadzania obliczeń. Jeśli w czasie obliczeń planu w przyjętej konfiguracji okaże się niemożliwe spełnienie wymagań dot. produkcji (minimum, maksimum techniczne), program zmienia konfigurację na poprawną. Akwizycja prognozy ceny energii elektrycznej na Rynku Dnia Następnego odbywa się z wykorzystaniem danych pozyskiwanych przez Internet z Towarowej Giełdy Energii S.A. Wartości cen są przechowywane w tablicach. Wyznaczenie ograniczeń technologicznych dla produkcji ciepła. Program zawiera tablice optymalnych punktów pracy bloków w funkcji konfiguracji, produkcji ciepła w wodzie grzewczej i przepływu pary technologicznej. Na podstawie tablic wyznaczana jest dla danej konfiguracji i produkcji pary technologicznej minimalna i maksymalna produkcja ciepła w wodzie. Produkcja ciepła w wodzie grzewczej jest ograniczeniem dla możliwości ewentualnego ładowania i rozładowywania akumulatora. Wyliczenie maksymalnych i minimalnych strumień ciepła ładowania i rozładowania akumulatora. Na podstawie prognozowanej produkcji ciepła oraz obliczonych z bilansu przepływów i temperatury wody grzewczej są obliczane maksymalne i minimalne strumienie ładowania i rozładowywania akumulatora. DIR może zmienić domyślne maksima i minima ustanawiając inne za pomocą formularza w interfejsie Użytkownika. Wyznaczenie produkcji ciepła do akumulatora i sieci ciepłowniczej wg. kryterium ceny energii elektrycznej na RDN. Program wyznacza strumienie ładowania lub rozładowywania akumulatora tak, żeby największy strumień ładowania przypadał na godziny o najwyższej cenie na RDN. Obliczenia są iteracyjne. Kryterium oceny efektu ekonomicznego wg. ceny energii elektrycznej jest wykorzystywane tylko w pierwszym kroku iteracji, gdy jeszcze nie jest znana wartość zysku umownego. W następnych krokach obliczeń następuje zmiana kryterium na zysk umowny. W wyniku obliczeń iteracyjnych jest wyznaczany optymalny punkt pracy bloków ciepłowniczych i akumulatora z uwzględnieniem ograniczeń zarówno technologicznych jak i nastawień DIRa. Obliczenie zysku umownego i produkcji energii elektrycznej. Program oblicza zysk umowny oraz punkty pracy bloków korzystając z tablicy optymalnych punktów pracy dla określonej konfiguracji bloków, produkcji ciepła w wodzie grzewczej, produkcji pary technologicznej, strumienia ciepła do lub z akumulatora. Punkt pracy określają: moc czynną brutto turbozespołów, produkcję ciepła w wodzie grzewczej i parze technologicznej, moc elektryczną potrzeb własnych blokowych i pozablokowych. Zysk umowny na potrzeby optymalizacji wyznaczany jest w module kosztów. Program wyznacza optymalne ze względu na zysk umowny ciepło zakumulowane i produkcję ciepła przez bloki zmieniając przyrosty dobowe ciepła w akumulatorze. 26

27 26. Optymalizacja zysku moduł Cogenopt Grafika ekranowa wyboru wariantu konfiguracji urządzeń. Tabela danych wejściowych: pogoda, ceny sprzedaży, ceny paliwa. Moc czynna z generatorów. Paliwo do spalania. Produkcja ciepła do wody grzewczej. Paliwo do spalania. Moduł symulacyjny umożliwia badanie zachowania bloku i całej elektrociepłowni w różnych warunkach jej pracy. Podstawą tego modułu jest model oparty na bilansie masowym i bilansie cieplnym oraz na charakterystykach określonych na podstawie danych zgromadzonych w bazie danych procesowych. Model jest statyczny, a moduł działa w trybie off-line. Symulacja umożliwia określenie m.in. następujących zależności: Porównanie różnych wariantów eksploatacji i osiągalne efekty ekonomiczne. Wybór wariantu pracy zapewniającego największy zysk. Wpływ zmienionych parametrów paliwa na wskaźniki techniczno-ekonomiczne. Zachowanie wskaźników techniczno-ekonomicznych przy różnych obciążeniach. Określenie wpływu zmian parametrów pary na produkcję energii elektrycznej i ciepła. Wpływ parametrów wody grzewczej na pracę bloku. 27

28 27. Optymalizacja eksploatacji z akumulatorem ciepła moduł Cogenopt-A Interfejs graficzny modułu CogenoptA. Aplikacja jest przeznaczona do zarządzania pracą elektrociepłowni w celu zapewnienia: Ekonomicznego rozdziału obciążenia na bloki ciepłownicze i turbozespół kondensacyjny. Akumulacji ciepła w sposób zapewniający efektywne wykorzystanie energii chemicznej paliwa. Aplikacja ma wbudowane następujące mechanizmy: Prognozowanie zapotrzebowania na ciepło w wodzie grzewczej. Prognozowanie zapotrzebowania na parę technologiczną. Prognozowanie ceny energii elektrycznej sprzedawanej na Rynku Dnia Następnego. Model matematyczny urządzeń elektrociepłowni zawierające aktualne ich charakterystyki. Matematyczny opis kosztów związanych z produkcją energii i przychodów ze sprzedaży. Program optymalizujący rozdział obciążenia wg kryterium ekonomicznego. Prognozowanie produkcji energii elektrycznej na następną dobę. Określanie chwilowych wartości zadanych mocy jednostek wytwórczych. Zapewnienie koordynacji działów elektrociepłowni w celu kontraktacji sprzedaży. Archiwizacja wyników obliczeń Produkcja ciepła do wody grzewczej w każdej godzinie wybranej doby z sześciodniowego horyzontu czasowego. 28

29 Prognoza produkcji energii elektrycznej w jednym z wybranych przyszłych dni. Prognoza wykorzystania akumulatora ciepła. Prognoza produkcji energii elektrycznej. Wynikająca z ekonomicznego rozdziału obciążenia minutowa wartość zadana produkcji energii elektrycznej brutto dla jednego z turbozespołów. Planowana na dobę n+1produkcja energii elektrycznej brutto przez poszczególne jednostki wytwórcze. 29

30 Interfejs graficzny przeznaczony do konfigurowania elektrociepłowni w następnych dniach. Interfejs graficzny dane sprzedażowe dla Wydziału Handlu. 30

31 Platforma aplikacji Lokalizacja serwera aplikacyjnego z oprogramowaniem monitorującym eksploatację elektrociepłowni. 31

32 Lista referencyjna A. Monitorowanie sprawności bloku: LP Opis Wdrożenie Data 1 Blok ciepłowniczy o mocy 125 MEe i 180 MWt, Kocioł dwupaliwowy (węgiel, muł węglowy). Zastosowano monitoring sprawności kotła, turbiny i układu ciepłowniczego. EC KATOWICE ul. Siemianowicka Katowice Blok ciepłowniczy 50 MWe i 104 MWt. Kocioł na pył węglowy. Zastosowano monitoring sprawności kotła, turbiny i układu ciepłowniczego. 3 Blok nr 4 złożony z turbozespołu kondensacyjnego i urządzeń pomocniczych. Zastosowano monitoring sprawności turbiny i generatora. Zastosowano monitoring warunków pracy chłodni wentylatorowych i skraplacza turbiny. 4 Kocioł fluidalny Babcock Borsig Power na węgiel, korę, trociny i inne rodzaje biomasy. Zastosowano moduł sprawności kotła z rozbudowanym modułem laboratoryjnym estymującym skład pierwiastkowy spalanego kompozytu paliwowego. 5 Kocioł typu OP140 o wydajności 140 t/h pracujący w zmiennych warunkach, przeznaczony do zasilania parą maszyn papierniczych. EC Białystok II, Blok nr 2 ul. W. Andersa 3, Białystok EC Białystok II, Blok nr 4 ul. W. Andersa 3, Białystok CFB Saturn IPP Frantschach Świecie, ul. Bydgoska, Świecie Kocioł nr 5 (OP140), Saturn Power Plant ul. Bydgoska 1, Świecie 6 Blok ciepłowniczy z kotłem produkcji Foster Wheeler na węgiel kamienny. Elektrociepłownia ELCHO Chorzów Blok nr 1 7 Blok ciepłowniczy z kotłem produkcji Foster Wheeler na węgiel kamienny. Elektrociepłownia ELCHO Chorzów Blok nr 2 8 Turbozespół zasilany parą upustową w Elektrociepłowni Saturn. Saturn Power Plant ul. Bydgoska 1, Świecie 9 Blok ciepłowniczy złożony z kotła OP230 i turbiny 32 MW wykorzystywany do wytwarzania pary dla procesu produkcyjnego w Zakładach Chemicznych. 10 Blok ciepłowniczy złożony z kotła OP230 i turbiny 32 MW wykorzystywany do wytwarzania pary dla procesu produkcyjnego w Zakładach Chemicznych. 11 Kocioł fluidalny Babcock Borsig Power na węgiel, korę, trociny i inne rodzaje biomasy z dodatkową opcją paliwową na biogaz. Zastosowano upgrade modułu sprawności kotła z rozbudowanym modułem laboratoryjnym estymującym skład pierwiastkowy spalanego kompozytu paliwowego z dodatkowym paliwem (biogaz). 12 Kocioł typu OP140 o wydajności 140 t/h pracujący w zmiennych warunkach, przeznaczony do zasilania parą maszyn papierniczych. Moduł sprawności wyposażono w opcję obejmującą spalanie biogazu. 13 Duoblok ciepłowniczy 55 MWe. Kocioł nr 5 na biomasę. Kocioł nr 6 na pył węglowy. Zastosowano monitoring sprawności kotła, turbiny i układu ciepłowniczego. 14 Blok ciepłowniczy 50 MWe. Kocioł nr 8 na pył węglowy. Zastosowano monitoring sprawności kotła, turbiny i układu ciepłowniczego. 15 Duoblok ciepłowniczy 55 MWe. Kocioł nr 5 na biomasę. Kocioł nr 6 na pył węglowy w układzie technologicznym z dwiema turbinami. Hybrydowe wytwarzanie energii elektrycznej zielonej. Zastosowano upgrade monitoringu sprawności kotła, turbiny i układu ciepłowniczego. ZCH Police, Elektrociepłownia II Blok nr 1 ZCH Police, Elektrociepłownia II Blok nr 2 CFB Saturn IPP Frantschach Świecie ul. Bydgoska 1, Świecie Kocioł nr 5 (OP140), Saturn Power Plant ul. Bydgoska 1, Świecie EC Białystok II, Blok nr 1 ul. W. Andersa 3, Białystok EC Białystok II, Blok nr 3 ul. W. Andersa 3, Białystok EC Białystok II, Blok nr 1 ul. W. Andersa 3, Białystok 16 Programowy licznik ciepła z kotła nr 6. EC Białystok II, Blok nr 1 ul. W. Andersa 3, Białystok 17 Programowy licznik ciepła z kotła nr 7. EC Białystok II, Blok nr 2 ul. W. Andersa 3, Białystok 18 Programowy licznik ciepła z kotła nr 8. EC Białystok II, Blok nr 3, ul. W. Andersa Białystok 19 Opracowanie i wdrożenie do praktyki infrastruktury informatycznej do kontroli produkcji i wskaźników techniczno-ekonomicznych dla dziesięciu elektrowni należących do firmy NUON (Holandia). 20 Zastosowanie systemu informatycznego do kontroli eksploatacji elektrowni Lage Waide (współpraca z NUON w ramach przedsięwzięcia INSYP). NUON Holadnia, Keulsekade Utrecht NL NUON Holadnia, Keulsekade Utrecht NL