ИнформСистем: Исследование перерасхода топлива электростанцией

ООО “Фирма ИнформСистем” разработала и выпустила Инновационную Самонастраиваемую MES-Систему «MES-T2 2010» v.6.313.08 для реализации БЕЗЗАТРАТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ экономии топлива и для увеличения энергоэффективности тепловых электростанций при интеллектуальной автоматизации расчётов ТЭП в реальном времени.

Ни на одной электростанции в России никто и никогда не видел и не представляет динамику технологического процесса, выраженную через получасовые расчётные фактические и нормативные показатели. Это стало возможным только с появлением MES-Системы. Мало того, MES-Система позволяет этот динамический процесс видеть в реальном времени, что делает возможным своевременно в него вмешаться с целью снижения перерасхода топлива, который должен стать основным критерием энергоэффективности электростанций.

Менеджмент генерирующих компаний почему-то твёрдо уверен, что на их электростанциях перерасхода топлива нет и быть не может. Они убеждены, что вполне возможно получить экономию топлива, т.е. превышение нормативного расхода топлива над фактическим, на устаревшем оборудовании. Хотя перерасход топлива и не зависит от износа оборудования, т.к. степень износа уже учтена в нормативах, но экономия топлива – это просто профанация.

Однако, изношенное оборудование требует к себе повышенного внимания, т.к. его характеристики менее стабильны. Поэтому добиться минимального перерасхода топлива на нём значительно сложнее. И в этом случае роль MES-Системы ещё больше возрастает.

В современной электроэнергетике существует несколько неопровержимых АКСИОМ в части перерасхода топлива, которые почему-то раньше просто не замечали и сейчас упорно продолжают игнорировать и МИНЭНЕРГО РФ, и отраслевые институты. А ведь наука должна значительно опережать производство и указывать ему верное и выигрышное направление.

На деле же получается обратная картина: наука продолжает тянуть производство электроэнергии и тепла в части перерасхода топлива в болото невежества. Наука, как оседлала в своё время MS Excel для расчёта фактических и нормативных ТЭП, так и продолжает его беззастенчиво погонять дубиной. Даже, если используется иное программное обеспечение, даже, если используется SQL база данных, идеология же упорно остаётся прежней.

Концепция любой автоматизированной системы расчётов ТЭП должна обязательно учитывать эти ниже приведённые АКСИОМЫ. Пренебрежение же ими ведёт просто к бесполезности расчётов ТЭП в части увеличения энергоэффективности электростанций.

ПЕРВАЯ АКСИОМА: Экономии топлива на любом временном отрезке быть не может. Экономия топлива – это превышение расчётной потребности в топливе по нормативам над фактической затратой топлива. Нормативы же отражают существующее состояние оборудования. Таким образом, экономия топлива отображает или тот факт, что оборудование стало новее, что просто нонсенс, или факт неверных алгоритмов расчёта нормативных ТЭП.

На практике получается парадоксальная картина, когда расчёты ведутся по нормативным графикам четырёхлетней давности, а в месячных отчётах красуется вымышленная экономия топлива. А самое главное, если спросить умных голов, за счёт чего же на электростанции получается эта самая экономия, то никто не сможет это внятно объяснить. Но если производством электроэнергии и тепла управляет эксплуатационный персонал, то, следовательно, полученная экономия топлива – это полностью его незаурядная заслуга.

Как же получается в действительности? Ведь эксплуатационный персонал, обеспечивая выполнение графика поставки электроэнергии и тепла, вовсе не управляет технологией с точки зрения экономии топлива, т.к. для этого у него должна быть соответствующая оперативная информация по перерасходу топлива. Но её то, как раз традиционно на всех электростанциях и нет. Потому что нормативные ТЭП до сих пор рассчитываются по устаревшим и неверным методикам, утвержденными МИНЭНЕРГО РФ, по результатам месяца.

Получается какая-то несуразица. Эксплуатационный персонал в части оперативного перерасхода топлива управляет электростанцией полностью вслепую, добиваясь при этом даже его экономии. Но ведь это просто глупейшая фантастика, которой в действительности и быть то не может.

Следовательно, наличие экономии топлива (dB – значение отрицательное) на любом временном расчётном отрезке: минута, получас, сутки, месяц; говорит о неверности алгоритмов расчёта нормативных удельных расходов топлива (bэ\норм, bтэ\норм) на отпуск электроэнергии (Эфакт) и тепла (Qфакт).

dB = Bфакт – Bнорм = Bфакт – (Эфакт*bэ\норм + Qфакт*bтэ\норм)/1000

Таким образом, на любом временном отрезке: минута, получас, сутки, месяц; экономии топлива вообще нет, а есть только его ПЕРЕРАСХОД, т.е. всегда фактический расход топлива (Bфакт) превышает его нормативный (Bнорм).

Если же, вопреки здравого смысла, всё-таки признаётся факт наличия экономии топлива, то это означает только одно, что были заранее заложены завышенные нормативы, не способствующие росту энергоэффективности электростанции, а поддерживающие только её стагнацию. Но это полностью противоречит заявленной политики Президента РФ на сбережение природных не возобновляемых энергоресурсов.

ВТОРАЯ АКСИОМА: Интервал расчёта фактических и нормативных ТЭП должен быть минимален (минута или получас), а на всех иных интервалах (сутки, месяц) эти ТЭП должны получаться только накоплением.

Однако, в настоящее время всё происходит наоборот, т.е. осуществляется посуточное накопление фактических ТЭП и месячный расчёт фактических и нормативных ТЭП. Этот невежественный подход был предложен Фирмой ОРГРЭС, как основного идеолога всех расчётов, и утверждён в МИНЭНЭРГО РФ.

В чём же кроется ошибочность данного подхода? Да всё элементарно, ошибка заключается в простом пренебрежении основными математическими принципами при использовании криволинейных графиков. А в расчётах же нормативных ТЭП задействованы сотни этих криволинейных графиков.

Этот принцип выражается следующим неравенством:

F(СУММА(xi)/n) не равно СУММА(F(xi))/n

И звучит это следующим образом: Функция от Усреднения (как сейчас – неверно) не равно Усреднению Функций (как должно – верно). А ещё проще сказать, что есть элементарные правила интегрального исчисления для динамического производственного процесса.

Естественно, сразу следует возражение, что хотя погрешность и есть, но она такая небольшая, что практического значения не имеет. На это можно ответить только одним, а кто же и когда же вообще эту самую погрешность считал, скажем, за год. Для этого нужна MES-Система, но её то как раз и нет ни на одной электростанции. К тому же, непременно при этом следует учитывать правило ПЕРВОЙ АКСИОМЫ.

Пренебрежение элементарными математическими законами для сложного динамического процесса, каким является электростанция, не просто ведёт к деградации технологии выработки электроэнергии и тепла в части экономии топлива, а вообще делает несовместимыми современные рыночные отношения генерирующих компаний с отсталыми принципами управления использования топлива на электростанциях.

Генерирующие компании, управляя выработкой электроэнергией и тепла для оптового рынка, вообще не управляют экономией топлива и не контролируют его бесхозяйственный перерасход.

Таким образом, само государство для генерирующих компаний создало очень удобную и выгодную среду для бизнеса, которая заключается в том, что весь неконтролируемый перерасход топлива, о котором никому не известно, успешно и беззастенчиво включается в тарифы на электроэнергию и тепло.

И всё-таки, выгодно ли генерирующим компаниям знать о факте огромного перерасхода топлива на всех электростанциях? Но есть же золотое правило, чем больше знаешь, тем больший манёвр. А это в рыночных условиях – положительное и непременное качество.

В настоящее время в России наблюдаются две противоречивые тенденции: постоянное увеличение стоимости природного топлива и возрастание протестного настроения граждан из-за увеличивающихся тарифов на электроэнергию и тепло.

Создать устойчивую ситуацию для своего бизнеса генерирующие компании легко могут, обеспечив себе достаточный резерв энергоэффективности с помощью истинного устранения перерасхода топлива.

Но найдутся и такие электростанции, которые будут уверять, что у них абсолютно верные алгоритмы расчёта ТЭП, которые учитывают все затраты на собственные нужды и все потери, и нет подгонки исходных данных, а экономия топлива всё равно получается. Но и в этом случае можно говорить только о неверности алгоритмов расчёта, которые включают неверные нормативные графики, спрямлённые полиномами.

Но если результаты натурных испытаний были искажены полиномами, то в результате и получается неверная экономия топлива.

ТРЕТЬЯ АКСИОМА: За перерасходом топлива следует постоянно следить в реальном времени с помощью его мониторинга на БЩУ. Здесь используется очень простой и очевидный принцип, что чем раньше замечено отклонение процесса от номинального, тем проще его поправить.

В действительности, на сложном динамическом объекте, каким является электростанция, всегда имеется очень много степеней свободы. Человек же просто не в состоянии предсказать абсолютно все последствия от управления этим объектом. Для этого ему нужна сконцентрированная информация в виде обратной связи. Только тогда можно выставить оптимальные технологические установки для выполнения графика поставки электроэнергии и тепла при минимальном расходе и перерасходе топлива.

Здесь следует отметить очень важную особенность, что минимальный расход топлива полностью определяется нормативными характеристиками оборудования, а минимальный перерасход топлива обусловлен только человеческим фактором.

В данном случае стремление к минимальному расходу топлива определяет стратегию оптимального управления, а минимальный перерасход топлива характеризует тактику управления электростанцией. Минимизация перерасхода топлива является органичным дополнением к минимизации расхода топлива.

Другими словами, процесс оптимизации расхода топлива определяет грубую настройку технологического производства электростанции для выполнения плана поставки электроэнергии и тепла. Оперативный же процесс слежения за перерасходом топлива позволяет выполнять текущую точную коррекцию этой грубой настройки.

На вопрос, что же важнее или оптимизация расхода топлива, или контроль за его перерасходом? Осмелюсь не без основания заявить, что текущий контроль за перерасходом топлива легко даст экономию этого топлива в 10%, а его оптимизация всего лишь 3%. Тогда, почему же контроль за перерасходом топлива является дополнением к оптимизации расхода, когда из цифр вытекает, что важнее всё-таки оперативный контроль за его перерасходом.

Всё очень просто. Расход топлива – это то, что мы хотим, а перерасход топлива – это то, что получается. Мы естественно желаем минимизации расхода топлива. Эксплуатационный персонал в соответствии со степенью своей образованности как-то с этим справляется. Но перерасход топлива остаётся неконтролируемым. А ведь на электростанции существуют различные перетоки электроэнергии, перегретого пара, питательной воды, конденсата и ещё множество неконтролируемых процессов, за которыми можно следить только на полной математической модели электростанции, т.е. расчётным путём в реальном времени с минимальными интервалами расчётов ТЭП.

ЧЕТВЁРТАЯ АКСИОМА: Внедрение программного обеспечения для расчёта ТЭП должно иметь экономическую эффективность. Самая главная и большая ошибка современного подхода в генерирующих компаниях это то, что они изначально ориентируют программное обеспечение для ПТО только на расчётные и оптимизационные функции без конкретной экономической составляющей.

Даже если говорится об оптимизационных функциях для экономии топлива, то вопросы правильного и достоверного расчёта перерасхода топлива даже и не затрагиваются. В этом заключается не просто близорукость менеджмента, а даже где-то его некомпетентность.

Только реализация оперативного расчёта на MES-Системе в реальном времени истинного перерасхода топлива быстро принесёт генерирующим компаниям ощутимый экономический эффект по размерам сравним с прибылью.

Весь смысл текущих расчётов перерасхода топлива с мониторингом ТЭП на БЩУ заключается в том, что эксплуатационный персонал тут же видит результаты своего управления. И в этом случае при появлении перерасхода топлива у него обязательно появляется мотивация к мгновенному воздействию на технологические установки с целью ликвидировать этот перерасход. В данном случае он может справиться или нет.

В случае затруднения эксплуатационным персоналом самостоятельно найти наилучшее решение, то подключаются технологи ПТО. Самое главное это то, что своевременно поставлен вопрос, и имеется полная и наглядная аналитика. Но если есть вопрос, то будет найден и ответ. По крайней мере, есть с кого спросить.

В общем, появляется творческий процесс текущего оперативного взаимодействия технологов и эксплуатационного персонала с обязательной текущей коррекцией алгоритмов расчёта для достижения лучшей управляемости электростанцией с целью увеличения прибыли.

В данном случае изношенное оборудование является ещё большей побудительной силой для более тщательного оперативного контроля на MES-Системе за текущим ходом производственного процесса. Безусловно, износ оборудования увеличивает расход топлива, но он совсем не влияет на его перерасход, т.к. износ оборудования учитывается в нормативах.

Нежелание понять эти простые АКСИОМЫ в части ликвидации перерасхода топлива ставит генерирующие компании далеко не в выигрышные позиции по сравнению с теми компаниями, которые окажутся более проворными и более предприимчивыми. Пока МИНЭНЕРГО РФ не осознало и не приняло на вооружение теорию правильного расчёта перерасхода топлива, то существует явная выгода воспользоваться этими пробелами для увеличения своей прибыли.

ПЯТАЯ АКСИОМА: Программное обеспечение для расчёта ТЭП должно быть легко-адаптивным и высокоскоростным. Для обеспечения выше приведённых АКСИОМ должна быть мобильная и многофункциональная MES-Система.

Генерирующие компании, когда составляют Техническое задание на автоматизацию расчётов ТЭП, то забывают в нём отразить технические временные характеристики. В нём есть всякая академическая муть, даже трёх уровневая структура с SQL-Сервером (хотя мало, кто это понимает), а вот, скажем, конкретные временные параметры, которые бесспорно важны, отсутствуют.

Почему бы явно не указать, что расчёт всех фактических и нормативных ТЭП должен занимать 2 секунды, а внесение изменений в алгоритмы расчёта должно происходить не более чем за 5 секунд.

Может быть, это слишком завышенные рамки для тех программ, находящихся в поле зрения менеджмента генерирующих компаний. Но MES-Система «MES-T2 2010» легко это обеспечивает. Естественно, если проводить расчеты раз в месяц, то временные характеристики действительно не важны, пусть хоть считает несколько часов. Но с такими программами тогда действительно бесполезно говорить о прибыли.

А как же оптимизация загрузки оборудования? Не фрагментарная ХОП- оптимизация. А динамическая оптимизация на полной модели электростанции. Так вот, MES-Система «MES-T2 2010» обеспечивает за полчаса просчёт тысячи вариантов технологических параметров на полной модели и осуществляет выбор оптимального варианта по минимаксной стратегии.

Вопрос же, касающийся интеллектуальных возможностей MES-Системы «MES-T2 2010» и наличия у неё обучаемой базы Знаний, вообще находится за пределами понимания. Для этого и нужны скорости.

Интеллектуальность MES-Системы позволяет фиксировать получасовые оптимальные технологические срезы с нулевым перерасходом топлива, которые затем используются как для оперативного управления электростанцией, так и для прогнозирования потребности в топливе. И в данном случае удельные расходы топлива на отпуск электроэнергия и тепла знать совсем не нужно. Достаточно иметь план поставки электроэнергии и тепла, а потребное для этого количество топлива мгновенно будет подсказано MES-Системой.

Наличие интеллектуальной возможности у MES-Системы – это абсолютно новый и перспективный подход при рыночных отношениях, т.к. при наличии заполненной базы знаний делает возможным управлять электростанцией в независимости от квалификации эксплуатационного персонала.

В этом случае процесс управления электростанцией выглядит крайне просто. Есть график поставки электроэнергии и тепла, а также список реально работающего оборудования. Из базы знаний извлекается подходящий технологический срез, и эксплуатационному персоналу предлагаются все технологические установки, при котором будет гарантирован нулевой перерасход топлива. В этом случае эксплуатационный персонал или может принять предложенный вариант, или запустить оптимизационные механизмы, или принять самостоятельное решение.

Через минуту он по мониторингу проверит правильность своего выбора, контролируя текущие значения ТЭП и перерасхода топлива.

Суть данного подхода важна не только в быстрой возможности максимально сократить перерасход топлива, но и появляется дополнительная возможность оперативно проконтролировать и осмыслить в реальном времени все затраты на собственные нужды и потери электроэнергии и тепла.

В данном случае ПТО на каждой электростанции не просто будет бездумно фиксировать результаты месячной работы электростанции, а он будет органически связан с текущим производством, решая в реальном времени возникающие проблемы с целью снижения затрат и увеличения прибыли в целом по генерирующей компании.

Но здесь появляется абсолютно новая возможность в генерирующей компании по мониторингу в реальном времени оперативных ТЭП и нарастающим итогом, как по каждой электростанции, так и по генерирующей компании в целом. В данном случае никакие отчёты с электростанций не нужны, т.к. в генерирующей компании вся эта информация всегда есть.

Эта новая организация оперативного расчёта фактических и нормативных ТЭП с оперативной передачей их по Интернет в генерирующую компанию позволяет создать центральный диспетчерский мониторинговый пульт. Он предназначается для глобального анализа и управления в реальном времени в целом по генерирующей компании не только выработки и поставки электроэнергии и тепла, но, что немаловажно, всех основных ТЭП и перерасхода топлива.

Получасовая аналитика позволяет по-новому задуматься над многими процессами, характер которых ранее просто был скрыт от взора технологов. Сразу возникает множество вопросов. Например, при снижении в ночное время электрической и тепловой нагрузки, и при снижении подачи топлива, почему же перерасход топлива достигает 25%? Или почему по различному “пляшут” КПД котлов? Или почему расход топлива на котле не меняется, а q2 (потеря тепла с уходящими газами) – меняется. Да много ли ещё вопросов возникнет при тщательном анализе динамического процесса на электростанции за сутки.

В настоящее время на дискретных и непрерывных производствах с успехом внедряются MES-Системы, которые позволяют органически соединить автоматизации производственного и коммерческого уровней. Для непрерывных производств в мире внедрено MES-Систем значительно меньше, т.к. каждое это производство имеет свою характерную особенность. И вообще, MES-Система для непрерывного производства на порядок сложнее в реализации, чем MES-Система для дискретного производства.

Отечественная MES-Система «MES-T2 2010», разработанная большим коллективом специалистов Фирмы ИнформСистем (Екатеринбург) за 10 лет для электростанций, является гордостью России. Она способна вообще перевернуть многие привычные и устарелые подходы в электроэнергетике к топливной энергоэффективности ТЭЦ, ГРЭС и АЭС.

Недавно созданные генерирующие компании руководятся молодым менеджментом, свободным от застарелых принципов организации производства. В основе их функционирования, естественно, лежит прибыль. Но 10% перерасход топлива, который до сих пор существует на всех тепловых электростанциях, этот менеджмент характеризует далеко не с положительной стороны.

Можно по-разному относиться именно к нашей MES-Системе, но то, что она реально существует это уже для электроэнергетики огромное достижение.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ Технологии увеличения энергоэффективности электростанций (экономии топлива) на MES-Системе «MES-T2 2010», позволяющей УДВОИТЬ прибыль ТГК и ОГК, размещено на сайте: http://www.Inform-System.ru.

ДЕМОНСТРАЦИОННАЯ ВЕРСИЯ инновационной MES-Системы «MES-T2 2010» с расчётами фактических и нормативных ТЭП, с минутными и получасовыми расчётами перерасхода топлива и с оперативной аналитикой размещена на сайте: http://www.Inform-System.ru.