Петербургский Политех: Решение по автоматизации расчетов оборудования ТЭЦ для поиска оптимального режима работы

Основная статья: Цифровой двойник

2023: Представление ПО для увеличения маржинального дохода ТЭЦ

В Петербургском Политехе кандидат технических наук Ирина Аникина разработала ПО, которое поможет увеличить маржинальный доход ТЭЦ. Об этом университет сообщил 27 ноября 2023 года.

В основе всех оптимизационных расчетов лежат цифровые двойники оборудования ТЭЦ. Программа может использоваться персоналом на ТЭЦ, а также в управлении генерирующей компании.

Российские ТЭЦ как правило находятся в эксплуатации уже 40-60 лет и за это время обзавелись парком различного генерирующего оборудования, обладающего разной эффективностью. Актуальной задачей для станции является ведение наиболее эффективного режима генерации тепловой и электрической энергии для удовлетворения нужд потребителей. Критерием оптимизации режимов работы ТЭЦ является увеличение маржинального дохода станции. Мы предлагаем решать эту задачу на основе цифровых двойников, – сказала Ирина Аникина.

Разработанный двойник представляет собой цифровой испытательный полигон, где можно исследовать технико-экономические показатели станции на различных режимах работы при различной загрузке оборудования. Применение цифровых двойников не избавляют от необходимости проведения серии сценарных расчетов с целью нахождения оптимального режима работы, но позволяет сократить время поиска оптимального режима работы в сотни раз. Метавселенная ВДНХ 3.6 т

Суть работы программы заключается в следующем: с использованием цифровых двойников строятся фактические энергетические характеристики оборудования, использование которых позволяет определить оптимальный порядок очередности загрузки оборудования. Алгоритм оптимизации включает в себя выгрузку файлов модели, режима и сценария, преобразование перед расчетом, вызов расчётного модуля, запуск расчетов, перебор значений, поиск оптимального результата, запись информации об оптимальном расчете.

Ведение оптимального режима станции по заданной нагрузке и с учетом стоимости конечного продукта не требует дополнительных капиталовложений и приводит к экономии средств и увеличению прибыли генерирующей компании.

Написанное ПО предварительно было апробировано на цифровых двойниках Южной ТЭЦ-22 и Василеостровской ТЭЦ-7 ПАО ТГК-1. Результаты расчетов, произведенных с помощью разработанной программы, показали, что перераспределение тепловой нагрузки между энергоблоками Южной ТЭЦ-22 (при неизменной выдаваемой мощности) приведет к экономии 2,5% топлива (для дневного режима работы), что эквивалентно 26,3 млн руб. в месяц.

Для ТЭЦ-7 было показано, что с учетом ценовых условий 2021 года, перевод станции в безгенераторный режим работы в летний период приведет к убыткам в 14 млн руб. в год по сравнению с работой в режиме ухудшенного вакуума, а снижение давления в деаэраторе питательной воды до 5 атмосфер в зимнем режиме работы станции позволит сэкономить 67 м3 природного газа в час или 1,9 млн руб в год.

Для сокращения сроков будущих оптимизационных задач, команда проекта уже разработала цифровые двойники более 20 моделей типового генерирующего оборудования, использующегося на ТЭЦ России. В планах до конца года охватить все распространенное на территории России генерирующее оборудование.