Выставка и конференция Russia power 2013 http://www.croc.ru/action/partners/detail/20850/ Доклад Константина Голубева, руководителя практики систем управления производством в генерации (КРОК) и Александра Копина, начальника сектора ОРЭ и учета ТЭЦ (филиал ОАО «Мосэнерго»).

1. Как сделать ТЭС эффективными: практики внедрения
систем моделирования, анализа и оптимизации
режимов
Константин Голубев
Руководитель практики систем
управления производством
в генерации
компании КРОК
6 марта 2013
Александр Копин
Начальник сектора ОРЭ и Учета
ТЭЦ-20 ОАО «Мосэнерго»

2. 2
МЕСТО ИСУ ПП В СИСТЕМЕ
УПРАВЛЕНИЯ
Система
управления производством
(контроль производства, расчет ТЭП,
оптимизация, диспетчеризация)
ERP/КИСУ
Обмен технологической информацией
Автоматизированные системы управления
(АСУ ТП, СТМиС, АСКУЭ, АСТУЭ, РЗ и ПА)
Измерительные приборы, контроллеры,
телемеханика, автоматика
Взаимодействие с ERP
ИСУ ПП
ИСУ ПП - диспетчерское управление,
оперативное планирование, оптимизация
производственных процессов
(уровень MES-систем )►
АСУ ТП
• Дискретность: секунда
• Задачи: управление
технологическими
процессами
►
►
ИСУ ПП
• Дискретность: день, час, минута
• Задачи: диспетчеризация, оперативное
планирование, контроль
производственных процессов
ERP/КИСУ
• Дискретность: месяц, неделя, день
• Задачи: стратегическое планирование,
закупки/расходы, учет топлива, контроль
финансовых результатов, ТОиР
Технологические сайты
(ОАО «АТС», ОАО «СО ЕЭС»,
Метео)
Отчеты инфраструктурных
организаций

3. 3
КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ АРХИТЕКТУРА ИСУ ПП

4. 4
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АРХИТЕКТУРА ИСУ
ПП
Подсистемы ИСУ ПП
1. Центры сбора
технологической
информации
и коммерческая
диспетчеризация
2. Моделирование режимов
работы ТЭС,
оптимизации
производства э/э и тепла,
прогнозирование
и поддержка деятельности
на РСВ
3. Расчет ТЭП
и взаимодействие
с ERP/КИСУ
СМиОР
ЦСТИ
Подсистема сбора технологической информации
Информационная
модель
Подсистема коммерческой
диспетчеризации (БР)
Подсистема ИТ-мониторинга
Подсистема контроля
производственных процессов
Подсистема моделирования режимов работы ТЭС
Имитационная
модель ТЭС
Подсистема оптимизации производства
электроэнергии и тепла
Подсистема расчета ТЭП
Нормативные
энергетические
характеристики
Подсистема прогнозирования
Прогнозная
модель
Подсистема взаимодействия
с ERP / КИСУ
Подсистема поддержки деятельности на РСВ

5. 5
ПРОЕКТ ТЭЦ-20 ОАО «МОСЭНЕРГО»
• Система моделирования и оптимизации режимов работы ТЭЦ
(пилот)
• Объект автоматизации:
• ТЭЦ-20 ОАО Мосэнерго
• Генеральная дирекция ОАО Мосэнерго (вертикально-
ориентированные бизнес процессы)
• Установленная мощность: 730 МВт 2400 Гкал
• Состав проектной команды:
• КРОК 7 человек(эксперты-технологи , аналитики, инженеры)
• Мосэнерго 5 человек(бизнес-эксперты, ключевые пользователи,
специалисты)
• Срок реализации: 16 месяцев

6. 6
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТА
• Автоматизированы бизнес процессы ведения режимов и работы на
ОРЭМ
• Проведены натурные испытания подтверждающие экономический
эффект:
• За счет перераспределения нагрузок при ведении режима - 1,2%
экономии топлива
• За счет краткосрочного планирования состава оборудования - 1%
экономии топлива
• За счет расчета максимально-маржинальной заявки на БР – (в
зависимости от конъюнктуры на БР)
• За счет оптимального расчета ступеней заявок на РСВ по критерию
максимизации маржинальной прибыли
Оценочный срок окупаемости проекта(ROI) - 1-1,5 года

7. 7
ТЭЦ-20 СО СПУТНИКА

8. 8
286208 287657 256727
137252
94453 73196 48891
311757331473324257297984332835339073
56972 35977 62593 57728
74273604516021566796
137252 130115 80885 75632 119282
9 г.)
165205 161110 149346 84975 268858
35383
36728
3548 1974 10633 1251
1966 5437 157680
ПЛАН ГЛАВНОГО КОРПУСА ТЭЦ-20

9. 9
380 Гкал/ч
2400 Гкал/ч
14000 нм3/ч
25000 нм3/ч
73Гкал/ч
127Гкал/ч
ТЕПЛОВАЯ ГЕНЕРАЦИЯ ТЭЦ - 20

10. 10
АВТОМАТИЗИРУЕМЫЕ БИЗНЕС ПРОЦЕССЫ
КОМПАНИИ
• I4GEN – оптимизация распределения нагрузок
• I4BR – работа на балансирующем рынке
• I4RSV – работа на рынке на сутки вперед
• I4PLAN – определение планового состава оборудования
• I4TEP – расчета технико-экономических параметров
Выбор состава
оборудования
10 дней
Трейдинг
Генерация
Планирование
заявок на РСВ
3 дня
Трейдинг
Работа на БР
1 день / 1 час
Трейдинг
Контроль
технологического
процесса
1 день / 1 час
Генерация
Анализ результатов
работы на РСВ и БР
Трейдинг
• Поиск оптимального
состава оборудования
• Поиск оптимального графика
генерации э/э
для заявки на РСВ
• Моделирование режимов
работы ТЭС - анализ «что-
если»
• Поиск оптимальных ОЦЗ на БР
• Контроль исполнения
диспетчерских графиков
• Минимизация отклонений
на БР
• Минимизация затрат
на топливо – оптимальное
распределение тепловой
и электрической нагрузки
• Расчет и сравнение
нормативных
и фактических ТЭП
работы ТЭС
• Анализ – сравнение
факта с планом

11. 11
АРХИТЕКТУРА МОДУЛЕЙ СИСТЕМЫ
МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ
Результатыоптимизации
Уточнениерезультатов
оптимизации
Фактические
энергетические
характеристики
ТЭЦ
Расчет ТЭП
Нормативные энергетические
характеристики ТЭЦ
Сведение балансов
Хранилище
технологических данных
/ средства отображения
Фактические/исходные
данные
Имитационная модель
ТЭЦ
Расчетные параметры
Математическая модель
Расчетные параметры
Модуль планирования
и оптимизации
Фактические энергетические
характеристики ТЭЦ

12. 12
ИНСТРУМЕНТАРИЙ ИМИТАЦИОННОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
Использование готового решения «Thermoflex»
• Описание модели на основе готовых шаблонов элементов тепловой схемы ТЭС
• Библиотека шаблонов – более 180 элементов тепловой схемы
• Графический интерфейс пользователя
• Модель открыта для изменения и модернизации
Описание имитационной модели ТЭС по фактическим данным
• Подгон модели под фактические режимы работы ТЭС
• Возможность описать схему ТЭС любого вида и любой сложности
• Степень детализации выбирается – критерий «точности» модели
• Моделирование недостающих параметров АСУТП
Оптимизация технологического процесса ТЭС
• Моделирование любых возможных режимов
• Автоматическое сведение материальных и тепловых балансов ТЭС
• Анализ «Что-Если»
• Поиск узких мест в технологическом процессе ТЭС
Thermoflow
Создание и актуализация модели инженерами-технологами
• Без программирования
• Без привлечения ИТ-специалистов и разработчиков

13. 13
ВЗАИМОСВЯЗЬ МОДЕЛЕЙ
ТрейдингПТОТЭЦ
Имитационная модель (подробная)
· расчет режимов
· сведение тепловых и
материальных балансов
· расчет потребления ЭЭ на СН
Упрощенная модель
· высокая скорость расчета
· характеристики на основе расчетов
имитационной модели
Оперативная оптимизация
· выбор состава оборудования и распределение нагрузки
· оптимизация режимов в течении суток с учётом лимитов
по топливу, скоростей набора/сброса нагрузки и т.п.)
· максимизация маржинальной прибыли
· минимизация топливных затрат
· выбор состава оборудования
· анализ «что-если», сценарный анализ
Оптимизация (точная)
· тонкая оптимизация режимов ТЭЦ
· распределение нагрузки между агрегатами,
выбор состава работающего оборудования
· оптимизация системы охлаждения
· оптимизация переключений в схеме
· минимизация расхода ЭЭ на СН
Подсистема анализа
· оценка состояния оборудования
· анализ актуальности модели
· анализ эффективности планируемых
мероприятий по ремонту/модернизации
Имитационное моделирование ТЭЦ
Построение характеристик
· расчет характерных режимов ТЭС
для получения характеристик для
упрощенной модели
Оперативная оптимизация и сценарный анализ
Буферизация
Автоматизированный сбор технологических данных
PI InterfacesРучной ввод
данных
АСУТП котла, АСУТП турбины, ССПИ, АИИСКУЭ,
АСКУ тепла, АСКУ топлива
IEC 60870-5-
104
ODBC OPC XML DNP ICCP UFL
Технологические сайты
(ОАО «АТС», ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС», Метео)
Автоматизированный сбор
данных с сайтов
Консолидированная
база данных
PI Server
Толстый клиент
Технологический
портал
Подсистема визуализации
Центр сбора технологической информации (ЦСТИ)
Коммерческийдиспетчер
Факт План
• Оперативный мониторинг техпроцесса на всех уровнях
управления
• Минимизация отклонений от диспетчерского графика
• Оперативное реагирование на общестанционные
показатели собственных нужд
• Минимизация «пережегов» про оперативному
тепловому графику
• Оперативный расчет ТЭП в темпе процесса
• Оценка эффективности режима по оперативным ТЭП
• Дорасчет параметров режима в темпе процесса
• Оперативное прогнозирование режима до конца
диспетчерских суток
• Моделирование и оперативный сценарный анализ
режима работы применительно к текущей
конъюнктуре НОРЭМ
• Минимизация переходов на «дорогие» виды топлива

14. 14
МОДУЛИ ОПТИМИЗАЦИИ

15. 15
РАСЧЕТ ТЭП

16. 16
ХОД РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА
Внедрение и опытная эксплуатация
Создание оптимизационной модели
Создание имитационной модели
Моделирование
котлов
Моделирование
турбин
Моделирование
тепловой схемы ТЭЦ
Реинжиниринг бизнес процессов,
проектирование функционала
Возникшие вопросы реализации:
1. Ориентация на существующие
положения о службах и
должностные инструкции
2. Отсутствие полных и
достоверных данных по
оборудованию. Недостаточное
оснащение приборного парка
3. Уникальность задач и подходов
1. Согласованность кросс-
функциональных задач
2. Изменение требований
1. Смена команды
функциональных заказчиков
проекта

17. 17
ФИНАЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯНагрузка
1 час стабилизации
режима
1 час перераспределение
нагрузок по агрегатам
3 часа стабильного
несения нагрузки
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Проведение финальных испытаний работы системы оптимизации нагрузок на ТЭЦ.

18. 18
ИТОГИ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ
№
дата испытания
время
проведения
замеров
Отклонение
по электрике
Отклонение по
теплу
потребленное топливо нм3
процент отклонения топлива
процент отклонения топлива за счет
перераспределения по модели
1 29.01.2013
10:00-11:00 -0,30% -2,42% -2,12% -0,79%
14:00-15:00
2 02.02.2013
13:00-14:00 -0,02% -2,05% -3,28% -2,33%
16:00-17:00
3 05.02.2013
02:00-03:00 -0,03% -5,80% -3,96% -1,11%
04:00-05:00
4 06.02.2013
01:00-02:00 -0,41% -5,17% -2,82% -0,06%
03:00-04:00
5 07.02.2013
00:00-01:00 0,28% -3,73% -2,44% -0,75%
02:00-03:00
6 08.02.2013
00:00-01:00 0,26% -4,72% -2,66% -0,46%
02:00-03:00
7 13.02.2013
11:00-12:00 0,05% -1,70% -1,48% -0,67%
13:00-14:00
8 16.02.2013
10:00-11:00 0,10% 2,87% -1,02% -2,52%
13:00-14:00
9 17.02.2013
11:00-12:00 0,08% 1,47% -0,38% -1,15%
13:00-14:00
10 23.02.2013
10:00-11:00 0,00% 0,28% -0,71% -0,85%
12:00-13:00
11 24.02.2013
10:00-11:00 -0,50% 0,32% -1,68% -1,61%
12:00-13:00
Среднее отклонение -0,04% -1,88% -2,05% -1,12%

19. 19
ЭФФЕКТ ОТ ВНЕДРЕНИЯ СМИОР
• 1 % за счет выбора оптимального состава
оборудования под прогнозируемые
условия
• 1,2 % за счет внутристанционной
оптимизации ведения режима
• 1-2 % за счет точного прогнозирования
маржинальности на РСВ и БР
• Итоговый эффект порядка 4%
• ROI составляет 1-1,5 года

20. 20
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
111033, Москва, ул. Волочаевская, д.5, корп.1
+7 495 974 2274, +7 495 974 2277 (факс)
www.croc.ru
Константин Голубев
РУКОВОДИТЕЛЬ ПРАКТИКИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
В ГЕНЕРАЦИИ
КОМПАНИИ КРОК
Александр Копин
НАЧАЛЬНИК СЕКТОРА ОРЭ И УЧЕТА ТЭЦ-20 ОАО «МОСЭНЕРГО»