Zkušenosti v kogenerační výrobě tepla a elektřiny s provozováním optimalizace Ing. Břetislav Čunek Teplárna Otrokovice, a.s.

Transkript

1 Zkušenosti v kogenerační výrobě tepla a elektřiny s provozováním optimalizace Ing. Břetislav Čunek Teplárna Otrokovice, a.s.

2 OBSAH Seznámení s Teplárnou Otrokovice Stupně optimalizace Technologie optimalizace Obchodní optimalizace Lidský faktor

3 Teplárna Otrokovice (TOT) Nezávislý dodavatel energie ve zlínském regionu Vybudována na počátku 70. let jako energetický zdroj pro výrobu pneumatik Privatizována na počátku 90. let, technologie modernizována Druhá polovina 90. let digitální řídící systém (Honeywell) Od 1998 program optimalizace

4 Naše výroba Elektrická energie (~250 GWh/rok rok)* Severomoravská energetika regionální distributor Barum Continental výrobce pneumatik Teplo výroba tepla, vytápění pára/voda ( ~2 100 TJ/rok rok)* Barum Continental výrobce pneumatik (47 %) TOMA Otrokovice průmyslový areál (13 %) Fatra Napajedla plasty (11 %) Dodávka tepla obyvatelstvu a společnostem

5 Funkční schéma Technologie TOT 3 práškové uhelné kotle 125 t/h kondenzačně-odběrová odběrová turbína 25 MW protitlaká turbína s odběry 25 MW redukční chladící stanice Projekty optimalizace automatizace výroby tepla na kotlích, zlepšení řízení kotlů v DCS 1999 Kotel K5 optimalizace spalování kotle K3, K4 opt.. spalování dokončena optimalizace kotelny řízení výroby el. energie (TLC) řízení výroby tepla a elektrické energie ELA-B ACC ACC K3 K4 MPC TG1 ELA-T 1.4 MPa 0.6 MPa 0.1 MP ACC K5 TG2 TLC

6 Stupně optimalizace NÁSTROJE LIDÉ Obchod Technologie Jednotka Kotel Dodávka zákazníkům Úroveň výrobny Kotelna Jednotka Kotel Jednotka Kotel Lidský faktor

7 Stupně optimalizace kotlů Zlepšení efektivnosti kotlů Optimalizace spalování (poměru palivo/vzduch) Identifikace a minimalizace ztrát Cílení emisí Stabilizace CO pod daným limitem Snížení NO x ynamické řešení k pokrytí přechodových stavů na kotlích

8 Optimalizace kotlů: Použité nástroje Advanced Combustion Control Pokročilé řízení a optimalizace spalovacího procesu Uniformance PHD Archivace procesních dat TotalPlant Performance Monitoring (TPPM) sledování a vyhodnocování účinnosti kotlů, turbín nástroj pro řízení výroby ACC

9 Optimalizace kotle: Výsledky ] [% Oxygen excess Stálé provozování s nižším přebytkem vzduchu (- 31 %) ] [% Emission NOx Omezení emisí NO x (- 15 %) O2 [%] NOx [mg/m 3 ] ] [% Emission CO Garantovány emise CO [%] Efficiency Nárůst účinnosti (+ 1 %) CO [mg/m 3 ] η [%] 1 měsíc provozu s optimalizátorem ACC (modrý histogram) ve srovnání s 1 měsícem běžného řízení kotle (červený histogram)

10 CC tojí

11 CC ěží

12 Provozování kotelny Zlepšení odezvy na požadované množství páry Udržování parametrů páry Zvýšení celkového rozsahu dodávky páry Zvýšení účinnosti výroby tepla Individuální rozdělení zátěže při maximální efektivitě OPĚT: Stálá optimalizace pro různé stavy!

13 Použité nástroje pokročilého řízení Master Pressure Controller Prediktivní vícerozměrový regulátor tlaku v parní sběrně Economic Load Allocation Optimalizátor individuální optimální výrobní zátěže kotlů Operátorské nastavení zátěže kotle respektující stav technologie Integrace ACC, ELA-B, MPC MPC ELA-B

14 Výsledky optimalizace kotelny Měsíc ELA-B v plném opt módu [hod / %] Všechny kotle prům. účinnost [%] Zlepšení účinnosti [%] Leden 89.8 % 90.2 % 0.45 % Únor 0 / 0 % 575 / 26.6 % 89.7 % 90.7 % 1.11 % Březen 87.7 % 90.2 % 2.85 % 1. čtvrtletí 89.1 % 90.4 % 1.46 %

15 Optimální rozložení výroby Celkový požadavek na páru se mění

16 Optimalizace obchodu s el.energií Před 2004 Veškerá el. energie je dodávána do sítě REAS Výroba a dodávka je plánována v závislosti na dodávce tepla Žádné poplatky za odchylky v dodávce el. energie Od 1. ledna 2004 Dodávky el. energie a do spol. Barum a do REAS jsou obchodně oddělené: TOT vyrovnává výkyvy spotřeby Barumu prodej či nákup z REAS Komplexní plánování výroby, prodeje, nákupu Plánováno na celý rok Měsíčně, týdně, třídenní aktualizace Penalizace při nedodržení hodinového diagramu striktní smluvní podmínky s REAS Nové podmínky, možnosti, zvýhodnění dodávky

17 Schéma současných dodávek Prodej/nákup elektřiny REAS Vlastní spotřeba Dodávka páry Barum Dodávka páry/tepla Spotřebitel tepla TOT Jednotka zúčtování

18 Nástroje pro dodávku elektřiny Tie Line Controller Řízení volné kapacity: Splnění hodinového diagramu Posouzení vlastní spotřeby Posouzení odchylek spotřeby spol. Barum TLC plánovací databáze TLC Plánování dodávky a odsouhlasení operátorem

19 Plánování a zajištění dodávek B A Nástroj pro plánování dodávky elektřiny TLC operátorská konzole pro odsouhlasení plánované výroby C Plánovací databáze TLC TLC server pro řízení výroby elektřiny

20 Výsledné dodávky BARUM Occurenties (weeks 1-30) Tire Plant - Hourly Power Plan Hourly Plan [MWh] Barum spotřebuje více než 50 % kapacity TOT Occurencies (weeks 1-30) Tire Plant - Deviation from Plan Deviation from Hourly Plan [MWh] Odchylky od plánovan novaných hodnot

21 Přehled obchodování s REAS Grid - Hourly Contracted Power Quota Grid - Deviation from Contract Occurencies (weeks 1-30) Occurencies (weeks 1-30) Hourly Quota [MWh] Deviation from Hourly Qouta [MWh] 2 režimy nákup, prodej Smluvní tolerance ± 2 MWh Maximalizace možných dodávek Ovlivněno no změnami odběrů Barum a změnami spotřeby páryp

22 Lidé Nová technologie vs. Lidské stereotypy Operátoři stále využívají ruční řízení a preferují stabilní stav Minulá zkušenost Zkušenost a důvěra v počítačovou technologii je stále slabá Trénink a průběžné vyhodnocování Simulace řízení kotlů - trénink Vyhodnocení a zviditelnění vzájemnou soutěží směn

23 Simulace Model technologie Displej ACC Odezva ACC Displej ELA-B

24 ELA-B manuální mód manuální mód

25 Vyhodnocení ELA-B

26 Závěr Přínos pokročilého řízení a optimalizace Přímo měřitelný přínos 1,5 2 % Další výhody Operační rozsah a flexibilita na trhu s elektřinou Opakované vyhodnocování účinnosti a neustálé zvyšování efektivity Dodržování emisních limitů

27 Závěr Co jsme získali od firmy Honeywell? Dobrou řídící technologii Poradenství Podporu a údržbu Nové myšlenky Čeho jsme museli dosáhnout sami? Manažerská rozhodnutí a motivaci k plnému nasazení získaných nástrojů Změny v našich vnitřní procesech Neustálé vyhodnocování a porovnávání dosahovaných výsledků

28 Děkuji Vám! Ing. Břetislav Čunek Teplárna Otrokovice a.s. Objízdná Otrokovice Česká republika