Siemens Energy Omnivise obuhvaća brojna digitalna i rješenja za optimiranje i snižavanje troškova u energetskim postrojenjima i sustavima
Energetska učinkovitost, sniženi troškovi proizvodnje i manje emisije ugljikovog dioksida važna su pitanja u elektroenergetici. Mnogo je različitih načina za uštede u energetici i u određenoj mjeri se razlikuju, ovisno o kojem je proizvodnom sustavu riječ.
Mnogo je različitih načina za snižavanje troškova u energetskim sustavima i u određenoj mjeri razlikuju se među tvrtkama. Ipak, u glavne načine ubrajaju se:
• izbjegavanje nepotrebnog pokretanja i zaustavljanja proizvodnih jedinica
• pogon jedinica na najvišem stupnju iskoristivosti
• raspodjela ukupnog opterećenja među raspoloživim jedinicama radi ostvarivanja najvišeg ukupnog stupnja iskoristivosti
• planiranje intervala održavanja i zaustavljanja jedinica u ekonomski optimalnim razdobljima
• dobro predviđanje električnog i opterećenja u toplinarskom sustavu daljinskoga grijanja u spoju s korigiranom vremenskom prognozom
• izbjegavanje troškova zbog energije uravnoteženja.
Siemens Energy Omnivise obuhvaća brojna digitalna i rješenja za optimiranje i snižavanje troškova u energetskim postrojenjima i sustavima koja se temelje na prikupljanju podataka u stvarnom vremenu iz tih sustava, naprednoj analitici nad tim podacima, uporabi naprednih simulacija i modela toplinskih procesa i primjeni digitalnih rješenja za vođenje i održavanje (O&M) elektrana, prediktivno održavanje, dijagnostiku, planiranje radnih aktivnosti, instrumentacijsko i kontrolno (I&C) nadziranje i savjetovanje, optimiranje rada postrojenja, kibernetičku sigurnost postrojenja i dr.
Rješenje koje za energetsko planiranje složenih energetskih sustava pruža Siemens Energy odgovor je na današnje izazove na tržištima električne i toplinske energije i goriva, pomažući kupcima u postizanju veće učinkovitosti uz centralizaciju i veće profitabilnosti uz optimiranje. Nadgradnjom na postojeću infrastrukturu to rješenje za energetsko planiranje pretvara podatke u praktično upotrebljivo znanje i pruža transparentnost nad cijelim proizvodnim sustavom. Namijenjeno je za sljedeće slučajeve:
• tehno-ekonomske analize,
• optimiranje rada i planiranje proizvodnje
• nadzor i praćenje radnih značajki
• potporu trgovanju.
Sustav za energetsko upravljanje koji nudi Siemens Energy ima sljedeće prednosti:
• automatiziranu razmjenu podataka od pogona ili procesa do centra i osvježivanje modela za optimiranje
• digitalnu komunikaciju s osobljem elektrane
• optimalnu komercijalnu i tehničku upotrebu portfelja proizvodne imovine
• potpomognuto donošenje odluka u tehničkim, ekonomskim i zakonskim aspektima
• terminiranje proizvodnje u različitim vremenskim okvirima
• potporu u trgovini energijom (električna energija, plin i dr.)
• planiranje proračuna
• planiranje proizvodnje
• planiranje potrošnje goriva
• simulaciju različitih scenarija i troškova proizvodnje
• planiranje goriva
• planiranje revizija i održavanja
• planiranje emisija ugljikovog dioksida i planiranje troškova zbog tih emisija
• ugovore o nabavi goriva i opskrbi električnom energijom
• ugovore o električnoj energiji
• izračune i mogućnosti ulaganja
• otporu tehno-ekonomskim analizama i izračune ulaganja za nove ili izmijenjene proizvodne objekte.
Opis sustava
Spomenuto rješenje za energetsko planiranje omogućava korisniku uspostavu sustava energetskog planiranja, odnosno objedinjavanje aktivnosti planiranja, proizvodnje, nadzora proizvodnog sustava, tehno-ekonomskih analiza i potporu trgovanju i trgovanje na jednoj, centralnoj platformi. Time se postiže veća učinkovitosti uz centralizaciju i veća profitabilnosti uz optimiranje Druge aktivnosti su planiranja ispada i raspoloživosti, planiranja pomoćnih usluga i dr.
S funkcionalne perspektive sustav se sastoji se od dva podsustava: Optimizatora dispečiranja i U/I sučelja. Ulazno-izlazno (U/I) sučelje prikuplja podatke, procesira ih i prosljeđuje drugim sustavima i podsustavima na siguran i pouzdan način. Sastoji se od lokalnog U/I sučelja na razini pojedinih resursa (npr. elektrane) i centralnog U/I sučelja u centru planiranja. Procesni podaci, statički podaci, podaci o raspoloživosti, podaci o alarmima pojedinog pogona i podaci koje je operator ručno unio prosljeđuju se u lokalno U/I sučelje koje ih dalje prosljeđuje kibernetički sigurnom (‘failsafe’) asinkronom komunikacijom u centralno U/I sučelje u centru proizvodnje, gdje se provode optimizacijski proračuni u Optimizatoru dispečiranja. To omogućava automatiziranu razmjenu podataka od pogona do centra i osvježivanje modela za optimizaciju.
Optimizator dispečiranja
Osim spomenutih funkcionalnosti, Optimizator dispečiranja ima i mogućnosti za razna predviđanja, odnosno prognoze vremenskih serija. Temelji se na algoritmu za optimiranje i preciznom modelu energetskog sustava proizvodnih objekata, uzimajući u obzir tehničke i ekonomske značajke. Koncept algoritma sagledava predviđenu potrošnju, cijene i kapacitet, raspoloživost proizvodnog objekta te brzo izrađuje optimalne planove proizvodnje za različite energetske proizvode (električna energija, toplina, rashlađivanje, plin, para). Algoritam je iterativan i u povratnoj vezi uvažava procesne podatke i ograničenja, statičke podatke, podatke o alarmima te podatke koje je ručno unio operater postrojenja.
U grafičkom korisničkom sučelju Optimizatora dispečiranja definira se točan model proizvodnih jedinica i mreža pomoću uređivača topologije, što korisniku omogućuje lako dodavanje, uređivanje i brisanje jedinica energetskog sustava poput kotlova, generatora, cjevovoda, zatim električnih, plinskih, toplinskih, parnih, dimovodnih i toplinarskih mreža.
Temelj dobrog optimiranja su dobre prognoze i one se temelje na naprednim algoritmima koji se u stvarnom vremenu prilagođavaju izmijenjenim okolnostima. Predviđanja se uobičajeno odnose na potrošnju goriva ili plina, opskrbu pare, daljinsko grijanje i hlađenje, predviđanje električnog i plinskog opterećenja, predviđanja procesnog plina i otpadne topline, pojedinačno predviđanje opterećenja ili cijena. Izračun predviđanja provodi se u 15-minutnim intervalima uzimajući u obzir trenutačna mjerenja i vremensku prognozu.
Izračunavanje preciznih predviđanja toplinarskog sustava pri tome je iznimno teško jer je prognoziranje vremenskih uvjeta veoma teško. Optimizator dispečiranja ima mogućnost predviđanja toplinskog opterećenja centralnih toplinskih sustava. Također moguće je izračunati protok vode u mreži na temelju predviđanja opterećenja i temperatura vode. Predviđanja opterećenja u toplinarstvu koriste se u mnogim elektroenergetskim tvrtkama s različitim načinima proizvodnje topline. Mnoge tvrtke imaju manje mreže, dok neke imaju iznimno složene mreže s proizvodnjom topline na mnogo lokacija. Ako se algoritam za predviđanje upari s algoritmom za optimiranje proizvodnje, moguće je optimizrati upotrebu toplinarske mreže i kao spremnik toplinske energije.
Uz pomoć optimiranja proizvodnje korisnik može izračunati najekonomičniji plan proizvodnje za proizvodne jedinice u energetskom sustavu za koje može definirati i prilagođavati sljedeće parametre optimizacije:
• kratkoročno optimiranje s vremenskim horizontom od jednog do 28 dana
• srednjoročno optimiranje s vremenskim horizontom od četiri tjedna do nekoliko mjeseci
• dugoročno vrijeme optimiranja s vremenskim horizontom do pet godina
• vremenske korake po izboru, od 15 minuta do 24 sata.
Za rješavanje optimizacijskih problema koristi se napredni algoritam za brzo optimiranje koji sprječava eksponencijalni porast vremena izračuna zbog rasta broja varijabli odlučivanja kao posljedice porasta broja vremenskih koraka i broja proizvodnih jedinica. Podržan je rad paralelnih optimiranja, što omogućava izračunavanje dugoročnih optimiranja koja trebaju više vremena bez utjecaja na svakodnevno poslovanje.
U/I sučelje
Radi se o fleksibilnom okružju za kombiniranje tokova podataka iz različitih izvora i distribuciju podataka sukladno definiranim pravilima. Dijeli se na centralno U/I sučelje u centru za energetska planiranja i lokalna U/I sučelja u proizvodnim resursima uobičajeno elektranama. Proces je sljedeći. Lokalno U/I sučelje prikuplja, analizira i procesira podatke iz sustava upravljanja elektranom, SCADA-e i sustava za arhiviranje u elektrani i dalje automatizirano prosljeđuje podatke u centralno U/I sučelje, gdje se koriste u Optimizatoru dispečiranja u optimizacijskim proračunima. Pri tome je omogućeno je operatorsko, odnosno dispečersko sučelje sa svim funkcionalnostima potrebnima za učinkovito obavljanje radnih aktivnosti i automatsko ili ručno generiranje izvještaja.
Sustav podrazumijeva svu računalnu sklopovsku i programsku opremu potrebnu za prikupljanje podataka, analizu i proračune nad procesnim podacima na razini proizvodnih resursa i računalnu sklopovsku i programsku opremu koja se nalazi u dispečerskom centru.
Komunikacija U/I sučelja je dvosmjerna i Optimizator dispečiranja pomoću njega prosljeđuje podatke natraf u elektranu. Sučelje podržava više vrsta ulazno-izlaznih sučelja prema trećim stranama, a sustav omogućava različitim korisnicima pregledavanje i, prema potrebi, revidiranje izdanih dispečerskih i planova pomoćnih usluga. Sve komunikacije su osigurane uvažavajući standarde kibernetičke sigurnosti i pouzdane digitalne komunikacije, prema dobroj industrijskoj praksi. Zahvaljujući tome, U/I sučelje ima ulogu ‘posrednika’ između Optimizatora dispečiranja i različitih proizvodnih resursa i osigurava:
• ključne tipove podataka i procese konfigurirane za hrvatsko energetsko tržište, uključujući dispečerske planove, raspoloživost elektrana, upravljanje pojedinačnim proizvodnim jedinicama
• prijenos podataka od mjesta do mjesta korištenjem šifrirane komunikacije temeljene na redu čekanja poruka, čime se jamči integritet podataka u slučaju djelomičnog ili potpunog prekida komunikacijskih veza, a također je osiguran prijenos pravih podataka na pravo mjesto u pravo vrijeme
• provjeru plana dispečiranja i upravljanje radnim procesom omogućujući korisnicima elektrane pregledavanje svakog plana dispečiranja i njegovo prihvaćanje ili odbijanje
• generiranje upozorenja unaprijed za mnoge različite događaje
• unos nedostupnosti različitih vrsta (za operatere elektrane)
• unos podataka koji korisnicima elektrane omogućuje ažuriranje njezinih karakteristika koje su korisne za proces optimiranja.
Sustav je realiziran u ‘klijent – poslužitelj’ arhitekturi i modularan je pa se naknadno može prilagođavati zahtjevima kupca, a moguće je uvoditi nove procesne signale, nove module i funkcionalnosti bez intervencije u samu arhitekturu sustava.
Zaključak
Ekonomično optimiranje proizvodnje energije matematički je iznimno složeno, a izračun je gotovo nemoguće obaviti bez pomoći računala. Neovisna su istraživanja pokazala kako računalno optimirana proizvodnja energije može sniziti varijabilne troškove proizvodnje za 2 – 10% na godišnjoj razini, ovisno o složenosti energetskog sustava. Za elektroenergetsku tvrtku srednje veličine to znači uštedu od nekoliko stotina tisuća eura do nekoliko milijuna eura godišnje za veće sustave, a uz visoke cijene električne energije i goriva potencijalna su uštede vjerojatno i veće.
