В процессе интеллектуальной модернизации газотурбинных парогазовых установок «отсутствие вмешательства человека» — лишь отправная точка, а «максимальная энергоэффективность» — конечная цель. Недавно поступили обнадеживающие новости о ходе исследований автоматической системы пуска и останова (APS) для суточного пикового регулирования на блоке №6 электростанции Наньшань компании Хуанэн. Проект, самостоятельно разработанный Сианьским научно-исследовательским институтом теплотехники компании Хуанэн (далее — Сианьский теплотехнический институт) и реализованный на электростанции Наньшань компании Хуанэн, успешно достиг исторического прорыва на газовой турбине Ansaldo класса F в Китае, обеспечив двойной прогресс: «нулевое вмешательство человека» и «значительное снижение энергопотребления» в процессах пуска и останова.
Особого внимания заслуживает то, что система APS не ограничилась простой автоматизацией. Благодаря глубокой логической реструктуризации и точному управлению процессами, она позволила значительно повысить эффективность пуска и останова и существенно снизить энергопотребление на основе «нулевого вмешательства». Основная ценность этой системы APS заключается не в «замене человека», а в освобождении оперативного персонала от тысяч повторяющихся операций и интенсивного контроля за переключением множества систем на этапах пуска и останова. Кроме того, успешное внедрение этой системы полностью соответствует государственным требованиям по продвижению сценариев «искусственный интеллект +» в промышленности и снижению нагрузки на персонал с помощью цифровых технологий.
Не только «экономия труда»:
Освобождение персонала от повторяющейся работы
Раньше в процессе пуска и останова блока операторам приходилось следить за сотнями узлов, вручную регулировать клапаны подачи воды, переключать байпасы, включать выключатели. Только для пуска требовалось выполнить тысячи операций. «Некогда было даже воды попить, постоянное напряжение, боялись ошибиться мышкой и нарушить весь ритм пуска» — так описывают свои ощущения многие операторы. Теперь система APS превратила весь процесс в встроенную логику: от подачи воды в котел, розжига газовой турбины, разворота паровой турбины до синхронизации и набора нагрузки — каждый шаг автоматически запускается компьютером по заданному оптимизированному пути. Даже пуск и останов закрытых насосов, открытие регулирующих клапанов подачи воды в барабан динамически подстраиваются под основные параметры, не требуя вмешательства человека.
Подтверждение надежными данными:
Секрет «низкого энергопотребления» за «нулевым вмешательством»
Что еще больше ценит персонал, так это то, что система APS не только «работает за человека», но и «умеет считать каждую копейку». Раньше для обеспечения безопасности при пуске и останове блока запасы по параметрам были завышены, что не позволяло снизить расход природного газа. В ходе этой работы исследовательская группа целенаправленно встроила «энергосбережение» в логику управления: с помощью оптимизации шести ключевых алгоритмов, включая координацию температуры дымовых газов и нагрузки, динамическое согласование байпасов и опережающее управление впрыском охлаждающей воды, тепловой цикл при пуске и останове всегда следует по «самому экономичному пути». Успешный ввод в эксплуатацию системы APS на блоке №6 электростанции Наньшань компании Хуанэн продемонстрировал отличные результаты, сочетающие «автоматизацию и низкое энергопотребление»:
Быстрый отклик, значительное повышение способности к пиковому регулированию. Благодаря точному управлению время от розжига газовой турбины до набора нагрузки 220 МВт составляет 54 минуты, что на 20 минут (27%) меньше обычного; время от 220 МВт до отключения газовой турбины составляет 11 минут, что на 8 минут (42%) меньше. Такая способность к «быстрому пуску и останову» значительно повышает конкурентоспособность газотурбинных парогазовых установок при участии в пиковом регулировании энергосистемы.
Тщательный расчет, значительный эффект энергосбережения и снижения потребления. Один цикл пуска и останова блока позволяет сэкономить 4500 Нм³ природного газа. При расчете 150 циклов пуска и останова в год на один блок, ежегодное сокращение выбросов CO₂ составляет около 1250 тонн. «Экономия природного газа при 150 циклах пуска и останова одного блока в год, пересчитанная на выработку электроэнергии, эквивалентна годовому потреблению электроэнергии 1250 домохозяйств», — наглядно подсчитал начальник смены электростанции Наньшань компании Хуанэн.
От «пилотного проекта» к «образцу»:
Прокладывая путь для аналогичных газотурбинных парогазовых установок
«Самое ценное в этой работе — то, что опыт эксплуатации был превращен в воспроизводимую стандартную логику, а не в „показуху"», — говорит руководитель проекта из Сианьского теплотехнического института. В настоящее время оптимизированная схема APS сформирована в стандартизированные логические модули, которые в дальнейшем могут быть распространены не только на другие блоки электростанции Наньшань компании Хуанэн, но и послужить техническим ориентиром для огромного парка газотурбинных парогазовых установок в Китае.
Представитель руководства электростанции Наньшань компании Хуанэн заявил, что в дальнейшем электростанция совместно с Сианьским теплотехническим институтом продолжит оттачивать детали системы, закрепляя модель «нулевое вмешательство + глубокая экономия энергии» в качестве долгосрочного механизма для достижения целей «человеко-машинного взаимодействия, повышения эффективности и обеспечения безопасности», обеспечивая поддержку экологичного, эффективного и интеллектуального развития предприятия.