В Петербургском Политехе разработали программный комплекс для повышения энергоэффективности ТЭЦ
Специалисты Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали специализированный программный комплекс для оптимизации режимов работы котельного оборудования ТЭЦ. Он позволяет повысить экономическую эффективность работы теплоэлектроцентрали более, чем на 15-20%. Технология может быть распространена на все ТЭЦ России.
Специализированный программный комплекс «Советчик оптимизации котельного оборудования (СОКО)» использует разработанную авторами инновационную гибридную нейро-сетевую модель управления, решающую сложную задачу максимально точного оценивания текущего и прогнозного потребления тепловой энергии с последующей выдачей рекомендаций наиболее эффективных – оптимальных параметров управления технологическим процессом ее генерации на теплоэлектростанции.
В основе комплекса лежит принцип сбалансированности между спросом - объективной прогнозной оценкой потребности в тепловой энергии и предложением – генерацией необходимого объема выработки требуемой энергии за счет оптимизации режимов работы котельного оборудования. Особенно значимым данный принцип является для энергоемкого производства предприятий горнодобывающей и горноперерабатывающей отраслей, в которых доля финансовых затрат на энергоснабжение может достигать 40-60 %.
«Современные промышленные предприятия представляют собой сложный производственный комплекс, включающий совокупность технологически связанных между собой подразделений, участков и технологических процессов, и является в настоящее время не только ключевым понятием с точки зрения организации промышленного производства на предприятиях, но и структурообразующим элементом экономики целого региона. Проблема энергетической эффективности работы подобных производственных комплексов, и особенно - комплекса предприятий, использующих энергоемкие технологические процессы и оборудование, является одной из ключевых и приоритетных задач современной экономики России, что отражено в «Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года»», – объяснил значимость разработки руководитель проекта, директор научно-технологического комплекса «Математическое моделирование и интеллектуальные системы управления» НЦМУ СПбПУ, д.т.н., профессор Вячеслав Шкодырев.
При разработке программного комплекса исследователи выяснили, что использование классических статистических методов для производственных комплексов с развитой инфраструктурой ограничено из-за отсутствия эффективных методик объективного контроля, либо неполноты или необъективности информации о всех факторах влияния на подготовку достоверного прогноза. Специалисты СПбПУ проанализировали ряд нейросетевых прогнозных моделей (включая широко применяемые модели LSTM, RNN, регрессионные и др.), иллюстрирующих точность прогноза потребления энергии при проведении до 60 замеров/ час, и разработали наиболее эффективные когнитивные нейро-сетевые модели прогнозной аналитики.
Посредством использования математических методов и алгоритмов машинного обучения для оптимизации управления процессами генерации энергии прогнозная (аддитивная) аналитика позволяет более точно оценивать потребности в тепловой энергии и эффективно распределять ее между объектами энергосистемы. В результате достигается оптимизация операционных расходов на генерацию тепловой энергии за счет регулирования загрузки оборудования, что обеспечивает максимальную эффективность в производстве энергии.
Таким образом функционал программного комплекса СОКО дает возможность прогнозировать потребности предприятия в тепловой энергии, учитывая разные факторы, такие как погода и сезонные изменения; оптимизировать работу оборудования для максимально экономичной и эффективной работы и заранее планировать необходимые объемы производства тепловой энергии, чтобы избежать нехватки. Кроме того, программный комплекс учитывает множество условий, что позволяет лучше понимать, как меняется потребление тепла, что помогает сэкономить ресурсы и финансы.
Данная разработка осуществлялась по заказу АО «Кольская горно-металлургическая компания».
Как отметил вице-губернатор Санкт-Петербурга Владимир Княгинин, это еще один наглядный пример успешного взаимодействия науки и бизнеса в целях внедрения инновационных решений в реальный сектор экономики. «Сегодня наши вузы и научные организации являются не только ведущими образовательными и исследовательскими центрами, но и в коллаборации с индустриальными партнерами решают актуальные задачи экономического развития нашего государства, способствующие достижению его технологического лидерства», - подчеркнул Владимир Княгинин.
Он обратил внимание, что при поддержке федеральных и региональных органов власти в Санкт-Петербурге действуют четыре научных центра мирового уровня, выполняющих прорывные исследования и разработки по приоритетам научно-технологического развития.
Только в рамках НЦМУ «Передовые цифровые технологии» сегодня ведется научная деятельность по 35 актуальным тематикам, связанным с разработкой и внедрением в экономику принципиально новых производственных технологий.
В дальнейших планах разработчиков СОКО – развитие и совершенствование методики и системы с последующим масштабированием на другие энергоемкие производственные комплексы.
Слаженная работа группы теплоэнергетических компаний ГУП «ТЭК СПб» и АО «Теплосеть Санкт-Петербурга» позволила начать завершающий этап модернизации ключевого объекта реконструкции распределительной сети «Кораблестроителей» в Василеостровском районе.
В рамках проекта теплоэнергетики обновят оставшиеся 1682 метра тепловых сетей по улице Кораблестроителей: от Новосмоленской набережной до перекрестка улиц Наличная и Уральская. Изношенные сети заменят на современные стальные трубы в пенополиуретановой теплоизоляции, оснащенные системой оперативно-дистанционного контроля. Такая система позволит вести непрерывный мониторинг состояния теплопроводов, а современная изоляция не допустит коррозии материалов труб.
На время проведения реконструкции основного участка, жители близлежащих зданий продолжат получать тепло и горячую воду по ранее установленной временной тепловой сети, которая будет демонтирована по окончании строительных работ.
По состоянию на сегодняшний день, объем обновленных тепловых сетей данного объекта в общей сложности составляет 3464 метра – две третьих от запланированного объема реконструкции, а это – 5146 метров труб.
Реализация данного проекта повысит надежность теплоснабжения 76 зданий, в том числе 53 многоквартирных домов и 9 детских заведений – всего порядка 50000 жителей района.
Полная реконструкция тепловых сетей с переключением на постоянную схему теплоснабжения намечена на II квартал 2025 года, восстановление нарушенного благоустройства планируется в агротехнический период 2025 года.
АО «Теплосеть Санкт-Петербурга» перенимает опыт ГУП «ТЭК СПб» в вопросах освоения методик залповой реконструкции тепловых сетей. Консолидация акций в единой городской структуре позволит провести масштабную работу по обновлению теплосетевого комплекса. Всего в этом году «Теплосеть» приступит к работам на 40 объектах реконструкции общей протяженностью 142 км тепловых сетей.
В частности, на Васильевском острове в ближайшие пять лет компания заменит 75 км трубопроводов. В этом году в зоне предприятия предусмотрено начало работ по реконструкции более 9 км тепловых сетей. Среди наиболее значимых объектов, работы на которых стартуют в 2024 году – участки распределительных сетей «Кораблестроителей», «Наличная», «2-3 линия», «6-7 линия», «10-11 линия» и другие. Кроме того, запланировано начало технического перевооружения насосной станции «Парусная».