Самоорганизация IT-Систем для электростанций: интегральное исчисление перерасхода топлива (часть 2)

При производстве электроэнергии и тепла расходуется топливо, но никто не знает, сколько его используется в каждый отрезок времени – много или мало. Если нижняя граница естественным образом устанавливается необходимым количеством поставки электроэнергии и тепла, то верхняя граница ничем не контролируется, а должна контролироваться нормативами. Таким образом, сама эта технология провоцирует на бесконтрольный перерасход топлива, а, следовательно, и на бесхозяйственные и ненужные финансовые потери, которые соизмеряются по размерам с самой прибылью Генерирующей компании.

Динамика перерасхода топлива возрастает в переходные моменты – день и ночь. Следует чётко и быстро отслеживать оперативный перерасход топлива при повышении и понижении поставок электроэнергии и тепла. В настоящее же время это происходит «впотьмах» электростанции. А если сказать более грубо, то мрак и дремучесть в части реализации автоматизации расчётов ТЭП и перерасхода топлива в современных рыночных условиях на тепловых электростанциях сродни действиям заносчивого проходимца, взявшемуся гранить алмазы.

Есть точная наука – математика, которая элементарно показывает, что площадь сложного динамического процесса во времени в части перерасхода топлива должна определяться только интегральным исчислением и никак иначе, если конечно убытки имеют значение. И чем меньше интервал временных отрезков расчёта, тем выше точность. В настоящее же время для расчёта перерасхода топлива тупо используется просто площадь прямоугольника с временным интервалом в один месяц, т.е. абсолютно не учитывается динамика процесса, а это грубейшая и невежественная ошибка.

Получается очень странная картина, что всё время отраслевая наука заблуждалась и упорно продолжает заблуждаться в части правильного расчёта перерасхода топлива тепловыми электростанциями. И самое главное их заблуждение заключается в том, что тепловая электростанция, имея огромный процент износа оборудования, способна в отдельные временные интервалы иметь экономию топлива, т.е. каким-то чудом, работая без оперативной текущей информации, потратить топлива меньше, чем это регламентируется нормативами. Но это же просто нонсенс.

А раз этого в принципе быть не может, то получается ещё более ужасная и мрачная картина. Каждую минуту на электростанции происходит перерасход топлива, но этого никто не видит, и, следовательно, что-либо предпринять для его снижения просто невозможно. Итоговый же перерасход топлива за месяц, естественно, складывается из минутных перерасходов. И получается в итоге он таким, каким получается, т.е. полностью зависит от воли бога.

И эта бездарная потеря половины прибыли Генерирующей компанией в виде бесконтрольного огромного перерасхода топлива стала возможна только благодаря неверным изначальным посылам отраслевой науки. Но не пора ли одуматься. Ведь излишне сожженного топлива в России хватило бы дополнительно ещё для 30 новых тепловых электростанций или легко возможно на 10% сократить объём вредных выбросов в атмосферу, которые в ночные часы соответствуют 30%.

Практически на всех тепловых электростанциях существуют автоматизированные системы коммерческого учёта электроэнергии (АСКУЭ), тепла (АСКУТ) и топлива, например: газа (АСКУГ). Ну а где автоматизированная система коммерческого учёта перерасхода топлива (АСКУПТ)? Что-то здесь идеологи электроэнергетики для рыночных условий не доработали. Ведь если размер 10%-го годового перерасхода топлива в денежном выражении равен прибыли Генерирующей компании, то это далеко не шуточки, что для средней электростанции составляет 300 миллионов рублей, а, следовательно, для средней Генерирующей компании – 4 миллиарда рублей. И это всё бездарные потери!!!

Естественно, следует ещё доказать этот факт 10%-го перерасхода топлива, но это несколько позже, а сейчас рассмотрим суть АСКУПТ, т.е. коммерческого учёта перерасхода топлива. Если системы АСКУЭ, АСКУТ, АСКУГ являются самостоятельными и независимыми системами, то АСКУПТ является полностью зависимой от этих систем, т.к. она на них базируется.

АСКУПТ в виде системы Smart-MES использует данные АСКУЭ, АСКУТ, АСКУГ и осуществляет поминутные расчёты фактических и нормативных ТЭП, результатом которых является текущий перерасход топлива. Вся аналитика выдаётся мониторингом на БЩУ для возможности оперативного обнаружения факта этого перерасхода топлива и для своевременного вмешательства в производственный процесс. Таким образом, АСКУПТ обеспечивает оперативную технологическую обратную связь для увеличения энергоэффективности электростанций.

Ну, а сейчас о факте 10%-го перерасхода топлива. Неконтролируемый перерасход топлива, как уже говорилось выше, присутствует каждую минуту, и оттого, что существующие в настоящее время месячные расчёты показывают даже эфемерную его экономию, этот перерасход никуда не девается, а он просто ощутимо отражается на прибыли Генерирующей компании. Но почему же тогда этот самый перерасход топлива подгоняют к нулю в месячных расчётах, а явно его не показывают в отчётах? А просто потому, что в таком виде он никому не нужен. Ведь этот перерасход топлива относится к прошлому периоду и с ним уже ничего не сделать. А подгоняют потому, что нужно получить удельные расходы топлива по электроэнергии и теплу в соответствии с фактическим расходом этого топлива для планирования его закупок на следующий месяц. Таким образом, в планах заранее закладывают этот перерасход топлива.

Не будем говорить, этично или неэтично перекладывать бесхозяйственность электростанций в части наличия огромного перерасхода топлива, который беззастенчиво входит в тарифы, на потребителей электроэнергии и тепла, т.к. всё регулируется рынком. Но, похоже, что рынка то настоящего вообще нет, при котором обязательно должен быть дефицит потребителей, чтоб за него была тарифная борьба. А раз берут за любую цену, то говорить о настоящем рынке электроэнергии и тепла пока рановато.

Огромный фактический и неконтролируемый перерасход топлива не выявить существующими неверными в методическом плане месячными расчётами ТЭП. Для этого нужна система Smart-MES. С её помощью мы на средней тепловой электростанции выявили следующие объяснимые закономерности.

1) Перерасход топлива присутствует на каждом получасовом интервале, следовательно, он есть и на каждом минутном интервале. Это объясняется тем, что эксплуатационный персонал управляет электростанцией вслепую в части перерасхода топлива. А реально не возможно управлять в соответствии с нормативами, не имея текущей информации по перерасходу топлива.

2) Перерасход топлива в ночные часы значительно больше, чем в дневные. Так, ночью перерасход достигает 30%. Понятно, что в ночные часы нагрузка электростанции падает. А на самой же электростанции в это время бесконтрольно напрасно сжигается лишнее топливо, даже при общем его сокращении.

В настоящее время на всех тепловых электростанциях сложилась парадоксальная картина. Если выработка электроэнергии и тепла строго регламентируется графиками их поставки, то вот затраты топлива на их выработку абсолютно ничем не регламентируются, а должны регламентироваться нормативами в реальном времени. И вы ещё хотите сказать, что если нет ограничения по затратам топлива, то и нет его перерасхода? Вот в этом то и заключается основная глупость рыночного понимания работы электростанции.

Только автоматизированная система коммерческого учёта перерасхода топлива (АСКУПТ) способна навести порядок с бесконтрольным и с безответственным разбазариванием постоянно дорожающего топлива.

Но генерирующие компании должны будут в конце концов понять, что если они сейчас имеют прибыль в размере П, а могли бы очень легко и фактически беззатратно иметь 2*П. Но для этого у персонала электростанции должна быть мотивация.

Мотивация – процесс создания системы условий, воздействующих на поведение человека, направляющих его в нужную для организации сторону, регулирующих его интенсивность, границы, побуждающих проявлять добросовестность, настойчивость, старательность в деле достижения целей. Принудительная мотивация основывается на применении власти и угрозе ухудшения удовлетворения потребностей работника в случае невыполнения им соответствующих требований.

Вот высказывание в Интернете по вопросу экономии топлива: «В советское время персоналу энергосистем за экономию топлива полагались премии. Сейчас такого стимула нет, да и стимула экономить топливо при таком росте тарифов - тоже нет. Кстати, зарплата рядовых работников станций от роста тарифов не зависит и практически не растёт, остановилась на уровне 2008 года.»

Таким образом, на электростанциях топливо никто не экономит, и даже не думает экономить. Топливо расходуют столько, сколько расходуется для выполнения графика поставки электроэнергии и тепла. Мотивация экономии топлива у эксплуатационного персонала полностью отсутствует. Но самое интересное в том, что и Генерирующим компаниям то не в чём упрекнуть работников электростанции, т.к. по месячным отчётным данным на всех электростанциях перерасхода топлива нет, а есть даже его экономия, т.е. электростанции на бумаге работают полностью в соответствии с нормативами, хотя и с использованием методов подгонки.

Вот к таким неутешительным выводам загнали себя сами Генерирующие компании, упорно игнорируя необходимость реализации оперативного контроля за перерасходом топлива в реальном времени.

Но если абсолютно нет у эксплуатационного персонала мотивации и возможности экономить топливо, то почему бы ни создать для него эту мотивацию принудительно? То есть с работника можно спросить только тогда, когда чётко поставлена выполнимая задача. А в настоящее же время во всех Генерирующих компаниях задание для электростанций выглядит следующим комическим образом: Необходимо обеспечить выполнение графика поставки электроэнергии и тепла и по возможности постараться поменьше на это потратить дорогущего топлива. Вот такая глупость присутствует на всех электростанциях!

Но это же очень легко, быстро и фактически беззатратно можно исправить. И в данном случае принудительная мотивация экономии топлива будет звучать следующим образом: Вот для вас на мониторинге каждую минуту выводится текущий перерасход топлива, и необходимо, чтобы он был всегда нулевым. Вот и всё!!! Ну, а раз чётко поставлена задача, то она без сомнения будет обязательно выполнена. И тогда исчезнет 10% перерасхода топлива, а по каждой электростанции появится дополнительная ежегодная прибыль в 300 млн. руб., маленькую часть которой можно направить на премирование особо ретивых сотрудников.

Принудительность данной мотивации ещё заключается и в том, что перерасход топлива уже становится адресным, а не как сейчас абсолютно безликим. В любой момент можно проанализировать, кто и когда допустил огромный перерасход топлива, и выяснить причину: или это халатность, или это технологический просчёт, который немедленно следует устранить.

Таким образом, принудительная мотивация экономии топлива тепловых электростанций может дать простым и беззатратным методом резкий скачок увеличения энергоэффективности электростанций и вернуть в производственную среду дух соревнования за больший процент экономии топлива во благо Генерирующих компаний.

Другим положительным сопутствующим моментом этой принудительной мотивации становится возможность в реальном времени контролировать расчётные показатели, которые могут быть предвестниками аварийной ситуации на электростанции. Просто контролировать тысячи показаний температур и давлений человек не в состоянии. Для этого необходимо описание их завязок между собой в совокупности с дискретными параметрами и с непрерывным контролем в реальном времени, а также с выдачей заблаговременных предупреждений эксплуатационному персоналу.

В этом случае менеджменту Генерирующих компаний можно будет спать спокойно, т.к. истинный перерасход топлива полностью отсутствует, люди увлеченно работают, добиваясь стахановских результатов, возможные неисправности постоянно контролируются, не доводя электростанцию до аварии.

В данном случае принудительная мотивация экономии топлива решает сразу две важнейшие задачи: социальную и инновационную. Социальная проблема основывается на справедливом распределении премии в соответствии с результатом экономии топлива. Инновационная модернизация обеспечивает в реальном времени взаимосвязь нижнего уровня автоматизированного сбора данных с верхним уровнем принятия стратегических бизнес решений.

Инновационная Модель функционирования тепловой электростанции упрощённо выглядит следующим образом:

Топливо Факт --> Пар --> Электроэнергия --> Топливо Норма

В данном случае, инновационность заключается в том, что в реальном времени с интервалом не более получаса рассчитывается нормативное топливо, которое сравнивается с фактическим. Этого никогда не было, и в настоящее время нет ни на одной тепловой электростанции в России. Фактический расход топлива на каждом временном интервале всегда больше или равен нормативному расходу. Задача функционирования этой Инновационной Модели заключается в том, чтобы на каждом временном интервале фактический расход топлива был близок к нормативному. В этом случае будет достигнут самый оптимальный вариант получения максимальной прибыли Генерирующими компаниями за счёт большой экономии топлива.

Здесь решение вопроса оптимизации загрузки оборудования только несколько расширяет возможности этой Модели, но никак её не подменяет. В настоящее время на тепловых электростанциях наблюдается устойчивая следующая ситуация. В дневные часы при максимальной загрузке оборудования фактический расход топлива близок к нормативному, а в ночные часы при пониженной загрузке фактический расход превышает нормативный более чем на 30%. Таким образом, в ночные часы энергетическая эффективность электростанций резко падает.

Нам говорят, что это происходит из-за 10 тонных котлов. Но есть же простое понятие – управление с опережением, т.е. учитывая большую инерционность энергетических котлов, необходимо снижать их загрузку несколько раньше, чем упадёт потребность в электроэнергии.

Математическая Модель электростанции представляет собой полные расчёты фактических и нормативных технико-экономических показателей (ТЭП), результатом которой являются оперативные получасовые расчёты нормативного расхода топлива. В этом случае процесс управления электростанцией выглядит следующим образом. В конце каждого получаса известен фактический расход топлива и нормативный. Дальнейшее управление при превышении фактического расхода над нормативным направлено на устранение этого расхождения при выполнении графика поставки электроэнергии и тепла. Но таким же образом этот анализ можно производить и с интервалом в одну минуту. Тогда задержка управляющего воздействия будет минимальной.

Всё это быстро реализует легко адаптивная и высокоскоростная система Smart-MES, которая содержит большой набор аналитических, оптимизационных и интеллектуальных удобных инструментов.