14. 17 мгновений Smart-MES и Энергоэффективность ТЭС

Современное состояние дел в электроэнергетике очень точно представляется выдержкой из романа Юлиана Семёнова и художественного одноименного телефильма «17 мгновений весны» [40]: «В руки начальника гестапо Мюллера (Руководство Генерирующей компании) попадают серьёзные улики, указывающие на Штирлица, как на советского резидента (на электростанцию советского образца с огромным перерасходом топлива). Штирлиц ведёт напряжённую психологическую дуэль с Мюллером, стремясь избежать провала. Объяснения, которые он может представить в своё оправдание, достаточно шатки, но Мюллер удовлетворяется ими».

В настоящее время наблюдается явный диссонанс между Генерирующими компаниями (ОГК, ТГК), которые созданы для рыночных отношений, и электростанциями, на которых продолжает процветать советская закваска в отношении к выработке электроэнергии и тепла. Зачем же напрягаться и внедрять энергосберегающие технологии, когда гораздо проще перерасход топлива включить в тарифы, а этот огромный перерасход в месячных отчётах не показывать, официально используя методы подгонки. Генерирующие компании это вполне устраивает, раз для расчётов ТЭП электростанций они покупают программы, использующие те же неверные методики Минэнерго РФ, что были и в MS Excel.

Для примера привожу высказывание руководителя ГРЭС центрального региона России по вопросу внедрения Smart-MES с получасовыми расчётами ТЭП для ликвидации перерасхода топлива:

«Вы предлагаете полное фуфло. Я работаю в производстве электроэнергии более 20 лет. На ГРЭС. И именно в моих руках ключи, которые как будут экономить топливо, так и не будут. А получасовой расчёт и не нужен. Ибо он не показателен. Часовой, ещё, куда не шло, а вот за смену, за сутки - это серьезно уже. Дело в том, что грамотный эксплуатационник и без всяких программ знает, где он может сэкономить, а где не может. Не забывайте, как падает качество персонала и как ненадёжно оборудование. В данный момент времени нет материальной заинтересованности, чтобы экономить топливо. Раньше она была, сейчас нет. Относительно перерасхода топлива ночью: Всё просто, днём ГРЭС тащит полную мощность (самый экономный режим), а ночью минимум (самый прожорливый). И ничего с этим не поделать».

За 30 лет электроэнергетика в части автоматизации расчётов ТЭП прошла несколько спиральных витков компьютерного развития (СМ-2 с ассемблером, персоналки с DOS и Fox Pro, Windows и Excel, Oracle и MS SQL Server), но идеологически она топчется на месте. До сих пор существуют только посуточный учёт фактических и месячный расчёт нормативных ТЭП. И как это, интересно, вяжется с рыночной экономикой и энергоэффективностью электростанций?

Скажите, вообще, зачем нужны Генерирующей компании расчёты ТЭП? Вполне достаточно иметь учёты электроэнергии, тепла и топлива. Ведь для планирования закупок топлива всё равно используются удельные затраты, получаемые из фактического расхода топлива. А для этого совсем не нужны нормативные графики. Как, интересно, генерирующая компания для своего процветания использует КПД котлов, расход пара на турбину и ещё тысячи показателей за прошедший месяц? А никак. Поэтому она и смотрит сквозь пальцы на неверные месячные расчёты.

В настоящее время наблюдается особый бум (в основном в ОГК) внедрения расчётов ТЭП на продуктах Oracle, причём он используется не только в качестве SQL-Сервера баз данных, но и для клиентской части и для Сервера Приложений. Все ОГК расположены в Москве, а, входящие в него ГРЭС, разбросаны по всей России. Поэтому мысли ОГК понять можно: Зарубежная Система Oracle, которую использует ERP SAP R/3, хорошо вписывается в Интернет для централизации ТЭП электростанций. Внедрение ERP SAP R/3 для верхнего уровня стоит 500 млн.руб. Следовательно, реализация расчётов ТЭП по полной схеме на всех электростанциях будет стоить не меньше.

Самый большой аргумент в плюс – это, естественно, известные и популярные бренды - SAP и Oracle. Но, до реорганизации электроэнергетики я разговаривал с программистами Свердловэнерго, которые тогда внедряли R/3, по вопросу удобства механизма настраиваемости в этой самой R/3. Ни одного из них не было, кто бы положительно о нём отозвался: сплошная муть и язык дурацкий. А это и есть Oracle. И с ним должны будут дружить технологи ПТО для внесения изменений и для дальнейшего развития расчётов. Но это - выбор ОГК.

Теперь дальше, если в ERP используется метод отбора для много-записных расчётов, то в расчёте ТЭП его просто нет, т.к. каждый из нескольких тысяч показателей рассчитывается по своему уникальному алгоритму. Даже для котлов и турбин с одинаковыми марками используются различные нормативные графики из-за различной степени износа этого оборудования. Поэтому реализация расчётов ТЭП на продуктах Oracle несоизмеримо сложнее, чем в R/3.

Но вопрос вот в чём. Если уж громоздится такое планов громадьё, то должна быть от этого хоть какая-нибудь польза и, естественно, экономический эффект. Но откуда он может взяться, если оптимизация ресурсов даёт экономию топлива не более 3%? От неверных месячных расчётов ТЭП тоже толку мало. Допустим, что месячные или даже суточные расчёты ТЭП, а, следовательно, и расчёт перерасхода топлива абсолютно верны, но это расчёты ушедшего времени.

Только Система Smart-MES с минутными или с получасовыми расчётами может реально увеличить энергоэффективность электростанций за счёт своевременного обнаружения отклонений и оперативного воздействия на производственный процесс. В данном случае из Системы Oracle используется только SQL-Сервер баз данных. Сервер Приложений на DLL, клиентские места, место авто-настройки всей Системы – это уникальная отечественная инновационная разработка.

А сейчас о 17 инновационных мгновениях из жизни Smart-MES:

1) Текстовые Проекты задач;
2) Авто-оцифровка нормативных графиков;
3) Самонастройка всей MES-Системы от нажатия одной кнопки;
4) Авто-генерация DLL-расчётов;
5) Авто-формирование Сервера Приложений;
6) Авто-закачка таблиц и настроек на SQL-Сервер;
7) Авто-представление произвольной аналитики;
8) Динамический оптимизатор по минимаксной стратегии;
9) Авто-построитель ХОП (характеристика относительных приростов);
10) Интеллектуальный механизм оптимизации и прогнозирования;
11) Линейная оптимизация симплексным методом;
12) Испытание оборудования и режимная карта;
13) Оперативный Мониторинг без графического редактора;
14) Агент аварийной безопасности электростанции;
15) Векторный графический редактор древовидной структуры;
16) Авто-ZIP-Архиватор;
17) Авто-создание WEB-расчётов в Интернете.

Этих инновационных мгновений нет больше ни в одной другой Системе. Конечно, можно утверждать, что что-то из них не является обязательным. Несомненно, для электростанции совсем не нужно предупреждение аварийной ситуации, не нужен графический редактор для архива тепловых и электрических схем, не нужны расчёты после ремонта оборудования для построения режимных карт. Но достижение повышения энергоэффективности как-то обеспечить нужно.

Когда будет мониторинг минутных или получасовых перерасходов топлива в совокупности с другими ТЭП, тогда легче будет поставить задачу по рациональному использованию топлива перед оперативным персоналом. Когда будут оперативно видны просчёты в управлении, тогда легче будет выявить виновных в этой бесхозяйственности. Когда будет налажен чёткий контроль за перерасходом топлива, тогда не потребуется завышение его закупки на 10%. И вот только тогда будет достигнута истинная Энергоэффективность!

Никто не скажет, что можно управлять электростанцией без приборов на БЩУ. Но это всё так повелось изначально. И изначально никто не задумывался о перерасходе топлива, т.к. он был настолько второстепенным показателем, что его даже нет в макете 15506-1. И вот настали рыночные отношения, не последнюю роль стала играть экономия топлива, ищутся различные варианты.

Но умные головы, наверное, забыли, что всё гениальное – просто! Следует элементарно наладить точный оперативный учёт перерасхода топлива. Следует полностью исключить человеческий фактор в вопросе экономии топлива: хочу - экономлю, хочу - нет. Следует ввести понятия «кнута и пряника» не к месячной работе вахт, а к конкретному получасовому эпизоду.

И что это за высказывания руководителя электростанции (приведённые выше), что в ночные часы при минимальной нагрузке ничего сделать не возможно с большим перерасходом топлива. Это, когда оперативный персонал работает в слепую в части текущего перерасхода топлива, то это верно – ничего не поделаешь. Так необходимо срочно дать оперативному персоналу всю расчётную текущую информацию, вооружив его тем самым не только глазами, но и интеллектуальными возможностями Системы Smart-MES.

И, наконец, об экономическом эффекте от внедрения Smart-MES. Проще всего экономический эффект рассматривать с точки зрения экономии топлива, т.к. его составляющая в тарифах на электроэнергию и тепло составляет 50-60%.

Факт полной ликвидации перерасхода топлива, которая составляет 10% от расхода топлива, внедрением Smart-MES опровергнуть трудно, так как точный расчёт перерасхода топлива отсутствует на всех электростанциях. Под точным расчётом подразумевается получасовое вычисление перерасхода топлива с использованием реальных нормативных графиков и интегральное исчисление этих получасовых расчётов ТЭП на месячном периоде.

Месячный расход природного газа средней ТЭЦ составляет 95540 тыс.м3. Ориентировочная стоимость 1 тыс.м3 природного газа составляет 100 долларов или 5 тыс.руб. Таким образом, годовые затраты на топливо составляют: 95540*5/1000*12 = 5732 млн.руб. Экономический эффект от ликвидации 10% перерасхода топлива составляет: 5732*10/100 = 573 млн.руб.

Даже если в расчётах присутствуют некоторые неточности, то всё равно получается внушительная цифра. А это – упущенная выгода электростанций. К тому же при текущих оперативных расчётах подвергнутся экономии и другие составляющие: это и потери электроэнергии и тепла, это и затраты электроэнергии и тепла на собственные нужды.

Расследование Макета 15506-1 для Электростанций

ООО "Фирма ИнформСистем" провела собственное расследование по вопросу отсутствия в Макете 15506-1 самого важного показателя - Перерасход Топлива на тепловых электростанциях, и сделала вывод о слабых возможностях внедряемых на электростанциях программ по расчёту ТЭП в современных рыночных условиях.

Макет 15506-1 - это Отчёт электростанции о тепловой экономичности оборудования, который приведён в Методических указаниях Минэнерго РФ: РД 34.08.552-95 [36] (Ответственный исполнитель - Фирма ОРГРЭС).

В письме к ИнформСистем №10-508 от 18.05.2010 Минэнерго пишет: «В настоящее время нормативно-техническая документация по топливоиспользованию разрабатывается генерирующими компаниями самостоятельно, без подтверждения уполномоченной экспертной организацией и без утверждения во внешних контролирующих органах. Подобная ситуация создает условия, в которых генерирующие компании могут убедительно обосновать легко достижимый уровень нормативных удельных расходов топлива на отпущенную электрическую и тепловую энергию. При этом отсутствует мотивация в выполнении мероприятий по повышению тепловой экономичности оборудования» (Заместитель директора Департамента оперативного контроля и управления в электроэнергетике и мобподготовки в ТЭК).

Однако, Макетом 15506-1 пользуются все ОГК и ТГК. И в рыночных условиях огромный перерасход топлива на электростанциях им не нужен. Почему же Минэнерго самоустранилось от решения вопроса экономии топлива? Ответ напрашивается только один: не знают как. Возможно, поэтому в Макете 15506-1 изначально отсутствовал наиважнейший показатель по перерасходу топлива.

Почему же в Макете 15506-1 из 121 показателя присутствует перерасход мазута (резервное топливо), а перерасход основного топлива отсутствует? В макете такое множество второстепенных показателей в разрезе котлов и турбин, а логистический критерий топливоиспользования (Bнорм/Bфакт) отсутствует.

Если бы в Макете 15506-1 присутствовал показатель - месячный Перерасход Топлива, то электростанции вынуждены были бы показывать действительную его огромную величину, ну или подстраивать под небольшую экономию. Но это было бы явно сложнее, т.к. все технологи прекрасно знают, что она значима. Так как каждые полчаса происходит перерасход топлива, то за месяц эта величина становится внушительной. Но текущего оперативного получасового значения перерасхода топлива никто не знает, т.к. на электростанциях отсутствует Система Smart-MES, поэтому его просто нет и в Макете 15506-1. Нет показателя - нет проблемы.

А ОГК и ТГК теряют огромные прибыли, т.к. закупают топлива на 10% больше, чем должно быть по оптимальному использованию.

Только Smart-MES может на полной реальной динамической модели электростанции за полчаса просчитать 1000 технологических вариантов по минимизации перерасхода топлива и выдать советы дежурному персоналу на БЩУ. А внедряемые различные Мониторинги ТЭП и Математические Модели с ХОПЗ-оптимизацией в этом бессильны, т.к. они являются только улучшенным вариантом MS Excel.

О Загадочной Душе Российской Энергетики

В электроэнергетике наблюдается наличие двух потоков, касающихся энергоэффективности электростанций: турбулентный поток слов и ламинарный поток дел, направленных в противоположные стороны и действующих в параллельных плоскостях.

Душа — совокупность тесно связанных с Организмом психических явлений, в частности, чувств и стремлений [41]. Мы можем с легкостью заниматься критиканством любой конструктивной позиции, придираться ко всему, что нам чуждо в силу нашей лености, праздности и безынициативности. А также в силу того, что мы культивируем понятие «халява», как атрибут «загадочной русской души». С одной стороны, ничего делать не надо плодотворного. А, с другой стороны, все можно свалить на эту «загадочную русскую душу». Да зачем нужна конкретика, зачем нужно реальное действие, приводящее к положительному результату.

С высоких трибун мы постоянно слышим призывы к энергоэффективности и к инновациям. А что на деле? Нами были направлены обращения с предложениями о снижении перерасхода топлива электростанциями посредством внедрения инновационной Системы Smart-MES: Президенту РФ, Правительству РФ, Минэнерго РФ, всем политическим партиям, всем генерирующим компаниям и даже олигархам. И тишина...

А в это время на всех тепловых электростанциях наблюдается постоянный регресс, связанный с топливоиспользованием. До реорганизации электроэнергетики в ПТО электростанций работали квалифицированные технологи, а после реорганизации в ПТО был снижен уровень зарплаты, и толковые технологи ушли. На их место пришли девочки, т.к. результаты работы ПТО электростанций для генерирующих компаний малозначимы. Из этого вытекает, что прогресса нет. А как говорил В.Г. Белинский: «Кто не идёт вперед, тот идёт назад: стоячего положения нет» [20]. Таким образом, наблюдается полный регресс. Ещё немного и ПТО на электростанциях ликвидируют за ненадобностью, т.к. месячные отчёты о топливоиспользовании они всё равно подгоняют.

Но почему бы не внедрить Smart-MES, способную на электростанции выявить слабые места в технологии и помочь с экономией топлива, содержание стоимости которого в тарифах до 60%. А ПТО должно заниматься логистикой, т.е. оптимизацией затрат. Таким образом, вместо подгонки отчётных данных, ПТО может стать мозговым центром энергоэффективности электростанций, а значит, и в целом Генерирующих компаний.

Разумный баланс между лампочкой и электростанцией

В настоящее время действует Государственная программа по замене на всей территории России обычных электрических лампочек накаливания на светодиодные нано-лампочки, как самые энергоэффективные [42]. В тоже время, беззатратная технология экономии энергоресурсов на тепловых электростанциях находится в полнейшем загоне. Казалось бы, какая между ними связь и, причём здесь баланс между лампочкой и электростанцией?

Любая экономия энергоресурсов выполняется в первую очередь в интересах Государства. Если нано-лампочка и имеет увеличенный в несколько раз ресурс работы, который интересен в основном только пользователям из-за компенсации высокой её стоимости, то пониженная мощность при одной и тоже возможности освещения это для Государства, пожалуй, основное преимущество, т.к. для этого требуется меньшая нагрузка электростанций. Но если свыше декларируется, что Государство заинтересовано в любых видах экономии энергоресурсов, тогда в этой связи уместно рассмотреть и экономию энергоресурсов самой тепловой электростанцией и сравнить с экономией энергоресурсов нано-лампочкой в общероссийском масштабе.

Для сравнения используем коэффициент эффективности (К), выраженный через произведение суммарного выигрыша по электроэнергии за сутки в тыс.МВт*ч (Э) на рентабельность реализации (Р). Таким образом, для нано-лампочки Кл = Эл * Рл, для электростанции Кэ = Ээ * Рэ.

1) Предположим условно, что замена обычной лампочки на нано-лампочку, вообще приведёт к высвобождению потребления электроэнергии. Допустим, что 6 часов в сутки используется одна лампочка в 60 ватт на одного человека. Таким образом, сэкономленная электроэнергия будет равна: Эл = 60 ватт * 140 млн.человек * 6 ч / 1000 = 50 тыс.МВт*ч. Рентабельность реализации замены ламп определяется, исходя из больших капитальных вложений, окупаемых ориентировочно за 5 лет. Следовательно, рентабельность Рл = 1/5 = 0,2. Отсюда, коэффициент эффективности Кл = Эл * Рл = 50 * 0,2 = 10.

2) Средняя мощность электростанции равна 500 МВт, а в России - 300 электростанций. Общая мощность всех электростанций равна: 500 МВт x 300 = 150000 МВт. Внедрение Smart-MES позволит ликвидировать перерасход топлива на тепловых электростанциях, что составляет 10% от общего используемого топлива. Таким образом, сэкономленное топливо позволит дополнительно обеспечить пропорциональную выработку электроэнергии в размере: Ээ = 150000 МВт * 0,1 * 24 ч / 1000 = 360 тыс.МВт*ч. Рентабельность реализации экономии топлива определяется из прибыли в 300 миллионов рублей и затрат в 10 миллионов рублей по каждой электростанции. Следовательно, рентабельность Рэ = 300 / 10 = 30. Отсюда, коэффициент эффективности Кэ = Ээ * Рэ = 360 * 30 = 10800.

В итоге мы видим, что реализация беззатратной технологии экономии топлива эффективнее реализации полной замены ламп накаливания на светодиодные лампы в тысячу раз (Кэ / Kл = 10800 / 10 = 1080). Вот так здорово получается! Оказывается, Государство усиленно поддерживает значительно менее эффективную технологию и вообще не обращает никакого внимания на инновационную высокоэффективную технологию по экономии топлива тепловыми электростанциями.

Почему такое безобразие возможно? Не потому ли, что нано-лампочки лоббировал Чубайс, а за беззатратную технологию некому сказать доброе слово, т.к. все прячутся друг за друга и только пересылают бумажки в Минэнерго РФ, которое просто отстранилось от проблем экономии топлива на тепловых электростанциях.

В Минэнерго РФ нам с завидным упорством твердят, что вы сначала внедрите предлагаемую Технологию и получите справку, что эффект достигнут, тогда посмотрим. А в Генерирующей компании вполне законно спрашивают, а где у вас внедрена данная Технология, что б нам посмотреть? Круг замкнулся. И по этому кругу мы уже гуляем два года, направляя обращения раз в месяц во все высшие инстанции. Толку пока нет!

А между тем ежедневно по каждой тепловой электростанции бесконтрольно и бесполезно сжигается топлива на 1 миллион рублей, что за год по России набегает где-то 100 миллиардов рублей, которые бездарно вылетают в станционные трубы.

Таким образом, нас с высокой трибуны призывают экономить на спичках и ставить приборы учёта воды, а само Государство не может проявить политическую волю и внедрить на электростанциях оперативный учёт по перерасходу топлива. Естественно, за один год на всех электростанциях этот учёт не наладить, как и не заменить за один год все лампочки накаливания на светодиодные. Но нужно делать и это, и то, т.е. необходимо соблюсти разумный баланс между лампочкой и электростанцией.

Для учета же перерасхода топлива на электростанциях в реальном времени необходимо задействовать инновационную Систему Smart-MES, которая предоставит на мониторинге БЩУ текущую аналитику этого перерасхода, что создаст благоприятные условия для принудительной мотивации эксплуатационного персонала по экономии топлива.