Optimalizované řízení zdrojů v distribuované soustavě Ing. Milan Findura, Ph.D. Ing. Jindřich Kysela Ing. Jiří Macků divize řídicích systémů OSC, a.s. Energomatika 2007

Představení firmy OSC, a. s. 80 zaměstnanců, sídlo v Brně Dlouhodobě působí v energetice Podílí se na řešení zásadních projektů Připojení ČR k UCTE Certifikace bloků pro PpS Dodávka plnorozsahového simulátoru jaderné elektrárny Temelín a další … Činnost v oblasti IT Poradenství, vývoj software, komplexní dodávky systémů Systémy orientované na zákazníka Velký rozsah dodávaných systémů

Obsah příspěvku Úvod: historické, technické a organizační aspekty řízení výroby elektrické energie Řízení výroby elektrické energie v distribuované soustavě zdrojů Představení možného řešení

Etapy vývoje české energetiky před 1989: soustava Mir výroba energie 90-tá léta: připojování k UCTE důraz na regulační vlastnosti a technický stav zdrojů od 2000: liberalizace elektroenergetiky důraz na ekonomiku výroby, technika „stagnuje“ dnes: mimořádné události UCTE renesance zájmu o technický stav a o inteligentní řízení zdrojů a soustavy

Životní cyklus výroby elektrické energie Závazek (smluvní, zobchodovaný …) Plán – off-line optimalizace denního programu provozu (DPP) Výroba podle DPP Vyhodnocení provozu zdrojů Vyúčtování dodané energie, služeb a způsobených odchylek základ všech činností: spolehlivá, verifikovaná procesní data

Off-line řízení podle denního programu provozu denní program provozu (off-line řízení) zpracován s předstihem odráží očekávanou nikoli skutečnou situaci reakce na události v dlouhém horizontu (před ½, po ½) odchylka zasahuje nejméně 1-2 obchodní hodiny

On-line zpětnovazební řízení on-line řízení plně respektuje DPP reaguje na rozdíl mezi plánem a skutečností bezprostřední reakce na události odchylka výrazně nižší, pouze v rámci obchodní hodiny

Efekty on-line monitorování a řízení okamžitý přehled o výrobě vlastních zdrojů kvalitnější operativní (dispečerské) řízení provozu efektivnější využití zdrojů nižší palivové náklady vyšší zhodnocení točivých rezerv dodávky podpůrných služeb snížení platby za odchylku

Distribuované soustavy zdrojů elektrické energie Geografická vzdálenost mezi prvky Více zdrojů různých typů a vlastností (uhlí, plyn, voda atp.) pro heterogenní soustavy zdrojů je typická: různorodá infrastruktura zdrojů technologické vlastnosti (regulační rozsah, rychlost zatěžování, akumulační schopnosti, doba najetí, …) ekonomické vlastnosti (variabilní náklady, vlastní spotřeba, …)

Specifika řízení distribuovaných soustav zdrojů Kompenzace poruch a výpadků Více zdrojů, větší pravděpodobnost výpadku, možnosti kompenzace Optimalizace provozu zdrojů Značné ekonomické úspory Vyšší kvalita řízení (využití různých vlastností zdrojů) Nutnost centrálního informačního a řídicího systému – dispečink Rychlá a účinná rozhodnutí Aktuální a přesné informace

Řízení výroby podle denního programu provozu Denní program provozu (DPP) předpis pro technickou realizaci obchodního závazku pravidla pro přejezdy mezi hodinami Reálný provoz – liší se od předpokladů: modifikace DPP náhrady odpadlého výkonu výpadky zdrojů přesuny nabízených podpůrných služeb Vyhodnocení provozu srovnání programu a skutečnosti (má dáti – dal)

Kompenzace poruch a výpadků Rychlé vyhodnocení výpadku komunikačního spojeni technologie Pravidla pro přerušení komunikačního spojení stejné chování techno- logie i regulátoru Pravidla pro výpadky technologie nahrazení výkonu nahrazení energie nahrazení služeb

Optimalizace provozu zdrojů Optimalizace off-line skladba zdrojů alokace podpůrných služeb alokace silové energie optimalizace přechodů Optimalizace on-line analýza točivých rezerv a dynamiky zdrojů optimální eliminace disbalance plán-výroba minimalizace nákladů ve vyrovnaném stavu

Ekonomicky optimální řízení Využitelná točivá rezerva zdrojů Kompenzace poruch bilance výroby Minimalizace (variabilních) nákladů na výrobu (rozdíl oproti plánu) Komplexní nákladové kritérium palivové náklady, náklady na emise další volitelné položky (zvýšená údržba apod.) respektování dynamických technologických omezení Matematický základ: vícekriteriální optimalizace (multi-objective optimisation)

Dynamická optimalizace součinnosti různých zdrojů Eliminace skokového deficit výkonu (výpadek zdroje) Technicky optimální řízení nasazení rychlých zdrojů s ome- zenou energetickou kapacitou (špičkové zdroje, VE apod.) Ekonomicky optimální řízení kompenzace pomocí pomalejších zdrojů z trvalou energetickou kapacitou (uhelné …) minimalizace variabilních nákladů na výrobu Vyrovnání energetické bilance zdrojů návrat na plánované toky energií u bilančně sledovaných špičkových zdrojů

Prediktivní analýza rezerv pro krytí poruch zdroje s omezenou energetickou kapacitou analýza možných scénářů energetické bilance zdroje na predikčním horizontu (typ. 24 hodin) určení dostupné regulační energie pro krytí poruch bilance návrat „použité“ energie do zásobníku (např. formou snížení výkonu)

Hodnocení provozu Provádí se co nejblíže zdroji procesních dat Poskytování podpůrných služeb regulační energie vyrobená a dodaná energie Přenos hodnotících veličin do centrálního systému archivace, agregace, zpracování dat Výkazy, přehledy, vyúčtování

Řízení soustavy zdrojů prostředky firmy OSC TELE terminál - distribuovaná real- time stanice OSCALC centrální systém řízení výroby energie a podpůrných služeb OSCVANTAGE centrální informační systém výroby DIGRAST management spotřeby a toků energií

Terminály - Monitoring a řízení výroby energie Vlastnosti: práce v reálném čase jednotný zdroj procesních dat řízení více bloků spolupráce s více autoritami unifikace „rozhraní zdroje“ pro centrální systémy Autonomní funkce: monitorování výroby řízení výroby podle DPP řízení podle povelů z nadřazených systémů podklady pro hodnocení výroby Telekonzola Řídicí jednotka

OSCALC – Centrální řízení a optimalizace výroby Dispečerské pracoviště monitoring, zadávání, povely, … Automatické řízení výroby vyhodnocení odchylky kompenzace poruch a výpadků regulátor bilance rozdělovač výkonu mezi jednotlivé zdroje Optimalizace provozu zdrojů pracovní body, přejezdy, akumulace, rychlé zdroje, …

OSCVANTAGE – Centrální informační systém výroby sběr dat různé druhy dat, konverze archivace časové řady ukládání změnové, periodické zpracování agregace, statistika, uživatelské funkce prezentace dat pokročilá vizualizace, hodnocení výroby, analýzy procesních dat, …

Výhody systémového řešení Návaznost jednotlivých komponent terminál – dispečink - hodnocení, prezentace Škálovatelnost malí i velcí výrobci - různé druhy zdrojů Modularita (funkční celky) monitorování - zpracování programu výroby – řízení – optimalizace Doplňkové služby projekt – realizace – školení – servis – další rozvoj

Návaznost na podnikové systémy nadřazeno jednotlivým SCADA systémům navazuje na manažerské IT systémy navazuje na systémy přípravy provozu navazuje na autority (OTE, ČEPS a jiné) části: monitorování a řízení výroby (OSCALC) bilance, přehledy, podpora obchodování (OSCVANTAGE) sběr dat přímo v procesu (TELE, DIGRAST)

Efekty on-line monitorování a řízení okamžitý přehled o výrobě vlastních zdrojů kvalitnější operativní (dispečerské) řízení provozu efektivnější využití zdrojů nižší palivové náklady vyšší zhodnocení točivých rezerv dodávky podpůrných služeb snížení platby za odchylku

Instalace systémů firmy OSC ve střední Evropě

Ing. Milan Findura, Ph.D. – Ing. Jindřich Kysela – Ing. Jiří Macků Optimalizované řízení zdrojů v distribuované soustavě Děkuji za pozornost Ing. Milan Findura, Ph.D. – Ing. Jindřich Kysela – Ing. Jiří Macků OSC, a.s. Divize řídicích systémů tel.: 541 643 130 fax: 541 643 109 e-mail: konecnym@osc.cz, mackuj@osc.cz www.osc.cz