Ανάλυση χαρακτηριστικών παραμέτρων λειτουργίας, ανάπτυξη λογισμικού παρακολούθησης και βελτιστοποίησης βαθμού απόδοσης μονάδων

Abstract

One of the most important sources of carbon dioxide emissions is power production from fossil fuels. That combined with the fact that 84% of Greece’s power production comes from lignite acted as motivational factors for the modeling, simulation and non-linear optimization of a 300MW lignite-fired power plant (same IV of A H S Kardia). Combination of open-source simulation software with component libraries of plants (DNA) and commercial simulation and non-linear optimization software (gPROMS) has been applied. Three models have been simulated (simplified water-steam cycle detailed boiler complete plant) for steady state full load with success. At no point was the deviation greater than 5% compared to measured data. Optimization of the efficiency of the first and third model has been successful with the massflow rates of the extractions of the steam turbines as optimization variables and fuel consumption as well for the complete plant 1.42% and 0.55% was the respective absolute increase of the efficiencies. The later equals with a degrease of ~11 5 t/h of fuel consumption and ~4 8 t/h of carbon dioxide emissions. This was the first time that the massflow rates of the extractions were used as optimization variables. Creation of a flexible on-line decision tool for the control room is possible through the use of the model at hand and the ability of gPROMS for dynamic modeling.

Μια από τις σημαντικότερες πήγες εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα είναι η ηλεκτροπαραγωγή από ορυκτά καύσιμα. Το 84% αυτής στην Ελλάδα προέρχεται από λιγνίτη. Αυτοί οι λόγοι ήταν το κίνητρο για μοντελοποίηση, προσομοίωση και μη-γραμμική βελτιστοποίηση λιγνιτικής μονάδας 300MW. Συνδυασμός λογισμικού προσομοίωσης ανοιχτού πηγαίου κώδικα με βιβλιοθήκες στοιχείων μονάδας (DNA) και εμπορικού προσομοίωσης και βελτιστοποίησης (gPROMS) πραγματοποιήθηκε. Τρία μοντέλα προσομοιώθηκαν (απλοποιημένο κύκλωμα νερού-ατμού, αναλυτικό κύκλωμα λέβητα, αναλυτικό κύκλωμα μονάδας) στην σταθερή κατάσταση του πλήρους φορτίου με επιτυχία και απόκλίσεις > 5% από τα μετρημένα. Πρώτο και τρίτο βελτιστοποιήθηκαν επίσης ως προς βαθμό απόδοσης (κυκλώματος νερού στο πρώτο, μονάδας στο τρίτο) με μεταβλητές βελτιστοποίησης τις παροχές απομαστεύσεων των βαθμίδων των στροβίλων και επιπλέον την παροχή καυσίμου στην τρίτη περίπτωση. Οι βελτιστοποιήσεις ήταν επιτυχής με απόλυτη αύξηση του βαθμού απόδοσης κατά 1.42% του απλοποιημένου και 0.55% του ολοκληρωμένου το οποίο συνεπάγεται μείωση κατά ~11.5 t/h καύσιμο και ~4.8 t/h εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Πρώτη φορά χρησιμοποιήθηκαν οι απομαστεύσεις ως μεταβλητές βελτιστοποίησης και δίνεται η δυνατότητα δημιουργίας παραμετρικού εργαλείου on-line ελέγχου και βελτιστοποίησης μονάδων και για εναλλακτικά σενάρια μέσω του συγκεκριμένου μοντέλου και της δυνατότητας του gPROMS για δυναμική μοντελοποίηση.