Straipsnis iš žurnalo Elektros Ervės Nr.37
Efektyvi centralizuotos šilumos gamybos ir tiekimo įmonių veikla yra tiek valstybės, tiek savivaldybės įmonių pirmenybinis tikslas. Siekdami efektyvumo, į įmonių veiklą turime žvelgti kaip į sistemą, sudarytą iš šilumos gamybos, tiekimo ir valdymo komponentų. Svarbu pabrėžti, kad, norint užtikrinti efektyvų visos sistemos veiklos darbą, neužtenka tik modernizuoti šilumos gamybos bei tiekimo infrastruktūros. Būtina įmonėse diegti kompleksinius šilumos gamybos ir tiekimo valdymo programinius sprendimus, padedančius spręsti optimizacinius šilumos ūkio valdymo klausimus. Kokių galimybių padidinti centralizuotos šilumos gamybos ir tiekimo efektyvumą suteikia programiniai valdymo kompleksai ir ko reikia, norint šiomis galimybėmis pasinaudoti? Šis klausimas turbūt rūpi visiems šilumos gamybos ir tiekimo įmonių vadovams.
Ar efektyviai valdome šilumos tiekimą, centralizuoto šilumos tiekimo ir gamybos sistema
Centralizuota šilumos gamyba bei tiekimas yra kompleksinė ir sudėtinga sistema, ne tik padedanti taupyti bendruomenės išlaidas, bet ir galinti lemti nuostolius, jeigu bus neefektyviai valdoma. Iš esmės šios sistemos efektyvumą ir šilumos kainą lemia:
- šilumos gamybos įrenginio efektyvumas;
- kuro pasirinkimas;
- paduodamos ir grįžtamos šilumos optimizavimas;
- optimali šilumos gamybos įrenginio apkrova.
Šiluma turi būti gaminama efektyviai apkraunant katilus ir tiekiama vartotojams pagal realų poreikį. Dauguma šilumos tiekimo bendrovių dabar šilumą tiekia pagal šilumos tiekimo grafiką, atsižvelgdamos tik į vieną šilumos tiekimo kriterijų – lauko temperatūrą.
Vartotojų šilumos poreikis priklauso ne tik nuo išorės oro temperatūros, bet ir nuo kitų veiksnių:
- šilumos bei karšto vandens vartojimo įpročių;
- klimato sąlygų: saulės aktyvumo ir vėjingumo parametrų.
Vartotojų poreikiai ir klimato sąlygos gana stipriai keičia šilumos poreikius, todėl į juos būtina atsižvelgti. Tiekiant šilumą pagal šilumos tiekimo grafiką ir neatsižvelgiant į šiuos parametrus, gali susidaryti didelių šilumos nuostolių dėl per aukštos į tinklą paduodamos karšto vandens temperatūros.
Centralizuoto šilumos tiekimo temperatūrinio grafiko pavyzdys. © „Skuodo šiluma“
Šiuo metu šilumos gamybos ir tiekimo įmonėse įdiegtos šilumos tinklų duomenų surinkimo ir apdorojimo sistemos SCADA, leidžiančios stebėti paduodamos bei grįžtamos šilumos parametrus, tokius kaip slėgis, temperatūra ir debitas. Tačiau, kas vyksta šilumos tiekimo tinkle ir kaip vartotojų poreikiai paveikia šilumos gamybos ir tiekimo efektyvumą, sistema SCADA nerodo.
Neturėdami galimybių įvertinti vartotojų šilumos poreikių svyravimo ir valdyti šilumos nuostolių tinkle, efektyviai valdyti šilumos gamybos ir tiekimo įmonės tikrai negalime. Svarbu pabrėžti, kad šilumos tiekimo tinkle sutelkta net 80 proc. viso įmonės turto ir jam tenka didelė įmonės valdymo sąnaudų dalis, o įmonės dažnai neturi priemonių efektyviai valdyti šio turto eksploatacijos ir investicijų išlaidų.
Sprendimas – šiuolaikinė šilumos tiekimo valdymo programinė įranga
Siekiant išplėsti centralizuotos šilumos gamybos ir tiekimo įmonių efektyvaus valdymo galimybes, būtina diegti šiuolaikines išmaniąsias technologijas, leidžiančias stebėti ir analizuoti šilumos gamybos ir tiekimo efektyvumą. Viena tokių yra UAB „Schneider Electric Lietuva“ pristatoma programinė įranga TERMIS.
Ši programinė įranga – tai hidraulinių šilumos tiekimo procesų modeliavimo ir valdymo įrankis, leidžiantis sujungti sistemos SCADA, šilumos tiekimo vamzdyno darbinius parametrus ir vartotojų šilumos suvartojimo duomenis realiuoju laiku, taip pat modeliuoti šilumnešio tekėjimo, slėgio ir temperatūros parametrus. Dėl realiuoju laiku veikiančio šilumos tiekimo modelio prijungimo prie duomenų sistemos SCADA, optimizacinius uždavinius, tiekiant optimalių parametrų šilumnešį vartotojams, galima išspręsti per keletą valandų.
Programinė įranga sudaryta iš kelių modulių:
- šilumos tiekimo tinklo modelio kūrimo modulio;
- temperatūros optimizavimo modulio;
- šilumos gamybos ir akumuliacijos optimizavimo modulio;
- siurblių darbo ir slėgio optimizavimo modulio;
- gamybos planavimo modulio.
Šilumos tiekimo tinklo skaitmeninis modelis, sukurtas naudojant programinę įrangą TERMIS. © UAB„Vilniaus energija“
Programos TERMIS modelio kūrimo modulis naudojamas skaitmeniniam centralizuoto šilumos tiekimo tinklo modeliui sukurti. Į šį modulį galima tiesiogiai įkelti duomenis iš geografinės informacinės sistemos (GIS). Tai palengvina modelio kūrimą bei nuolatinį atnaujinimą. Į miesto šilumos tiekimo tinklo skaitmeninį modelį perkeliami duomenys apie šilumos tiekimo vamzdynų skersmenis, šilumos perdavimo koeficientus, vamzdynų šiurkštumą, vietinius slėgio nuostolius, taip pat duomenys iš vartotojų šilumos punktų. Svarbu pabrėžti, kad, siekiant efektyviai naudoti programinę įrangą, visų pirma turi būti sudarytas tinkamas skaitmeninis modelis, turintis pakankamai duomenų, todėl diegiant valdymo programinę įrangą gali prireikti sumontuoti papildomus daviklius šilumos tiekimo tinkle. Visa informacija naudojama skaitmeniniam modeliui suderinti. Didesnis ir tikslesnis duomenų kiekis leidžia labiau priartėti prie realių sąlygų (slėgio būsenos ir debito) atkūrimo skaitmeniniame šilumos tiekimo modelyje.
Efektyvus centralizuoto šilumos tiekimo valdymas naudojant programinę įranga TERMIS
Programinės įrangos TERMIS funkcionalumas priklauso nuo įdiegtų modulių apimties. Įdiegus pagrindinius programos modulius, TERMIS atlieka visų šilumos šaltinių darbo režimų integruotame šilumos tinkle hidraulinį ir temperatūrinį modeliavimą bei skaičiavimus:
- apskaičiuoja hidraulinius režimus ir pateikia optimalų režimą, keisdama šilumos tinklų tiekimo schemą;
- mažina slėgius pagal kritinius vartotojus iki leistinų optimalių pagal mažiausią dP tinkle;
- perskaičiuoja hidraulinį režimą, įvertindama vykdomus uždaromosios bei reguliuojamosios armatūros būklės pokyčius, siurblinių darbo režimų pakeitimą;
- modeliuoja darbo režimus, įvertindama lauko oro, šilumos poreikio, debito srautų kitimo prognozes;
- apskaičiuoja eksploatacinius šilumos nuostolius pagal realius tinklo parametrus;
- optimizuoja tiekiamo šilumnešio iš šilumos šaltinių temperatūrą pagal nustatytus ribinius parametrus kritiniuose taškuose (temperatūros, slėgiai) ir prognozuojamą apkrovą tinkle.
Norminių ir skaičiuotinų šilumos nuostolių apskaičiavimas ir ataskaitų pateikimas. © UAB„Vilniaus energija“
Skaičiavimas vykdomas iki kiekvieno vartotojo šilumos punkto. Šilumos gamybos ir tiekimo įmonės dispečeris operuoja realiais duomenimis ir realiuoju laiku kiekviename šilumos tinklų ruože mato temperatūrą, slėgį ir kitus parametrus, pavyzdžiui, momentinį šilumos srautą.
Šilumos gamybos ir tiekimo sistema yra labai dinamiška, situacija joje nuolat keičiasi. Dažnai dispečeriams nepakanka laiko įvertinti situacijos ir priimti optimalius sprendimus iš karto. Šiuo atveju padeda programinės įrangos TERMIS istorinių duomenų kaupimo funkcija, leidžianti vėliau grįžti prie susidariusios situacijos analizės, įvertinti, ar visi priimti valdymo sprendimai buvo teisingi, ir tinkamai pasiruošti panašioms situacijoms ateityje.
Optimalios temperatūros apskaičiavimas pagal prognozuojamą tinklo apkrovą. © UAB„Vilniaus energija“
Taigi šiuolaikinės šilumos tiekimo valdymo skaitmeninės technologijos leidžia kaupti ir analizuoti visus tinklo duomenis: vartotojų šilumos vartojimo įpročius, tiekiamo ir grįžtamo šilumnešio temperatūrą, lauko oro parametrus, šilumnešio tiekimo iki vartotojo ir atgal į katilinę laiką bei kitą informaciją, o šiuos duomenis panaudoti, efektyviai valdant šilumos gamybą ir tiekimą. Be to, jos leidžia sumažinti šilumos tiekimo nuostolius, eksploatacijos ir įmonės investicijų išlaidas, mažina kuro sąnaudas, kas tiesiogiai lemia į aplinką išmetamų teršalų, įskaitant ir pagrindinių šiltnamio efektą sukeliančių dujų CO2, kiekio sumažėjimą.
