pobierz - Instytut Techniki Cieplnej

Seminarium naukowe dla MiŚP Anali a ssystemowa
Analiza
stemo a
narzędzia
ę
i zastosowania
Wojciech Stanek
Instytut Techniki Cieplnej
[email protected]
Gliwice, 23 maja 2014
Seminarium naukowe dla MiŚP Analiza systemowa
System
wytwórczy
y
y
Proces
Poziom bogactw naturalnych
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Analiza systemowa
• Identyfikacja obiektu. Pomiary.
• Budowa i testowanie modeli matematycznych
• Ocena doskonałości termodynamicznej
• Ocena
O
efektów
f któ ekologicznych
k l i
h
• Uzasadnienie ekonomiczne
• Otoczenie prawne
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Kontrola eksploatacji bloków energetycznych i ciepłowniczych
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Kontrola eksploatacji bloków
energetycznych i ciepłowniczych
Podstawowe funkcje
- ocena energetyczna eksploatacji bloków
- wyznaczanie odchyleń wskaźnika
jednostkowego zużycia energii paliw
od poziomu parametrów referencyjnych
- wyznaczanie charakterystyk
energetycznych i kosztów wytwarzania
energii
ii
- tworzenie raportów i wykresów
- symulacja
l j wpływu
ł
podstawowych
d t
h
parametrów eksploatacyjnych na zużycie
paliwa i uzyskiwane wskaźniki
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Kontrola eksploatacji bloków
energetycznych i ciepłowniczych
Zastosowane narzędzia
- rachunek wyrównawczy
- teoretyczno-empiryczne (hybrydowe)
modele komponentów bloków
energetycznych kalibrowane w oparciu
o rzeczywiste dane pomiarowe
Proces
Modele
M
d l bilansowe:
bil
- oprogramowanie własne (FORTRAN)
- EES Engineering Equation Solver
- inne ...
Modele empiryczne:
- regresja
- sztuczne sieci neuronowe
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Rachunek wyrównawczy
Stosowane narzędzia
- oprogramowanie własne
Zalety / korzyści:
- uwiarygodnienie wartości wielkości
mierzonych
S3  S1  S 2
S3 p  S1 p  S 2 p
- jjednoznaczne obliczenie najbardziej
j
j
prawdopodobnych wartości
niewiadomych.
S3 p  v3  S1 p  v1  S 2 p  v2
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Rachunek wyrównawczy
Metoda rachunku wyrównawczego Gaussa
Meskan jest pierwszym w Polsce
systemem kontroli eksploatacji bloków
energetycznych i ciepłowniczych,
w którym do walidacji pomiarów
zastosowano metodę
d rachunku
h k
wyrównawczego Gaussa
Metoda ta stosowana jest od wielu
lat przez ITC Politechniki Śląskiej
w badaniach procesów cieplnych.
Pozwala ona na uzyskanie wiarygodnych
wyników parametrów eksploatacji oraz
wskaźników charakteryzujących proces
wytwarzania energii elektrycznej i ciepła
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP MESKAN – aplikacja działająca w krajowych blokach EL. i EC.
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Moduł symulacji MESKAN
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Model neuronowy
t wz
np. model kotła
[O 2 ]
N(1,1)
N(2,1)
N(1,2)
N(2,2)
N(1,n)
N(2,n)
Q uz
Q XL
Model kotła zawiera modele:
t sw
N(3,1)
ta
model bilansowyy wg
g normyy DIN
Wd
model neuronowy opisujący
temperaturę spalin z kotła
140
Tempeeratura spalin
modele regresyjne opisujące
zawartość części palnych w
produktach spalania
Zbiór weryfikujący
150
130
120
110
wartości rzeczywiste
wartości wygenerowane przez sieć
100
0
www.itc.polsl.pl
5
10
15
20
Numer próbki
25
30
[email protected]
35
Seminarium naukowe dla MiŚP Model neuronowy
t wz
np. model kotła
[O 2 ]
N(1,1)
N(2,1)
N(1,2)
N(2,2)
N(1,n)
N(2,n)
Q uz
Q XL
Model kotła zawiera modele:
Wd
Zbiór weryfikujący
150
140
Tempeeratura spalin
modele regresyjne opisujące
zawartość części palnych w
produktach spalania
130
120
110
wartości rzeczywiste
wartości wygenerowane przez sieć
100
0
www.itc.polsl.pl
t sw
ta
model
d l bilansowy
bil
wg normy DIN
model neuronowy opisujący
temperaturę spalin z kotła
N(3,1)
5
10
15
20
Numer próbki
25
30
[email protected]
35
Seminarium naukowe dla MiŚP Model neuronowy
t wz
np. model kotła
[O 2 ]
N(1,1)
N(2,1)
N(1,2)
N(2,2)
N(1,n)
N(2,n)
Q uz
Q XL
Model kotła zawiera modele:
Wd
Zbiór weryfikujący
150
140
Tempeeratura spalin
modele regresyjne opisujące
zawartość części palnych w
produktach spalania
130
120
110
wartości rzeczywiste
wartości wygenerowane przez sieć
100
0
www.itc.polsl.pl
t sw
ta
model
d l bilansowy
bil
wg normy DIN
model neuronowy opisujący
temperaturę spalin z kotła
N(3,1)
5
10
15
20
Numer próbki
25
30
[email protected]
35
Seminarium naukowe dla MiŚP Narzędzia (komercyjne) stosowane do modelowania
systemów
t ó energetycznych
t
h
• EES
• GateCycle
• AspenPlus
• ThermoFlex
• EBSILON Professional
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP EES (Engineering Equation Solver)
Engineering Equation Solver jest programem, pozwalającym na
numeryczne rozwiązywanie następujących zagadnień
matematycznych w modelowaniu inżynierskim:
-
y równań (liniowe
(
i nieliniowe))
równania i układy
-
równania różniczkowe
-
całkowanie
-
równania ze zmiennymi typu zespolonego
-
optymalizacja (min
(min, max)
-
regresja liniowa i nieliniowa
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP EES (Engineering Equation Solver)
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP EES (Engineering Equation Solver)
Własności czynników
termodynammicznych
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Aspen Plus
modelowanie procesów
chemicznych
- projektowanie,
- optymalizacja,
optymalizacja
- symulacja,
(chemical, polymer,
specialty chemical,
metals and minerals,
and coal power industries)
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Aspen Plus
IBGCHP plant with atmospheric fluidised bed gasifier, gas turbine and bottoming steam cycle
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Thermo-Flex
Modelowanie „design”
analiza w znamionowym punkcie
pracy;
znane są parametry
na osłonie bilansowej urządzeń;
wynikiem są główne parametry
geometryczne
Modelowanie „off-design”
analiza w zmiennych warunkach
otoczenia i/lub obciążenia
znane są parametry geometryczne;
wynikiem są główne parametry termiczne
na osłonach
ł
h bilansowych
bil
h urządzeń
d ń
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Układ IGCC z usuwaniem CO2
Wyspa
y p zgazowania
g
Seminarium naukowe dla MiŚP EBSILON
Professional
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP EBSILON
Professional
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP EBSILON
Professional
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP CHP Strateg (Thermo-Flex, modele neuronowe)
Narzędzie doradcze dla wyboru opcji technologicznej dużej wysokosprawnej
kogeneracji najlepiej dostosowanej do zdefiniowanego otoczenia techniczno
- ekonomicznego
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP CHP Strateg
Dobór technologii do uwarunkowań lokalnych
za pomocą dedykowanego systemu eksperckiego
Analiza symulacyjna – wyznaczenie rocznych ilości
produkcji ciepła, elektryczności, zużycia paliwa itd.
(wbudowane modele regresyjne i neuronowe)
Weryfikacja wyników obliczeń z ograniczeniami
dostaw i zbytu (system ekspercki)
Blok analiz i obliczeń formalno-prawnych
(PES, kolorowe certyfikaty, benchmarki CO2, itp.)
Blok analiz termoekologicznych
Analiza ekonomiczna i ustalenie rankingu
g
ekonomicznego technologii
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP CHP Strateg
Układy zasilane gazem ziemnym lub gazem wysypiskowym z turbinami gazowymi
Układy zasilane gazem ziemnym lub gazem wysypiskowym z silnikami tłokowymi
Biogazownie
Zgazowanie biomasy i wykorzystanie silników tłokowych
Układy z kotłem na biomasę z obiegiem parowym lub ORC
y wiatrowe
Turbiny
Ogniwa fotowoltaiczne
Ogniwa paliwowe na gaz ziemny
Układ trójgeneracyjny z chłodziarką absorpcyjną zasilany gazem ziemnym lub
biogazem
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP CHP Strateg
Modelowanie symulacyjne
modele oparte o sieci neuronowe i wielowymiarową regresję
Oprogramowanie: MATLAB - Neural Networks Toolbox
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP CHP Strateg
Modelowanie symulacyjne
Oprogramowanie: THERMOFLEX
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Zaawansowana analiza egzergetyczna
B = T0S
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Zaawansowana analiza egzergetyczna
Thermo-Economic Analysis (TEA)
(oprogramowanie własne; TAESS)
Thermo-Ecological Cost (TEC)
(oprogramowanie własne; integracja z bazami LCA)
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP T E A / TAESS
- koszt egzergetyczny
- diagnostyka egzergetyczna
- indukowane i bezpośrednie
straty egzergii
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP T E A / TAESS
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP TEC
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Life – Cycle Assessment
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Life – Cycle Assessment
Bazy danych LCI:













Ecoinvent
GaBi Pro Database
ELCD
EU & DK Input Output Database
Industry data 2.0
LCA Food DK
Swiss Input
p Output
p Database
USA Input Output Database
Franklin U.S. LCI
A t li Life
Australian
Lif Cycle
C l Inventory
I
t
D t
Data
Korean LCI
Canadian Raw Materials Database
inne…
www.itc.polsl.pl
globalne
•Ecoinvent Database
•Gabi Pro Database
regionalne
i
l
•ELCD
•Franklin U.S LCI
branżowe
•European
Aluminium LCI
•International
International Iron
and Steel LCI
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Na rynku
N
k d
dostępne
t
są zarówno
ó
komercyjne
k
j jak
j k i darmowe
d
oprogramowania do analiz LCA. Są to m.in.:
 SimaPro
 AMMEdiscover
 Aveny GmbH
 eBalance
 EMIS
 GaBi
 Life Cycle Tracker
 OpenLCA
 Umberto
 inne…
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP
SimaPro 8.0
Bazy danych LCI:

Ecoinvent 3.0 LCI database

Franklin US LCI 98 library

European Life Cycle Data

US Input Output library

EU and Danish Input Output
library

Swiss Input Output

LCA Food

Industry data v2
www.itc.polsl.pl
Life Cycle Impact Assessment
M th d m.in.:
Methods,
i

CML-IA

Impact 2002
2002+

ReCiPe

Cumulative Energy Demand

Cumulative Exergy Demand

Ecological Footprint

Ecosystem Damage Potential

Greenhouse Gas Protocol

IPCC 2007

Water Footprint

Eco-Indicator 99 oraz 95

IPCC 2011 GWP
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP
Audyty energetyczne : przemysłowe / budynków
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP
Audyty energetyczne : budynków
OZC
ArCADia
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP
Audyty energetyczne : budynków
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP
Audyty energetyczne przemysłowe
Hutnictwo . . .
www.itc.polsl.pl
Energia odpadowa . . .
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP
OZE / Kogeneracja
CT
HT
F
CHP
www.itc.polsl.pl
AD
FT
EL
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP
Analiza finansowa
SPB – prosty czas zwrotu
metody dyskontowe
DPB – zdyskontowany czas zwrotu
NPV – wartość bieżąca netto
IRR – wewnętrzna
ę
stopa
p zwrotu
uwzględnienie mechanizmów
wsparcia (certyfikaty)
kogeneracja
odnawialne źródła energii (OZE)
efektywność energetyczna
www.itc.polsl.pl
[email protected]
Seminarium naukowe dla MiŚP Analiza systemowa
narzędzia i zastosowania
Dziękuję za uwagę !
W j i h Stanek
Wojciech
St
k
Instytut Techniki Cieplnej
[email protected]
Gliwice, 23 maja 2014