Екатеринбург – первый город, где заработала автоматизированная система управления теплоснабжением, созданная компанией «Т Плюс». Это сложный и технологичный комплекс, на создание которого, а также подготовку всей необходимой инфраструктуры, было направлено 1,5 млрд рублей инвестиций.
Шаг в цифру
Екатеринбург не случайно был выбран пилотной площадкой для реализации такого масштабного проекта по цифровой трансформации. Город, где численность населения больше миллиона, со сложной системой теплоснабжения лучше всего подходил для того, чтобы опробовать современные технологии в действии.
Центром всей цифровизации стало внедрение автоматизированной системы управления теплоснабжением (АСУТ), которая охватывает всю цепочку теплоснабжения: от ТЭЦ до конечного потребителя. В основе системы - «цифровой двойник», а также масштабная цифровая инфраструктура: система сбора, обработки и хранения данных, представления информации.
Реализация проекта началась в 2018 году по программе автоматизации и цифровизации теплового узла Екатеринбурга. Она предусматривала развитие технологического и коммерческого учета тепловой энергии (теплоносителя), как на источниках теплоснабжения, так и на объектах тепловых сетей и у конечного потребителя. В количественных метриках это: более 250 узлов учета тепловой энергии на источниках теплоснабжения и объектах тепловых сетей; более 13 000 устройств сбора и передачи данных, устанавливаемых на узлах учета конечных потребителей.
Наряду с развитием учета энергоресурсов реализован проект по автоматизации 300 ЦТП с переводом их в автоматический режим работы (без постоянного присутствия персонала на местах).
Внедрение АСУТ происходило в несколько этапов. В 2018 году началась проектировка системы, определялись решения по организационному, техническому, программному, математическому и информационному обеспечениям.
В 2019 году выполнена автоматизация оставшейся от общего объема части ЦТП - 88 пунктов, подготовлена необходимая ИТ-инфраструктура Диспетчерского центра для внедрения АСУТ. Через год Т Плюс приступила к внедрению системы диспетчерского контроля и управления (Единая SCADA) всем составом объектов управления тепловых сетей, включая 388 ЦТП и 12 насосных станций. Было сформировано единое информационное пространство технологических и производственных данных, в том числе выполнена интеграция с корпоративной автоматизированной информационно – измерительной системой коммерческого и технологического учета тепловой энергии, теплоносителя (АИИС ТиКУ) и системой мониторинга повреждений тепловых сетей.
Для создания достоверной математической модели реализовано три этапа: спроектирована статическая модель, а затем - онлайн-модель, на основании которой выполнено внедрение Real-Time-модели.
При создании Real-Time-модели обеспечивается точная сходимость данных от измерений по тепловым сетям с данными, полученными по результатам математического моделирования, при выполнении измерений и расчетов в режиме реального времени. На основании этого создается максимально приближенная к реальности модель, значения которой соответствуют параметрам теплосетевого комплекса в текущий момент с отклонениями, не превышающими ±2 градуса Цельсия по температуре, ±0.5 бар по давлению и ±10% по расходу.
В тестовом режиме АСУТ была запущена в декабре 2020 года.
Все режимы учтены
Автоматизированная система управления теплоснабжением (АСУТ) не просто контролирует, но и в целом управляет производством, распределением тепловой энергии. Также она фиксирует объем потребления тепла (или теплоносителя) в разный период времени.
В основе АСУТ лежит динамическая модель режимов работы тепловых сетей в реальном времени. Она позволяет просчитывать различные режимы и сценарии работы системы теплоснабжения по принципу «а что, если…?».
В любой момент времени диспетчер тепловых сетей видит даже самые незначительные отклонения от нормативных параметров, которые рассчитаны по результатам оптимизационного моделирования. С одной стороны, это позволяет оперативно выявить и локализовать причину нарушений (например, повреждение трубопровода), а с другой – с прогнозом на 72 часа вперед, задать оптимальный режим работы тепловых сетей, соответствующий прогнозным изменениям погоды. При этом оптимально между источниками теплоснабжения распределяется нагрузка: АСУТ сама определяет то решение, которое окажется наиболее эффективным с точки зрения минимизации затрат на производство теплоносителя (экономичный расход топлива) и его распределение в системе. Также формируется режим работы для всех центральных тепловых пунктов и насосных станций, обеспечивающих высокое качество теплоснабжения потребителей.
Важное решение
Решение о начале внедрения АСУТ в Екатеринбурге основывалось на оценке потенциальных эффектов как для теплоснабжающей организации, так и для потребителей.
Выполнялся анализ целесообразности и экономической эффективности этого проекта. Также специалисты Т Плюс анализировали готовность объектов теплоснабжения к внедрению высокотехнологичной системы и уровень существующей ИТ-инфраструктуры в городе.
Специально для АСУТ была построена финансово-экономическая модель и определена методика оценки эффекта (результативности). При расчётах учитывался текущий уровень технологических и коммерческих потерь, режимы работы источников теплоснабжения в разных условиях. Во внимание были приняты вопросы надежности и уровень повреждаемости трубопроводов в городе, связанный с их износом. Рассмотрены благоприятный и негативный сценарии реализации проекта. Проект с самого начала рассматривался как окупаемый, а значит – эффективный.
В качестве основных показателей эффективности были использованы:
- Снижение потерь тепловой энергии и затрат на топливо.
- Сокращение затрат электроэнергии на передачу тепловой энергии.
- Сокращение перерывов теплоснабжения.
Всех этих результатов в результате удалось добиться.
Положительный итог
Зарекомендовать себя «цифровой двойник» сумел в полной мере с 2021 года и в полной мере подтвердил эффективность в части управления теплоснабжением города.
Говоря о повешении эффективности, удалось снизить число повреждений на 10%, уменьшилось также время, необходимое для поиска и устранения утечек теплоносителя. Это также подтверждается уменьшением расхода сетевой воды, за последние три года на 1,2 млн т, на 5% от существовавшего уровня подпитки.
Появилась возможность оперативного диспетчерского управления параметрами системы теплоснабжения города. Улучшилась точность формирования инвестиционной программы, благодаря «цифровому двойнику» специалисты «Т Плюс» на разных этапах могут выявлять наиболее проблемные участки и планировать затраты на их устранение. Также на 1,5% сократились тепловые потери. Это значит, что компания в целом повысила свою операционную эффективность.
В 2021 году благодаря «цифровому двойнику» впервые без отключений горячей воды у клиентов прошла летняя кампания. При проведении гидравлических испытаний АСУТ позволила выбрать оптимальные параметры давления для проверки труб, смоделировать режимы и минимизировать сроки отключения горячей воды.
Автоматизированная система обеспечила оперативное выявление поврежденных участков теплосети, улучшилась схема включения отопления, также были минимизированы сроки начала отопительного сезона в городе. Еще один важный плюс – АСУТ позволяет просчитать мероприятия по техприсоединению, подключению новых потребителей к централизованной системе теплоснабжения и их стоимость.
Проект по цифровизации тепловых сетей продолжится и в других городах со сложными системами теплоснабжения, в которых работает компания. В ближайшие несколько лет будет внедрен в Перми, Самаре, Саратове, Тольятти, Кирове, Оренбурге, Ульяновске, Ижевске.
В будущем АСУТ будет функционировать полностью автономно, без участия персонала. Его вмешательство потребуется только в непредвиденных ситуациях. Также система гарантирует получение клиентами компании качественного ресурса в любое время, в любой своей точке. Важной составляющей системы станет то, что она сама будет «подсказывать» человеку, что и как изменить для повышения эффективности.
