Optimização Exploração Online Central Termoeléctrica. João André Coelho Repsol Polímeros, Sines, 17 Janeiro 2019.

Transcrição

1 Optimização Exploração Online Central Termoeléctrica Complexo Petroquímico Repsol Polímeros João André Coelho Repsol Polímeros, Sines, 17 Janeiro

2 - Visão Geral Complexo Petroquímico - Integração com outros Complexos Repsol - Capacidades de Produção Fábricas - Integração com o Parque Industrial Sines - Principais Referências Repsol Polímeros - Visão Geral Central Termoeléctrica -Transição para Regime Autoconsumo/Autoprodução - Optimização Energética Central Termoeléctrica - Modelo de Optimização Exploração Online - Modelação e Aumento da Eficiência Operacional - Conclusões 2

3 Visão Geral Complexo Petroquímico Repsol Polímeros Sigás (caverna) Sines Refinaria Galp APS Terminal LNG Terminal Petroquímico Terminal Oil & Gas Terminal Contentores Central EDP

4 Visão Geral Complexo Petroquímico PEBD Cracker PEAD E&U Armazenagem Butadieno & MTBE SSAQ E&M ITE

5 Visão Geral Complexo Petroquímico Cais 10 Cais 9 Propileno Butadieno Metanol MTBE Etileno

6 Integração com outros Complexos Repsol A Coruña Santander Bilbao matérias primas products Tarragona produtos para América do Norte: (Altamira, México) Sines matérias primas & produtos Puertollano Cartagena matérias primas matérias primas & produtos

7 Capacidade de Produção Fábricas Steam Cracker PEAD PEBD Linde Engineering Front end deethanizer Arranque em 1981 Capacidade design: 410 kta Etileno Butadieno Nippon Zeon DMF extractive distillation Arranque em 1982 Capacidade design: 52 kta 1,3-BD Mitsui Petrochemical Industries Bimodal Slurry Process Arranque em 1981 Capacidade actual: 145 kta (dependente mix) MTBE UOP/Huels Acidic cationic resins Arranque em 1991 Capacidade design: 48 kta MTBE CdF Chemie HP Autoclave Reactors up to 2000 bar Arranque em 1981 Capacidade actual: 150 kta (dependente mix) Central Termoeléctrica Electrobel Combined Heat & Power Cycle Arranque em 1981 Capacidade design: 3x190 t/h HPS

8 Integração com Parque Industrial Sines Fornecimento produtos Logística LPG Caverna local propano Fábrica Resinas local Fornecedor Metanol Fornecimento utilidades Companhia Logística de Terminais Fornecedor N 2 Rede eléctrica nacional Refinaria local Nafta, LPG, RGP, MTBE, Gas Natural Operação de Diesel Passagem pipelines Fornecedor electricidade Fornecedor Água Receptor Efluente Industrial Distribuidor electricidade Administração Porto Sines Terminal Contentores XXI Sines

9 Principais Referências Informação Geral A primeira Empresa Química em Portugal. No top 10 principais exportadores: 8ª posição em 2016 e Exporta 85-90% da sua produção para mais de 60 países. Importação de matérias-primas e produtos de exportação feita pelo mar por 60-70%. Melhor empresa do ano em Portugal em 2016 e 2017 no mercado de Material de Base pela Revista Exame. Cerca de t/ano de produção de Olefinas e Poliolefinas. 451 trabalhadores internos e uma média de 450 externos.

10 Visão Geral Central Termoeléctrica O Complexo Petroquímico tem uma Central Termoeléctrica cuja principal actividade é a produção de electricidade e calor. A electricidade e calor produzidos são usados nos processos industriais. A electricidade deficitária é importar da rede pública.

11 Transição Regime Autoconsumo/Autoprodução Exploração actual Regime autoconsumo/autoprodutor - DL 23/2010 Desde 2014 Produção interna de electricidade para Repsol Polímeros SA. VANTAGENS: Maximizar produção eléctrica função excesso combustíveis não armazenáveis. Minimizar importação da electricidade deficitária em mercado Pool. Necessidade de gerir a Exploração de forma Online

12 Optimização Energética Central Termoeléctrica Necessidade Desenvolver Aplicação Online Gerir de forma Online a Central Termoeléctrica de Sines tornando-a mais competitiva através da conjugação de todas as variáveis processuais e económicas. Integrar a previsão diária dos preços de electricidade do mercado Pool na estratégia de optimização da Central Termoeléctrica. Aumentar a flexibilidade e eficiência operativa em função dos equipamentos e combustíveis internos/externos disponíveis.

13 Modelo Optimização Exploração Online Diagrama processo simplificado Produção: Vapor 3 Caldeiras x 190 t/h (120 bar, 520 ºC) 1 Caldeira x 50 t/h (46 bar, 450ºC) Electricidade 1 Turbina Contrapressão 35 MW (*) 1 Turbina Condensação de 23 MW (*) Turbina Contrapressão antes Projecto Derating 3 Caldeiras Principais Gas Natural 120 bar Caldeira Auxiliar TCP Fuel Óleo Pirólise + Dímero Electricidade Importada da rede 2 linhas de 63 KV 35 MW 6 bar 21 bar 46 bar Fuel Gas + Vinil Acetileno + Off Gas TC ~ ~ 23 MW

14 Modelo Optimização Exploração Online Pressupostos utilizados no desenvolvimento 1 tarifário eléctrico Mercado Pool 6 combustíveis 4 caldeiras 1 turbina de contrapressão 1 turbina de condensação 2 turbo-bombas de alimentação de água 4 ventiladores eléctricos (FD Fan) 12 bombas eléctricas de alimentação de água 3 linhas de água de alimentação 5 colectores de vapor

15 Modelo Optimização Exploração Online Função Objectivo Constrangimentos/Limites/Pedidos/Calendários Σ Custos i combustíveis Σ Custos i CO 2 Σ Custos i químicos Σ Custos i utilidades Σ Custos i vapor interno Σ Custos i electricidade importada Integração previsão diária mercado Pool M O D E L O Constantes e propriedades termodinâmicas 96 casos/dia ou casos/ano M O D E L O Custo Mínimo Óptimo 15

16 Modelo Optimização Exploração Online Software Premium Solver Platform Cinco motores de optimização disponíveis: Programação Linear Programação Quadrática Programação SOCP Programação Não-linear Algoritmos Híbridos 16

17 Modelo Optimização Exploração Online Integração rede controlo industrial Data Analytics Big Data Redes Neuronais Digitalização Plano Produção Bases Dados Optimização (RTO) Controlo Avançado Controlo Básico Instrumentação Campo

18 Modelo Optimização Exploração Online Informação Online Arquitectura DCS Dados em tempo real, pontos scada Optimizador MEDEX MSEDEX Microsoft Excel Data Exchange

19 Modelo Optimização Exploração Online Potencialidade da aplicação Modelação em Tempo Real - DCS Integrar dados termodinâmicos, eléctricos e contabilísticos. Efectuar o balanço global de energia e massa da instalação. Calcular a eficiência energética por equipamento e global da instalação. Analisar o plano de produção apropriado para a instalação. Fornecer indicadores de desempenho online para a condução. Comparar a previsão de custos óptimos versus actuais. Disponibilizar relatórios de controlo operacional. Efectuar What If Analysis? Projecto Derating TCP Este modelo contribuiu para um Projecto Derating Turbina Contrapressão

20 Modelo Optimização Exploração Online Optimização Actual vs Óptimo

21 Modelo Optimização Exploração Online Balanço óptimo vapor

22 Modelo Optimização Exploração Online Balanço óptimo água

23 Modelo Optimização Exploração Online Eficiência energética equipamentos

24 Modelo Optimização Exploração Online Tracking custo mínimo - Actual vs Óptimo

25 Modelação e Aumento Eficiência Operacional What If Analysis? Projecto Derating TCP Constatações iniciais A TCP tinha uma capacidade de design admissão de vapor muito grande 390 t/h. Actualmente as necessidades do CIS são inferiores ao mínimo técnico 185 t/h. Para operar no limite mínimo técnico é utilizado algum combustível (FOP) adicional. No mínimo técnico a TCP produzia 11,5 MWh com baixa eficiência conversão. Para aumentar a eficiência da TCP era necessário redimensionar a range operativa. Determinar a nova range implica uma modelação global da instalação

26 Modelação e Aumento Eficiência Operacional What If Analysis? Projecto Derating TCP Desenvolvimento da nova curva TCP Foram consideradas as actuais necessidades de vapor do CIS. Para além das necessidades de vapor do CIS foi integrada a produção Fuel Gás. Foi garantida a flexibilidade de funcionamento entre baixos e altos consumos vapor. Para garantir os pontos anteriores obteve-se uma nova range entre 75 e 230 t/h. Aumento da informação através do Modelo de Optimização

27 Modelação e Aumento Eficiência Operacional What If Analysis? Projecto Derating TCP Modelação de cenários operativos Comparando a produção anual de electricidade do CIS nos cenários: 2 Caldeira Principais mais TCP (original) e Turbina de Condensação. 2 Caldeiras Principais mais TCP (derating) e Turbina de Condensação. A produção de electricidade passa de 11,5 MW para 15,5 MW. Obtém-se um aumento MWh/ano de electricidade disponível/autoconsumo. Assegura-se 55% das necessidades eléctricas do CIS frente aos actuais 45%. Redução de importação de energia eléctrica rede publica

28 Modelação e Aumento Eficiência Operacional Beneficio económico após Projecto Derating TCP Beneficio económico alcançado Durante o teste real alcançou-se um aumento de produção de 4 MW Utilizando um preço médio electricidade contrato 2017 e uma base de 8000h. Obtivemos um beneficio anual de 2,4 M. Melhoria do resultado operacional do Complexo Petroquímico de Sines

29 Conclusões O mercado energético actual é muito exigente. A modelação em Online facilita a gestão das instalações. A informação disponibilizada aumenta a reacção dos Operadores. A Gestão de Topo pode tomar decisões mais rapidamente. A informação e o conhecimento facilitam a decisão.

30 Questões? 30

31 Muito Obrigado