Na modernização inteligente de unidades de ciclo combinado gás-vapor, "sem intervenção humana" é apenas o ponto de partida; "eficiência energética ideal" é o destino final. Recentemente, a Unidade 6 da Usina de Nanshan, da Huaneng, trouxe boas notícias sobre o progresso da pesquisa do Sistema de Partida e Parada Automática (APS) baseado na regulação de pico com partidas e paradas diárias. Este projeto, desenvolvido de forma independente pela Xi'an Thermal Power Research Institute Co., Ltd. (doravante "Instituto de Pesquisa Térmica de Xi'an") e implementado na Usina de Nanshan da Huaneng, alcançou um avanço histórico duplo no processo de partida e parada de turbinas a gás Ansaldo Classe F na China: "operação humana zero" e "redução significativa do consumo de energia".
Vale destacar que este sistema APS não se limitou à mera automação. Através de uma profunda reestruturação lógica e um controle de processo refinado, ele alcançou um grande salto na eficiência de partida e parada e uma redução significativa no consumo de energia, com base na "operação zero". O valor central deste sistema APS não é "substituir o ser humano", mas sim libertar os operadores das milhares de operações repetitivas e da intensa supervisão de múltiplos sistemas durante as fases de partida e parada. Ao mesmo tempo, a implementação bem-sucedida deste sistema está altamente alinhada com as exigências nacionais de promover a aplicação industrial de "Inteligência Artificial +" e capacitar a linha de frente com tecnologia digital para reduzir a carga de trabalho e aumentar a eficiência.
Mais do que "economizar mão de obra":
Libertar o pessoal da linha de frente do trabalho repetitivo
No passado, o processo de partida e parada das unidades exigia que os operadores monitorassem centenas de pontos, ajustassem manualmente válvulas de alimentação de água, alternassem bypasses e fechassem interruptores. Só para iniciar a unidade, eram necessárias milhares de operações. "Ficávamos tão ocupados que nem tínhamos tempo para beber água, com os nervos à flor da pele, com medo de clicar no mouse errado e atrapalhar todo o ritmo de partida" — este é o sentimento comum de muitos operadores. Agora, este sistema APS transforma todo o processo em lógica embutida: desde a alimentação de água da caldeira, ignição da turbina a gás, aceleração da turbina a vapor até a sincronização e carregamento da rede, cada etapa é acionada automaticamente pelo computador seguindo um caminho otimizado predefinido. Até mesmo a partida e parada da bomba de água fechada e a abertura da válvula de regulação da alimentação de água do tambor são ajustadas dinamicamente com base nos parâmetros principais, sem qualquer necessidade de intervenção humana.
Validação com dados concretos:
O segredo do "baixo consumo de energia" por trás da "operação zero"
O que mais conquistou o pessoal da linha de frente é que este sistema APS não apenas "faz o trabalho por eles", mas também "sabe calcular com precisão". Antes, para garantir a segurança durante a partida e parada, as margens dos parâmetros eram muito grandes, e o consumo de gás natural nunca diminuía. Nesta iniciativa, a equipe de P&D incorporou propositalmente a "economia de energia" na lógica de controle: otimizando seis algoritmos principais, como a coordenação temperatura dos gases de escape-carga, o acoplamento dinâmico do bypass e o controle antecipado da água de resfriamento, o ciclo termodinâmico durante a partida e parada sempre segue o "caminho mais econômico". A operação bem-sucedida deste sistema APS na Unidade 6 da Usina de Nanshan da Huaneng apresentou um excelente resultado que combina "automação e baixo consumo de energia":
Resposta ultrarrápida, capacidade de regulação de pico significativamente aprimorada. Graças ao controle refinado, o tempo de partida desde a ignição da turbina a gás até a unidade atingir 220 MW é de 54 minutos, uma redução de 20 minutos em relação ao nível convencional, uma queda de 27%; o tempo de parada desde 220 MW até a desconexão da turbina a gás é de 11 minutos, uma redução de 8 minutos, uma queda de 42%. Esta capacidade de "partida e parada rápidas" aumenta enormemente a competitividade central das unidades de ciclo combinado gás-vapor na participação na regulação de pico da rede elétrica.
Cálculo preciso, efeito significativo de economia de energia e redução de consumo. Uma única partida e parada da unidade pode economizar 4.500 Nm³ de gás natural. Considerando 150 partidas e paradas por ano para uma única unidade, isso pode reduzir as emissões de dióxido de carbono em aproximadamente 1.250 toneladas por ano. "O gás natural economizado em 150 partidas e paradas anuais de uma única unidade, convertido em geração de eletricidade, equivale ao consumo anual de eletricidade de 1.250 famílias", calculou o supervisor de turno da Usina de Nanshan da Huaneng, apresentando um número intuitivo.
De "piloto" a "modelo":
Abrindo caminho para unidades de ciclo combinado gás-vapor do mesmo tipo
"O mais prático desta iniciativa foi transformar a experiência operacional da linha de frente em uma lógica padrão replicável, sem ser algo superficial", disse o líder do projeto do Instituto de Pesquisa Térmica de Xi'an. Atualmente, este esquema otimizado de APS já formou módulos lógicos padronizados. No futuro, ele não só poderá ser promovido para outras unidades da Usina de Nanshan da Huaneng, mas também fornecerá uma referência técnica para o enorme parque de unidades de ciclo combinado gás-vapor existente na China.
O responsável pela Usina de Nanshan da Huaneng afirmou que, em seguida, a usina continuará a refinar os detalhes do sistema juntamente com o Instituto de Pesquisa Térmica de Xi'an, consolidando este modelo de "operação zero + economia profunda de energia" em um mecanismo de longo prazo, alcançando os objetivos de "cooperação homem-máquina, aumento de eficiência e segurança controlável", fornecendo suporte para o desenvolvimento verde, eficiente e inteligente da empresa.