Candidatura

Monitorización y optimización de arranques de ciclos combinados aplicando Machine Learning

La transición ecológica tiene como objetivo la descarbonización de la economía mediante la electrificación de ésta, la integración de las energías renovables y apuesta por medidas de eficiencia energética. La transformación energética es uno de los pilares que posibilita la transición ecológica al facilitar la contribución de las energías renovables al mix energético. La variabilidad de la generación con energías renovables hace necesario el apoyo de otro tipo de generación, como los ciclos combinados, para actuar como soporte cuando éstas no están disponibles.

Este hecho provoca que las centrales de ciclo combinado estén sometidas a frecuentes ciclos de arranque y parada para dar estabilidad a la red, trabajando en condiciones que no son las de diseño base y en las que es esencial realizar una óptima gestión de sus activos para optimizar al máximo su proceso de arranque, mejorando su disponibilidad, y su entrada en el mercado cuando son requeridas.

El proceso de arranque de este tipo de centrales viene determinado por la situación de partida de la instalación, en definitiva, variables físicas que deben de tener una evolución desde sus valores iniciales hasta sus valores objetivos, lo que dificulta al operador de planta el poder hacer una estimación precisa del proceso de arranque, para cualquier condición inicial. La ausencia de patrones para algunas fases del proceso de arranque dificulta la detección temprana de desviaciones y también el análisis posterior.

En este proyecto se ha implantado una solución basada en datos empíricos, y se han aplicado técnicas de analíticas de datos y algoritmos de optimización, además del uso de interfaces inteligentes para la monitorización de parámetros críticos, para supervisar y optimizar los procesos de arranque de la central de ciclo combinado de Besós 3, hasta alcanzar el mínimo técnico.

Ello permite que el operador de planta mejore la planificación de los arranques, mediante una mejor estimación de tiempo, consumos de combustible y auxiliares eléctricos, así como de generación de energía eléctrica, reduciendose los costes del proceso y mejorando los beneficios de la planta al minimizar los tiempos de acoplamiento.

Además, el poder monitorizar y supervisar los parámetros críticos mediante interfaces inteligentes, reduce la carga cognitiva del operador, ya que éste es capaz de detectar de manera rápida e intuitiva las desviaciones significativas en los parámetros importantes que supervisa.

Esta mejora en el seguimiento y detección temprana de desviaciones permite también al operador de planta poder tomar decisiones informadas para ajustarse al arranque planificado.

Indicadores y procesos de mejora

Indicadores y procesos de mejora

La mejora en la eficiencia energética de la central de CC de Besós 3, vendrá determinada por

• Reducción de consumos de combustible y auxiliares, debido a que el operador de la central es capaz de conocer el tiempo necesario que necesita la planta para arrancar, teniendo en cuenta sus condiciones iniciales, y así planificar las tareas necesarias.
• Optimización del proceso de arranque de la planta, gracias a la información proporcionada por el sistema que mejora la planificación de los procesos y detecta de forma temprana las desviaciones con respecto al arranque planificado.
• Estimación de forma precisa del tiempo, consumo de combustible y generación de energía durante el proceso de arranque de la planta, usando el análisis de datos.

Cuantificación/Estimación reducción consumo

Cuantificación/Estimación reducción consumo

• La central de ciclo combinado de Besós 3, donde está solución está implantada, realiza de media unos 40 – 50 arranques al año. Esta solución permite reducir los consumos de combustible en cada arranque, por lo tanto se presume que la central experimentará un elevado impacto en la reducción de consumo de combustible.

Cuantificación/Estimación reducción emisiones CO2

Cuantificación/Estimación reducción emisiones CO2

• La reducción en el consumo de combustible y auxiliares electricos durante el proceso de arranque de las centrales de ciclo combinado, permitirá reducir las emisiones de CO2.

Innovación aplicada y buenas prácticas

Innovación aplicada y buenas prácticas

Descripción de los aspectos más innovadores y/o buenas prácticas que puedan servir de ejemplo a seguir por otras organizaciones o se estén impulsando.
• Aprendizaje en cada arranque, gracias al uso de Machine Learning y analítica de datos para poder comparar las actuaciones hechas en diferentes arranques
• Mejora de la productividad de los operadores, gracias a la mejora en los procesos de arranque
• Minimizar la carga cognitiva de los operadores, gracias al uso de interfaces inteligentes y técnicas de factores humanos, para monitorizar y mostrar de manera efectiva los parámetros clave y las desviaciones con respecto al arranque objetivo.

Usabilidad de Tecnologías de la Información y Comunicaciones

Usabilidad de Tecnologías de la Información y Comunicaciones

Descripción de las principales tecnologías empleadas o promovidas:
• Data Analytics, para analizar los datos de los arranques históricos y segmentar cada uno de los arranques y sus fases.
• Machine Learning. Aprender las características de cada una de las fases para predecir su comportamiento en futuros arranques.
• Displays Inteligentes, para mostrar los parámetros críticos del arranque de una manera más efectiva.
• Sistema de comunicaciones concentrado con una metodología de agentes que se suscriben y publican.
• Despliegue Cloud distribuido, con interfaz WEB multiusuario.
• Sistema de Informes Avanzado para optimización de procesos (en fase de desarrollo)

Implementado en:

ENEL-Endesa, Central de Ciclo Combinado de Besós

Periodo de ejecución:

01/08/2018 - 28/06/2019

Socio tecnológico destacado:

Tecnatom