Optimização Exploração Online Central Termoeléctrica

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Optimização Exploração OnlineCentral Termoeléctrica

Complexo Petroquímico Repsol Polímeros

© Repsol Polímeros, Sines, 2 Junho 2021.João André Coelho

https://www.youtube.com/watch?v=V_TyvVMvUQshttps://www.youtube.com/watch?v=dSMj-h9NEEEhttps://www.youtube.com/watch?v=EFeTrLcouu4https://www.youtube.com/watch?v=5QagoEH7iDY

https://www.youtube.com/watch?v=V_TyvVMvUQs

https://www.youtube.com/watch?v=dSMj-h9NEEE

https://www.youtube.com/watch?v=EFeTrLcouu4

https://www.youtube.com/watch?v=5QagoEH7iDY

© Repsol Polímeros, Sines, Junho 2021. 2

- Integração com outros Complexos Repsol

- Capacidades de Produção Fábricas - Integração com o Parque Industrial Sines- Principais Referências Repsol Polímeros - Visão Geral Central Termoeléctrica

- Visão Geral Complexo Petroquímico

-Transição para Regime Autoconsumo/Autoprodução- Optimização Energética Central Termoeléctrica - Modelo de Optimização Exploração Online- Modelação e Aumento da Eficiência Operacional- Conclusões

- Cadeia Integrada de Processos

Refinaria Galp

Central EDP

Sines

Repsol Polímeros

Terminal Petroquímico

APS

Terminal Contentores

Terminal LNG

Terminal Oil & Gas

Sigás(caverna)

Visão Geral Complexo Petroquímico

© Repsol Polímeros, Sines, Junho 2021.


Armazenagem

Cracker Butadieno & MTBEE&U SSAQ

E&MPEAD

PEBD

ITE



Cais 9

Cais 10

ButadienoMetanol

MTBEEtilenoPropileno


A Coruña

matérias primas&

produtos

produtos paraAmérica do Norte: (Altamira, México)

Integração com outros Complexos Repsol

matérias primas&

produtos

matérias primas

matérias primas products

Bilbao

Cartagena

Tarragona

Santander

Puertollano

Sines



Cadeia Integrada de Processos

Steam Cracker

Etileno Propileno

PEBD PEAD

BBR

Poliolefinas

Butadieno

Me/EtanolFracção C4

M/ETBE

BBR Butanos/Butenos Refinados

M/ETBE Me/Etil-Ter-Butil-Éter

PEBD Polietileno de Baixa Densidade

PEAD Polietileno de Alta Densidade

Nafta

Olefinas

Propano

Butano

Propano

Butano

Terminal Portuário

PyGas

Capacidade de Produção Fábricas

Steam Cracker PEAD PEBD

• Linde Engineering• Front end deethanizer• Arranque em 1981• Capacidade design:

410 kta Etileno

• Mitsui PetrochemicalIndustries

• Bimodal Slurry Process• Arranque em 1981• Capacidade actual:

145 kta (dependente mix)

• CdF Chemie• HP Autoclave Reactors up to

2000 bar• Arranque em 1981• Capacidade actual:

150 kta (dependente mix)

Butadieno MTBE Central Termoeléctrica

• Nippon Zeon• DMF extractive distillation• Arranque em 1982• Capacidade design:

52 kta 1,3-BD

• UOP/Huels• Acidic cationic resins• Arranque em 1991• Capacidade design:

48 kta MTBE

• Electrobel• Combined Heat & Power

Cycle• Arranque em 1981• Capacidade design:

3x190 t/h HPS


Integração com Parque Industrial Sines

Fornecimento produtos

Rede eléctrica nacional

Fornecedor electricidade

Fornecedor ÁguaReceptor Efluente Industrial

Fornecedor N2

Fornecimento utilidades

Logística LPGCaverna local propano

Refinaria localNafta, LPG, RGP, MTBE, Gas Natural

Fábrica Resinas localFornecedor Metanol

Terminal Contentores XXI Sines

Operação de Diesel

Administração Porto Sines

Passagem pipelines

Companhia Logística de Terminais

Distribuidor electricidade


Principais Referências

Informação Geral


A primeira Empresa Química em Portugal.

No top 10 principais exportadores: 8ª posição em 2016-2017 e 9ª posição em 2018.

Exporta 80-85% da sua produção para mais de 60 países.

Importação de matérias-primas e produtos de exportação feita pelo mar 60-70%.

Best Reputation Company em Portugal no sector Energético em 2019 pelo Reputation Institute

Cerca de 1.000.000 t/ano de produção de Olefinas e Poliolefinas.

498 trabalhadores internos e uma média de 450 externos.

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.


Transição Regime Autoconsumo/Autoprodução

VANTAGENS: Maximizar produção eléctrica função excesso combustíveis não armazenáveis.

Exploração actual

Regime autoconsumo/autoprodutor - DL 23/2010 – Desde 2014

Produção interna de electricidade para Repsol Polímeros.

Necessidade de gerir a Exploração de forma Online

Minimizar importação da electricidade deficitária em mercado Pool.


Optimização Energética Central TermoeléctricaNecessidade 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 mercadoPool na estratégia de optimização da Central Termoeléctrica.

Aumentar a flexibilidade e eficiência operativa em função dos equipamentos e combustíveis internos/externos disponíveis.


~

120 bar

Fuel Óleo Pirólise + Dímero

ElectricidadeImportada da rede 2 linhas de 63 KV

6 bar

21 bar

46 bar

Fuel Gas + Vinil Acetileno + Off Gas Gas Natural

TCP35 MW

3 CaldeirasPrincipais

23 MW

CaldeiraAuxiliar

TC

~

Modelo Optimização Exploração OnlineDiagrama 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


Modelo Optimização Exploração OnlinePressupostos utilizados no desenvolvimento

1 tarifário eléctrico – Mercado Pool 6 combustíveis 4 caldeiras 1 turbina de contrapressão 1 turbina de condensação

3 linhas de água de alimentação 5 colectores de vapor

4 ventiladores eléctricos (FD Fan) 12 bombas eléctricas de alimentação de água

2 turbo-bombas de alimentação de água


Modelo Optimização Exploração OnlineFunção Objectivo

16

Σ Custosi combustíveis

Σ Custosi CO2

Σ Custosi químicos

Σ Custosi utilidades

Σ Custosi vapor interno

Σ Custosi electricidade importadaIntegração previsão diária mercado Pool

www.omel.es

CustoMínimoÓptimo

Constrangimentos/Limites/Pedidos/Calendários

Constantes e propriedades termodinâmicas

MODELO

MODELO

96 casos/dia ou 35040 casos/ano


Modelo Optimização Exploração OnlineSoftware Premium Solver Platform

17

Cinco motores de optimização disponíveis:• Programação Linear

• Programação Quadrática

• Programação SOCP

• Programação Não-linear

• Algoritmos Híbridos


PlanoProdução

Bases Dados

Optimização (RTO)

Controlo Avançado

Controlo Básico

Instrumentação Campo

Modelo Optimização Exploração OnlineIntegração rede controlo industrial

DigitalizaçãoData AnalyticsBig DataRedes Neuronais


Modelo Optimização Exploração OnlineInformação Online – Arquitectura DCS

MEDEX

Optimizador

Dados em tempo real, pontos scada

MSEDEX – Microsoft Excel Data Exchange© Repsol Polímeros, Sines, Junho 2021.

Modelo Optimização Exploração OnlinePotencialidade da aplicação

Modelação em Tempo Real - DCS

Este modelo contribuiu para um Projecto Derating Turbina Contrapressão

Integrar dados termodinâmicos, eléctricos e contabilísticos.

Analisar o plano de produção apropriado para a instalação. Fornecer indicadores de desempenho online para a condução.

Calcular a eficiência energética por equipamento e global da instalação.

Comparar a previsão de custos óptimos versus actuais. Disponibilizar relatórios de controlo operacional. Efectuar “What If Analysis?” – Projecto Derating TCP

Efectuar o balanço global de energia e massa da instalação.


Modelo Optimização Exploração OnlineOptimização – Actual vs Óptimo


Modelo Optimização Exploração OnlineBalanço óptimo vapor


Modelo Optimização Exploração OnlineBalanço óptimo água


Modelo Optimização Exploração OnlineEficiência energética equipamentos


Modelo Optimização Exploração OnlineTracking custo mínimo - Actual vs Óptimo


Modelação e Aumento Eficiência OperacionalWhat If Analysis? – Projecto Derating TCP

Constatações iniciais

Determinar a nova range implica uma modelação global da instalação

A TCP tinha uma capacidade de design admissão de vapor muito grande 390 t/h.

No mínimo técnico a TCP produzia ≈ 11,5 MWh com baixa eficiência conversão. Para operar no limite mínimo técnico era utilizado algum combustível (FOP) adicional.

Para aumentar a eficiência da TCP era necessário redimensionar a range operativa.

Actualmente as necessidades do CIS são inferiores ao mínimo técnico ≈ 185 t/h.



Desenvolvimento da nova curva TCP

Foram consideradas as actuais necessidades de vapor do CIS.

Para garantir os pontos anteriores obteve-se uma nova range entre 75 e 230 t/h.

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.

Aumento da informação através do Modelo de Optimização



Modelação de cenários operativos

Comparando a produção anual de electricidade do CIS nos cenários:

Assegura-se 55% das necessidades eléctricas do CIS frente aos actuais 45%. Obtém-se um aumento ≈ 32.000 MWh/ano de electricidade disponível/autoconsumo.

• 2 Caldeira Principais mais TCP (original) e Turbina de Condensação.• 2 Caldeiras Principais mais TCP (derating) e Turbina de Condensação.

Redução de importação de energia eléctrica rede publica

A produção de electricidade passa de ≈ 11,5 MWh para ≈ 15,5 MWh.


Modelação e Aumento Eficiência OperacionalBeneficio económico após Projecto Derating TCP

Beneficio económico alcançado

Durante o teste real alcançou-se um aumento de produção de 4 MWh

Obtivemos um beneficio anual de ≈ 2,4 M€.

Melhoria do resultado operacional do Complexo Petroquímico de Sines

Utilizando um preço médio electricidade contrato 2017 e uma base de 8000h.


Conclusões

A Gestão de Topo pode tomar decisões mais rapidamente.

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 informação e o conhecimento facilitam a decisão.



Questões?

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