До проблеми доцільності створення на базі головних водовідливних комплексів шахт пікових гідроакумулюючих електростанцій

Олексій Михайленко Ігор Сінчук К. Будніков Г. Коломіц
Отримано 16.11.2022, Доопрацьовано 24.02.2023, Прийнято 25.04.2023
Анотація

Мета. Мета роботи полягає в аналізі доцільності створення на базі головних водовідливних комплексів шахт пікових гідроакумулюючих електростанцій (ПГАЕС) шляхом визначення рівня виробництва електроенергії гідротурбінами для різних витрат води через неї, обчислення собівартості генерації та встановлення умов, коли використання ПГАЕС буде виправданим з економічної точки зору, залежно від тарифу на електроенергію, що встановлює оператор розподілу, та поточного рівня енергоспоживання електроприймачами шахти. Методи дослідження. Для проведення даного дослідження були використані такі методи: аналіз, систематизація, узагальнення – з метою вивчення та узагальнення досвіду побудови гідроакумулюючих електростанції з використанням водозбірників головних водовідливних комплексів шахт; синтез – для розробки моделі системи розосередженої генерації з гідроакумулюючими електростанціями; комп'ютерне моделювання для визначення чисельних значень економічних показників роботи промислової енергосистеми при впровадженні у її структуру гідроакумулюючих електростанцій. Наукова новизна. Розроблено систему розосередженої генерації електроенергії в структурі енергосистем шахт, що використовує елементи головного водовідливного комплексу для побудови локальних пікових гідроакумулюючих електростанцій. Практична значимість. Результати можуть бути використані для покращення енергоефективності роботи наявних систем електропостачання гірничорудних підприємств, що видобувають залізорудну сировину. Результати. Виконано аналіз доцільності створення на базі головних водовідливних комплексів шахт пікових гідроакумулюючих електростанцій. При цьому розглядалися три різні конфігурації ПГАЕС у складі водовідливу шахти «Криворізька» АТ «Кривбасзалізрудком»: зі встановленням однієї гідротурбіни на горизонті 500 м, двох гідротурбін на тому ж горизонті 500 м, а також встановлення чотирьох гідротурбін – окремо по дві на горизонтах 500 м і 940 м, відповідно. З точки зору вартості електроенергії найсприятливішими умовами для впровадження системи розподіленої генерації продемонстрував випадок зі встановленням однієї гідротурбіни на горизонті 500 метрів. У такому випадку приведена вартість електроенергії перевищувала діючий тариф практично для всіх розглянутих умов функціонування, окрім випадків з дуже малими витратами води через гідроагрегат. Це зумовлюється оптимальним співвідношенням між, з одного боку, капіталовкладеннями на придбання обладнання ПГАЕС та вартістю його обслуговування і плановопопереджувальних ремонтів, з іншого – рівнем покриття потреб споживачів згенерованою електроенергію

Ключові слова:
гірничорудне підприємство; енергосистема; розосереджена генерація; головний водовідливний комплекс; гідроакумулююча електростанція; собівартість

Взято з Том 19, № 1, 2021

Сторінки 109–115

Використані джерела ЦИТУВАТИ

[1] Budnikov К., Sinchuk O., Sinchuk I., Beridze T., Filipp Y., Dozorenko O., and Strzelecki R Assessment of the factors influencing on the formation of energyoriented modes of electric power consumption by water-drainage installations of the mines. Mining of Mineral Deposits. Vol. 15, no 4. 2021. pp. 25-33. doi:10.33271/mining15.04.025.

[2] Sinchuk I., Mykhailenko O., Kupin A., Ilchenko O., Budnikov K. and Baranovskyi V. Developing the algorithm for the smart control system of distributed power generation of water drainage complexes at iron ore underground mines. 2022 IEEE 8th International Conference on Energy Smart Systems (ESS). 2022. pp. 116-122. doi: 10.1109/ESS57819.2022.9969263.

[3] Al-Masri HMK, Al-Quraan A, AbuElrub A, Ehsani M. Optimal Coordination of Wind Power and Pumped Hydro Energy Storage. Energies. 2019;12(22):4387. doi:10.3390/en12224387

[4] Alturki FA, Awwad EM. Sizing and Cost Minimization of Standalone Hybrid WT/PV/Biomass/Pump-Hydro Storage-Based Energy Systems. Energies. 2021;14(2):489. doi:10.3390/en14020489

[5] Zhang D, Du T, Yin H, Xia S, Zhang H. Multi-Time-Scale Coordinated Operation of a Combined System with WindSolar-Thermal-Hydro Power and Battery Units. Applied Sciences. 2019;9(17):3574. doi:10.3390/app9173574

[6] Dunca G, Bucur DM, Aldea A, Georgescu AM, Georgescu SC. EPANET Modelling of a High Head PumpedStorage Hydropower Facility. Proceedings. 2018;2(11):608. doi:10.3390/proceedings2110608

[7] Uskov A, Shchokin V, Mykhailenko O, Kryvenko O. The fuzzy logic controllers synthesis method in the vector control system of the wind turbine doubly-fed induction generator. E3S Web Conf. 2020;166:04006. doi:10.1051/e3sconf/202016604006

[8] Mykhailenko O. Modeling and simulating dynamics of lithium-ion batteries using block-oriented models with piecewise linear static nonlinearity. E3S Web Conf. 2021;280:05004. doi:10.1051/e3sconf/202128005004

[9] Morabito, A.; Spriet, J.; Vagnoni, E.; Hendrick, P. Underground Pumped Storage Hydropower Case Studies in Belgium: Perspectives and Challenges. Energies 2020, 13, 4000. https://doi.org/10.3390/en13154000

[10] Šćekić L., Mujović S., Radulović V. Pumped Hydroelectric Energy Storage as a Facilitator of Renewable Energy in Liberalized Electricity Market. Energies. MDPI AG, 2020. Vol. 13, № 22. P. 6076.

[11] Al-Addous M., Al Hmidan S., Jaradat M., Alasis E., Barbana N. Potential and Feasibility Study of Hybrid Wind– Hydroelectric Power System with Water-Pumping Storage: Jordan as a Case Study. Applied Sciences. 2020. 10(9). P. 3332. https://doi.org/10.3390/app10093332

[12] Madlener, R.; Specht, J.M. An Exploratory Economic Analysis of Underground Pumped-Storage Hydro Power Plants in Abandoned Deep Coal Mines. Energies 2020, 13, 5634. https://doi.org/10.3390/en13215634

[13] Singh, N.K.; Koley, C.; Gope, S.; Dawn, S.; Ustun, T.S. An Economic Risk Analysis in Wind and Pumped Hydro Energy Storage Integrated Power System Using Meta-Heuristic Algorithm. Sustainability 2021, 13, 13542. https://doi.org/10.3390/su132413542

[14] Chaima, E.; Lian, J.; Ma, C.; Zhang, Y.; Kavwenje, S. Complementary Optimization of Hydropower with Pumped Hydro Storage–Photovoltaic Plant for All-Day Peak Electricity Demand in Malawi. Energies 2021, 14, 4948. https://doi.org/10.3390/en14164948

[15] Optimal System Type Plot. Homer Energy: веб-сайт. URL: https://www.homerenergy.com/products/pro/docs/3.11/optimal-system-type-plot.html (дата звернення: 31.03.2023).

Mykhaylenko, О., Sinchuk, І., Budnikov, K., & Kolomits, H. (2021). On feasibility of creating peak pumped-storage hydropower plants on the basis of the main drainage complexes of mines. Journal of Kryvyi Rih National University, 19(1), 109-115. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2023-1-56-109-116
uk