До розробки алгоритму енергоефективного керування електроенергетичним комплексом з розділеною генерацією електричної енергії в умовах залізорудних шахт

О. Сінчук, A. Купін, Ігор Сінчук, М. Барановська, К. Будніков
Отримано 11.06.2021, Доопрацьовано 08.10.2021, Прийнято 19.11.2021, Опубліковано 17.12.2021
Анотація

Розробка логістики формування економіки «дорожньої карти» підвищення електроенергоефективності видобутку залізорудної сировини гірничорудними підприємствами шляхом застосування автоматизованих керованих електроенергетичних комплексів на основі систем електропостачання з розподіленою генерацією електричної енергії. В науковій статті використовуються аналітичні та експериментальні методи досліджень: аналітичні методи включають теорію ймовірності та математичну статистику, математичне моделювання; експериментальні методи – теорію планування та проведення експерименту. Розробка автоматизованої системи керування (АСК) енергопотоками залізорудних шахт, яка керує (розподіляє) потоки електричної енергії між споживачами в годинах доби не порушуючи технології функціонування підприємства (варіант «споживач-регулятор» електричної енергії) та визначає й регулює режим живлення споживачів в відповідні періоди часу (варіант «споживач-генератор» електричної енергії). В собівартості видобутку залізорудної сировини енергетична складова сягає 30 % та має тенденцією до постійного зростання. Тому актуальними питаннями є шляхи підвищення енергоефективності роботи залізорудних шахт як складової гірничо-металургійної галузі України. Дослідження авторів дозволило розробити логістику формування економіки «дорожньої карти» підвищення електроенергоефективності видобутку залізорудної сировини шахти шляхом застосування автоматизованих керованих електроенергетичних комплексів на основі систем електропостачання з розподіленою генерацією електричної енергії. Розглянуто питання реалізації автоматизованого керування електричною мережею з можливістю розподіленої генерації електричної енергії. Використання двоставкового тарифу без застосування нечітких автоматизованих систем керування веде до збільшення добових витрат на спожиту електричну енергію при одноканальному регулюванні (водовідведення) та двоканальному керуванні (рудопотік та водовідведення) на 12,88 % та 7,1 % відповідно. Застосування нечітких регуляторів дозволяє компенсувати ці втрати. Застосування автоматизованої системи керування з нечітким триканальним регулюванням (рудопотік, водовідведення та вентиляція) дозволяє скоротити витрати на спожиту електричну енергію на 4,45 % (за даними шахти «Родіна», м. Кривий Ріг). Моделювання роботи нечіткої автоматизованої системи керування в режимах додаткової гідроакумулюючої генерації електричної енергії показало потенційні можливості для зниження загального енергоспоживання на 15-35% (за двоставковим тарифом) в умовах залізорудних шахт.

Ключові слова:
залізорудна шахта; електроенергетичний комплекс; автоматизована система керування; багатоканальне керування; гідроакумулюючі генерації

Взято з Том 19, № 2, 2021

Сторінки 118–126

Використані джерела ЦИТУВАТИ
  1. Вілкул Ю.Г. Сучасний стан залізорудної галузі, прогноз розвитку та пропозиції / Ю.Г. Вілкул, А.А. Азарян, В. А. Колосов, Ф. І. Караманиць, А. С. Батареєв // Качество минерального сырья. Сб. науч. тр., Кривой Рог: ФЛП Чернявский Д. А., 2017. – Т. 1, С. 9-24.
  2. Ступнік М.І. Проблеми розкриття та підготовки рудних родовищ на глибоких горизонтах шахт Кривбасу / М.І. Ступнік, М.Б. Федько, С.В. Письменний та ін // Вісник Криворізького національного університету: зб. наук. праць. – Кривий Ріг, 2018. – Вип. 47, С. 3-8. DOI: 10.31721/2306-5451-2018-1-47-3-8.
  3. Sinchuk I., Budnikov K., Krasnopolsky R. Fundamentals of integrating smart technologies for controlling power systems at iron ore underground mining enterprises / Monograph. – Warsaw: PE Shcherbatykh A.V., 2021. – 127 s.
  4. Закон України «Про ринок енергії» № 1931-IX від 02.12.2021, с. 103.
  5. Sinchuk O. Assessment of the factors influencing on the formation of energy-oriented modes of electric power consumption by water-drainage installations of the mines / Sinchuk O., Sinchuk I., Beridze T., Filipp Y., Budnikov К., Dozorenko O., Strzelecki R. // Mining of Mineral Deposits, 2021. – Volume 15, Issue 4. – pp. 25-33. https://doi.org/10.33271/mining15.04.025
  6. Сінчук О.М. До проблеми створення синергетичних електроенергетичних комплексів з піковими гаес на основі водовідливних систем залізорудних шахт / О.М. Сінчук, Ю.Б. Філіпп, І.О. Сінчук, О.Ю. Михайленко, К.В. Будніков, Р.І. Краснопольський // Гідроенергетика України, 2021. – №3–4, С. 83–89.
  7. Sinchuk O.M., Boiko S.M., Sinchuk I.O. та ін. Aspects of the problem of applying distributed energy in iron ore enterprises‘ electricity supply systems. Multi-authored monograph. – Warszawa: iScience Sp. z. o. o., 2018. – 77 p.
  8. Wu T., Shieh S., Jang S., Liu C. Optimal energy management for a petrochemical plant under considerations of uncertain power supplies / JEEE Transactions on Power Systems, 2005. – 20(3), рр. 1431-1439. DOI: 10.1109/tpwrs.2005.852063
  9. Brand EL, Vosloo J., Mathews E. Automated energy efficien-cyproject identification in the gold minig industry. Proceeding of the 13th Conference on the Industrial and Commercial use of Energy. 2015, рр. 17-22. DOI: 10.1109/ICUE.2015.7280241
  10. Mike Rycroft. Small pumped water storage systems: a new partner for renewable energy. Technology&business for development 2017. Електронний pecypc: URL: https://www.ee.co.za/article/small-pumped-water-storage-systems-new-partner-renewable-energy.html.
  11. Бодянський Є.В. Методи обчислювального інтелекту в системах керування керування технологічними процесами феросплавного виробництва / Бодянський Є.В., Кученренко Є.І., Михальов О.І., Філатов В.О., Гасик М.М. // Монографія. – Дніпропетровськ: НМетАУ, 2011. – 420 с.
  12. Мееров М.В. Многосвязные системы управления / М.В. Мееров, А.В. Ахметзянов, Я.М. Берщанский и др.; под ред. М.В. Меерова. – М.: Наука, 1990. – 264 с.
  13. Молчанов А.А. Моделирование и проектирование сложных систем. – К.: Вища школа, 1988 – 359 с.
  14. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления; пер. с англ. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2004 – 832 с.
  15. Kupin A., Senko A. Principles of intellectual control and classification optimization in conditions of technological processes of beneficiation complexes / CEUR Workshop Proceedings 1356, 2015. – pp. 153-160
Sinchuk, О., Kupin, A., Sinchuk, І., Baranovska, М., & Budnikov, K. (2021). Developing the energy-efficient control algorithm for distributed power generation at iron ore underground mines. Journal of Kryvyi Rih National University, 19(2), 118-126. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2021-1-53-118-126
uk