Д.т.н. Синчук О.Н., к.т.н. Синчук И.О., Дяченко В.С.

ГВУЗ «Криворожский национальный университет»

К.т.н. Бойко С.Н., Минаков И.А.

Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского

Оптимальное управление комплексом электроснабжение-электропотребление железорудных предприятий с целью повышения их электроэнергоэффективности

Введение. Как известно, железорудные предприятия являются уникальными, поскольку примерно 90% всего объема энергозатрат на производство продукции – железорудного сырья (ЖРС), здесь составляют электроэнергетические [4]. В свою очередь горнометаллургический комплекс страны, потребляя более 20% всего объёма электрической энергии Украины, вместе с тем не является эталоном оптимального потребления и использования электроэнергии, что в свою очередь, является причиной устойчивого роста себестоимости добываемого ЖРС, а, следовательно, уменьшения его конкурентоспособности на мировом рынке сырья, с вытекающими отсюда экономическими последствиями для страны [4].

Таким образом, есть актуальным нахождение обоснованных направлений по повышению электроэнергоэффективности добываемого ЖРС, что может решить проблему снижения темпов роста себестоимости этого вида добываемого полезного ископаемого (ПИ) [3].

Материал и результаты исследований. Как известно, одном из определяющих факторов уровня энергоэффективности (после способа разработки и добычи ПИ), является структура и параметры системы электроснабжения и потребления электрической энергии (ЭЭ) [4]. Вместе с тем, слагаемая потребления ЭЭ отечественной горнодобывающей промышленностью составила 24,1% – в 2014 г., увеличившись по сравнению с 1990 г. соответственно на 8,5% [1]. Такое состояние объясняется рядом факторов, в т.ч. объективных [3, 4], в числе которых особая роль отводится способу (технологии) добычи ПИ.

В последнее десятилетие, на некоторых отечественных предприятиях эксплуатируются первые, серийно выпускаемые в Украине, системы автоматизированного учёта и контроля электрической энергии (АСКУЭ) [4]. Однако эти системы, изначально предназначенные главным образом для коммерческих расчетов предприятий с энергогенерирующими организациями, в дальнейшем должны были воплотить большой объем дополнительных функций по техническому контролю и управлению электросбережением и автоматическому регулированию потребляемой мощности в часы максимума энергосистемы [1]. К сожалению, структура самих АСКУЭ не позволяет и не позволит это достичь. В силу этого, следует констатировать как факт, отсутствие в настоящее время на железорудных предприятиях действенной системы управления, а главное, оценки и прогноза уровней потребления энергии вообще и электроэнергии в частности.

Объективная оценка состояния предприятия получается в результате анализа направленности изменений его технико-экономических показателей и факторов, влияющих на них [2]. В свою очередь, железорудные предприятия предстают как динамические системы, развивающиеся во времени и пространстве, состояние которых определяется совокупностью различных горно-геологических и технологических факторов, характеризующих условия производства.

Однако, в условиях рыночной экономики возникает необходимость планировать уровни и нормы электропотребления на сутки или на другой краткосрочный период в зависимости от заказа на объем добываемых ПИ или возможного объема и сроков его сбыта. Для этих условий ни один из рассмотренных ранее методов не имеет перспективы применения, поскольку в них не учитывается такая возможность.

В свою очередь, отечественные железорудные предприятия характеризуются однотипностью технологий вскрытия и добычи полезного ископаемого, способами транспортировки ПИ, видами используемого оборудования и т.п. Все это должно явиться причиной естественной однотипности строения структур схем электроснабжения, близости режимов функционирования электроприемников, объемов потребляемой электрической энергии и других аналогичных факторов.

В работе, как вариант, предлагается подход к построению систем автоматизированного управления электропотреблением железорудных предприятий с целью повышения их электроэнергоэффективности. Следовательно, необходимым и актуальным есть использование (применение) инновационных технологий с возможностью прогнозирования энергетических параметров, с учётом многофакторности и динамичности электроэнергетичной системы железорудного предприятия.

В связи с вышеизложенными, на рисунке предложена схема оптимального управления комплексом: электроснабжение-электропотребление железорудного предприятия с целью повышения электроэнергоэффективности. Структура состоит из локальной электроэнергетической сети (ЛЭС), двух независимых линий электропитания (сеть 1, сеть2), измерительных систем (ИС) снабжающих электросетей и измерительных цеховых сетей (энергообъектов) (ИС энергообъектов), которые входят в состав автоматизированной системы коммерческого учёта электроэнергии (АСКУЭ) железорудного предприятия, блок коммутаторов на главной понизительной подстанции (ГПП), непосредственно сеть железорудного предприятия (поцеховая), система управления, учёта и прогнозирования в состав которой входит АСКУЭ, измерительно-статистический блок состояния окружающей среды, нейроконтролер, база правил, которая основана на принципах, которые влияют на эффективную деятельность системы нормирования удельных затрат энергетических ресурсов для железорудных предприятий (организационные, технические инновационные, правовые, экономические, информационные и методологические принципы).

Рисунок – Структурная схема оптимального управления комплексом: электроснабжение – электропотребление железорудного предприятия

Нейроконтролер анализирует энергетические параметры (с системы АСКУЭ), состояние параметров окружающей среды, и, основываясь на базе правил, передаёт управляющий сигнал на коммутатор. Коммутатор расположен на ГПП и в зависимости от управляющего сигнала от нейроконтролера подключает цеха к наиболее оптимальному источнику энергии.

Также, с целью оптимального управления железорудным предприятием, в результате использования нейросетевых технологий, есть реальная возможность, несмотря на многофакторность, прогнозировать уровень потребления энергетических ресурсов, в том числе электроэнергии, что в свою очередь даёт возможность осуществить повышение электроэнергоэффективности железорудного предприятия, путём адаптивного управления, основываясь на результатах прогнозирования.

Выводы. 1. В работе предлагается подход к построению систем автоматизированного управления электропотреблением железорудных предприятий с целью повышения их электроэнергоэффективности.

2. Для прогнозирования, с достаточным уровнем реальности достижимого уровня электроэнергопотребления, а также контроля и управления этим процессом железорудными предприятиями необходимо решение многокритериальной задачи с обязательным превентивным учётом технологических факторов влияющих и определяющих уровни электропотребления конкретного предприятия.

Литература:

1. Качан Ю.Г., Дьяченко В.В. Методические основы повышения энергоэффективности системы электроснабжения промышленных предприятий // Гірнича електромеханіка та автоматика: Наук.-техн.зб. – Дніпропетровськ : НГУ, 2006. – Вип.76. – С. 12 –17.

2. Самойлов М.В., Паневчик В.В., Ковалев А.Н. Основы энергосбережения. Учебное пособие – Мн.: БГЭУ, 2002. – 98 с.

3. Самойлович И.С., Синчук О.Н., Панасенко Н.В., Ксендзов В.В. // Под редакцией О.Н. Синчука Электроэнергетика карьеров с циклично-поточной технологией / К.: АДЕФ – Украина, 2000. – 209 с.

4. Синчук И.О., Гузов Э.С., Яловая А.Н. , Бойко С.Н.; под ред. докт. техн. наук, профессора О.Н. Синчука. Потенциал электроэнергоэффективности и пути его реализации на производствах с подземными способами добычижелезорудногосырья. Монография – Кременчук: Изд. ЧП Щербатых А.В. – 2015. – 296 с.