Сэкономить и заработать: ученые ПНИПУ разработали энергосберегающую систему для горнодобывающих предприятий

 Большинство электростанций в промышленных районах производят энергию непрерывно в течение суток, но потребление носит циклический характер, привязанный к 24-часовому интервалу времени. В результате генерируемой энергии в часы пикового спроса не хватает на всех потребителей. Для решения этого вопроса в России действуют Агрегаторы управления спросом на электроэнергию, которые «собирают» сэкономленные предприятиями ресурсы и перераспределяют их. При этом Агрегатор по договоренности выплачивает организациям гонорар за снижение энергии на требуемую мощность в заданное время. Таким образом, компании заинтересованы внедрять в свою работу энергосберегающие системы, которые не только сокращают финансовые расходы, но и позволяют зарабатывать на этом. Ученые Пермского Политеха разработали кибернетическую модель управления спросом на электроэнергию, потребляемую горнодобывающим предприятием.

Исследование выполнено в рамках стратегического проекта «Цифровые технологии освоения недр» программы «Приоритет 2030» в 2023 году.  На разработку выдан патент № 2798530 «Система управления технологическим процессом на подземном горнодобывающем предприятии в зависимости от спроса на электроэнергию».

Мировая практика показывает высокую эффективность методов ценозависимого управления спросом в режиме планирования нагрузки на сутки вперед. На российском рынке это направление новое. Оно регламентируется нормативной документацией, утвержденной по постановлению Правительства Российской Федерации.

В нашей стране для реализации таких мероприятий введены Агрегаторы – специализированные организации, которые управляют перераспределением электроэнергии между потребителями, чтобы продавать совокупность «лишних» ресурсов как единый объект в качестве товара/услуги на оптовом рынке. Благодаря Агрегаторам потребители розничного рынка могут получать экономическую выгоду за счет формирования более низких цен на электроэнергию.

У организаций есть несколько способов участвовать в управлении спросом, например, смещать график потребления между часами суток, останавливать или снижать интенсивность производственного процесса, полностью или частично отключать системы освещения, вентиляции и кондиционирования.

Ученые Пермского Политеха вывели математические зависимости, которые позволяют рассчитать воздухораспределение между шахтными стволами (вертикальные горные выработки с выходом на земную поверхность) и определить режим работы главной вентиляторной установки при прогнозируемых параметрах наружного воздуха. Эта установка является основным потребителем электроэнергии.

— Мы разработали кибернетическую модель управления спросом на электроэнергию, потребляемую подземными горнодобывающими предприятиями, объединяющую в себе экономию электроэнергии и участие в рынке спроса на нее, — рассказал Александр Николаев, доктор технических наук, профессор кафедры «Горная электромеханика» ПНИПУ.

Созданный политехниками программный продукт интегрирует цифровой двойник процесса проветривания подземного горнодобывающего предприятия с сайтом прогноза погоды. Изменение параметров воздуха, подаваемого в шахтные стволы, влияет на работу главной вентиляторной установки, увеличивая или снижая ее энергопотребление при сохранении объема поступающего в стволы воздуха.

Архитектура модели позволит заранее определять требуемые затраты на работу главной вентиляторной установки, управлять ее работой в энергосберегающем режиме, учитывать прогнозируемые изменения в плановом и внеплановом режимах. Например, спуск-подъем рабочих по вентиляционному стволу – плановый, а изменение параметров наружного воздуха – нет.

— В случае, когда нет возможности снизить потребляемую главной вентиляторной установкой электроэнергию, в системе предусмотрен алгоритм анализа исторических данных. Он поможет спрогнозировать суточные нагрузки в режиме на сутки вперед. Результат будет достигаться за счет применения в качестве симулятора цифровой модели подземного горнодобывающего предприятия. Там будут заранее имитироваться процессы, связанные с осуществлением технологического процесса проветривания и управления спросом на электроэнергию, — добавил Александр Николаев, доктор технических наук, профессор кафедры «Горная электромеханика».

Сервис ученых Пермского Политеха поможет не только снизить затраты электроэнергии на процесс добычи полезных ископаемых, но и заранее определит возможность снижения энергопотребления в установленное Агрегатором время. Разработка обеспечит технологический суверенитет России при добыче полезных ископаемых подземным способом. А еще позволит участвовать на рынке спроса и получать финансовое вознаграждение от Агрегатора. Алгоритм подходит практически для любых предприятий, на которых уже есть или могут быть установлены датчики, считывающие основные параметры для обработки и выдачи прогноза. Ожидаемый срок производства и внедрение продукта — 2035 год.

Контактное лицо:

Кристина Путина,

пресс-служба Пермского Политеха