Вданной статье приведены эффективность работы электроснабжения предприятия ТОО «Семизбай-U», также даны рекомендации по оптимизации системы электроснабжения рудника и по повышению эффективности использования солнечной электростанции рудника.
Ключевые слова: солнечная станция, энергоэффективность, возобновляемые источники энергии.
Предприятие ТОО «Семизбай-U» приобретает электрическую энергию у ТОО «Кокшетау Энерго Центр». Электроснабжение производится от ПС «Бестобе» 110/35/6кВ — на границе раздела балансовой принадлежности на узле крепления натяжных гирлянд проводов линейного портала правой и левой цепи ВЛ-110 кВ «Бестобе-рудник Семизбай», на аппаратных зажимах ШР-110–1,2 яч. 110 кВ «Семизбай правая, левая» со стороны 1,2 СШ-110 кВ. Транспорт энергии до предприятия осуществляется по воздушным линиям электропередачи, переданным на баланс ТОО «Семизбай-U».
Диспетчеризации режимов электроснабжения ТОО «Семизбай-U» определяются Техническим оператором ЕЭС РК АО «KEGOC» и Рыночным оператором АО «КОРЭМ».
Согласно техническим условиям рудник ТОО «Семизбай-U» месторождение «Семизбай» относится к потребителям 2-й категории [2].
Основными потребителями электроэнергии на предприятии являются:
– технологическое оборудование основных цехов ЦППР, добычи;
– система освещения;
– система приточно-вытяжной вентиляции;
– оборудование кондиционирования (сплит-системы);
– компрессорное оборудование;
– насосное оборудование;
– освещение, оргтехника.
Присоединённая мощность потребителей — 3,85 МВА. На руднике имеется 23 трансформаторных подстанций.
Трансформаторы, высоковольтное оборудование на предприятии, проходят регулярные ревизии и ремонты в соответствии с планами ППР, в ходе которых осуществляются осмотры, наладка, испытания выключателей, испытание и ремонты силовых трансформаторов и комплектов защиты, анализ физико-химического состава трансформаторного масла, регулировка приводов.
Предусмотрено резервное питание производственного оборудования от дизельных электростанций, расположенных по объектам.
Учёт электроэнергии на месторождении «Семизбай» организован следующим образом: коммерческий учёт электроэнергии, поступающей на предприятие, производится на основании показаний счетчиков электрической энергии, увязанных в систему АСКУЭ и установленных на границе раздела балансовой принадлежности. Поэтому всё электропотребление состоит из 2-х составляющих: собственно потребление активной/реактивной энергии и энергии потерь в высоковольтных линиях и силовых трансформаторах.
Сведения об узлах коммерческого учёта электроэнергии представлены в таблице 1
Таблица 1
Сведения осчётчиках коммерческого учёта электроэнергии иизмерительных трансформаторах
|
№ |
Оборудование учета электроэнергии |
Тип счетчика |
Зав. № |
Тр-р тока |
Расч. коэф. |
|
1 |
П. Бестобе, ОПУ, панель № 10 ПС «Бестобе», левая цепь |
Меркурий 230ART-2–00 PQRSIDN |
28767613 |
ТФЗМ-110 Б-1 УХЛ1 IV-2017 |
100 |
|
2 |
П. Бестобе, ОПУ, панель № 10 ПС «Бестобе», правая цепь |
Меркурий 230ART-2–00 PQRSIDN |
11196991 |
ТФЗМ-110 Б-1 УХЛ1 IV-2017 |
100 |
Счетчики Меркурий 230ART-2–00 PQRSIDN класса точности — 0,5 на сегодняшний день являются оптимальными. В целом узел коммерческого учета соответствует современным требованиям, предъявляемым к системам АСКУЭ.
Для оценки уровня потребления электрической энергии на переделах технологического процесса на руднике организована система технического учёта электроэнергии, которая включает в себя приборы учета, установленные на трансформаторных подстанциях, полевых КТПН, в РУ-10 кВ, непосредственно у наиболее энергоемких потребителей, не увязанных в единую автоматизированную систему технического учета. Снятие показаний производится вручную.
Данные об энергопотреблении на месторождении «Семизбай» за 2018 год приведены в таблицах 2. Структура потребления электрической энергии на руднике представлена на рисунке 1
Рис. 1. Структура потребления электроэнергии на руднике «Семизбай»
Наиболее энергоёмкими на руднике являются следующие процессы: добыча — 82 %, обеспечение вахтового посёлка — 7 %, технология — 3 %.
Наиболее энергоёмкими на месторождении «Семизбай» являются следующие потребители электроэнергии:
1) Добыча — погружные насосы на ГТП, технологические насосы ПР, технологические насосы ВР;
2) ЦППР — технологическое и вспомогательное оборудование цеха ЦППР, собственные нужды цеха;
3) Вахтовый посёлок — бытовая техника и освещение вахтового посёлка.
4) Прочие.
Анализ работы систем учёта электроэнергии с целью определения достоверности её данных показал в целом удовлетворительное их состояние и необходимость исключения снятия показаний счётчиков вручную.
Таблица 2
Сведения опотреблении электроэнергии на руднике «Семизбай» в 2018 году, тыс. кВт·ч (2018 год)
|
Фактическое потребление, тыс. кВт*ч |
Добыча |
Переработка |
Вахтовый |
Прочие |
ИТОГО |
|
Январь |
1758.32 |
67.500 |
277.650 |
146.470 |
2249.940 |
|
Февраль |
1612.107 |
53.530 |
208.650 |
139.043 |
2013.330 |
|
Март |
1605.324 |
54.240 |
188.310 |
141.70 |
1989.570 |
|
Апрель |
1353.541 |
53.917 |
85.920 |
138.812 |
1632.190 |
|
Май |
1400.485 |
45.010 |
48.510 |
140.445 |
1634.450 |
|
Июнь |
1316.716 |
55.020 |
34.830 |
139.658 |
1546.224 |
|
Июль |
1428.019 |
53.940 |
31.590 |
142.401 |
1655.950 |
|
Август |
1418.733 |
57.420 |
31.620 |
140.239 |
1648.012 |
|
Сентябрь |
1458.116 |
48.913 |
37.260 |
137.33 |
1681.619 |
|
Октябрь |
1523.892 |
48.913 |
110.400 |
144.059 |
1848.150 |
|
Ноябрь |
1476.938 |
74.500 |
191.820 |
146.022 |
1889.280 |
|
Декабрь |
1696.260 |
79.120 |
256.050 |
144.2 |
2175.630 |
|
Сумма |
18048.451 |
712.909 |
1502.610 |
1700.375 |
21964.345 |
На руднике «Семизбай» установлена и используется для выработки электрической энергии в сеть рудника солнечная электростанция общей мощностью 30 кВт. Солнечная станция была введена в эксплуатацию во второй половине 2014. В качестве основного генерирующего оборудования использованы солнечные панели казахстанского производителя ТОО «Астана Солар». Проектные работы выполнены проектной организацией ТОО «Nurmat Noble», монтаж выполнен ТОО «Solar Курылыс».
Согласно данных по проекту солнечные панели расположены на стационарных металлических конструкциях, обращены на юг, сориентированы под углом 35° к горизонту. Согласно географическим координатам расположения солнечной станции угол установки панелей соответствует среднегодовому углу движения солнца, что наиболее оптимально для стационарной конструкции.
Солнечная станция работает в режиме прямой выдачи электрической энергии в электрическую сеть рудника, без аккумулирования энергии. Энергия от солнечных панелей преобразуется в электричество промышленного качества (380В, 50Гц) с помощью 2-х трехфазных сетевых инверторов «Danfoss» типа FLX и выдаётся на шины 0,4 кВ приведена на рисунке 2.
Рис. 2. Принципиальная однолинейная схема выдачи электроэнергии от солнечной электростанции в сеть рудника
В период эксплутатации с момента ввода солнечной станции в эксплуатацию до момента проведения отчетности зафиксированы сбои в работе солнечной станции, а именно в работе одного из инверторов. Произведена замена инвертора на инвертор китайский фирмы KSTAR.
Солнечная станция оснащена счётчиками технического учёта электроэнергии. Съём показаний со счётчика осуществляется ежедневно ответственным оператором вручную, снятые данные заносятся в журнал.
Чистка поверхности солнечных панелей осуществляется периодически, по усмотрению эксплуатационного персонала в зависисмости от степени загрязнённости солнечных панелей [4].
На момент исследования солнечная станция находилась в полностью рабочем состоянии. Ввиду отсутствия на солнечной электростанции системы мониторинга и средств сигнализации о режиме работы основного силового оборудования и положения коммутационных аппаратов, могут возникать события, способные привести к потерям в выработке электроэнергии.
Установленная мощность солнечной станции составляет 30 кВт. На основании сведений о фактической выработке электроэнергии в 2018 году составлена диаграмма годовой выработки электроэнергии (рисунок 3).
Рис. 3. Диаграмма выработки электроэнергии солнечной электростанции в 2018 году
Объём годовой выработки электроэнергии солнечной станции составил 27 204 кВт·ч.
Максимальная теоретическая расчётная выработка для одной очереди солнечной электростанции, мощностью 30 кВт, с учётом географических координат её расположения составляет 69 000 кВт·ч в год. Фактическая выработка составляет 39–42 % от теоретической, что обусловлено отсутствием систем ориентации панелей перпендикулярно лучам солнца, периодическим загрязнением поверхности панелей, отсутствием системы охлаждения панелей до оптимальной температуры, регламентированной заводом-изготовителем, потерями электрической энергии.
В настоящее время режим работы солнечной электростанции предполагает замещение части потребляемой электроэнергии на энергию от солнечной электростанции. При этом экономическая эффективность использования солнечной электростанции оценивается действующим тарифом на электрическую энергию в размере 19.1 тенге с НДС за 1 кВт·ч электроэнергии. Для станции, работающей в таком режиме, согласно данным о фактической выработке, простой срок окупаемости, составит 22–25 лет, без учёта расходов на эксплуатацию. В случае роста закупочного тарифа на электроэнергию, срок возврата вложенных инвестиций будет сокращаться.
Выводы. Для оптимизации работы системы учёта электроэнергии на предприятии рекомендуется:
– внедрить систему автоматизированного технического контроля и учёта энергоресурсов (АСТУЭ);
– интегрировать системы АСКУЭ и АСТУЭ.
Система АСТУЭ позволит:
– осуществлять дистанционный сбор показаний приборов учёта;
– повысить эффективность использования электрической энергии технологическими процессами, при нарушениях технологического цикла и неэффективного использования оборудования (простоя или недозагрузки оборудования) по объективным и субъективным причинам. Эта составляющая сводится к минимуму при организации АСТУЭ и глубокого (до уровня технологических линий, участков и крупных энергоустановок) технического учета, введения хозрасчета по энергоресурсам предприятия;
– определить удельные затраты энергоресурсов на единицу продукции;
– определить затраты энергоресурсов на всех этапах производства продукции, то есть определить наиболее затратные, с точки зрения потребления энергоресурсов, стадии технологического процесса с целью их усовершенствования;
– оценить, насколько эффективно используется электроэнергия в целом по предприятию.
В целях повышения эффективности использования солнечной электростанции рудника ТОО «Семизбай-U» месторождения «Семизбай» рекомендуется:
– разработать регламент и периодичность визуального осмотра состояния основного силового оборудования солнечной электростанции и положения коммутационных аппаратов;
– разработать регламент очистки солнечных панелей и её периодичность;
– установить систему мониторинга для оперативного реагирования в случае снижения эффективности работы станции и предусмотреть возможность интеграции её в автоматизированные системы сбора данных (например, АСТУЭ).
Выполнение перечисленных мероприятий приведёт к повышению экономической эффективности работы СЭС и сократит срок её окупаемости.
Литература:
- Обзор государственной политики Республики Казахстан в области энергосбережения и повышения энергоэффективности. Ассоциация KAZENERGY, Секретариат Энергетической Хартии, 2014
2. Umyshev, Dias R., Dyussembekova, Nassipkul K., Zhumatova, Assel A., Minazhova, Saulesh Analysis of the possibility of using solar power plants on the basis of the Stirling engine in Kazakhstan/Revista ESPACIOS. ISSN 0798 1015 Vol. 40 (Nº 27) Year 2019
- Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Версия 1.0 [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие / В. В. Стафиевская, А. М. Велентеенко, В. А. Фролов. — Электрон. дан. (6 Мб). — Красноярск: ИПК СФУ, 2008.
- Жуматова А. А., Умышев Д. Р., Турсунбаева Г. У. Численное моделирование солнечного коллектора/ Труды Сатпаевских чтений «Инновационные решения традиционных проблем: инженерия и технологии. Алматы 2018.- с. 1748–1752., ISBN 978–601–323–034–4.
