Нечітка система керування процесами «енергопостачання – енергоспоживання» в енергосистемах залізорудних шахт з розподіленою генерацією

О. Сінчук О. Михайленко A. Купін I. Пересунько В. Барановський
Отримано 30.12.2021, Доопрацьовано 20.03.2022, Прийнято 26.04.2022
Анотація

Стаття присвячена питанню підвищення енергоефективності роботи гірничорудних підприємств за рахунок зниження складової витрат на електроенергію у собівартості видобутої залізорудної сировини. Це досягається здійсненням розподіленої генерації електроенергії з інтелектуальним керуванням комплексом «енергопостачання – енергоспоживання». Мета. Мета роботи полягає у розробці інтелектуальної системи керування комплексом «електропостачання – енергоспоживання» гірничорудних підприємств з розподіленою генерацією електричної енергії на основі нечіткої логіки для підвищення енергоефективності видобутку залізорудної сировини. Методи дослідження. Для проведення даного дослідження були використані такі методи: аналіз, систематизація, узагальнення – з метою вивчення та узагальнення досвіду побудови інтелектуальних систем керування електропостачанням; синтез – для розробки нечіткої системи керування процесами «електропостачання–енергоспоживання»; комп'ютерне моделювання для визначення чисельних значень економічних показників роботи інтелектуальної системи керування енергосистемою гірничого підприємства з розподіленою генерацією. Наукова новизна. Розроблено нечітку систему керування комплексом «електропостачання – енергоспоживання» гірничорудного підприємства та визначений раціональний порядок її роботи з точки зору економічного показника чистої приведеної вартості. Практична значимість. Результати можуть бути використані для покращення енергоефективності роботи наявних систем електропостачання гірничорудних підприємств, що видобувають залізорудну сировину. Результати. Синтезовано структуру схеми розподіленої багатоканальної нечіткої системи керування енергосистемою та алгоритми її дії. Досліджено економічну ефективність інтелектуальної системи керування у різних варіантах живлення споживачів гірничорудного підприємства, а саме: при автономному живленні від джерел розподіленої генерації у години пік та при додатковому живленні від джерел розподіленої генерації (разом з централізованим) у години дії максимального навантаження і години пік. Дослідження показало, що за чистою наведеною вартістю ефективнішою є нечітка система керування, яка дефіцит потужності, визначений піковим тарифом або рівнем енергоспоживання, покриває за рахунок раціонального задіяння ресурсів розподіленої генерації

Ключові слова:
гірничорудне підприємство; енергосистема; розподілена генерація; нечітка система керування; інтелектуальна система керування; відновлювані джерела енергії; економічна ефективність; чиста приведена вартість

Взято з Том 56, № 1, 2022

Сторінки 46–53

Використані джерела ЦИТУВАТИ

[1] Вілкул Ю.Г., Азарян А.А., Колосов В.А., Караманиць Ф.І., Батареєв А.С. Сучасний стан залізорудної галузі, прогноз розвитку та пропозиції. Качество минерального сырья. Сб. науч. тр. 2017. Т.1. - С. 9-24.

[2] Ступнік М.І., Федько М.Б., Письменний С.В. та ін. Проблеми розкриття та підготовки рудних родовищ на глибоких горизонтах шахт Кривбасу. Вісник Криворізького національного університету. Вип. 47. 2018. С. 3-8.

[3] Sinchuk I., Budnikov K., Krasnopolsky R. Fundamentals of integrating smart technologies for controlling power systems of iron ore underground mining enterprises. Warsaw: iScience Sp. z.o.o., 2021. - 123 p.

[4] Жаркін А.Ф., Денисюк С.П., Попов В.А. Системи електропостачання з джерелами розподіленої генерації. Київ: «Наукова думка» НАН України, 2017.

[5] Синчук О.Н., Купин А.И., Синчук И.О., Козакевич И.А., Дозоренко О.В. Оптимизация энергопотребления в условиях железорудных шахт на основе применения нечеткой логики. Електричні і енергозберегаючі системи. Вип. 3(47). 2019, С. 58–65.

[6] Sinchuk O., Kupin A., Sinchuk I., Rohoza M., Plіeshkov P. Certain aspects concerning the development of a functioning scheme of the automated system to control energy flows of underground iron-ore enterprises. Mining of Mineral Deposits, Vol. 14(3). 2020. - pp. 101-111.

[7] Энергосберегающие режимы электроснабжения горнодобывающих предприятий. А.В. Праховник, В.П. Розен, В.В. Дегтярев, М.: Недра, 1985. - 232 с.

[8] Pivnyak G., Samusia V., Oksen Y., Radiuk M. Efficiency increase of heat pump technology for waste heat recovery in coal mines. New Developmenta in Mining Engineering. 2015. pp. 1–4. DOI: 10.1201/b19901-2.

[9] Автоматизация управления промышленным энергоснабжением. Э.А. Соскин, Э.А. Киреева. М.: Энергоиздат, 1990. - 384 с.

[10] Волинець В.І. Аналізування ефективності споживання електроенергії вугільними шахтами. Матеріали міжнародної науково практичної конференції «Енергетична безпека навколишнього середовища». Луцьк. РВВ ЛНТУ. 2012. - С. 35-36.

[11] Розен В.П., Соколовська І.С., Іншеков Є.М., Стоянова І.І. Удосконалення механізму впровадження директиви 2012/27/EU про енергоефективність шляхом адаптації міжнародних стандартів з енергоменеджменту на національному рівні. Проблеми загальної енергетики. Вип. 4 (43). 2015. - С. 52-57. 

[12] Wu T., Shieh S., Jang S., Liu C. Optimal energy management for a petrochemical plant under considerations of uncertain power supplies. IEEE Transaction on Power Systems, 20 (3), 2005, pp. 1431–1439. DOI: 10.1109/tpwrs.2005.8520

[13] Brand H., Vosloo J., Mathews E. Automated energy efficiency project identification in the gold mining industry. Proceeding of the 13th Conference on the Industrial and Commercial use of Energy (ICUE). 2015, pp. 17-22. DOI: 10.1109/ICUE.2015.7280241.

[14] Батраков Д.В. Анализ и особенности способов повышения энергоэффективности шахтных насосных водоотливных установок средствами электропривода / Гірничий вісник, 2013. -Вип. 96. - С. 271-75.

[15] Рухлова Н.Ю. О проблеме эффективного электропотребления главным водоотливом шахты. Гірнича електромеханіка та автоматика. 2012. Вип. 89. С. 141-145.

[16] Pujades E., Orban P., Bodeux S., Archambeau P., Erpicum S., Dassargues A. Underground pumped storage hydropower plants using open pit mines: How do groundwater exchanges influence the efficiency. Applied Energy. 2017. Vol. 190. pp. 135–146. DOI: 10.1016/j.apenergy.2016.12.093.

[17] Menéndez J., Fernández-Oro J.M., Loredo J. Economic Feasibility of Underground Pumped Storage Hydropower Plants Providing Ancillary Services. Applied Sciences. 2020. Vol. 10(11). P. 3947. DOI:10.3390/app10113947.

[18] Biloshytskyi M., Tatarchenko H., Biloshytska N., Uvarov P. Operational lifetime increase of the pumping equipment when pumping-out contaminated groundwater. Mining of Mineral Deposits, 2021. - Vol. 15(1). pp. 42-49. DOI: 10.33271/mining15.01.042.

[19] Разумный Ю.Т., Ильченко Е.С. Проблемы использования водоотливных установок угольных шахт в качестве потребителей-регуляторов. Гірнича електромеханіка та автоматика, 2004. - Вип. 73. - С. 20-23.

[20] Sinchuk O., Kupin A., Sinchuk I., Kozakevych I., Peresunko I. Simulating of fuzzy controlling of power streams in conditions of underground extraction of iron ore /Праці ХVІ міжнародної науково-технічної конференції «Проблеми сучасної електротехніки – 2020 (ПСЕ-2020)». 8-12 червня 2020. Київ: НТУУ «КПІ ім. І. Сікорського».

Sinchuk, О., Mykhaylenko, О., Kupin, A., Peresunko, I., & Baranovskyi, V. (2022). Fuzzy control system of processes "power supply - power consumption" in power systems of iron ore mines with distributed generation. Mining Journal of Kryvyi Rih National University, 56(1), 46-53. https://doi.org/10.31721/2306-5435-2022-1-110-46-53
uk