Вданной статье приведены мероприятия по энергосбережению и повышению энергетической эффективности предприятия ТОО «ДП «Орталык», также даны рекомендации по оптимизации системы электроснабжения рудника и по повышению эффективности использования солнечной электростанции.
Ключевые слова: солнечная станция, энергоэффективность, возобновляемые источники энергии.
В рамках законодательной поддержки мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности в 2012 году были приняты законы «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» и «О внесении изменений и дополнений в некоторые законодательные акты Республики Казахстан по вопросам энергосбережения и повышения энергоэффективности» и подзаконные документы к ним. Также были приняты «Комплексный план по повышению энергоэффективности Республики Казахстан на 2012–2015 годы» и Программа модернизации жилищно-коммунального хозяйства на 2011–2020 годы. В августе 2013 года правительством Казахстана утверждена Республиканская программа «Энергосбережение-2020» [1].
Однако, не смотря на реализацию комплекса законодательных инициатив и мероприятий, общая политика Республики Казахстан в области энергоэффективности нуждается в дальнейшем совершенствовании, в том числе с учетом лучшего международного опыта.
Промышленно развитые страны мира приступили к активной реализации политики в области энергоэффективности во времена энергетического кризиса 70-х годов прошлого века в ответ на резкий рост цен на мировых энергетических рынках. За это время был достигнут значительный прогресс в данном направлении, позволяющий снизить темпы роста глобального энергопотребления. Республика Казахстан значительно отстает в этой области от стран Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), превышая в несколько раз уровни энергоемкости их экономик, что ограничивает конкурентоспособность промышленной продукции и усугубляет и без того напряженную экологическую обстановку [2].
На энергетику приходится около 47 % от общего потребления первичных энергетических ресурсов. При этом в сфере энергетики наблюдается высокая доля износа генерирующего и электросетевого оборудования, что в результате приводит к низкой эффективности генерации электроэнергии и сравнительно высокой величине потерь в электрических сетях.
В промышленном секторе, высокий уровень энергопотребления обусловлен, в первую очередь, деятельностью таких энергоемких отраслей экономики, как нефтегазовая, металлургическая и горнорудная. При этом существенно влияет на эффективность промышленности техническое состояние оборудования и проблема снижения загрузки предприятий. Ряд законодательных ограничений, принятых в части энергопотребления в промышленности, пока не дал положительных результатов. Анализ утвержденных норм энергопотребления в промышленности показал их неприменимость к условиям работы части предприятий, особенно в горно-металлургической и угледобывающей отраслях [2].
Согласно техническим условиям рудник ТОО «ДП «Орталык» относится к потребителям 3-й категории.
Основными потребителями электроэнергии на предприятии являются:
– насосное оборудование ГТП;
– технологическое оборудование цехов добычи и ЦППР;
– система освещения;
– система приточно-вытяжной вентиляции;
– оборудование кондиционирования (сплит-системы);
– компрессорное оборудование;
– освещение, оргтехника.
Присоединённая мощность потребителей — 12,6 МВА. На руднике имеется 70 трансформаторных подстанции. Общая установленная мощность трансформаторов, находящихся на балансе предприятия, составляет 20 МВт.
В соответствии с Законом РК от 13 января 2012 г. № 541-IV ЗРК «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» предприятие были проведены исследовательская работа, по результату данных утверждён перечень корректирующих мероприятий (таблица 1) по устранению замечаний и приведению системы энергоснабжения в соответствие с НПА РК.
Таблица 1
Перечень корректирующих мероприятий, рекомендованных квнедрению вТОО «ДП «Орталык» по результатам исследования.
|
№п/п |
Наименование мероприятий |
Затраты, тыс. Тг |
Годовая экономия топливно-энергетических ресурсов |
Срок окупаемости |
|
|
в натуральном срок внедрения выражении, ту.т. |
в стоимостном выражении, тыс. тг. |
||||
|
1 |
Строительство солнечной электростанции 1,0 МВт |
750 000,0 |
1 927,0 |
39 507,0 |
20,0 |
|
2 |
Замена трубчатых люминесцентных ламп на светодиодные с сохранением светового потока |
12 355,6 |
86,923 |
1 322,1 |
9,3 |
|
3 |
Замена компактных люминесцентных ламп на светодиодные с сохранением светового потока |
3 132,0 |
107,12 |
1 629,3 |
|
|
4 |
Замена светильников РКУ с лампами ДРЛ-250W на светодиодные светильники |
20 561,2 |
106,116 |
1 614,0 |
12,7 |
|
5 |
Внедрение солнечной электростанции мощностью 3 кВт для электроснабжения наружной осветительной системы аллеи и вахтового поселка |
4 000,0 |
22,2 |
337,66 |
11,9 |
|
6 |
Внедрение системы частотного регулирования производительности насосов в центральной насосной станции |
27 300,0 |
537,137 |
8 164,5 |
3,4 |
|
7 |
Внедрение АСТУЭ на предприятии |
40 320,0 |
1 454,576 |
22 124,1 |
1,8 |
Также приведены данные по потреблениям электрической энергии на руднике рисунок 1
Рис. 1. Структура потребления электроэнергии на руднике ТОО «ДП «Орталык»
Наиболее энергоёмкими на руднике являются: добыча — 86 % и переработка до ХКПУ растворов рудника «Центральный Мынкудук» — 13 %. Переработка до ХКПУ растворов рудника «Жалпак» составляет около 1 % от общего энергопотребления.
Автоматизированная система технического учёта электроэнергии позволяет достоверно и в режиме реального определить уровни расхода электроэнергии на этапах производственного процесса, а также осуществлять оперативный контроль за состоянием силового оборудования.
Наиболее энергоёмкими на руднике ТОО «ДП «Орталык» являются следующие технологические процессы и оборудование:
1) Добыча — погружные насосы на ГТП, технологические насосы ПР, технологические насосы ВР;
2) ЦППР — технологическое и вспомогательное оборудование цеха ЦППР, собственные нужды цеха;
3) Компрессорная — оборудование компрессорной станции.
Анализ работы систем учёта электроэнергии с целью определения достоверности её данных показал в целом удовлетворительное их состояние и необходимость усовершенствования интерфейса и качества связи системы АСТУЭ для повышения оперативного контроля.
Также на руднике ТОО «ДП «Орталык» в октябре 2015 г. была введена в эксплуатацию солнечная электростанция мощностью 1 МВт, с использованием солнечных панелей казахстанского производства — ТОО «Астана Солар». Проект выполнен проектной организацией ТОО «КазСтройПроект-ПВ» внешний вид солнечной электростанции приведена на рисунке 2.
Рис. 2. Солнечная электростанция 1 МВт на руднике «Центральный Мынкудук» ТОО «ДП «Орталык»
Согласно проекту солнечные панели расположены на стационарных металлических конструкциях, обращены на юг, сориентированы под углом 32° к горизонту. В соответствии с географическими координатами расположения солнечной станции оптимальный угол наклона панелей для летнего периода составляет 30°, для осенне–весеннего периода — 45°, для зимнего периода — 60°. Таким образом, проектом предусмотрен угол наклона панелей, соответствующий преимущественно летней генерации энергии.
Солнечная станция работает в сетевом режиме, без аккумулирования энергии. Энергия от солнечной электростанции вырабатывается в сеть рудника на напряжении 10 кВ через транфсорматорные подстанции ФЭС. В качестве основного силового оборудования использованы трехфазные сетевые инверторы мощностью 20 кВт фирмы SMA.
Установленная мощность солнечной станции составляет 1 МВт. На основании данных исследований по фактической выработке электроэнергии составлена диаграмма выработки электроэнергии СЭС в 2016–2018 гг. (рисунок 3).
Рис. 3. Диаграмма выработки электроэнергии солнечной электростанцией в 2016–2018 гг.
Объём годовой выработки электроэнергии солнечной станцией в 2016 г. составил 1383 тыс. кВт·ч; в 2017 г. — 2148 тыс. кВт·ч; в 2018 г. по состоянию на 9 месяцев — 1379 тыс. кВт·ч.
Разница в объёмах годовой выработки электроэнергии обусловлена возникновением аварийных ситуаций и временем, необходимым на восстановление полноценной работы солнечной станции.
Максимальная теоретическая расчётная выработка для данной солнечной станции с учётом географических координат её расположения составляет 3000000 кВт·ч в год. Максимальная фактическая выработка составляет 72 % от теоретической для 2017 г., в котором станция проработала наиболее стабильно и без крупных аварийных ситуаций. Разница в фактической выработке от теоретической обусловлена отсутствием систем слежения и ориентации панелей перпендикулярно лучам солнца, периодическим загрязнением поверхности панелей, отсутствием системы охлаждения панелей до оптимальной температуры, регламентированной заводом-изготовителем. Тем не менее, надо отметить достаточно высокий процент фактической выработки электроэнергии солнечной электростанцией в безаварийный период по сравнению с солнечными станциями, установленными на других рудниках, возможно, это обусловлено более эффективными алгоритмами следования за точкой максимальной мощности (MPPT — алгоритмы) солнечных панелей, заложенными в инверторах фирмы SMA.
На момент проведения исследования режим использования солнечной электростанции предполагает замещение части потребляемой электроэнергии, поступающей из сетей ТОО «УранЭнерго» на энергию от солнечной электростанции. При этом экономическая эффективность использования солнечной электростанции оценивается действующим тарифом на электрическую энергию в размере 13,86 тенге без НДС за 1 кВт·ч электроэнергии.
Выводы
Для оптимизации работы систем учёта электроэнергии на предприятии необходимо:
– улучшить качество связи в системе автоматизированного технического контроля и учёта энергоресурсов (АСТУЭ), повысить юзабилити и функционал web-интерфейса;
– интегрировать выгрузку данных из АСКУЭ в АСТУЭ рудника, для возможности использования в едином web-интерфейсе и формирования единой отчётности, а также с целью обеспечения достоверности учётных данных о расходе электроэнергии и об уровне технических потерь.
Анализ работы системы учёта электроэнергии с целью определения достоверности её данных показал в целом удовлетворительное её состояние, определил пути совершенствования автоматизированных систем учёта (АСКУЭ и АСТУЭ) для повышения удобства и результативности их использования, а также выявил необходимость в контроле над качеством электроэнергии на стороне 0,4 кВ для обеспечения длительных безаварийных сроков службы технологического оборудования.
В целях повышения эффективности использования солнечной электростанции рудника «Центральный Мынкудук» рекомендуется:
– провести экспертное обследование работы солнечной станции с целью определения и устранения причин выхода инверторов из строя и исключения повторного возникновения аварийных ситуаций;
– восстановить систему мониторинга для оперативного реагирования в случае снижения эффективности работы станции и интегрировать её в АСТУЭ;
Вывод. В связи с наличием в сетях рудника мощных частотных преобразователей, установленных на технологических насосных станциях, рекомендуется провести на руднике исследования качества электрической энергии на стороне 0,4 кВ рудника. Низкое качество электрической энергии сокращает срок службы технологического оборудования и повышает уровень потерь энергии.
Поэтому рудник «Центральный Мынкудук» имеет положительный опыт использования возобновляемых источников энергии, рекомендуется продолжить работу в данном направлении и расширить сферы использования ВИЭ на руднике — это повысит имидж предприятия, его энергоэффективность и в полной мере соответствует государственной политике в этом направлении.
Литература:
- http://adilet.zan.kz/rus/docs/Z1200000541
- Обзор государственной политики Республики Казахстан в области энергосбережения и повышения энергоэффективности. Ассоциация KAZENERGY, Секретариат Энергетической Хартии, 2014
3. 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.
- 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.
