Большинство электростанций в промышленных районах производят энергию непрерывно в течение суток, но потребление носит циклический характер, привязанный к 24-часовому интервалу времени. Поэтому генерируемой энергии в часы пик не хватает на всех потребителей. Для решения вопроса в России действуют агрегаторы управления спросом на электроэнергию, которые «собирают» сэкономленные предприятиями ресурсы и перераспределяют их. При этом агрегатор выплачивает организациям гонорар за снижение энергии на требуемую мощность в заданное время. Так что компании заинтересованы внедрять в свою работу энергосберегающие системы, которые не только сокращают финансовые расходы, но и позволяют зарабатывать на этом. Ученые ПНИПУ 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.
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 России.
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 поможем 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.