Визначення оптимальної встановленої потужності фотоелектричної станції для водовідливу шахти

Автор(и)

  • Святослав Володимирович Василець Національний університет водного господарства та природокористування, Україна https://orcid.org/0000-0003-1299-8026
  • Катерина Сергіївна Василець Національний університет водного господарства та природокористування, Україна https://orcid.org/0000-0002-7590-0754

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.267034

Ключові слова:

насосний агрегат, водовідлив, фотоелектричний модуль, встановлена потужність, критерій оптимізації

Анотація

Об'єктом дослідження є головний водовідлив шахти. Зміни клімату стимулювали відмову від використання вугілля у багатьох країнах. В умовах масово закриття шахт виникає необхідність відкачування шахтних вод для уникнення підтоплень. Суттєвий водоприплив визначає велику вартість електроенергії, що споживається насосами. Запропоновано підвищити ефективності функціонування водовідливу шахти за рахунок впровадження розумної системи електропостачання з фотоелектричними генеруючими потужностями. В якості параметра оптимізації обрано відносне значення річного сальдо по оплаті за енергоспоживання. Встановлена потужність фотоелектричної станції оптимізується за критерієм наближення до нуля, з точністю до допустимого розузгодження, модуля параметра оптимізації. Зв'язок параметра оптимізації зі встановленою потужністю фотоелектричної станції представлено параболічною регресією. Параметри регресії оцінені для конкретної шахти за результатами однофакторного імітаційного експерименту, що проводився з використання компʼютерної моделі розумної системи електропостачання. Враховано випадковий характер природних, технічних та економічних чинників. Спираючись на інтервали прогнозування для регресії, оптимальна встановлена потужність фотоелектричної станції для обраної шахти оцінена величиною 3,164 МВт при потужності насосних агрегатів 1,732 МВт. Встановлено, що річна економія електроенергії для заданих умов досягає 3745 МВт∙год. Обладнання системи електропостачання головного водовідливу фотоелектричною станцією оптимальної конфігурації дозволить знизити до декількох відсотків вартість спожитої електроенергії. Це дасть змогу уникнуть фінансових витрат на підтримання балансу підземних вод, знизить імовірність підтоплень вугільних регіонів, що трансформуються

Біографії авторів

Святослав Володимирович Василець, Національний університет водного господарства та природокористування

Доктор технічних наук, професор

Кафедра автоматизації, електротехнічних та комп’ютерно-інтегрованих технологій

Катерина Сергіївна Василець, Національний університет водного господарства та природокористування

Старший викладач

Кафедра автоматизації, електротехнічних та комп’ютерно-інтегрованих технологій

Посилання

  1. Adoption of the Paris Agreement. FCCC/CP/2015/L.9/Rev.1 (2015). Available at: http://unfccc.int/resource/docs/2015/cop21/eng/l09r01.pdf
  2. Wang, B., Cui, C.-Q., Zhao, Y.-X., Chen, M., Yuan, X.-C. (2018). Climate change mitigation in the coal mining industry: low-carbon pathways and mine safety indicators. Natural Hazards, 95 (1-2), 25–38. doi: https://doi.org/10.1007/s11069-018-3438-1
  3. Abandoned hardrock mines. Information on number of mines, expenditures, and factors that limit efforts to address hazards (2020). GAO-20-238. United States Government Accountability Office. Available at: https://www.gao.gov/assets/gao-20-238.pdf
  4. Janson, E., Gzyl, G., Banks, D. (2009). The Occurrence and Quality of Mine Water in the Upper Silesian Coal Basin, Poland. Mine Water and the Environment, 28 (3). doi: https://doi.org/10.1007/s10230-009-0079-3
  5. Sahoo, L. K., Bandyopadhyay, S., Banerjee, R. (2014). Water and energy assessment for dewatering in opencast mines. Journal of Cleaner Production, 84, 736–745. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.07.072
  6. Razumnyi, Yu. T., Rukhlova, N. Yu., Rukhlov, A. V. (2015). Energy efficient work of a coal mine dewatering plant. Naukovyi visnyk Natsionalnoho hirnychoho universytetu, 2, 74–79. Available at: http://nvngu.in.ua/index.php/uk/component/jdownloads/finish/53-02/8298-2015-02-razumnyi/0
  7. Morstyn, T., Chilcott, M., McCulloch, M. D. (2019). Gravity energy storage with suspended weights for abandoned mine shafts. Applied Energy, 239, 201–206. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.01.226
  8. Saigustia, C., Robak, S. (2021). Review of Potential Energy Storage in Abandoned Mines in Poland. Energies, 14 (19), 6272. doi: https://doi.org/10.3390/en14196272
  9. Banks, D., Athresh, A., Al-Habaibeh, A., Burnside, N. (2017). Water from abandoned mines as a heat source: practical experiences of open- and closed-loop strategies, United Kingdom. Sustainable Water Resources Management, 5 (1), 29–50. doi: https://doi.org/10.1007/s40899-017-0094-7
  10. Sinchuk, O. M., Boiko, S. M., Minakov, I. A. (2018). Aspects of Smart Grid Concept Introduction in the Complex of Electrical Supply and Electricity Supply of Hydrogen Industry Enterprises. Visnyk of Vinnytsia Politechnical Institute, 2, 27–32. Available at: https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/view/2206
  11. Sharma, U., Singh, B., Kumar, S. (2017). Intelligent grid interfaced solar water pumping system. IET Renewable Power Generation, 11 (5), 614–624. doi: https://doi.org/10.1049/iet-rpg.2016.0597
  12. Mishra, A. K., Singh, B. (2018). Stage Solar PV Powered Water Pump with a Storage System. 2018 8th IEEE India International Conference on Power Electronics (IICPE). doi: https://doi.org/10.1109/iicpe.2018.8709497
  13. Trapani, K., Millar, D. L. (2015). Floating photovoltaic arrays to power the mining industry: A case study for the McFaulds lake (Ring of Fire). Environmental Progress & Sustainable Energy, 35 (3), 898–905. doi: https://doi.org/10.1002/ep.12275
  14. Pouran, H. M. (2018). From collapsed coal mines to floating solar farms, why China's new power stations matter. Energy Policy, 123, 414–420. doi: https://doi.org/10.1016/j.enpol.2018.09.010
  15. Dobos, A. P. (2012). An Improved Coefficient Calculator for the California Energy Commission 6 Parameter Photovoltaic Module Model. Journal of Solar Energy Engineering, 134 (2). doi: https://doi.org/10.1115/1.4005759
  16. Montgomery, D. C. (2017). Design and analysis of experiments. John Wiley & Sons, 752. Available at: https://www.wiley.com/en-ie/Design+and+Analysis+of+Experiments,+9th+Edition,+EMEA+Edition-p-9781119638421
Визначення оптимальної встановленої потужності фотоелектричної станції для водовідливу шахти

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-12-30

Як цитувати

Василець, С. В., & Василець, К. С. (2022). Визначення оптимальної встановленої потужності фотоелектричної станції для водовідливу шахти. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(8 (120), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.267034

Номер

Том 6 № 8 (120) (2022): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Sviatoslav Vasylets, Kateryna Vasylets

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.