УДК 629.064.5

Разработка и улучшение электроснабжения для промышленных предприятий

Млачнев Николай Владимирович – студент Московского энергетического института.

Аннотация: В данной работе рассматривается актуальная проблема разработки и улучшения систем электроснабжения промышленных предприятий. Исследование охватывает анализ текущего состояния источников электроснабжения, выявление основных проблем, связанных с надежностью и качеством электроэнергии, а также разработку комплексных стратегий по их улучшению. Основное внимание уделено методам повышения эффективности и надежности поставок электроэнергии, сокращению эксплуатационных расходов и уменьшению влияния на окружающую среду. В работе предложены решения по модернизации энергетической инфраструктуры, внедрению смарт-технологий и интеграции возобновляемых источников энергии для оптимизации электроснабжения. Результаты исследования представляют интерес для специалистов в области энергетики, менеджмента и экологии, а также для руководителей промышленных предприятий, стремящихся повысить эффективность и надежность электроснабжения.

Ключевые слова: электроснабжение, промышленные предприятия, возобновляемые источники энергии, модернизация, смарт-технологии, надежость электроэнергии, экономическая эффективность, экологическая устойчивость.

Введение

Электроснабжение играет ключевую роль в обеспечении бесперебойной работы промышленных предприятий. В условиях постоянно растущих требований к качеству и надежности электроэнергии, а также увеличения ее стоимости, вопросы разработки и улучшения систем электроснабжения приобретают особую актуальность. Промышленные предприятия традиционно зависят от централизованных источников электроснабжения, включая тепловые, гидроэлектрические и атомные электростанции [1]. Однако переход к возобновляемым источникам энергии сопряжен с вызовами, связанными с их переменной природой [2]. Таким образом цель данной статьи - осветить современные подходы и решения, направленные на оптимизацию электроснабжения на промышленных предприятиях, с учетом интеграции возобновляемых источников энергии и использования новейших технологий.

Источники электроснабжения

Промышленные предприятия традиционно зависят от централизованных источников электроснабжения, включая тепловые, гидроэлектрические и атомные электростанции. В последние годы наблюдается тенденция к диверсификации источников за счет интеграции возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, ветровая и биоэнергия. Однако переход к возобновляемым источникам энергии сопряжен с вызовами, связанными с их переменной природой и необходимостью обеспечения надежности электроснабжения [3-5].

Проблемы с надежностью и качеством электроэнергии

Несмотря на широкое использование различных источников электроснабжения, промышленные предприятия часто сталкиваются с проблемами, связанными с надежностью и качеством электроэнергии. К ним относятся перебои в подаче электроэнергии, колебания напряжения и гармонические искажения. Эти проблемы могут привести к сбоям в работе оборудования, увеличению его износа и, как следствие, к росту затрат на обслуживание и ремонт [6].

Влияние на производственные процессы

Качество и надежность электроснабжения оказывают значительное влияние на производственные процессы. Нестабильность электроснабжения может привести к непредвиденным остановкам производства, снижению качества продукции и увеличению производственных издержек. Кроме того, современные производственные технологии, такие как автоматизированные системы управления и роботизированное оборудование, требуют высокого качества электроэнергии, что делает вопросы надежности электроснабжения особенно актуальными [7].

Стратегии улучшения электроснабжения

Для решения вышеупомянутых проблем и улучшения качества электроснабжения на промышленных предприятиях предлагаются следующие стратегии:

  • Модернизация и реконструкция энергетической инфраструктуры. Обновление устаревшего оборудования и инфраструктуры позволит повысить надежность электроснабжения и уменьшить риски для производственных процессов. Включает в себя внедрение современных систем передачи и распределения электроэнергии [8].
  • Внедрение смарт-технологий для оптимизации потребления. Использование интеллектуальных систем управления электропотреблением позволяет оптимизировать нагрузку, уменьшить потребление энергии и сократить затраты. Такие системы могут предусматривать автоматическое регулирование потребления в зависимости от текущих тарифов и доступности электроэнергии [9].
  • Интеграция возобновляемых источников энергии. Разработка и внедрение проектов по использованию возобновляемых источников энергии на промышленных предприятиях способствуют не только улучшению экологической обстановки, но и повышению энергетической независимости и снижению затрат на электроэнергию [10].

Кейсы успешного улучшения электроснабжения

Для демонстрации влияния улучшенных стратегий электроснабжения на производительность и экономическую эффективность промышленных предприятий рассмотрим несколько кейсов из разных стран и отраслей.

Пример 1: Интеграция солнечной энергии. На одном из крупных химических заводов в Германии была реализована система солнечных панелей на крыше производственных помещений. Это позволило заводу значительно снизить зависимость от внешних источников электроснабжения и уменьшить энергетические затраты. Солнечная энергия используется для питания процессов низкого и среднего энергопотребления, что способствовало снижению общих операционных расходов на электроэнергию на 20% [11].

Пример 2: Модернизация системы электроснабжения. На машиностроительном заводе ОАО "Коммаш" в Арзамасе была проведена модернизация системы электроснабжения. Проект включал оптимизацию трансформаторных подстанций и сокращение энергопотерь. В результате была повышена эффективность использования электроэнергии и снижены затраты. Для финансирования проекта использовались заемные средства, с частичной компенсацией процентной ставки из областного бюджета. Основной целью модернизации было повышение эффективности использования электроэнергии и сокращение потерь в производственных процессах. Для достижения этих целей на заводе были установлены современные цифровые подстанции и интеллектуальные счетчики, позволяющие точно отслеживать и анализировать потребление электроэнергии в реальном времени. Это дало возможность оптимизировать нагрузку на электросеть и предотвратить ненужное потребление энергии [12].

Пример 3: Внедрение смарт-систем. Одним из показательных примеров внедрение смарт-систем в промышленное производство, является завод Philips в Нидерландах, где используются 128 роботов для производства бритв, и завод Harley-Davidson, сокративший время производства мотоциклов с 28 дней до 16 часов. В России выделяются ПАО «ПКО Теплообменник» и ВГУП ВНИИА им. Духова за развитие «цифрового производства», «Фабрика будущего» Санкт-Петербургского политехнического университета и ее проект «Кортеж» [13].

Эти кейсы демонстрируют, как инвестиции в улучшение электроснабжения могут оказать значительное положительное воздействие на производственную эффективность и экономические показатели предприятий. Интеграция возобновляемых источников энергии, модернизация энергетической инфраструктуры и внедрение смарт-технологий позволяют не только снизить затраты на электроэнергию, но и повысить надежность и качество электроснабжения, что в свою очередь способствует увеличению производительности и конкурентоспособности предприятий.

Таким образом, разработка и улучшение электроснабжения для промышленных предприятий являются критически важными задачами, требующими комплексного подхода и инвестиций в современные технологии. Успешные кейсы показывают, что при правильном планировании и реализации стратегий можно добиться значительных улучшений, которые будут способствовать не только экономической эффективности, но и экологической устойчивости производства.

Факторы влияния на разработку и улучшение электроснабжения

Для дальнейшего исследования и анализа в контексте улучшения электроснабжения для промышленных предприятий, рассмотрим следующие факторы: экономическую оценку инвестиций в электроснабжение, экологические аспекты энергетических улучшений, а также роль технологических инноваций в электроэнергетике [14].

1. Экономическая оценка инвестиций в электроснабжение

Инвестиции в улучшение электроснабжения требуют значительных начальных затрат, однако долгосрочная перспектива оправдывает эти инвестиции через снижение операционных расходов и повышение производственной эффективности. Для оценки экономической целесообразности таких проектов применяются методы расчета чистой приведенной стоимости (NPV), внутренней нормы доходности (IRR) и срока окупаемости инвестиций (ROI). Эти показатели помогают предприятиям принимать взвешенные решения о внедрении тех или иных энергетических улучшений, учитывая их потенциальную экономическую выгоду и риски [15].

2. Экологические аспекты энергетических улучшений

Экологическая устойчивость становится все более важным фактором в разработке и улучшении электроснабжения. Интеграция возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, помогает снизить выбросы углекислого газа и других парниковых газов, связанных с производством электроэнергии из ископаемого топлива. Экологический аспект также включает в себя снижение водопотребления и минимизацию воздействия на природные экосистемы. Экологически чистые и эффективные энергетические решения не только улучшают общественное восприятие компании, но и могут обеспечить доступ к грантам и льготам от государства и международных организаций [16].

3. Технологические инновации в электроэнергетике

Прогресс в области электроэнергетики тесно связан с технологическими инновациями, которые способствуют повышению эффективности и надежности электроснабжения. Среди ключевых технологических трендов можно выделить:

  • Смарт-гриды (умные сети), которые позволяют оптимизировать распределение электроэнергии, интегрируя возобновляемые источники и обеспечивая автоматическое управление потреблением и производством энергии в реальном времени [9,17].
  • Энергохранилища, которые решают проблему накопления и хранения энергии, произведенной из возобновляемых источников, для ее использования в периоды пикового спроса или недостаточного производства [18].
  • Цифровизация и IoT (Интернет вещей), способствующие сбору и анализу больших объемов данных для улучшения принятия решений и повышения эффективности управления энергосистемами [19]

Заключение

Улучшение электроснабжения для промышленных предприятий — это комплексная задача, требующая интеграции экономических, экологических и технологических подходов. Инвестиции в современные энергетические решения и инновации не только способствуют оптимизации производственных процессов и снижению затрат, но и обеспечивают устойчивое развитие и повышение конкурентоспособности предприятий на мировом рынке.

Список литературы

  1. Суржиков А.В. Методы повышения надежности электроснабжения и устойчивости работы предприятий с непрерывными технологическими процессами: дис. кандидата техн. наук: 05.09.03. М.: [б. и.], 2011.
  2. Ершов М.С., Егоров A.B., Анцифоров В.А., Суржиков A.B. К вопросу о количественной оценке взаимозависимости источников внешнего электроснабжения // Промышленная энергетика. 2011. №6.
  3. Кечкин А.Ю. Повышение эффективности электроснабжения энергоудаленных потребителей на основе технологий «виртуальной электростанции»: дис. кандидата техн. наук: 05.09.03. Н. Новгород: [б. и.], 2018.
  4. Ухов С.С., Корнилов К.Ю., Кечкин А.Ю. Виртуальные электростанции как перспективная составляющая национальной энергосистемы России // Будущее технической науки: материалы междунар. молодеж. научно-технической конференции. Н. Новгород: НГТУ, 2015. С. 111-112.
  5. Гладкевич В.В. Анализ источников электроснабжения в их альтернативной системе // ТТПС. 2012. №2.
  6. Владимирович Ф.Н. Использование альтернативных источников энергии для обеспечения электроэнергией объектов нефтегазовой отрасли в районах Крайнего Севера и Арктического шельфа // Вопросы науки и образования. 2018. №13 (25).
  7. Rezk H., Gomaa M. R., Mohamed M. A., Al shammri M. J. Energy Performance Analysis of On-Grid Solar Photovoltaic System - a Practical Case Study // International journal of renewable energy researc. №3. Pp. 1292-1301.
  8. Буранова М.А. Модернизация – ключ к развитию энергетики // Экономика и финансы (Узбекистан). 2019. №5.
  9. Рыбичева О.Ю. Оценка возможностей внедрения передовых смарт-технологий в практику российского образования // Непрерывное образование: XXI век. 2020. №4 (32).
  10. Лебедева М.А., Идиятуллина Э.Ф., Чухлатый М.С., Набоков А.В. Целесообразность применения возобновляемых источников энергии на промышленных предприятиях // ИВД. 2019. №9 (60).
  11. Reker S., Schneider J., Gerhards C. Integration of vertical solar power plants into a future German energy system // Smart Energy. 2022. №V. 7. 100083. ISSN 2666-9552.
  12. Системы электроснабжения: Ждать нельзя модернизировать. Электротехнический интернет-портал, 2011. URL: https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/1019/ (дата обращения: от 06.02.2024).
  13. Экспертное мнение. Примеры наиболее удачных проектов цифрового производства в россии. Сайт «Управление производством», 2017. URL: https://up-pro.ru/library/information_systems/automation_production/primery-russia/ (дата обращения: от 06.02.2024).
  14. Рязанов М.В. Исследование мероприятий по повышению качества электроэнергии в системе электроснабжения предприятий // Молодой ученый. 2021. №52 (394). С. 40-43.
  15. Ященко А.В., Казымов И.М., Компанеец Б.С. Оценка эффективности инвестиций в развитие электроэнергетики в условиях конъюнктуры оптового рынка электроэнергии и мощности // Вестник Алтайской академии экономики и права. 2022. №3 (часть 1). С. 147-154.
  16. Щелкунова А.Ю., Кожеватова Е.А., Ермолаева В.В. Влияние электроэнергетики на окружающую среду // Молодой ученый. 2020. №3 (293). С. 74-77.
  17. Смарт-гриды: возможности, недостатки и перспективы. Сайт «Источники Энергии на Земле», 2023. URL: https://istochnikienergii.ru/energetika/smart-gridy (дата обращения: от 06.02.2024).
  18. «Интернет вещей» в электроэнергетике. Применение и перспективы. электротехнический интернет-портал, 2020. URL: https://www.elec.ru/publications/tsifrovye-tekhnologii-svjaz-izmerenija/6157/ (дата обращения: от 06.02.2024).
  19. Цифровизация в электроэнергетике: на пути к новой реальности. Сайт «marketelectro.ru», 2019. URL: https://marketelectro.ru/content/cifrovizaciya-v-elektroenergetike-na-puti-k-novoy-realnosti. (дата обращения: от 06.02.2024).

Интересная статья? Поделись ей с другими: