Удалённая шахта редко питается от одной системы — строительная зона с тяжёлыми, непрерывными нагрузками соседствует с жилым лагерем с прерывистым спросом, и обе нуждаются в освещении и охране после наступления темноты. Рассматривать это как одну энергетическую проблему обычно приводит к избыточному или недостаточному размеру хотя бы одной из систем. MPMC POWERTECH CORP., основанная в 2008 году и базирующаяся в Шанхае Пудун, документирует многоуровневую гибридную архитектуру микросети, построенную с учётом этого различия.

Горнодобывающий участок — это несколько проблем с электроснабжением, а не одна

Удалённые горнодобывающие участки имеют общую требовательную базу — круглосуточная непрерывная работа, экстремальная температура окружающей среды, пыль и коррозионное воздействие, ограничения по шуму вблизи жилых зон и нулевая терпимость к простоям — но строительная зона, жилая и вспомогательная зона, а также периметр участка предъявляют разные требования к этой базе. Подход MPMC сочетает различные комбинации продуктов для каждой из них.

Строительная зона: генератор и аккумулятор работают как единая система

Базовая нагрузка строительной зоны обеспечивается контейнерными дизель-генераторными установками MPMC, оснащёнными двигателями Cummins, Perkins или Baudouin с альтернаторами Stamford или Leroy-Somer, в сочетании с мобильной системой накопления энергии HBD-R Series Mobile BESS (30 кВт–610 кВт непрерывно, 61,44 кВт·ч–610,6 кВт·ч). Такая комбинация позволяет генератору поддерживать оптимальную топливную эффективность нагрузки, обычно около 75%, в то время как BESS компенсирует колебания и пусковые токи электродвигателей. MPMC сообщает о снижении расхода топлива до 75% по сравнению с работой только на дизеле при низкой нагрузке и, согласно задокументированному случаю в Великобритании, увеличении интервалов капитального ремонта генератора с каждых 10 дней до каждых 60 дней.

Аккумуляторная система хранения энергии серии MPMC HBD-R — в гибридной конфигурации с дизельным генератором

Жилая и вспомогательная зона: солнечная энергия, дизель и аккумулятор в одном корпусе

Мониторинговые станции, временные офисы и жилые лагеря создают другую, более прерывистую нагрузку, с которой MPMC справляется с помощью гибридной электростанции серии GSB — солнечная энергия, генератор и аккумулятор объединены на одной мобильной шасси с максимальной мощностью от 10 до 120 кВА, емкостью аккумулятора от 20,4 до 112,5 кВт·ч и выдвижной солнечной панелью мощностью 2 375 Вт. Высокая мобильность конструкции и интеллектуальное управление EMS делают ее подходящей для распределенного энергоснабжения лагерей, которые необходимо перемещать по мере изменения площади рудника.

Освещение периметра и охрана участка

Гибридная световая башня HBL X-Matrix освещает периметр и вспомогательные зоны после наступления темноты. Документированная модель MPMC HBL-600D-M сочетает дизельный двигатель Kubota Z482-3B с аккумулятором LiFePO₄ емкостью 8 кВт·ч, четыре светодиодных прожектора мощностью 150 Вт при светоотдаче 200 лм/Вт и гидравлическую мачту высотой 9,0 метра с вращением на 355°, с опциональной HD-камерой наблюдения и интеграцией базовой станции 5G для связи на объекте.

Опциональная интеграция камеры и 5G важна не только для освещения: удалённый периметр шахты часто не имеет другой коммуникационной инфраструктуры, поэтому световая башня с собственной системой наблюдения и сетевым подключением может служить одновременно точкой безопасности и связи, а не только источником освещения.

Документированная масштабируемая многосайтовая микросеть

Программа микросетей MPMC в Кении мощностью 6 МВт охватывает четыре объекта, каждый из которых сочетает более 1 МВт солнечной генерации с как минимум 1 МВт·ч батарейного накопителя с постоянным током, рассчитанного на 80% глубины разряда и 6000 циклов с резервированием по двойному модулю, поддерживаемым дизельной генерацией двух блоков по 500 кВт и двух блоков по 250 кВт на каждом объекте. Управление осуществляется с помощью собственной SCADA и EMS MPMC с резервной спутниковой связью StarLink, поддерживающей PQ, VF, VSG, черный старт, формирование сети, интеллектуальное распределение генерации и регулирование реактивной мощности. MPMC заявляет, что результатом является стабильная круглосуточная работа в условиях высокой ультрафиолетовой нагрузки и песчаной среды с бесшовным переключением между солнечной и дизельной генерацией и минимальным персоналом на месте.

Гибридный микросетевой проект MPMC — солнечная энергия, аккумуляторное хранение и резервные дизель-генераторы

Переход на более чистое топливо без потери непрерывности

Для площадок, переходящих к работе с меньшими выбросами, распределенная электростанция на метаноле MPMC (400 kVA / 280 kW, контроллер DEIF AGC150) в сочетании с мобильным зарядным устройством BCH Mobile BESS Charger (BCH-275-200 до BCH-800-600) образует интегрированную автономную зеленую энергосистему для электрической строительной техники и оборудования площадки, поддерживая CCS2 DC быструю зарядку до 600 kW DC и достигая полной работоспособности в течение 24 часов после развертывания, без необходимости постоянной сетевой инфраструктуры.

Экологический рейтинг по всей архитектуре

Каждый уровень этой архитектуры специфицирован с учётом одинаковых условий площадки: контейнерные генераторные установки MPMC рассчитаны на работу при температуре окружающей среды до 50°C с вариантами медных радиаторов для высоких температур, снижением мощности на высоте согласно спецификации двигателя и антикоррозийным покрытием классов C-3, C-4 и C-5, выбранным в зависимости от степени агрессивности применения. MPMC также отмечает минимальный коэффициент нагрузки дизельного двигателя около 30% для здоровой долгосрочной эксплуатации, что именно соответствует низкой нагрузке, которую предназначена устранить батарейная пара HBD-R в строительной зоне.

Проектирование архитектуры перед заказом оборудования

• Подберите пару генератора и аккумулятора для строительной зоны исходя из фактического профиля запуска мотора и пускового тока, а не только среднего потребления.

• Определите количество шасси GSB и емкость аккумуляторов для жилой зоны, основываясь на планируемом росте лагеря, а не на первоначальной заполняемости.

• Подтвердите площадь освещения периметра и время работы только на аккумуляторах с учетом фактической продолжительности темных часов на объекте.

• Стандартизируйте как можно меньше конфигураций в пределах диапазона нагрузок объекта во всех трех зонах.

• Подтвердите путь связи SCADA/EMS и схему спутникового резервирования для действительно удаленного объекта.

• Запросите данные с учетом снижения характеристик из-за температуры окружающей среды, пыли и высоты для каждой указанной продуктовой линии.

• Определите уровень резервирования, двойной блок или N+X, для аккумуляторного хранилища до ввода в эксплуатацию первой площадки.

• Подтвердите письменным образом путь перехода на метанол или биотопливо, если он является частью многоэтапного плана.

Вопросы, которые задают планировщики шахт