Электрозарядная станция с аккумуляторной системой накопления энергии для зарядки карьерных самосвалов

Рассматривается совместная работа электрозарядной станции для карьерных электросамосвалов с аккумуляторной системой накопления энергии для компенсации пиков нагрузок и провалов потребления, что позволяет улучшить стабильность работы энергосистемы, повысить коэффициент использования электрооборудования и снизить затраты на модернизацию оборудования энергосистемы. Чтобы в полной мере раскрыть эффект компенсации пиковой нагрузки аккумуляторной системы хранения энергии, предлагается стратегия прямого управления зарядом и разрядом аккумуляторного накопителя энергии. С учётом ограниченной емкости аккумулятора и ограниченной мощности сети создана модель для расчета емкости заряда и разряда системы хранения энергии, которая динамически центрируется между самой низкой и самой высокой точками графика мощности нагрузки в течение времени, чтобы реализовать динамическую настройку граничного значения нагрузки для оптимизации распределения электроэнергии в энергосистеме. В соответствии с различными начальными условиями, такими как емкость и мощность системы хранения энергии аккумуляторной системы накопления энергии для зарядной станции карьерных электросамосвалов, осуществляется управление её зарядом и разрядом. Предложенный метод управления зарядной станцией позволяет динамически регулировать границы нагрузки при зарядке и разрядке накопительной аккумуляторной батареи. При этом используются динамические итеративные алгоритмы для различных конфигураций накопителей энергии, тем самым обеспечивается прямое регулирование зарядки и разрядки накопителей энергии.

Абрамов Е. Ю. Электрозарядная станция с аккумуляторной системой накопления энергии для зарядки карьерных самосвалов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № 11−1. — С. 222—238. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_111_0_222.

Абрамов Евгений Юрьевич — ассистент, Новосибирский государственный технический университет, 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20. e-mail: e.abramov@corp. nstu.ru, ORCID ID: 0000−0002−5013−3288.

1. Lindgren L., Grauers A., Ranggård J., Mäki R. Drive-Cycle Simulations of Battery Electric Large Haul Trucks for Open-Pit Mining with Electric Roads // Energies. 2022, vol. 15, no. 4871, pp. 1−19. DOI: 10.3390/en15134871.

2. Lingyu M., Guofa W., Khay W. Large-Scale Li-Ion Battery Research and Application in Mining Industry // Energies. 2022, vol. 15(11), pp. 1−31. DOI: 10.3390/en15113884.

3. Schatz R. S., Nieto A., Lvov S. N. Long-term economic sensitivity analysis of light duty underground mining vehicles by power source // International Journal of Mining Science and Technology. 2017, vol. 27, iss. 3, pp. 567−571. DOI: 10.1016/j.ijmst.2017.03.016.

4. Szurlej T., Ostapów L., Mendyka P. Functional structure of battery drive for selfpropelled mining rig used in room-pillar ore exploitation system // New Trends in Production Engineering. 2019, vol. 2, iss. 1, pp. 112−120. DOI: 10.2478/ntpe-2019−0012.

5. Välisalo T. Firefighting in case of Li-Ion battery fire in underground conditions: Literature study // VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Research Report No. VTT-R-00066−19.

6. Shishkin P. V., Efremenkov E. A., Qi M. Development of a Mathematical Model of Operation Reliability of Mine Hoisting Plants // Mathematics. 2024, vol. 12, 1843. DOI: 10.3390/math12121843.

7. Tu A. N., Copp D. A., Byrne R. H., Chalamala B. R. Market Evaluation of Energy Storage Systems Incorporating Technology Specific Nonlinear Models // IEEE Transactions on Power Systems. 2019, vol. 34(5).

8. Shchurov N. I., Dedov S. I., Malozyomov B. V., Shtang A. A., Klyuev R. V., Andriashin S. N. Degradation of Lithium-Ion Batteries in an Electric Transport Complex // Energies. 2021, vol. 14, p. 8072. https://doi.org/10.3390/en14238072.

9. Filina O., Yashagina A., Salnikova O. Determination of the characteristic points of approximation for traction electric machines of electric rolling stock // Proceedings 2021 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2021. 2021, pp. 791–796.

10. Mohamed A. R., Best R. J., Liu X. A Comprehensive Robust Techno-Economic Analysis and Sizing Tool for the Small-Scale PV and АСНЭ[J] // IEEE Transactions on Energy Conversion. 2022, vol. 37(1), pp. 560–572.

11. Khalikov I. H., Kukartsev V. A., Kukartsev V. V., Tynchenko V. S., Tynchenko Y. A., Qi M. Review of Methods for Improving the Energy Efficiency of Electrified Ground Transport by Optimizing Battery Consumption // Energies. 2023, vol. 16, p. 729. DOI: 10.3390/ en16020729.

12. Sigrist L., Lobato E., Rouco L. Energy storage systems providing primary reserve and peak shaving in small isolated power systems: An economic& Energy Systems, assessment // International Journal of Electrical Power. 2013, vol. 53(1), pp. 675–683.

13. Zhang S., Mishra Y., Ledwich G. The operating schedule for battery energy storage companies in electricity market // Journal of Modern Power Systems & Clean Energy. 2013, vol. 1(3, pp. 275–284.

14. Cao B., Zhang Y., Shi Y., Ren R., Wu H., Zhang W., Wang D., Zhang T., Xiong J. Extracellular organic matter (EOM) distribution characteristic in algae electro-dewatering process // Journal of Environmental Management. 2020, vol. 265, p. 9. DOI: 10.1016/j. jenvman.2020.110541.

15. Герике П. Б., Герике Б. Л. Формирование единого диагностического критерия для оценки технического состояния горного оборудования // Горное оборудование и электромеханика. — 2021. — № 2. — С. 17−22. DOI: 10.26730/1816−4528−2021217−22.

16. Mazumdar J. All electric operation of ultraclass mining haultrucks // Industry Applications Society Annual Meeting, 2013 IEEE. 2013, pp. 1–5.

17. Voitovich E. V., Kononenko R. V., Konyukhov V. Y., Tynchenko V., Kukartsev V. A., Tynchenko Y. A. Designing the Optimal Configuration of a Small Power System for Autonomous Power Supply of Weather Station Equipment // Energies. 2023, vol. 16, 5046. DOI: 10.3390/en16135046.

18. Uno K., Imaie K., Maekawa K., Smith G., Suyama A., Hatori J. Development of mining machinery and future outlook for electrification // Hitachi Review. 2013, vol. 62, no. 2, pp. 99–106.

19. Konyukhov V. Y., Oparina T. A., Zagorodnii N. A., Efremenkov E. A., Qi M. Mathematical Analysis of the Reliability of Modern Trolleybuses and Electric Buses // Mathematics. 2023, vol. 11, 3260. DOI: 10.3390/math11153260.

20. Martyushev N. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Valuev D. V., Qi M. Review Models and Methods for Determining and Predicting the Reliability of Technical Systems and Transport // Mathematics. 2023, vol. 11, 3317. DOI: 10.3390/math11153317.

21. Sorokova S. N., Qi M. Mathematical Modeling of the State of the Battery of Cargo Electric Vehicles // Mathematics. 2023, vol. 11, 536. DOI: 10.3390/math11030536.