XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Введение. Современная энергетика Якутии обеспечивает качественное электроснабжение практически на всей своей обширной территории, а также имеет крепкий фундамент для развития. Количество потребителей со временем растет, а благодаря развитой добыче природных ресурсов, электроэнергия имеет большой спрос среди подобных структур, таких как подземные рудники. Но с каждым появлением таких комплексов, появляется необходимость в обеспечении их надлежащим электроснабжением. Республика Саха (Якутия) имеет на большей части своей территории экстремально холодный климат, протяженную территорию с реками и озерами и вечно мерзлую почву, что усложняет проведение линий электропередач (ЛЭП), особенно в тех регионах, где не развита инфраструктура, поэтому частым решением данной проблемы является установка на объектах электрогенераторов, вырабатывающих электроэнергию путём сжигания топлива. Данное решение проблемы при малых потребляемых мощностях является экономически выгодным при условии малого срока эксплуатации. Однако с увеличением потребляемой мощности возрастает и потребление перерабатываемого топлива, что влечёт за собой возрастание всевозможных денежных затрат, не говоря уже и об ухудшении экологической целостности данного региона, что вновь возвращает нас к рассмотрению проекта по прокладыванию ЛЭП.

Ярким примером подобного является Нюрбинский горно-обогатительный комбинат (ГОК) в посёлке Накын, развитие которого обусловлено развитием алмазодобычи в регионе.

В данной статье рассматривается возможное решение проблемы путём строительства перспективной воздушной линии 220 кВ от п. Нюрба до п. Накын.

Цель исследования. Поиск альтернативного пути/способа энергообеспечения энергокомплекса Накын.

Материал и методы исследования. Нюрбинский горно-обогатительный комбинат (ГОК) – один из самых молодых предприятий АЛРОСА. Он ведет работы на Накынском рудном поле, в частности, на следующих объектах:

1. Карьер «Нюрбинский» (с 2002 года). Разработка месторождения ведется открытым способом. Проектная глубина карьера 570 м. На начало 2018 года глубина карьера составила 337 м.

2. Трубка «Ботуобинская». Открыта в 1994 году, находится в 3,3 км к юго-западу от трубки «Нюрбинская». Добыча руды открытым способом началась в 2015 году. Текущая глубина карьера –115 м.

3. Аллювиальные россыпи. Россыпное месторождение «Нюрбинское» располагается в околотрубочном пространстве коренного месторождения алмазов одноименной трубки; россыпь «Ботуобинская» пространственно и генетически связана с одноименной трубкой и прилегает к ней с юго-западного фланга [1].

Будучи отдалённым регионом с труднодоступной местностью, Нюрбинский ГОК ежегодно сжигает около 10800 тонн сырой нефти, без учёта потребляемого топлива горнодобывающей техники. В будущем, в связи с невозможностью вести разработку открытым способ, возможен переход на подземный способ выработки, что потребует увеличение затрачиваемой электроэнергии. (Вентиляторы главного проветривания, компрессорные, шахтоподъемные машины, замораживающие станции, закладочный комплекс и т.д.) По аналогии с подземным рудником "Интернациональный" возможное потребление перспективного рудника составит около 12-14 МВт/ч.

Наиболее целесообразным вариантом решения данной проблемы могла бы стать постройка высоковольтной линии электропередач от ближайшей подстанции, входящей в централизованную энергосистему. Согласно планам ПАО "Якутскэнерго" в ближайшие годы должна быть достроена ЛЭП 220 кВ до посёлка Нюрба. В дальнейшем предлагается продлить данную линию до посёлка Накын. Расстояние между двумя населёнными пунктами составляет примерно 202 километра. Учитывая энергоемкую нагрузку Нюрбинского ГОКа с расчётом перспективного появления подземного рудника и расстояние между подстанциями, рациональным напряжением было принято 220 кВ. Так как в районе поселка Накын используется два уровня напряжения - 6 и 35 кВ, то целесообразным будет установка на ОРУ двух трехобмоточных трансформаторов мощностью 25 МВА на среднее напряжение 35 кВ и низкое 6 кВ. Поскольку энергокомплекс поселка обладает собственным ЗРУ достаточно будет строительства открытого распредустройства с силовыми трансформаторами и коммутационными аппаратами.

Результаты исследования и их обсуждение. К сожалению, стоимость подобных проектов невозможно рассчитать в плане экономической стоимости. Это связано с нынешней системой закупок, где цена, к примеру, того же трёхобмоточного трансформатора для предприятия будет зависеть от результатов тендера. Однако из источников СМИ известно, что проект по подключению Нюрбинского ГОКа к энергосети, по оценке на 2018 год, путём строительства двух цепей на участке «Нюрба-Накын» составляет около 8,5 млрд. рублей [2].

К этой информации стоит так же добавить, что сейчас Нюрбинский ГОК, учитывая стоимость сырой нефти на рынке, сжигает топлива для энергообеспечения своих объектов на 97,2 млн. руб. С подключением Накына и прилегающих промышленных предприятий к сети энергоснабжения, ориентируясь на таблицу тарифов от Якутскэнерго, с учётом потенциального перехода карьеров к закрытому способу добычи руды, а также запитыванием от Каскад Вилюйской гидроэлектростанции 1 и 2 [3], в год выходит около 3,3 млн. руб., что меньше нынешних растрат на 96,8%.

Для того чтобы примерно оценить экономическую составляющую данного проекта требуется оценить срок окупаемости. Простой срок окупаемости капиталовложений Ток.п. - представляет собой период времени, в течение которого сумма чистой прибыли покроет инвестиции. Критерием эффективности в данном случае является приемлемый срок окупаемости для инвестора [4].

Простой срок окупаемости определяется по формуле:

где: – время окупаемости объекта, – капитальные вложения, – прибыль (экономия по сравнению с сжиганием топлива).

С вводом подземного рудника потребляемая мощность возрастет как минимум в 3 раза, тогда затраты на топливо в год составят 291,6 млн. руб. С учетом тарифов "Якутскэнерго" на 2020 год стоимость электроэнергии, поставляемой по ЛЭП, за год составит 3,3 млн. руб. Экономия составит 288.3 млн. руб. При капитальных вложениях в 8,5 млрд. руб. срок окупаемости составит 29 лет.

Стоит отметить, что в данных расчётах не учитывались стоимости доставки топлива в п. Накын, хранения горючего, экологические налоги. Помимо этого, считалось, что при возрастании потребностей в электроэнергии возрастет и расход топлива, однако без глубокой модернизации энергокомплекса невозможно увеличить выработку электроэнергии. Данные факторы могут существенно снизить срок окупаемости.

Подземные рудники имеют высокие требования безопасности, в том числе и по электроснабжению, поэтому питание рудника должно осуществляться качественным и надежным источником питания. Данные требования безопасности могут быть выполнены путём подключения п. Накын к общей энергосистеме.

Выводы и заключения. Решение данной проблемы позволит значительно увеличить энергопотребление тяжелых установок и машин, что расширяет возможности их использования. Исчезнет проблема доставки и хранения топлива для ежедневной эксплуатации генераторной установки. Проведя вышеуказанную работу, мы выяснили возможность экономической целесообразности данного проекта, а также произвели первичный расчет линии и рассчитали примерный срок окупаемости.

Помимо решения проблемы электроснабжения частично будет решена проблема с экологичностью данной местности. Ежегодно энергокомплекс посёлка сжигает тысячи тонн сырой нефти, выбрасывая в атмосферу продукты сжигания(горения) топлива. Это оказывает негативное воздействие на окружающую природную местность, что также отражается и на работоспособность людей, проживающих и работающих на территории Нюрбинского ГОКа. Многочисленными исследованиями последних лет доказано отрицательное влияние загрязнения среды обитания на здоровье человека [5]. Снижение уровня здоровья может привести к увеличению обращений к врачу, высокой вероятности отгулов по причине различных заболеваний и, в следствие этого, вынужденному увеличению штата сотрудников для поддержания прежнего уровня добычи ресурсов на промышленных предприятиях. Таким образом, игнорирование подобного фактора в дальнейшем может повлечь существенные потери денег и ресурсов.

Список литературы:

1. Горные работы // ALROSA.RU: Корпоративный сайт. 1992-2020. URL: www.alrosa.ru/производство/горные-работы/ (дата обращения 29.01.2020).

2. Фоменко Г. ДВЭУК рассматривает возможность строительства линий на участке «Сунтар-Нюрба» за 3 млрд рублей // YSIA.RU: Новости Якутии. 2019. URL: http://ysia.ru/dorab-dveuk-planiruet-obespechit-stroitelstvo-elektrolinij-na-uchastke-suntar-nyurba-za-svoi-sredst/ (дата обращения 26.01.2020).

3. Тарифы на электроэнергию // YAKUTSKENERGO.RU. 2019. URL: https://yakutskenergo.ru/opening_information/reg_goods/electro.php (дата обращения 30.01.2020).

4. Рогалёв Н.Д., Зубкова А.Г., Мастерова И.В. и др. Экономика энергетики: учеб. пособие для вузов. – М.: Издательство МЭИ, 2005. – 288 с.

5. Захарова Ф.А., Петрова П.Г. Экология и здоровье (по результатам исследований в Нюрбинском улусе) // Наука и техника в Якутии. – 2002. – № 2 (3). – С. 57-60.