中國儲能網(wǎng)訊：春節(jié)假期之后，煤炭市場迎來節(jié)后“開門紅”。要保障煤炭產(chǎn)能有序恢復，穩(wěn)定可靠的供電不能少？特別是近年煤礦核心采掘裝備已基本實現(xiàn)電能驅(qū)動，服務器、傳感器、網(wǎng)絡基站等智能化設備運行更離不開電力供應。
但事實是，部分礦山供電設備老化、效率低。供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理、缺乏智能化管理和監(jiān)測手段也給礦山生產(chǎn)帶來難題。同時，智能化帶來的海量小功率設備也正影響著礦山用電負荷結(jié)構(gòu)。
礦山如何用好電？供電系統(tǒng)要可靠穩(wěn)定，更要精細智能。礦山智能供電正從“示范試點”邁向規(guī)?；瘜嵱?，精準電力需求預測與負荷分配讓礦山用電底氣更足。未來，多元供能的微電網(wǎng)也有望與智能供電形成互補，持續(xù)改善礦山用能。
●電是礦山生產(chǎn)核心
近年來，大型煤炭企業(yè)原煤生產(chǎn)綜合能耗下降、電耗上升成為趨勢。電氣化、自動化和智能化水平提升，讓越來越多的煤礦實現(xiàn)了節(jié)能提效“兩手抓”，也讓煤炭開采越來越依賴電力裝備和電力運輸系統(tǒng)。
中國礦業(yè)大學（北京）機械與電氣工程學院副院長盧其威在接受《中國能源報》記者采訪時指出，以年產(chǎn)500萬噸的礦井為例，年用電量約為1.5億—2億千瓦時。而千萬噸級的大型礦井，年用電量最多可達5億千瓦時?！安还苁蔷蜻M機、采煤機，還是刮板輸送機，這些主力開采設備都是100%靠電動機驅(qū)動，永磁同步電機搭配變頻調(diào)速，既高效又能精準控制。此外，液壓支架也是電液聯(lián)動，靠電能驅(qū)動電液閥組，把電能轉(zhuǎn)換成液壓能，實現(xiàn)支護?？梢哉f，整個開采裝備體系的核心動力就是電能?！?
而在露天煤礦，環(huán)保和能耗壓力也正帶動電鏟和電動礦卡推廣，逐漸取代油鏟、柴油礦卡。此外，5G網(wǎng)絡基站、無人駕駛服務器、災害預警雷達運行也離不開電力支持。
與工商業(yè)場景相比，煤礦生產(chǎn)供電更復雜，井下變電所多級級聯(lián)，而且變電所之間電纜較短，一旦短路，極易產(chǎn)生越級跳閘事故。這不僅會擴大故障范圍，還會嚴重影響供電系統(tǒng)穩(wěn)定性和設備安全性。同時，井下環(huán)境潮濕多塵、設備經(jīng)常移動，也易產(chǎn)生接地故障。而煤礦生產(chǎn)非常依賴連續(xù)可靠供電，無計劃停電不僅會導致生產(chǎn)停滯、造成經(jīng)濟損失，還可能造成通風和排水系統(tǒng)癱瘓，引發(fā)瓦斯積聚、排水不暢等安全隱患。
盧其威表示，以前國內(nèi)因無計劃停電導致瓦斯積聚，誘發(fā)多起瓦斯爆炸事故，因此對煤礦電氣設備提出更高要求。
●智能化帶來變數(shù)
電氣設備如何該如何滿足井下生產(chǎn)需求？關(guān)鍵設備的專用變壓器、專用線路、專用開關(guān)等必不可少。作為沖擊性負荷，采煤機、掘進機功率大，要具備電壓波動耐受性。井下設備也要有防爆、防水、防塵等設計，提升環(huán)境適應水平。但近年來，礦山供電最大的變數(shù)已不是電氣設備，而在于礦山生產(chǎn)從“人控”到“數(shù)控”的轉(zhuǎn)變。
截至2025年底，我國已建成智能化煤礦1066處，智能化產(chǎn)能占比超過65%。智能設備功率雖不大，但卻改變著煤礦的用電負荷結(jié)構(gòu)?！皞鹘y(tǒng)煤礦主要是大功率電機耗電，而智能化以后，除了采煤機、掘進機這些主力設備，供電系統(tǒng)還要帶動大量傳感器、攝像頭、5G基站等設備，呈現(xiàn)‘大功率主設備+海量小功率終端’的特點。智能設備的引入，不僅會提升礦山用電量，也會造成供電負荷更復雜、諧波更多、波動性更強等問題?！北R其威說。
而相比傳統(tǒng)礦山設備，智能設備也更“脆弱”。電壓不穩(wěn)、網(wǎng)絡不通，智能系統(tǒng)就可能停擺，供電的容錯空間被壓得非常小。智能系統(tǒng)不穩(wěn)，可能直接造成控制、定位和監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓，導致設備停機、數(shù)據(jù)丟失、安全閉鎖等一系列問題，嚴重威脅井下安全。因此，智能礦山對供電的連續(xù)性、穩(wěn)定性、純凈度要求，遠高于傳統(tǒng)礦井。
當前，我國許多煤礦的供電設備已服役多年，很多已嚴重老化。有業(yè)內(nèi)人士指出，這些老舊設備不僅效率低下，而且故障頻發(fā)，給煤礦供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來了巨大挑戰(zhàn)。還有部分煤礦存在著供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理、缺乏智能化管理和監(jiān)測手段的問題。
●智慧供電邁向規(guī)?；?/strong>
供電中斷影響大，礦山供配電系統(tǒng)的集中式架構(gòu)是重要原因?！半u蛋都在一個籃子里”導致系統(tǒng)缺乏靈活性和響應速度，導致在面對突發(fā)故障時，恢復時間較長且容易影響礦山生產(chǎn)。破解這一難題，需要分布式供電系統(tǒng)，減少單點故障的風險，提高系統(tǒng)容錯能力。
但礦山的電力需求受生產(chǎn)工藝、設備運行狀況和外部環(huán)境等多方面因素的影響，需求波動大。供電系統(tǒng)要“化整為零”，離不開精準電力需求預測與負荷分配。通過調(diào)度平臺，確保在高負荷時段，優(yōu)先保障關(guān)鍵生產(chǎn)設備的用電，而在低負荷時段，避免能源浪費和過度負載，確保電力供應在不同負荷下的均衡和高效。
國家能源局綜合司近日發(fā)布的《關(guān)于開展煤礦智能化技術(shù)升級應用試點工作的通知》，77個項目被確定為煤礦智能化技術(shù)升級應用試點項目，全礦井智能供電管控系統(tǒng)榜上有名。
在一些智能化煤礦，地面監(jiān)控中心對地面、井下供電系統(tǒng)裝置進行實時數(shù)據(jù)采集、遠程控制，實現(xiàn)故障預警、事故預防。設備之間共享故障信息，分布式網(wǎng)絡算法可自動識別故障點。
當前，我國大型礦業(yè)集團的千萬噸級智能化礦井，也基本實現(xiàn)了井下變電所無人值守、供電系統(tǒng)在線監(jiān)測和故障自愈。智能供電正從“示范試點”邁向規(guī)模化應用。
未來，源頭節(jié)電、系統(tǒng)供電、多元用能同步推進也將進一步改善礦山用電。盧其威表示，通過搭建融合光伏、儲能、應急電源等多元供能方式的微電網(wǎng)，礦區(qū)有望現(xiàn)電力自發(fā)自用、峰谷調(diào)節(jié)，有效降低對主電網(wǎng)的依賴。微電網(wǎng)還可與井下智能供電形成互補，是推動綠色礦山、智能礦山高質(zhì)量發(fā)展的必然方向。
