CC BY
1
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
УДК 621.311
АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА
Латыпов Г.Д., Хальясмаа А.И.
ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург, Россия
а. I. [email protected]
Резюме: ЦЕЛЬ: Данная статья посвящена анализу электропотребления производственно-технических комплексов по переработке химических источников тока. Сегодня принципы и цели устойчивого развития, провозглашенные Организацией Объединенных Наций, во многом определяют стратегию развития многих стран и компаний. Это обстоятельство способствует созданию производственно -технических комплексов по переработке отходов, а также обуславливает необходимость учета факторов устойчивого развития при проектировании и эксплуатации таких комплексов. Выявление особенностей электропотребления с учетом факторов устойчивого развития необходимо для обеспечения как энергоэффективности, так и реализации целей устойчивого развития. МЕТОДЫ: В данной работе изучены методы переработки химических источников тока, проведен обзор работ, посвященных вопросам электропотребления различных производств, а также подходов, применяемых для учета факторов устойчивого развития при анализе функционирования производственного комплекса. Кроме того, в статье проведен анализ электропотребления проектируемой технологической линии по переработке химических источников тока с учетом факторов устойчивого развития. РЕЗУЛЬТАТЫ: С учетом факторов устойчивого развития выбран механический метод переработки литий-ионных батарей с применением электрических печей с замкнутой системой газоочистки. В ходе анализа электропотребления выявлено, что электрические печи составляют основную долю электропотребления всего производственно-технического комплекса, особенности электропотребления которого обусловлено динамикой поступления перерабатываемых отходов .ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Полученные в данной статье результаты говорят о влиянии факторов устойчивого развития на характер электрической нагрузки производственно-технического комплекса, а также необходимости учета особенностей электропотребления производственно-технического комплекса при его создании и дальнейшей эксплуатации.
Ключевые слова: химические источники тока; методы переработки ХИТ; ЕБО-факторы; устойчивое развитие; электрические печи.
Для цитирования: Латыпов Г.Д., Хальясмаа А.И. Анализ особенностей электропотребления производственно-технических комплексов по переработке химических источников тока // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2024. Т. 16. № 3 (63). С. 44-61.
ANALYSIS ELECTRIC CONSUMPTION OF PRODUCTION AND TECHNICAL COMPLEXES FOR PROCESSING CHEMICAL CURRENT SOURCES
Latypov G.D., Khalyasmaa A.I.
Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin
Ekaterinburg, Russia
a. i. khaliasmaa@urfur. u
44
Abstract: OBJECT: This article is devoted to the analysis of power consumption of production and technical complexes for the processing of chemical current sources. Today, the principles and goals of sustainable development, proclaimed by the United Nations, largely determine the development strategy of many countries and companies. This circumstance contributes to the creation ofproduction and technical complexes for waste processing, and also necessitates the need to take into account sustainable development factors when designing and operating such complexes. Identifying the characteristics of electricity consumption taking into account sustainable development factors is necessary to ensure both energy efficiency and the implementation of sustainable development goals. METHODS: In this work, methods for processing chemical current sources are studied, a review of works devoted to the issues of power consumption of various industries, as well as approaches used to take into account factors of sustainable development when analyzing the functioning of the production complex is carried out. In addition, the article analyzes the power consumption of the designed technological line for processing chemical power sources, considering sustainable development factors. RESULTS: Taking into account sustainable development factors, a mechanical method for processing lithium-ion batteries using electric furnaces with a closed gas purification system was chosen. During the analysis of power consumption, it was revealed that electric furnaces constitute the main share of power consumption of the entire production and technical complex, the characteristics of power consumption of which are determined by the dynamics of the receipt of recycled waste. CONCLUSION: The obtained results indicate the influence of sustainable development factors on the nature of the electrical load of the production and technical complex, as well as the need to consider the peculiarities ofpower consumption of the production and technical complex during its creation and further operation.
Keywords: chemical current sources; methods of processing chemical waste; ESG factors; sustainable development; electric furnaces.
For citation: Latypov G.D., Khalyasmaa A.I. Analysis electric consumption of production and technical complexes for processing chemical current sources. KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY BULLETIN. 2024. T. 16. No. 3 (63). P. 44-61.
Введение (Introduction)
Достигнутый за последнее столетие социально-экономический прогресс сопровождался ухудшением состояния окружающей среды, которое ставит под угрозу существование систем, от которых зависит выживание населения планеты [1]. Обеспечение перехода к рациональным моделям потребления и производства является одной из целей устойчивого развития (ЦУР) [2], принятой членами Организацией Объединенных Наций в 2015 году в рамках Повестки дня в области устойчивого развития на период до 2030 года [3]. Для достижения этой цели необходимо создание системы обращения с отходами на всех этапах, начиная от их раздельного сбора и обработки и заканчивая производством и реализацией высококачественной, экологически безопасной, конкурентноспособной продукции из вторичного сырья [4].
В настоящее время в Российской Федерации (РФ) в большей степени выдвигаются требования к вовлечению отходов производства и потребления в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья. Согласно подпункту а) пункта 5 Указа Президента РФ о национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2036 года [5] необходимо обеспечить вовлечение в хозяйственный оборот не менее чем 25 процентов отходов производства и потребления в качестве сырья. Перечень видов отходов, включающих полезные компоненты, захоронение которых запрещается, регламентирован Распоряжением Правительства РФ от 25.07.2017 № 1589-р [6] и включает в том числе отработанные химические источники тока (ХИТ). Неизвестно точное количество ХИТ, поступающих на российский рынок. По данным открытых источников количество отработанных первичных источников тока разных типов в РФ составляет от 600 млн. шт. в год до 1 млрд. шт. в год, и это количество продолжает расти.
Описанная ситуация требует создания сложных производственно-технических комплексов (ПТК) по переработке ХИТ, которые позволят повысить уровень использования отходов, содержащих полезные компоненты, а также не допустить ухудшение экологической обстановки в регионах за счет сокращения объемов
накопленных и размещенных отходов [7].
Существующие пирометаллургические, гидрометаллургические и механические методы переработки ХИТ, применяемые в ПТК, характеризуются высоким потреблением электроэнергии. Кроме того, данные технологии по переработки ХИТ не являются однозначно рентабельными с точки зрения возврата инвестиций в их строительство. Одним из основных принципов государственной политики в области обращения с отходами является «научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов общества в целях обеспечения устойчивого развития общества» [8]. Вышеперечисленные факторы говорят об актуальности проблемы повышения энергоэффективности, а также соответствия принципам устойчивого развития таких ПТК как на этапе проектирования, так и в эксплуатации.
С целью обеспечения энергоэффективности ПТК необходимо осуществить рациональное построение энергоснабжения, прогнозирование и планирование электропотребления, управление нагрузкой и другие мероприятия, позволяющие, минимизировать себестоимость переработанного сырья. Решение данных задач во многом зависит от специфики электропотребления ПТК. Поэтому на начальном этапе важно выявить особенности потребления электроэнергии, осуществить их анализ, на основании которого сформировать дальнейшие шаги по повышению энергоэффективности комплекса.
Соответствие принципам устойчивого развития ПТК определяется ответственным отношением к окружающей среде (Environmental), социальной ответственностью (Social) и качественным корпоративным управлением (Governance) [9]. Основываясь на данных принципах, оцениваются ESG-риски [10] и реализуется ESG-стратегия ПТК [11], которая определяет надежное, эффективное и долгосрочное функционирование ПТК [12]. Реализация данной стратегии в значительной степени оказывает влияние на энергоэффективность и электропотребление ПТК [13].
Следовательно, анализ особенностей электропотребления таких ПТК необходим как для решения задач энергоэффективности, связанных с получением прибыли, так и задач в части достижения ЦУР [14], в соответствии с которыми оценивается бизнес -модель ПТК [15-17] и его инвестиционная привлекательность [18]. Кроме того, следование принципам устойчивого развития благотворно отражается на репутации предприятия [19]. Таким образом, если решение задач энергоэффективности позволяют улучшить финансовое состояние ПТК в ближайшее время, то следование принципам устойчивого развития позволяет укрепить позиции предприятия в долгосрочной перспективе [20].
Литературный обзор (Literature Review)
С целью повышения энергоэффективности в ряде работ были решены следующие задачи: выявление влияющих на электропотребление факторов, управление нагрузкой; оптимизация потребления электроэнергии, расчет электрической нагрузки и прогноз потребления электроэнергии. Решение данных задач позволило сократить как капитальные, так и операционные издержки соответствующих предприятий и объектов: месторождений добычи нефти [21]; участка закалочных печей на промышленном предприятии [22]; припортового энергетического комплекса [23]; предприятий пищевой и сельскохозяйственной промышленности [24]; малых предприятий сервисного обслуживания автомобилей [25]; центров обработки данных [26]; крупных заводов по производству цемента [27]; насосных станций [28]; жилых и общественных зданий, многоквартирных жилых комплексов [29-32]; сетей 0.4 кВ энергосбытовых компаний [33] и т.д.
Каждое из данных предприятий характеризуется своими особенностями потребления электроэнергии, учет которых позволяет достигнуть необходимых показателей при решении вышеупомянутых задач. Например, выявление влияния на электропотребление таких климатических факторов как температура и влажность воздуха, позволило повысить эффективность управления режимами работы месторождения нефти [21]. Изучение профиля электрических нагрузок многоквартирных домов, позволило внести соответствующие корректировки в Свод правил (СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа») в части нормативных значений удельной расчетной электрической нагрузки электроприемников квартир жилых зданий [29-32], что дало возможность сократить капитальные затраты на их технологическое присоединение. Учет влияния производственных факторов позволил обеспечить ценозависимое управление потреблением электроэнергии участка закалочных печей
[22]. Детальное рассмотрение каждого потребителя в отдельности и технологического процесса в целом позволило обеспечить выравнивание графика нагрузки предприятия по сервисному обслуживанию автомобилей, как следствие снижение ежедневного пикового значения нагрузки на 15,9 % [25]. Для центра обработки данных (ЦОД) важно без ухудшения уровня сервиса для клиентов снизить значение электропотребления. Учет значений напряжения и частоты центрального процессора позволило получить оптимальный режим работы ЦОД, что снизило затраты на электроэнергию без ухудшения уровня сервиса в обработке данных [26]. Гибкое управление нагрузкой позволило крупному цементному производству сократить затраты на электроэнергию до 12,2 % от общих затрат [27]. Разработана оптимальная модель управления насосной станцией, учитывающая такие факторы как обеспечение водными ресурсами, ограничения по уровню воды в приемном колодце, количество пусков-остановов насосов. Данная модель позволила получить оптимальный режим работы с учетом затрат как на электроэнергию, так и на обслуживание насосов [28].
Таким образом, можно сделать вывод, что особенности разнообразных потребителей электроэнергии (от малого сервисного предприятия до крупного цементного производства) во многом определяют пути достижения поставленной цели в части энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
Вышеприведенных примерах решение задач по повышению энергетической эффективности в большей степени было обусловлено экономической целесообразностью и связано со снижением издержек и капитальных затрат. Принципы устойчивого развития в данных примерах не рассматривались, следовательно, можно предположить, что некоторые факторы, в том числе влияющие на электропотребление не учитывались. Принимая во внимание важность следованию принципам устойчивого развития, в данной работе рассмотрены особенности электропотребления ПТК по переработке ХИТ с учетом принципов устойчивого развития и реализации ESG-стратегии [34].
К химическим источникам тока относятся устройства, в результате работы которых химическая энергия окислительно-восстановительных процессов превращается в электрическую энергию постоянного тока. Основными элементами ХИТ являются положительно заряженный катод и отрицательно заряженный анод, контактирующие с электролитом. Существуют первичные и вторичные ХИТ. Первичные ХИТ способны совершить только один цикл разряда и не могут быть перезаряженными для повторного использования, что в значительной степени ограничивает их применение в отличие от вторичных источников тока, способных заряжаться многократно. Основными характеристиками вторичных ХИТ являются объемная и весовая плотность энергии и мощности, диапазон рабочих значений температуры окружающей среды, скорость заряда, количество циклов заряда и разряда, срок службы. ХИТ широко применяются в системах бесперебойного электроснабжения, в системах накопления электрической энергии (СНЭЭ), в электронных портативных устройствах (компьютеры, смартфоны, планшеты и др.) и инструментах, электротранспорте и др. Рост применения возобновляемых источников энергии (ВИЭ), электротранспорта, обусловленный необходимостью достижения целей устойчивого развития в части сокращения выбросов парниковых газов и снижения доли применения ограниченных ископаемых источников энергии, способствует развитию ХИТ в СНЭЭ и транспорте. Для возобновляемых источников энергии (солнечных батарей, ветровых генерирующих электростанций, малых гидроэлектростанций) СНЭЭ позволяют нивелировать трудно прогнозируемый характер генерации мощности, обусловленный погодными условиями. В периоды, когда энергия дешевле и более доступна, осуществляется заряд СНЭЭ, а в периоды пикового спроса на электроэнергию СНЭЭ обеспечивает соответствующую нагрузку. Таким образом, СНЭЭ повышают эффективность электростанций, обеспечивая более стабильную и регулируемую мощность [35]. Развитие современного электротранспорта, позволяющего в значительной степени сократить выбросы CO2, возможно благодаря применению более компактных и менее массивных источников энергии. Кроме того, развитие информационных технологий, телекоммуникационных систем и других портативных устройств стало возможным, в том числе благодаря применению компактных, надежных и удобных в применении источников электроэнергии. Благодаря своим характеристикам современные ХИТ позволяют достигнуть ЦУР, предоставляя возможность использовать энергию более удобным и благоприятным для окружающей среды образом. Тем не менее, обширное применение ХИТ, с одно стороны, позволяет сократить объемы используемых традиционных ископаемых источников энергии и выбросы парниковых газов, с другой стороны, наличие в химическом составе ХИТ
опасных для окружающей среды компонентов является риском для экологии при отсутствии соответствующей системы сбора и переработки отработанных ХИТ.
По химическому составу обычно ХИТ подразделяют на следующие типы: свинцово-кислотные (PbA), никель-металлгидридные (NiMH), никель-кадмиевые (NiCd) и литий-ионные (Li-ion) [36]. По своим характеристикам литий-ионный батареи в значительной степени превосходят другие виды батарей [37], что обуславливает постоянно растущий спрос на данный вид ХИТ. Литий-ионные батареи в основном отличаются по химическому составу катода, имея преимущественно графит в качестве материала анода. Таким образом, по составу катодного материала можно выделить следующие виды литий-ионных батарей: литий-железо-фосфатные (LFP), литий-никель-марганец-кобальтовые (NMC), литий-никель-кобальт-алюминий оксидные (NCA), батареи с содержанием литий-ионного оксида марганца (LMO), кобальта (LCO) и титана (LTO). LFP используют железо, которое является менее опасным компонентом с точки зрения воздействия на окружающую среду, кроме того дешевле и доступнее, чем многие другие металлы. LFP имеют высокий жизненный цикл (от 2000 до 5000 циклов заряда и разряда). В качестве недостатков LFP имеют более низкую удельную мощность по сравнению с другими литий-ионными аккумуляторными батареями [35]. NMC являются наиболее популярным типом литий-ионных аккумуляторов. Они обладают высокой плотностью энергии и мощности, но уступают по количеству циклов (от 1000 до 2000). Кроме того, в своем составе они имеют кобальт и никель, более дорогие и вредные для окружающей среды металлы. NCA похожи на NMC, имеют более высокую плотность энергии, но в большей степени склонны к тепловому разгону. LMO быстро заряжаются, обеспечивают высокую удельную мощность и могут эффективно работать при более высоких температурах. Однако они имеют небольшое количество циклов заряда и разряда (500-800). Данный тип батарей в наибольшей степени используется в электронных портативных устройствах. LCO имеют низкую мощность и способны отдавать свою энергии в течение длительного времени, подходят для легких решений и преимущественно используются в ноутбуках и смартфонах. LTO имеют высокий жизненный цикл (до 10 000 циклов заряда и разряда), быстро заряжаются, но обладают низкой плотностью энергии. Независимо от состава литий -ионные батареи оказывают негативное воздействие на окружающую среду при отсутствии системы сбора и переработки отработавших свой ресурс батарей.
Вредное воздействие на окружающую среду отработанных ХИТ обусловлено прежде всего их химическим составом. Таки тяжелые металлы как никель, кобальт, марганец под воздействием атмосферных осадков и влаги переходят в активное химическое состояние и попадают в почву, фильтрационные воды и источники водоснабжения. Металлический литий, содержащийся в литиевых источниках тока, является высокоактивным, легкоплавким металлом, способным возгораться в атмосфере влажного воздуха. Используемые в литиевых элементах электролиты на основе органических растворителей также легко воспламеняются, поэтому коррозия таких элементов нередко является причиной возгораний на полигонах твердых бытовых отходов [38].
Проблема переработки отработанных ХИТ усугубляется тем, что быстрыми темпами сокращаются запасы редкоземельных металлов, поскольку их потребление происходит экспоненциальным образом [39]. Отработанные ХИТ - это не только источник загрязнения окружающей среды, но и вторичное сырье для извлечения полезных компонентов. При организации сбора и переработки отходов ХИТ можно обеспечить экономику замкнутого цикла, исключив вредное воздействие компонентов ХИТ на окружающую среду.
Достижение ЦУР и реализация ESG-стратегии способствует применению ХИТ во многих сферах жизни, что позволяет сократить потребление ископаемых источников энергии и выбросы парниковых газов. С другой стороны, возникает проблема загрязнения окружающей среды отработавшими свой ресурс ХИТ и ограниченности применяемых в их составе редкоземельных металлов. Решение данной проблемы возможно за счет организации системы сбора и переработки отработавших свой ресурс ХИТ, основанной на принципах устойчивого развития и ESG-стратегии.
Материалы и методы (Materials and methods)
Особенности электропотребления ПТК по переработке ХИТ. При реализации ESG-стратегии можно выделить несколько групп факторов, влияющих на электропотребление ПТК по переработке ХИТ: экологические, социальные и факторы, связанные с корпоративным управлением. Экологические факторы определяются
отношением к окружающей среде, стремлением сократить ущерб, наносимый экологии, уменьшением вредоносных выбросов в атмосферу, почву, водоемы. К социальным факторам относятся условия труда сотрудников ПТК, обеспечение безопасности труда, а также взаимодействие с органами власти и другими заинтересованными лицами [40]. Факторы, связанные с корпоративным управлением, обусловлены соблюдением норм и стандартов, а также структурированием производственных и технологических процессов с учетом потребности рынка, на котором функционирует ПТК [41]. С целью повышения инвестиционной привлекательности ПТК необходимо выбрать мероприятия с учетом ESG-факторов, несмотря на разницу в оценке влияния этих факторов [42]. Например, рейтинговое агентство АО «Эксперт РА» осуществляет оценку рейтинга ESG согласно своей методологии [43] по выражению:
ЕБО = ^ ■ V
1=1 , (1) где ESG - рейтинг устойчивого развития, рассчитанный на основе балльных оценок, N -количество рассматриваемых факторов, Fi - балл, присваиваемый при оценке ьго фактора, Vi - весовой коэффициент /'-го фактора.
Согласно представленному выражению (1), более высокий рейтинг получит предприятие с наивысшими баллами по всей совокупности факторов.
Экологические факторы. С целью реализации ESG-стратегии необходимо выбрать технологию, позволяющую обеспечить максимальную глубину переработки отработанных ХИТ при минимальном воздействии на окружающую среду в ходе переработки. В настоящее время выделяют пирометаллургические, гидрометаллургические и механические методы переработки ХИТ [44].
Пирометаллургические методы характеризуются высокотемпературной (1500 С) обработкой ХИТ, в процессе которой извлекаются сплавы металлов, а ненужные компоненты (электролит, пластик) сгорают. Данный метод прост и технически легко реализуем, но в недостаточной степени эффективен в части глубины переработки лития и других полезных компонентов.
При гидрометаллургическом методе полезные компоненты выделяются в процессе физико-химической обработки (экстракции, осаждении, ионном обмене, цементации и дистилляции). Данный метод имеет высокий процент (до 98%) извлечения полезных компонентов, он менее энергоемок по сравнению с пирометаллургическим методом, но применение едких и ядовитых жидкостей - сильных кислот и щелочей, а также различных солей делает его менее привлекательным с точки зрения рисков негативного воздействия на окружающую среду.
Механические методы позволяют извлечь большее количество полезных компонентов (железо, медь, алюминий, никель, сплавы лития и кобальта и других металлов) с высокими показателями качества (процент извлечения - 98-99%), а также мене опасны для окружающей среды.
С целью минимизации ESG-рисков [45-46] и с учетом ESG-стратегии целесообразно выбрать механический метод переработки ХИТ. Механические методы кроме процесса дробления, измельчения, просеивания и фильтрации включают в себя процесс термической обработки, в ходе которого происходит выпаривание электролита при температуре 120-150 С и сжигание связующего вещества при температуре 400450 С.
В настоящее время применяются как электрические, так и печи на основе газа и топлива. Для реализации ESG-стратегии целесообразно применение электрических печей, которые не выделяют вредных выбросов и не требуют хранения или транспортировки газовых или жидкостных топлив. Кроме того, электрические печи обладают рядом преимуществ:
- электрические печи обеспечивают стабильное поддержание нужной температуры;
- точное управление процессом термической обработки, что обеспечивает качество и безопасность процесса и позволяет избежать повреждения батарейных компонентов или потери ценных материалов;
- электрические печи обладают высокой эффективностью и могут обеспечить равномерное распределение тепла внутри камеры, что важно для равномерной обработки батарей и предотвращения перегрева;
- электрические печи могут быть легко масштабированы и адаптированы к различным потребностям производства.
Для исключения вредного воздействия газов, возникающих при удалении электролита и сжигании связующего вещества, необходимо применение системы газоочистки, которая исключает попадание вредных веществ в атмосферу.
В ПТК применяется замкнутая система очистки газов, которая исключает попадание сточных вод в почву и водоёмы.
Следовательно, для реализации принципа экологичности ESG-стратегии [47] целесообразно использовать механический метод переработки ХИТ с применением электрических печей и системы газоочистки замкнутого цикла.
Социальные факторы. Можно выделить два основных социальных фактора, влияющих на электропотребление ПТК по переработке ХИТ: безопасность персонала ПТК и создание благоприятных условий для организации сбора ХИТ, как коммерческими организациями, так и населением.
Для реализации ESG-стратегии обеспечение безопасных условий труда, а также применение наиболее безопасных для персонала технологий является одними из ключевых аспектов. В этой связи применение электрических печей позволяет исключить опасность для здоровья и жизни персонала, связанную с транспортировкой и хранением газов или других топлив. С одной стороны, это увеличивает затраты на электроэнергию ПТК, но, с другой стороны, это позволяет реализовать один из основных принципов устойчивого развития, а именно, обеспечение безопасности персонала.
Сбор и утилизация отходов ХИТ в РФ на сегодняшний день в недостаточной степени организованы как для промышленных предприятий, так и для частных домовладений.
Опыт других стран показывает, что для организации сбора и переработки отработанных ХИТ необходимо принимать следующие меры:
1. Создание соответствующей инфраструктуры, позволяющей осуществлять сбор, транспортировку и переработку ХИТ;
2. Информирования населения и организаций о пунктах приема отработанных ХИТ и о необходимости осуществления раздельного от других бытовых отходов сбора отработанных ХИТ;
3. Создание цифровой платформы, позволяющей заинтересованным лицам обмениваться информацией в процессе сбора и переработки отходов [48 -50];
4. Принятие соответствующих законов, регулирующих отношения потребителей, производителей, переработчиков ХИТ, а также муниципалитетов в части сбора и переработки отработанных ХИТ;
5. Опубликование принимаемых мер в части сбора и переработки отходов и формирование имиджа компании, способствующей достижению ЦУР [51].
Строительство ПТК по переработке ХИТ - это один из первых шагов, позволяющий решить задачу в части создания соответствующей инфраструктуры. Но на сегодняшний день не в полной мере выполнены мероприятия по транспортировке и сбору отработанных ХИТ на ПТК. Кроме того, в РФ у производителей, импортеров, продавцов и потребителей источников тока, а также муниципалитетов отсутствуют обязательства, касающиеся сбора и утилизации отработанных ХИТ.
Данный социальный фактор приведет к неравномерной загрузке ПТК, а также к простоям его технологических линий. Неравномерная загрузка технологических линий существенно отразиться на характере электропотребления ПТК и всего оборудования в целом.
Таким образом, при реализации ESG-стратегии требование по минимизации рисков нанесения вреда персоналу приводит к необходимости применения электрических печей, вместо печей, работающих на топливе, отсутствие регулирования отношений между участниками рынка в части переработки ХИТ, также становится фактором влияющим на электропотребление ПТК по переработке ХИТ.
Факторы, связанные с корпоративным управлением. В соответствии с ESG-стратегией корпоративное управление связано с соблюдение норм, правил, стандартов и выстраиванием устойчивой и ответственной цепочки поставок и создания стоимости.
На этапе создания инфраструктуры по обращению с отходами технические требования к выпускаемой продукции не разработаны в полной мере. Необходима оценка спроса на данную продукцию и потенциала для его дальнейшего роста. Таким образом, формирование стандарта на продукцию должно осуществляться с учетом прогнозируемой потребности и возможности удовлетворять данную потребность.
Как было отмечено выше, в части организации устойчивой цепочки поставок отходов, необходимы мероприятия как на законодательном уровне, так и на уровне
разработки необходимой инфраструктуры. Сбор и транспортировка отходов в РФ в недостаточной степени организованы. Тем не менее с учетом анализа рынка ХИТ можно определить наиболее приоритетное направление по переработке отработанных источников тока.
На сегодняшний день литий-ионные аккумуляторы стали самыми востребованными из всех видов ХИТ благодаря высоким показателям таких критических характеристиках как весовая и объемная плотности энергии и ресурс. Стремительный рост применения литий-ионных батарей наблюдается особенно в электротранспорте. В 2017 году было продано более 1 миллиона электромобилей. Более 1 миллиона литий-ионных батарей выработают свой ресурс к 2030 году. Прогнозируется, что начиная с 2040 года около 14 миллионов отработавших свой ресурс литий-ионных батарей будут аккумулироваться ежегодно [52].
С учетом информации, представленной выше, наиболее приоритетным направлением по переработке ХИТ является переработка литий-ионных аккумуляторных батарей с выпуском продукции, участвующей в производстве данных ХИТ. Таким образом будет организована экономика замкнутого цикла, практически исключающая появление отходов.
Данное обстоятельство способствует созданию ПТК по переработке отработанных литий-ионных аккумуляторных батарей и организации соответствующих производственных программ по переработке отходов этого типа.
Поскольку на текущим этапе в виду отсутствия стандартов и устойчивых цепочек поставок отходов сформировать программу переработки отходов, обеспечивающую стабильную загрузку предприятия, на данном этапе достаточно сложно, необходимо учитывать работу ПТК как при минимальном, так и при максимальном объемах поступления отходов для переработки. Данный фактор приведет к необходимости работы оборудования в различных режимах: холостой ход, максимальная и минимальная нагрузка, частые пуски и остановы. Для обеспечения энергоэффективности при таких режимах работы необходимо учитывать технологические особенности работы ПТК.
На рисунке 1 представлена блок-схема технологической линии по переработке ХИТ, проектируемого производственно-технического комплекса, где осуществляться переработка литий-ионных аккумуляторных батарей механическим способом.
Измел умение ■ Подача инертного газа
■
Термическая обработка 1 ■ Газоочистка
Фильтрация и просеивание
Рис. 1. Блок-схема технологической линии по переработке литий-ионных батарей механическим способом
*Источник: Составлено авторами. Source: compiled by the author.
Fig. 1. Flow diagram of a technological line for mechanical recycling of lithium-ion batteries
Представленная выше технологическая линия производительностью 1000 кг/час. В состав технологического оборудования линии входят печное, дробильное, фильтровальное, транспортировочное, компрессорное оборудование, система газоочистки и вспомогательное оборудование.
В ходе технологического процесса отработанные и предварительно разряженные ХИТ измельчаются с помощью дробильного оборудования, термически обрабатываются в печах, далее посредством отделения в фильтровальном оборудовании извлекаются
полезные компоненты. С целью исключения возможного возгорания или взрыва недостаточно полно разряженного аккумулятора в герметичную камеру измельчителя дополнительно подаётся азот с помощью компрессора. После термической обработки дымовой газ очищается в системе газоочистки.
Наиболее энергоемкими потребителем технологической линии являются печь для переработки аккумуляторных батарей и вторичная камера сгорания электролита. Номинальная мощность этих потребителей в сумме составляет более 83 % от мощности всего установленного оборудования. Следовательно, они могут в наибольшей степени оказывать влияние на электропотребление ПТК. Остальное оборудование: дробильное, фильтровальное, компрессорное, транспортировочное, газоочистное и прочее составляют: 7%, 4%, 3%, 2%, 1% соответственно (Таблица 1).
Таблица 1
Основное технологическое оборудование линии по переработке литий-ионных батарей
Table 1
Main technological equipment of the lithium-ion battery processing line
№ Наименование группы потребителей Номинальная электрическая мощность,
кВт %
1 Печное оборудование 1600,00 83%
2 Дробильное оборудование 138,00 7%
3 Фильтровальное оборудование 67,91 4%
4 Компрессор 55,00 3%
5 Транспортировочное оборудование 39,32 2%
6 Газоочистное и прочее оборудование 13,60 1%
Суммарная номинальная мощность установленного оборудования 1 913,83 100
*Источник: Составлено авторами. Source: compiled by the author.
С учетом того, что печное оборудование занимает основную долю в потреблении электроэнергии целесообразно остановится на режимах и особенностях электропотребления данного оборудования.
Режимы минимальной и максимальной нагрузки важны для оптимальной работы печей, поскольку позволяют управлять энергопотреблением и производительностью в зависимости от текущих потребностей производства. В режиме минимальной нагрузки печь работает при минимальной загрузке или без загрузки, когда объем обрабатываемых материалов невелик или процесс испарения электролита не требуется. Этот режим может использоваться для поддержания температуры печи на минимальном уровне или для выполнения простых тестов и настройки оборудования. В режиме минимальной нагрузки энергопотребление печи обычно снижается до минимального уровня, что позволяет сэкономить электроэнергию. В режиме максимальной нагрузки печь работает при максимальной загрузке, когда внутри камеры находится максимально возможное количество обрабатываемых материалов. Этот режим используется для максимизации производительности и эффективности процесса испарения электролита. В режиме максимальной нагрузки электрическая мощность печи может быть наибольшей, что позволяет быстрее достигнуть и поддерживать заданную температуру и обеспечивает высокую производительность процесса. Принимая во внимание переменных характер загрузки ПТК, для обеспечения целей энергоэффективности важно выбрать печь с наиболее широким диапазоном регулирования нагрузки.
Затраты на электроэнергию можно представить следующим образом:
N Т
С=£ *,
¿=1 í=l , (2) где С - стоимость электроэнергии, N - количество потребителей технологической линии по переработке ХИТ, T - количество равных интервалов времени, Рц - среднее значение нагрузки ^го потребителя интервала t, п - средняя рыночная цена за электроэнергию в интервал времени Л.
Факторы, связанные с корпоративны управлением, оказывают непосредственное влияние на выбор технологии и организации переработки ХИТ, как следствие, и на электропотребление. С учетом недостаточного опыта в части переработки ХИТ,
необходимо сфокусировать внимание на наиболее приоритетных направлениях по переработке и учитывать переменную нагрузку на ПТК, связанную с отсутствием стандартов на выпускаемую продукцию и устойчивых цепочек поставки отходов. Задача в части повышения энергоэффективности может решаться путем оптимизации функции (2) и организации управления нагрузкой в рамках выбранной в соответствии с принципами устойчивого развития технологии.
Предлагаемая математическая модель анализа электропотребления ПТК по переработке ХИТ. ПТК по переработке ХИТ сам по себе является электротехническим комплексом, как и его наиболее энергоемкие потребители. Поэтому в зависимости от уровня декомпозиции в качестве анализируемого объекта может выступать как ПТК, так и печь для переработки аккумуляторных батарей и дробильное оборудование. Анализ электропотребления объекта в случае переменной нагрузки с существенной амплитудой колебаний позволит выявить наиболее энергоэффективный режим работы электротехнического комплекса по критерию удельного электропотребления, а также выявить аномальные режимы работы, требующие повышенного внимания. К последним могут относится режим работы при ухудшении технического состояния оборудования, его перегрузке, применению для несоответствующего вида ХИТ, попаданию в перерабатываемый материал инородных тел и другие режимы, требующие повышенного внимания и выяснения причин.
Определение факторов, влияющих на электропотребление ПТК по переработке ХИТ, свидетельствует о их многообразии и позволяет предложить, что взаимозависимость электропотребления объекта и его производительности (объема или массы переработанных ХИТ) за смену является нелинейной и многофакторной. Возникают следующие задачи, имеющие математическую постановку:
- построение зависимости удельной энергоэффективности от нагрузки объекта;
- выявление выбросов: аномальных режимов работы объекта;
- выявление объектов-выбросов: объектов, работающих с низкой эффективностью.
Для последние задачи близки, но первая направлена на выявление аномалий в данных
одного определенного объекта, а вторая - выявлении объектов, выбивающихся из совокупности подобных. Например, определить, что печь отличается низкой энергоэффективностью относительно других.
Анализ только самого удельного электропотребления как единственного показателя не позволит учесть различия в технологических процессах и в нагрузке на оборудование. Можно выделить три подхода к решению поставленных задач:
- экспертный, предполагающий анализ показателей электропотребления и производительности специалистом;
- применение методов машинного обучения без учителя, то есть методов кластеризации данных с выявлением выбросов, таких как DBSCAN;
- использование инструментов анализа временного ряда электропотребления в частотной области;
- ранговый анализ.
Экспертный метод ограничен из-за субъективности и высоких трудозатрат на анализ каждого объекта. Машинное обучение требует значительной выборки данных, а также в большинстве случаев отличается низкой интерпретируемостью. Применение методов обработки временных рядов, которые выполняют преобразование сигнала в частотную область, таких как преобразование Фурье и вейвлет-анализ, позволяют выявлять различные отклонения и периодические составляющие процесса электропотребления, а, следовательно, и производственного процесса [54]. Ранговый анализ является детерминированным интерпретируемым методом, при этом работающим в полностью автоматизированном режиме. Его достоинством является возможность применения как для анализа отдельных объектов, так и для сравнения множества объектов [55]. Ниже рассмотрено применение вейвлет-анализа и рангового анализа.
Вейвлет-преобразование основано на свертке исходного сигнала (функции) с некоторой двигающейся по сигналу вейвлет-функцией, называемой «волной» из-за своей формы. При этом ширина вейвлет-функции является переменной величиной. Движение вейвлета по сигналу позволяет получать выходной результат, который локализован во времени, в отличие от Фурье-преобразования, а изменение ширины вейвлета позволяет извлекать данные о частотах сигнала.
Печное оборудование работает в условиях, когда параметры процесса (температура, давление, потребление электроэнергии) изменяются со временем. Вейвлет-анализ позволяет эффективно анализировать такие нестационарные процессы, предоставляя детальную
информацию о изменениях параметров во времени. Анализируя данные с помощью вейвлет-преобразований, можно выявить закономерности и зависимости, которые помогут оптимизировать режимы работы печного оборудования для снижения энергопотребления при сохранении или улучшении качества продукции.
Вейвлет преобразование для решаемой задачи в общем виде может быть записано следующим образом:
т)=i £ * С)ф( <*_ (з)
где т - сдвиг «волны» вейвлета по времени; s - масштаб («узость волны»), который может быть пересчитан в частоту или в период; ф - материнский вейвлет или базис («форма волны»), P(t) - активная мощность, потребляемая электротехническим комплексом; J(s, т) -результирующая трехмерная поверхность, которая может быть интерпретирована как разложение входного сигнала по частотам (как для преобразования Фурье) и по времени (чего нет в преобразовании Фурье).
Поскольку потребляемая мощность в современных системах АСКУЭ записывается как цифровой сигнал, то нужно перейти к дискретной форме вейвлет-преобразования (ДВП):
1 (i — тЛ Js,x=-/=Z— ]' s =1'-'m т = "—1
ys i=o ( s j (4)
Существует большое множество материнских вейвлетов, таких как:
- вейвлет Хаара, наиболее простой с дискретным базисом, но недостаточно гладкий, в основном применяются для сжатия сигналов, изображений;
- вейвлеты Гаусса (в том числе популярный вейвлет «Мексиканская шляпа» - вейвлет Гаусса 2-го порядка), имеют непрерывный базис;
- Морле, вейвлет с комплексным базисом, хорошо локализованный как во временной, так и в частотной областях;
- Добеши, вейвлеты с дискретным базисом и компактным носителем, особенностью которых является отсутствие аналитического выражения, вместо этого вейвлеты Добеши вычисляются итерационным путем.
Следующий выбранный метод, ранговый анализ, позволяет строить 3Б-поверхности по данным электропотребления и производительности объекта, чтобы выявить режимы наибольшей энергоэффективности, а также идентифицировать аномальные режимы или отклонения в работе объектов.
Входные данные:
Вектор данныхX = {Xh X2, ..., Xn}, где каждый элемент описывает одну смену объектаX = {Qi, E} = {Qh {EiU Ea..., Elk}}, Qi- производительность, Еу-электропотребление j-го интервала i-й смены.
1. Отсортировать вектор X по Q:
X*=sort(X, Q)
{Q*i, E*i}= X*
2. Для каждого элемента X построить гистограмму распределений электропотребления:
Y = {hist(E*i), hist(E*2), ..., hist(E*n)}
3. Построить усредненную в скользящем окне из 2m+1 смен поверхность:
Цикл i = 1, ..., n
t0 = max(0, i - m)
t1 = min(n, i + m)
Y, = sum(Ya, Yto+i, ..., Yti) / (t1 - t0 + 1)
Выходные данные:
3Б-поверхность Y.
Результаты и обсуждение (Results)
На основании представленного выше анализа можно выделить следующие факторы, которые определяют создание ПТК на основе принципов устойчивого развития и формируют особенности электропотребления таких ПТК:
1. Экологические факторы обуславливают необходимость применения механических методов переработки ХИТ с применением электрических печей и системы газоочистки замкнутого типа.
2. Социальные факторы, в том числе указывают на необходимость применения электрических печей с учетом обеспечения безопасности, а также обуславливают переменную загрузку ПТК.
3. Факторы, связанные с корпоративным управлением, определяют особенности выбора технологии и отходов, в наибольшей степени отражающего потребности рынка и возможность организации устойчивой цепочки поставок отходов. Данные факторы в том числе отражают переменный характер загрузки ПТК.
С учетом выявленных факторов, обусловленных, в том числе необходимостью реализации принципов устойчивого развития электропотребление ПТК будет определятся в наибольшей степени режимом работы печного оборудования. При этом нагрузка будет иметь переменных характер, возможны частые пуски и остановы. Задача по управлению нагрузкой может быть решена соответствующими методами оптимизации функции (2).
Предложенные математические методы позволяют выполнить обработку, анализ и визуализацию электропотребления как ПТК, так и его отдельных энергоемких агрегатов. Анализ полученной дискретным вейвлет-преобразованием поверхности позволяет обнаруживать участки времени, на которых преобладала какая-либо периодическая составляющая; находить аномалии в периодических сигналах; выполнять идентификацию событий и решать другие задач, для которых важна локализация частот сигнала во временной области.
Ранговый анализ также дает 3Б-поверхность, по которой можно сделать вывод о том, как меняется закон распределения электропотребления объекта при увеличении его производительности. Затем необходимо определить оптимальные режимы работы объекта и выявлять отклонения от них в процессе функционирования. Далее, сопоставление таких поверхностей для множества объектов позволит определить объекты, которые по тем или иным причинам работают с низкой энергоэффективностью для их обследования.
Заключение (Conclusions)
Принципы устойчивого развития стали приоритетными для многих стран и организаций. В настоящие время для достижения целей устойчивого развития в различных секторах экономики выдвигаются больше требований к вовлечению отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительного сырья. При этом подходы, которые определяют методы, технологию и особенности переработки отходов, также должны опираться на принципы устойчивого развития. В данной статье проведен анализ особенностей электропотребления ПТК по переработке ХИТ. С учетом реализации ESG-принципов целесообразно применение механических методов переработки литий-ионных батарей с использованием электрических печей, а также с учетом переменного характера загрузки технологического оборудования. Таким образом, характер электропотребления такого ПТК в основном будет обусловлено режимами работы электрических печей с широким диапазоном регулирования. Учет данных особенностей необходим при проектировании ПТК, а также для планирования и прогнозирования электропотребления ПТК и эффективного управления электрической нагрузкой при его эксплуатации. Предложенные математические методы анализа электропотребления применимы как для ПТК целиком, как электротехнического комплекса, так и для определенного вида электротехнического оборудования, такого как печи, дробильное оборудование или компрессоры.
Литература
1. The Sustainable Development Goals Report. 2023. - URL: https://unstats.un.org/sdgs/report/2023/ (дата доступа: 05.06.2024)
2. Jan, A.A. Solar Photovoltaic Technology and Its Impact on Environmental, Social and Governance (ESG) Performance: A Review / A.A. Jan, F.-W. Lai, M.K. Shad, S. E. A. Ali, S. Hamad. // KnE Social Sciences. - 2023. - P. 859-774.
3. Consolidated Set of the GRI Standards. Global Sustainability Standards Board (GSSB). 2022. -URL: https://www.globalreporting.org/how-to-use-the-gri-standards/gri-standards-english-language/ (дата доступа: 05.06.2024)
4. Hazbi, F.E.L. Environmental, social, and governance (ESG) practices and Environmental performance: The mediation role of Technology Innovation / F.E.L. Hazbi, Y. Mounir // E3S Web of Conferences. - 2023. - P. 412-421.
5. Указ Президента Российской Федерации от 07.05.2024 «О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2036 года». - URL: http://www.kremlin.ru/events/president/news/73986/ (дата доступа: 05.06.2024)
6. Распоряжение Правительства РФ от 25.07.2017 №1589-Р «Об утверждении перечня видов отходов производства и потребления, в состав которых входят полезные компоненты, захоронение которых запрещается». - URL: http://publication.pravo.gov.ru/document/0001201708020001/ 73986 (дата доступа: 05.06.2024)
7. Saeed, S. Advancing Circular Economy in Industrial Chemistry and Environmental Engineering: Principles, Alignment With United Nations Sustainable Development Goals, and Pathways to Implementation / S. Saeed, M.Y. Arshad, A.S. Ahmed // Eur. J. Chem. - 2023. - P. 414-428.
8. Федеральный закон от 24.06.1998 №89-ФЗ «Об отходах производства и потребления». -URL: http://pravo.gov.ru/proxy/ips/?docview&page=1&print=1&nd=102053807&rdk=57&&empire/ (дата доступа: 05.06.2024)
9. Информационное письмо Банка России от 12.07.2021 №ИН-06-28/49 «О рекомендациях по раскрытию публичными акционерными обществами нефинансовой информации, связанной с деятельностью таких обществ». - URL: https://www.cbr.ru/StaticHtml/File/117620/20210712_in-06-28_49.pdf/ (дата доступа: 05.06.2024)
10. Paat, A. Evaluating the potential of Estonia as European REE recycling capital via an environmental social governance risks assessment model / A. Paat, S.K.P. Veetil, V. Karu, M. Hitch. // Extr. Ind. Soc. - 2020. - P. 58-59.
11. Xu, Z. Analysis on the Path for Enterprises to Improve ESG under the Background of Digital Economy / Z. Xu, Z. Wang, Y. Su // Frontiers in Humanities and Social Sciences. - 2022.
- №2(5). - P. 95-102.
12. Duan, L. ESG Index Construction and China's ESG System // BCP Business & Management. -2023. - P. 175-180.
13. Behl, A. Exploring the relationship of ESG score and firm value using cross-lagged panel analyses: case of the Indian energy sector / A. Behl, P.S.R. Kumari, H. Makhija // Ann Oper Res. - 2022.
- P. 231-256.
14. Umeda, Y. Special Issue on Design and Manufacturing for Environmental Sustainability // Int. J. Automation Technol. - 2022. - P. 683.
15. Zakhmatov, D. Accounting for ESG risks in the discount rate for business valuation / D. Zakhmatov, V. Vagizova, G. Valitov // Journal of Corporate Finance Research. - 2022. - № 16(1). - P. 83-98.
16. Badreldin, A.M. Cost of Capital for ESG and Non-ESG Stocks: Regression- versus Theory-based Approaches / A.M. Badreldin, B. Nietert. - 2022. - P. 1-94.
17. Kusumaningrum, I. The Impact of Additioning ESG Factors in The Financial Model in Power Plant Development can be Categorized as a Burden or Benefit in PT XYZ / I. Kusumaningrum, C. A. Utama // Asian Journal of Engineering, Social and Health. - 2023. - P. 1102-1119.
18. Soares, G.G. Study of ESG criteria and metrics for the construction industry / G.G. Soares, F.H. Pereira // Ann Civil Environ Eng. - 2022. - №6. - P. 062-063.
19. Lee, S. The Effects of ESG Management on Business Performance: The Case of Incheon International Airport / S. Lee, J.-W. Park, D. Choi // Sustainability. - 2023. - P. 1-22.
20. Jacobs, M. Who cares wins. Connecting Financial Markets to a Changing World. 2004 - URL: https://documents1.worldbank.org/curated/en/280911488968799581/pdf/113237-WP-WhoCaresWins-2004.pdf (дата доступа: 05.06.2024)
21. Гилев, Д.В. Регрессионный анализ влияния климатических факторов на электропотребление объектов нефтедобычи / Д.В. Гилев, Д.К. Елтышев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. - 2020. - № 35. - C. 152-168.
22. Дзюба, А.П. Практическое применение метода линейного программирования при ценозависимом управлении электропотреблением / А.П. Дзюба // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. Серия: Экономика и управление. - 2019.
- № 3(38). - С. 33-43.
23. Гнатюк, В. И. Планирование электропотребления объектов припортового электротехнического комплекса / В. И. Гнатюк, А. В. Докучаев, О. Р. Кивчун // Балтийский морской форум: материалы VII Международного Балтийского морского форума: в 6 т., Калининград, 07-12 октября 2019 года. Том 6. 2019. С. 238-250.
24. Моргоев, И. Д. Прогнозирование потребления электроэнергии предприятиями народнохозяйственного комплекса в условиях неполноты информации / И. Д. Моргоев, А. Э. Дзгоев, Р. В. Клюев, А. Д. Моргоева // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. -2022. - № 3(107). - С. 9-20.
25. Grigoras, G. An Efficient Approach for Flattening the Electricity Consumption Profile at Small and Medium Enterprises / G. Grigoras, B.-C. Neagu, O. Ivanov // 2019 IEEE 8th International Conference on Modern Power Systems (MPS). - 2019. - P. 1-4.
26. Aziza, H. Optimization of workflow scheduling in an energy-aware cloud environment / H.
Aziza,
S. Krichen // 2020 IEEE International Multi-Conference on: "Organization of Knowledge and Advanced Technologies" (OCTA). - 2020. - P 1-5.
27. Hou, W. Economic Power Consumption of Large Industrial Customers under Power Market Environment / W. Hou, M. Wang, X. Wang // 2020 IEEE 3rd Student Conference on Electrical Machines and Systems (SCEMS). - 2020. - P. 481-485.
28. Wei, N. Modeling and Optimization of Pumps Scheduling Considering the Time-of-use Electricity Tariff / N. Wei, R. Zhang, T. Hua, Y. Ye // 2020 IEEE 39th Chinese Control Conference (CCC).
- 2020. - P. 1704-1709.
29. Ахметшин, А.Р. Расчет удельных электрических нагрузок жилых зданий на основании фактических замеров / А.Р. Ахметшин, Ю.И. Солуянов, А.И. Федотов. Н.В. Чернова, В.И. Солуянов // Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. - 2022. - Т. 25(4). - С. 313-323.
30. Солуянов, Ю. И. Актуализация электрических нагрузок многоквартирных жилых домов / Ю. И. Солуянов, А. И. Федотов, Д. Ю. Солуянов, А. Р. Ахметшин // Вестник Чувашского университета. - 2020. - № 1. - С. 180-189.
31. Солуянов, Ю. И. Энергосберегающие решения в распределительных электрических сетях на основе анализа их фактических нагрузок / Ю. И. Солуянов, А. И. Федотов, А. Р. Ахметшин, В. А. Халтурин // Электроэнергия. Передача и распределение. - 2020. - № 5(62). - С. 6873.
32. Солуянов, Ю. И. Исследование электрических нагрузок многоквартирных жилых комплексов в период распространения новой коронавирусной инфекции / Ю. И. Солуянов, А. И. Федотов, А. Р. Ахметшин, В. И. Солуянов // Вопросы электротехнологии. - 2021. - № 2(31). - С. 5767.
33. Моргоев, И. Д. Искусственный интеллект в решении задачи выявления безучетного потребления электроэнергии / И. Д. Моргоев, А. Д. Моргоева // Цифровые технологии и платформенные решения для управления развитием электроэнергетики: Сборник научных трудов. -2023. - С. 253-258.
34. Zhou, S. Does ESG Impact Firms' Sustainability Performance? The Mediating Effect of Innovation Performance / S. Zhou, M.H.U. Rashid, S.A. Mohd. Zobair, F.A. Sobhani, A.B. Siddik // Sustainability. - 2023. - P. 1-21.
35. Мелансон, С. Сравнение шести типов литий-ионных аккумуляторов и их потенциала для СНЭЭ / С. Мелансон // Энергоэксперт. - 2023. - P. 64-65.
36. Islam, M.T. Lithium-Ion Battery Recycling in the Circular Economy: A Review / M.T. Islam, U. Iyer-Raniga // Recycling. - 2022. - P. 1-40.
37. Chen, X. An overview of lithium-ion batteries for electric vehicles / X. Chen, W. Shen, T. Tu Vo, Z. Cao, A. Kapoor // Proc. of the 10th International Power & Energy Conference (IPEC). - 2012.
- P. 230-235.
38. Степанчикова, И.Г. Современные технологии сбора и утилизации отработавших химических источников тока / И.Г. Степанчикова, В.А. Зайцев, В.В. Горбунова, А.В. Деревянко // Энергия: экономика, техника, экология. - 2009. - P. 60-65.
39. Зиленина, В.Г. Предпосылки утилизации отработанных химических источников тока в контексте внедрения принципов расширенной ответственности производителя в России / В.Г. Зиленина, О.В. Уланова, К. Дорнак // Экология и промышленность России. - 2017.
- P. 58-63.
40. Saxena, A. Technologies Empowered Environmental, Social, and Governance (ESG): An Industry 4.0 Landscape / A. Saxena, R. Singh, A. Gehlot, S.V. Akram, B. Twala, A. Singh, E.C. Montero, N. Priyadarshi // Sustainability. - 2023. - P. 1-17.
41. Yousaf, M.A. Integrating circular economy, SBTI, digital LCA, and ESG benchmarks for sustainable textile dyeing: a critical review of industrial textile practices / M.A. Yousaf, R. Aqsa // Global NEST Journal. - 2023. - P. 39-51.
42. Liu, M. Quantitative ESG disclosure and divergence of ESG ratings / M. Liu // Front. Psychol.
- 2022. - P. 1-19.
43. Методология присвоения рейтингов ESG. 2023. - URL: https://raexpert.ru/docbank7/57b/a7d/e85/35827e11353acf8098e2db0.pdf (дата доступа: 05.06.2024)
44. Марунова, А.В. Методы переработки ХИТ / А.В. Марунова // Научные исследования студентов и учащихся: Сборник статей IV Международной научно-практической конференции. -2021. - С. 5-52.
45. Cohen, G. ESG risks and corporate survival / G. Cohen // Environ Syst Decis. - 2023. - P. 1621.
46. Cohen, G. The impact of ESG risks on corporate value / G. Cohen // Rev Quant Finan Acc. -
2023.
- P. 1451-1468.
47. An, J. Economic analysis of current waste management in credit organisation from 11 asian countries vs Sberbank ESG reporting / J. An, A. Yu. Mikhaylov // Finance: Theory and Practice. - 2023.
- P. 173-184.
48. Wang, J. Digital Transformation Empowers ESG Performance in the Manufacturing Industry: From ESG to DESG / J. Wang, Z. Hong, H. Long // Sage Open. - 2023. - P. 1-21.
49. Nitlarp, T. The Impact Factors of Industry 4.0 on ESG in the Energy Sector / T. Nitlarp, S. Kiattisin // Sustainability. - 2022. - P. 1-19.
50. Yu, W. Industry 4.0-Enabled ESG Reporting: A Case from a Chinese Energy Company / W. Yu, Yu Gu, J. Dai // Journal of Emerging Technologies in Accounting. - 2022. - P. 1-29.
51. Xiangyu, B. The influence of perceived ESG and policy incentives on consumers' intention to purchase new energy vehicles: Empirical evidence from China / B. Xiangyu, P. Aweewan // Innovative Marketing. - 2023. - P. 187-198.
52. Zanoletti, A. A Review of Lithium-Ion Battery Recycling: Technologies, Sustainability, and Open Issues / A. Zanoletti, E. Carena, C. Ferrara, E. Bontempi // Batteries. - 2024, - №10. - P. 38. -DOI: 10.3390/batteries10010038.
53. Lin, H.-Y. Empirical Study of ESG Score Prediction through Machine Learning—A Case of Non-Financial Companies in Taiwan / H.-Y. Lin, B.-W. Hsu // Sustainability. - 2023. - P. 1-19.
54. Manusov, V. Z. Investigation of Load Schedules of Electrical Machines of a Mining Enterprise Using Wavelet Analysis / V. Z. Manusov, et al. // IEEE 23 International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM), 30 June - 4 July 2022. - Novosibirsk, 2022.
55. Antonenkov, D. V. Rang analysis of distributed electricity consumers of decentralized energy zones of the north and arctic regions of the Russian Federation / D. V. Antonenko, et al. // International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon 2018), 3 -4 Oct. 2018.
- Piscataway, 2018.
Авторы публикации
Латыпов Григорий Дамирович - аспирант кафедры электротехники, Уральский энергетический институт, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия.
Хальясмаа Александра Ильмаровна - канд. техн. наук, доц., заведующий научной лабораторией цифровых двойников в электроэнергетике, Уральский энергетический институт, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия. ORCID*: https://orcid.org/0000-0001-5327-6076. [email protected].
References
1. The Sustainable Development Goals Report. 2023. - URL: https://unstats.un.org/sdgs/report/2023/ (access date: 05.06.2024).
2. Jan, A.A. Solar Photovoltaic Technology and Its Impact on Environmental, Social and Governance (ESG) Performance: A Review / A.A. Jan, F.-W. Lai, M.K. Shad, S. E. A. Ali, S. Hamad. // KnE Social Sciences. - 2023. - P. 859-774.
3. Consolidated Set of the GRI Standards. Global Sustainability Standards Board (GSSB). 2022. -URL: https://www.globalreporting.org/how-to-use-the-gri-standards/gri-standards-english-language/ (access date: 05.06.2024).
4. Hazbi, F.E.L. Environmental, social, and governance (ESG) practices and Environmental performance: The mediation role of Technology Innovation / F.E.L. Hazbi, Y. Mounir // E3S Web of Conferences. - 2023. - P. 412-421.
5. Ukaz Prezidenta Rossiyskoy Federatsii ot 07.05.2024 «O natsional'nykh tselyakh razvitiya Rossiyskoy Federatsii na period do 2030 goda i na perspektivu do 2036 goda» [Decree of the Presid ent of the Russian Federation dated 05/07/2024 "On the national development goals of the Russian Federation for the period until 2030 and for the future until 2036"]. - URL: http://www.kremlin.ru/events/president/news/73986/ (access date: 05.06.2024). (in Russ.)
6. Rasporyazheniye Pravitel'stva RF ot 25.07.2017 №1589 -R «Ob utverzhdenii perechnya vidov otkhodov proizvodstva i potrebleniya, v sostav kotorykh vkhodyat poleznyye komponenty, zakhoroneniye kotorykh zapreshchayetsya» [Order of the Government of the Russian Federation dated July 25, 2017 No.
1589-R "On approval of the list of types of production and consumption waste, which includes useful components, the disposal of which is prohibited."] - URL: http://publication.pravo.gov.ru/document/0001201708020001/ 73986 (access date: 05.06.2024). (in Russ.)
7. Saeed, S. Advancing Circular Economy in Industrial Chemistry and Environmental Engineering: Principles, Alignment With United Nations Sustainable Development Goals, and Pathways to Implementation / S. Saeed, M.Y. Arshad, A.S. Ahmed // Eur. J. Chem. - 2023. - P. 414-428.
8. Федеральный закон от 24.06.1998 №89-ФЗ «Об отходах производства и потребления». -URL: http://pravo.gov.ru/proxy/ips/?docview&page=1&print=1&nd=102053807&rdk=57&&empire/ (access date: 05.06.2024). (in Russ.)
9. Информационное письмо Банка России от 12.07.2021 №ИН-06-28/49 «О рекомендациях по раскрытию публичными акционерными обществами нефинансовой информации, связанной с деятельностью таких обществ». - URL: https://www.cbr.ru/StaticHtml/File/117620/20210712_in-06-28_49.pdf/ (access date: 05.06.2024). (in Russ.)
10. Paat, A. Evaluating the potential of Estonia as European REE recycling capital via an environmental social governance risks assessment model / A. Paat, S.K.P. Veetil, V. Karu, M. Hitch. // Extr. Ind. Soc. - 2020. - P. 58-59.
11. Xu, Z. Analysis on the Path for Enterprises to Improve ESG under the Background of Digital Economy / Z. Xu, Z. Wang, Y. Su // Frontiers in Humanities and Social Sciences. - 2022.
- Vol. 2(5). - P. 95-102.
12. Duan, L. ESG Index Construction and China's ESG System // BCP Business & Management. -2023. - P. 175-180.
13. Behl, A. Exploring the relationship of ESG score and firm value using cross-lagged panel analyses: case of the Indian energy sector / A. Behl, P.S.R. Kumari, H. Makhija // Ann Oper Res. - 2022.
- P. 231-256.
14. Umeda, Y. Special Issue on Design and Manufacturing for Environmental Sustainability // Int. J. Automation Technol. - 2022. - P. 683.
15. Zakhmatov, D. Accounting for ESG risks in the discount rate for business valuation / D. Zakhmatov, V. Vagizova, G. Valitov // Journal of Corporate Finance Research. - 2022. - № 16(1). - P. 83-98.
16. Badreldin, A.M. Cost of Capital for ESG and Non-ESG Stocks: Regression- versus Theory-based Approaches / A.M. Badreldin, B. Nietert. - 2022. - P. 1-94.
17. Kusumaningrum, I. The Impact of Additioning ESG Factors in The Financial Model in Power Plant Development can be Categorized as a Burden or Benefit in PT XYZ / I. Kusumaningrum, C. A. Utama // Asian Journal of Engineering, Social and Health. - 2023. - P. 1102-1119.
18. Soares, G.G. Study of ESG criteria and metrics for the construction industry / G.G. Soares, F.H. Pereira // Ann Civil Environ Eng. - 2022. - Vol. 6. - P. 062-063.
19. Lee, S. The Effects of ESG Management on Business Performance: The Case of Incheon International Airport / S. Lee, J.-W. Park, D. Choi // Sustainability. - 2023. - P. 1-22.
20. Jacobs, M. Who cares wins. Connecting Financial Markets to a Changing World. 2004 - URL: https://documents1.worldbank.org/curated/en/280911488968799581/pdf/113237-WP-WhoCaresWins-2004.pdf (access date: 05.06.2024). (in Russ.)
21. Gilev, D.V. Regressionnyy analiz vliyaniya klimaticheskikh faktorov na elektropotrebleniye ob"yektov neftedobychi [Regression analysis of the influence of climatic factors on power consumption of oil production facilities] / D.V. Gilev, D.K. Yeltyshev // Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Elektrotekhnika, informatsionnyye tekhnologii, sistemy upravleniya [Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Electrical engineering, information technology, control systems.]. - 2020. - Vol. 35. - P. 152-168. (in Russ.)
22. Dzyuba, A.P. Prakticheskoye primeneniye metoda lineynogo programmirovaniya pri tsenozavisimom upravlenii elektropotrebleniyem [Practical application of the linear programming method in price-dependent power consumption management] / A.P. Dzyuba // Vektor nauki Tol'yattinskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Ekonomika i upravleniye [Vector of science of Tolyatti State University. Series: Economics and management.]. - 2019.
- Vol. 3(38). - P. 33-43. (in Russ.)
23. Gnatyuk, V. I. Planirovaniye elektropotrebleniya ob"yektov priportovogo elektrotekhnicheskogo kompleksa [Planning of power consumption of port electrical complex facilities] / V. I. Gnatyuk, A. V. Dokuchayev, O. R. Kivchun // Baltiyskiy morskoy forum: materialy VII Mezhdunarodnogo Baltiyskogo morskogo foruma [Baltic Maritime Forum: materials of the VII International Baltic Maritime Forum], 2019. - Vol. 6. - P. 238-250. (in Russ.)
24. Morgoyev, I. D. Prognozirovaniye potrebleniya elektroenergii predpriyatiyami narodnokhozyaystvennogo kompleksa v usloviyakh nepolnoty informatsii [Forecasting electricity consumption by enterprises of the national economic complex in conditions of incomplete information] / I.
© flamunoe r.ff., XanbncMaa A.M.
D. Morgoyev, A. E. Dzgoyev, R. V. Klyuyev, A. D. Morgoyeva // Izvestiya Kabardino-Balkarskogo nauchnogo [News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. -2022. - Vol. 3(107). - P. 9-20. (in Russ.)
25. Grigoras, G. An Efficient Approach for Flattening the Electricity Consumption Profile at Small and Medium Enterprises / G. Grigoras, B.-C. Neagu, O. Ivanov // 2019 IEEE 8th International Conference on Modern Power Systems (MPS). - 2019. - P. 1-4. (in Russ.)
26. Aziza, H. Optimization of workflow scheduling in an energy-aware cloud environment / H.
Aziza,
S. Krichen // 2020 IEEE International Multi-Conference on: "Organization of Knowledge and Advanced Technologies" (OCTA). - 2020. - P 1-5. (in Russ.)
27. Hou, W. Economic Power Consumption of Large Industrial Customers under Power Market Environment / W. Hou, M. Wang, X. Wang // 2020 IEEE 3rd Student Conference on Electrical Machines and Systems (SCEMS). - 2020. - P. 481-485.
28. Wei, N. Modeling and Optimization of Pumps Scheduling Considering the Time-of-use Electricity Tariff / N. Wei, R. Zhang, T. Hua, Y. Ye // 2020 IEEE 39th Chinese Control Conference (CCC).
- 2020. - P. 1704-1709.
29. Akhmetshin, A.R. Raschet udel'nykh elektricheskikh nagruzok zhilykh zdaniy na osnovanii fakticheskikh zamerov [Calculation of specific electrical loads of residential buildings based on actual measurements] / A.R. Akhmetshin, YU.I. Soluyanov, A.I. Fedotov. N.V. Chernova, V.I. Soluyanov // Vestnik MGTU. Trudy Murmanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of MSTU. Proceedings of the Murmansk State Technical University]. - 2022. - Vol. 25(4). - P. 313-323. (in Russ.)
30. Soluyanov, Yu. I. . Aktualizatsiya elektricheskikh nagruzok mnogokvartirnykh zhilykh domov [Updating the electrical loads of apartment buildings] / YU. I. Soluyanov, A. I. Fedotov, D. YU. Soluyanov, A. R. Akhmetshin // Vestnik Chuvashskogo universiteta [Bulletin of the Chuvash University].
- 2020. - Vol. 1. - P. 180-189. (in Russ.)
31. Soluyanov, YU. I. Energosberegayushchiye resheniya v raspredelitel'nykh elektricheskikh setyakh na osnove analiza ikh fakticheskikh nagruzok [Energy-saving solutions in electrical distribution networks based on analysis of their actual loads] / YU. I. Soluyanov, A. I. Fedotov, A. R. Akhmetshin, V. A. Khalturin // Elektroenergiya. Peredacha i raspredeleniye [Electricity. Transmission and distribution]. -2020. - Vol. 5(62). - P. 68-73. (in Russ.)
32. Soluyanov, YU. I. Issledovaniye elektricheskikh nagruzok mnogokvartirnykh zhilykh kompleksov v period rasprostraneniya novoy koronavirusnoy infektsii [Study of electrical loads of multiapartment residential complexes during the spread of a new coronavirus infection] / YU. I. Soluyanov, A. I. Fedotov, A. R. Akhmetshin, V. I. Soluyanov // Voprosy elektrotekhnologii [Issues of electrical technology] - 2021. - Vol. 2(31). - P. 57-67. (in Russ.)
33. Morgoyev, I. D. Iskusstvennyy intellekt v reshenii zadachi vyyavleniya bezuchetnogo potrebleniya elektroenergii [Artificial intelligence in solving the problem of identifying unmetered electricity consumption] / I. D. Morgoyev, A. D. Morgoyeva // Tsifrovyye tekhnologii i platformennyye resheniya dlya upravleniya razvitiyem elektroenergetiki: Sbornik nauchnykh trudov [Digital technologies and platform solutions for managing the development of the electric power industry: Collection of scientific papers]. - 2023. - P. 253-258. (in Russ.)
34. Zhou, S. Does ESG Impact Firms' Sustainability Performance? The Mediating Effect of Innovation Performance / S. Zhou, M.H.U. Rashid, S.A. Mohd. Zobair, F.A. Sobhani, A.B. Siddik // Sustainability. - 2023. - P. 1-21.
35. Melanson, S. Sravneniye shesti tipov litiy-ionnykh akkumulyatorov i ikh potentsiala dlya SNEE [Comparison of six types of lithium-ion batteries and their potential for energy saving] / S. Melanson // Energoekspert [Energoexpert.]. - 2023. - P. 64-65. (in Russ.)
36. Islam, M.T. Lithium-Ion Battery Recycling in the Circular Economy: A Review / M.T. Islam, U. Iyer-Raniga // Recycling. - 2022. - P. 1-40.
37. Chen, X. An overview of lithium-ion batteries for electric vehicles / X. Chen, W. Shen, T. Tu Vo, Z. Cao, A. Kapoor // Proc. of the 10th International Power & Energy Conference (IPEC). - 2012.
- P. 230-235.
38. Stepanchikova, I.G. Sovremennyye tekhnologii sbora i utilizatsii otrabotavshikh khimicheskikh istochnikov toka [Modern technologies for collection and disposal of spent chemical current sources] / I.G. Stepanchikova, V.A. Zaytsev, V.V. Gorbunova, A.V. Derevyanko // Energiya: ekonomika, tekhnika, ekologiya [Energy: economics, technology, ecology.]. - 2009. - P. 60-65. (in Russ.)
39. Zilenina, V.G. Predposylki utilizatsii otrabotannykh khimicheskikh istochnikov toka v kontekste vnedreniya printsipov rasshirennoy otvetstvennosti proizvoditelya v Rossii [Prerequisites for recycling waste chemical power sources in the context of introducing the principles of extended producer responsibility in Russia] / V.G. Zilenina, O.V. Ulanova, K. Dornak // Ekologiya i promyshlennost' Rossii
[Ecology and industry of Russia.]. - 2017.
- P. 58-63. (in Russ.)
40. Saxena, A. Technologies Empowered Environmental, Social, and Governance (ESG): An Industry 4.0 Landscape / A. Saxena, R. Singh, A. Gehlot, S.V. Akram, B. Twala, A. Singh, E.C. Montero, N. Priyadarshi // Sustainability. - 2023. - P. 1-17.
41. Yousaf, M.A. Integrating circular economy, SBTI, digital LCA, and ESG benchmarks for sustainable textile dyeing: a critical review of industrial textile practices / M.A. Yousaf, R. Aqsa // Global NEST Journal. - 2023. - P. 39-51.
42. Liu, M. Quantitative ESG disclosure and divergence of ESG ratings / M. Liu // Front. Psychol.
- 2022. - P. 1-19.
43. Metodologiya prisvoyeniya reytingov ESG [Methodology for assigning ESG ratings]. - URL: https://raexpert.ru/docbank7/57b/a7d/e85/35827e11353acf8098e2db0.pdf (access date: 05.06.2024) (in Russ.)
44. Marunova, A.V. Metody pererabotki KHIT [Methods for processing chemical waste] / A.V. Marunova // Nauchnyye issledovaniya studentov i uchashchikhsya: Sbornik statey IV Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Scientific research of students and students: Collection of articles of the IV International Scientific and Practical Conference]. - 2021. - P. 5-52. (in Russ.)
45. Cohen, G. ESG risks and corporate survival / G. Cohen // Environ Syst Decis. - 2023. - P. 1621.
46. Cohen, G. The impact of ESG risks on corporate value / G. Cohen // Rev Quant Finan Acc. -
2023.
- P. 1451-1468.
47. An, J. Economic analysis of current waste management in credit organisation from 11 asian countries vs Sberbank ESG reporting / J. An, A. Yu. Mikhaylov // Finance: Theory and Practice. - 2023.
- P. 173-184.
48. Wang, J. Digital Transformation Empowers ESG Performance in the Manufacturing Industry: From ESG to DESG / J. Wang, Z. Hong, H. Long // Sage Open. - 2023. - P. 1-21.
49. Nitlarp, T. The Impact Factors of Industry 4.0 on ESG in the Energy Sector / T. Nitlarp, S. Kiattisin // Sustainability. - 2022. - P. 1-19.
50. Yu, W. Industry 4.0-Enabled ESG Reporting: A Case from a Chinese Energy Company / W. Yu, Yu Gu, J. Dai // Journal of Emerging Technologies in Accounting. - 2022. - P. 1-29.
51. Xiangyu, B. The influence of perceived ESG and policy incentives on consumers' intention to purchase new energy vehicles: Empirical evidence from China / B. Xiangyu, P. Aweewan // Innovative Marketing. - 2023. - P. 187-198.
52. Zanoletti, A. A Review of Lithium-Ion Battery Recycling: Technologies, Sustainability, and Open Issues / A. Zanoletti, E. Carena, C. Ferrara, E. Bontempi // Batteries. - 2024. - Vol. 10. - P. 38. -D0I:10.33 90/batteries 10010038.
53. Lin, H.-Y. Empirical Study of ESG Score Prediction through Machine Learning—A Case of Non-Financial Companies in Taiwan / H.-Y. Lin, B.-W. Hsu // Sustainability. - 2023. - P. 1-19.
54. Manusov, V. Z. Investigation of Load Schedules of Electrical Machines of a Mining Enterprise Using Wavelet Analysis / V. Z. Manusov, et al. // IEEE 23 International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM), 30 June - 4 July 2022. - Novosibirsk, 2022.
55. Antonenkov, D. V. Rang analysis of distributed electricity consumers of decentralized energy zones of the north and arctic regions of the Russian Federation / D. V. Antonenko, et al. // International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon 2018), 3 -4 Oct. 2018.
- Piscataway, 2018.
Authors of the publication
Grigorii D. Latypov - Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin Alexandra I. Khalyasmaa - Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin Шифр научной специальности: 2.4.2. Электротехнические комплексы и системы Получено 18.05.2024 г.
Отредактировано 27.07.2024 г.
Принято
01.09.2024 г.
