一种耦合新能源的矿井供热系统设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种耦合新能源的矿井供热系统设计方法，步骤1、分区分项逐时预测分析矿井热负荷；步骤2、评估矿井区域热源资源条件；步骤3、计算矿井可用热源供应量；步骤4、矿井供热系统源荷分区匹配响应；步骤5、系统容量配置及优化。本发明专利技术围绕矿井小型燃煤锅炉房淘汰后供热热源多元化的新问题，以矿井工业余热为基础，耦合新能源作为调节热源，外部电能作为应急，并结合熵值法对系统配置进行优化。并结合熵值法对系统配置进行优化。并结合熵值法对系统配置进行优化。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合新能源的矿井供热系统设计方法


[0001]本专利技术属于煤矿供热
，涉及一种耦合新能源的矿井供热系统设计方法。

技术介绍

[0002]矿井多数位于离工业园区或城区较远的偏远地区，集中供热等方式难以覆盖，多采用自建燃煤锅炉房来保障矿井的供热需求。立井井壁结冰和斜井路面结冰会对设备和人员安全构成严重威胁，矿井供热是保障矿井安全生产的一个重要方面。矿井热负荷相对较小，燃煤锅炉吨位有些矿井在20t/h以下。近年来，随着小型燃煤锅炉关停和“双碳”目标的推进，未来矿井燃煤锅炉房淘汰后供热缺口难以弥补，而矿区又有大量闲置的采煤沉陷区和其他土地资源，国家已鼓励建设矿区光伏和风电，这为新能源参与矿井供热创造了条件，也是未来解决矿井供热热源不足的一条很重要路线。目前，尚无新能源耦合参与矿井供热系统的设计方法和标准。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种耦合新能源的矿井供热系统设计方法，通过耦合新能源解决了矿井供热人员不足的问题。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是，一种耦合新能源的矿井供热系统设计方法，具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合新能源的矿井供热系统设计方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：步骤1、分区分项逐时预测分析矿井热负荷：考虑系统热损失和裕量系数后分别分区逐时模拟计算井筒防冻热负荷Q1、建筑热负荷Q2、生活洗浴热负荷Q3和矿井总热负荷Q，得到矿井全年热负荷逐时曲线；步骤2、评估矿井区域热源资源条件：对矿井所处区域的太阳能和风资源赋存条件进行评估，判断矿井是否有条件开展耦合新能源供热，若是则继续执行后续步骤，若否则该矿井供热系统无法耦合新能源；步骤3、计算矿井可用热源供应量：根据矿井热源资源评估结果，计算有利用价值的热源资源最大供应量，包括矿井工业余热量P1，太阳能集热量Q
s
、光伏发电量E1和风力发电量E
th
；步骤4、矿井供热系统源荷分区匹配响应：按照“分时分区、动态平衡”的设计原则、“矿井工业余热为基础热源，耦合新能源为调节热源，外部电能作为应急热源”设计思路，根据空间距离的远近将矿井用热终端划分不同区域，再根据区域内热源分布情况依次按照按工业余热、新能源、外部电网的次级顺序增加供热量直至与区域内矿井总热负荷相匹配，以各区域热平衡为基础构成整个矿井供热循环大平衡；步骤5、系统容量配置及优化：依据源荷分区匹配响应结果，通过调整变量得到多种系统配置方案，所述变量包括热源类别、各热源供热量占比、运行策略，将碳排放强度、综合能效、设备利用率、投资作为指标利用熵值法计算各指标权重，在多种系统配置方案中选择综合评价值最高的方案作为最终方案。2.根据权利要求1所述的一种耦合新能源的矿井供热系统设计方法，其特征在于，所述步骤1计算井筒防冻热负荷Q1、建筑热负荷Q2、生活洗浴热负荷Q3和矿井总热负荷Q具体如下：Q(t)＝K
×
(Q1(t)+Q2(t)+Q3(t))
ꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，Q(t)为t时刻总热负荷，kW；K为考虑系统热损失的总热负荷裕量系数；Q1(t)＝1.1
×
ρ
×
C
p
×
L
×
(2
‑
t
e
)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)式(2)中，Q1(t)为t时刻井筒防冻热负荷，kW；L为井口进风量，m3/s；ρ为当地大气压下空气2℃时的密度，kg/m3；C
P
为当地大气压下空气2℃时的定压比热，kJ/(kg
·
℃)；t
e
为t时刻当地环境温度，℃；式(3)中，Q2(t)为t时刻建筑热负荷，kW；K2为建筑热负荷的裕量系数；K
i
为第i个建筑物单位体积热指标，W/(m3·
℃)；V
i
为第i个建筑物体积，m3；t
i
为第i个建筑物室内设计温度，℃；式(4)中，Q3(t)为t时刻生活洗浴热负荷，kW；K3为生活洗浴热负荷裕量系数；V3为单次洗浴用水量，m3；Δt3为洗浴用水温升；T3为单次加热洗浴用水时长，h。3.根据权利要求1所述的一种耦合新能源的矿井供热系统设计方法，其特征在于，所述
步骤2具体为：矿井所处区域的太阳能和风资源赋存条件评估主要分为太阳能资源评估和风资源评估，按照《太阳能资源评估方法》GB/T 37526
‑
2019若太阳能资源等级达到C级以上，且矿井有闲置的屋顶及沉陷区土地面积，则适宜建设光伏发电；按照《风电场风能资源评估方法》GB/T 18710
‑
2002若风资源等级达到3级以上，且建设区域地表沉降小于《陆上风电场工程风电机组基础设计规范》中规定的地基变形允许值，则适宜建设风力发电；若矿井所处区域适宜建设光伏发电或风力发电或两者同时满足，则可以开展矿井耦合新能源供热。4.根据权利要求1所述的一种耦合新能源的矿井供热系统设计方法，其特征在于，所述步骤3中计算矿井工业余热量P1，光伏发电量E1和风力发电量E
th
具体为：P1＝P
HC
+P
AP
+P
gas
ꢀꢀꢀꢀ
(5)式(5)中，P
HC
为矿井水和矿井回风余热可供应量，kW；P
AP
为矿井空压机余热可供应量，kW；P
gas
为瓦斯发电机组余热可供应量，kW；P
HC
＝∑c
p,source
×
m
source
×
Δt
source
×
COP/(COP
‑
1)
ꢀꢀꢀꢀ
(6)式(6)中，c
p,source
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞华，武进，董宝光，李超，王帅，王东军，王龙飞，向轶，李庆，
申请(专利权)人：中煤能源研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：