【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿能源设备，具体涉及基于多元储能的矿井低碳能源系统。
技术介绍
1、“双碳”目标下煤炭生产企业也在加快绿色转型步伐，利用矿区闲置的土地建设新能源发电，提高绿电比重，降低生产环节中的能耗和碳排放。矿区能源系统也正由高碳能源系统向低碳能源系统逐步过渡，原有电/热/冷的供应方式和消费模式也在发生变化，电力供应由外部区域电网向“区域电网+自建新能源”转变，热力供应由传统燃煤锅炉供热向“矿井余热+可再生能源供热”转变。随着未来可再生能源渗透率不断提高，矿区会逐步转向建设大规模风光新能源，其不确定性对矿区能源系统的稳定性带来严峻的影响，大比例的新能源绿电矿区就地消纳成为一大难题。另外，煤炭行业企业近年来也提出“零碳矿井”、“产炭不排碳”、“零碳煤供应”等发展理念，但矿井所处区域偏僻，且其冷/热/电负荷差异很大，电力网、热力网、冷量网互相独立。目前，作为降碳核心的矿井能源系统，仍以外部区域电网为主，接入新能源的比例很低，主要以分布式光伏为主，也暂未有针对矿井的零碳/低碳能源系统。
2、以储电、储热、储冷、储氢为主的多元储能矿井能源系统能够打破多能流间的时空差异壁垒，实现不同能源之间单、双向转化和存储，平抑系统波动，解决接入新能源后对矿井能源系统安全性造成的威胁，在长周期内平衡新能源的不确定性和负荷的波动性，提高系统稳定性及改善系统运行经济性。随着“零碳矿井”、“零碳矿区”等的逐步推进实施，矿区自建新能源比例会越来越高，以多元储能为基础的矿井能源系统将会成为主要方向。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于基于多元储能的矿井低碳能源系统，解决了现有技术中存在的目前矿井能源系统仍以外部区域电网为主，矿区新能源大规模接入后自我消纳的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，基于多元储能的矿井低碳能源系统，包括发电模块，发电模块通过导线分别连接有电池储能、电解槽、电锅炉与储能转化电机，储能转化电机输出轴依次连接有透平与压缩机，压缩机与透平之间连接有储热装置，透平输出端通过管道连接有蓄冷罐，蓄冷罐连接有预热器，预热器与压缩机连接，电解槽通过管道分别连接有储氢罐和储氧罐，储氧罐连接有燃料电池，电锅炉与燃料电池分别通过管道与储热装置连接。
3、本专利技术的特点还在于：
4、储热装置包括熔盐储热罐与热水罐，熔盐储热罐通过管道与热水罐连接，热水罐与透平连接，熔盐储热罐与压缩机连接。
5、发电模块包括矿区风力发电与矿区光伏发电，矿区风力发电、矿区光伏发电、电池储能、储能转化电机与燃料电池通过导线分别连接有矿区生产生活用电。
6、预热器通过管道还连接有矿井余热源热泵。
7、储氧罐通过管道连接有矿井水曝气池。
8、蓄冷罐通过管道连接有矿井井下降温用冷设施，热水罐管道连接有矿井井筒防冻用热设施。
9、热水罐通过管道连接有矿井瓦斯发电机，矿井瓦斯发电机通过导线与矿区生产生活用电连接。
10、本专利技术的有益效果是：
11、本专利技术提出的基于多元储能的矿区低碳能源系统打破了现有“单一供能”体系的局限，实现矿区生产电/热/冷交互。同时，解决了矿区自建新能源发电的消纳难题，促进绿电不同时间尺度下的冷/热/电能流间的耦合转化，提高可再生消纳比例和矿井能源系统效率，着力降低矿区碳排放水平，实现低碳排放。
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1.基于多元储能的矿井低碳能源系统，其特征在于，包括发电模块(1)，所述发电模块(1)通过导线分别连接有电池储能(3)、电解槽(4)、电锅炉(7)与储能转化电机(11)，所述储能转化电机(11)输出轴依次连接有透平(12)与压缩机(13)，所述透平(12)与压缩机(13)之间连接有储热装置(2)，所述透平(12)输出端通过管道连接有蓄冷罐(16)，所述蓄冷罐(16)连接有预热器(17)，所述预热器(17)与压缩机(13)连接，所述电解槽(4)通过管道分别连接有储氢罐(5)和储氧罐(6)，所述储氧罐(6)连接有燃料电池(9)，所述电锅炉(7)与燃料电池(9)分别通过管道与储热装置(2)连接。
2.根据权利要求1所述的基于多元储能的矿井低碳能源系统，其特征在于，所述储热装置(2)包括熔盐储热罐(14)与热水罐(15)，所述熔盐储热罐(14)通过管道与所述热水罐(15)连接，所述热水罐(15)与透平(12)连接，所述熔盐储热罐(14)与压缩机(13)连接。
3.根据权利要求1所述的基于多元储能的矿井低碳能源系统，其特征在于，所述发电模块包括矿区风力发电(20)与
4.根据权利要求1所述的基于多元储能的矿井低碳能源系统，其特征在于，所述预热器(17)通过管道还连接有矿井余热源热泵(18)。
5.根据权利要求1所述的基于多元储能的矿井低碳能源系统，其特征在于，所述储氧罐(6)通过管道连接有矿井水曝气池(8)。
6.根据权利要求2所述的基于多元储能的矿井低碳能源系统，其特征在于，所述蓄冷罐(16)通过管道连接有矿井井下降温用冷设施(23)，所述热水罐(15)管道连接有矿井井筒防冻用热设施(22)。
7.根据权利要求3所述的基于多元储能的矿井低碳能源系统，其特征在于，所述热水罐(15)通过管道连接有矿井瓦斯发电机(10)，所述矿井瓦斯发电机(10)通过导线与矿区生产生活用电(19)连接。
...【技术特征摘要】
1.基于多元储能的矿井低碳能源系统，其特征在于，包括发电模块(1)，所述发电模块(1)通过导线分别连接有电池储能(3)、电解槽(4)、电锅炉(7)与储能转化电机(11)，所述储能转化电机(11)输出轴依次连接有透平(12)与压缩机(13)，所述透平(12)与压缩机(13)之间连接有储热装置(2)，所述透平(12)输出端通过管道连接有蓄冷罐(16)，所述蓄冷罐(16)连接有预热器(17)，所述预热器(17)与压缩机(13)连接，所述电解槽(4)通过管道分别连接有储氢罐(5)和储氧罐(6)，所述储氧罐(6)连接有燃料电池(9)，所述电锅炉(7)与燃料电池(9)分别通过管道与储热装置(2)连接。
2.根据权利要求1所述的基于多元储能的矿井低碳能源系统，其特征在于，所述储热装置(2)包括熔盐储热罐(14)与热水罐(15)，所述熔盐储热罐(14)通过管道与所述热水罐(15)连接，所述热水罐(15)与透平(12)连接，所述熔盐储热罐(14)与压缩机(13)连接。
3.根据权利要求1所述的基于多元...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱磊，李瑞华，王龙飞，邴喆，王帅，董宝光，李庆，向轶，武进，
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：
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