[发明专利]融合筒仓虚拟储能的煤矿带式输送系统节能优化调度方法

说明书

本发明公开了一种融合筒仓虚拟储能的煤矿带式输送系统节能优化调度方法，所述方法包括以下步骤：构建虚拟储能系统模型、风机模型、光伏模型；以日运行成本最小为目标建立考虑筒仓虚拟储能的带式输送系统优化调度的目标函数；构建虚拟储能系统约束和电功率约束的条件；在MATLAB中调用fmincon函数对目标函数进行求解。本发明用以解决由于煤矿带式输送机定带速运行导致的带式输送机经常处于半载、空载的运行状态从而引发的带式输送机能效低下、电费成本过高以及磨损严重使用寿命降低的问题；同时，本方法充分挖掘带式输送机所配置的筒仓的虚拟储能能力，提高了分布式能源本地消纳能力，进一步降低带式输送机电费成本。

技术领域

本发明涉及煤矿带式输送系统领域，尤其涉及一种融合筒仓虚拟储能的煤矿带式输送系统节能优化调度方法。

背景技术

带式输送机作为一种连续运输设备，被广泛应用于煤矿中散料煤炭的运输，其能耗仅次于采掘系统，占到煤矿生产用电的17％以上^[1]。现有大部分带式输送机的带速常保持恒定运行，考虑到由于煤矿生产具有不连续性，带式输送机往往处于半载甚至空载的运行状态，效率较为低下^[2]。针对以上问题，对于带式输送机变速控制的研究已成为热点。文献[3]构建了用于调速控制的带式输送机能耗模型，为后续的优化提供模型基础；文献[4]通过对煤矿带式输送机进行开关控制转移了高电价时段负荷，降低了煤矿运输成本；文献[5]在文献[4]基础上采用开关控制和变速控制两种控制方式进行优化，验证了变速控制的优越性；文献[6]在带式输送机变速控制中引入闭环控制，提高了控制策略的抗干扰能力；文献[7-8]进一步考虑了带式输送机变速瞬时力学特征，用一种改进的三步法确定最小调速时间，使速度控制更具实用性。上述研究大多针对带式输送机本身节能效果展开，并未充分利用带式输送系统所具有的柔性调节能力，辅助用户侧资源的高效率利用。

近些年在工业领域，已有很多专家学者针对高耗能环节，挖掘其中可调节的柔性资源，形成虚拟储能单元，并结合实时电价，将电能进行转化存储。文献[9]针对洗煤重介质旋流器，引入了一种泵储系统，在用电低谷时储存洗煤介质，降低了洗煤环节电费成本；文献[10]通过协调下坡带式输送机的带速及其与电网的功率交互，利用所蓄积的势能，降低输送过程电费成本；文献[11]利用弹簧组存储抽油机换向惯性能量，改善了电机运行环境，降低了抽油机能耗。

虽然近些年对工业柔性储能资源的开发已经展开，但相关研究仍然较少，高能耗工业流程仍有大量节能潜力可供挖掘。

发明内容

本发明提供了一种融合筒仓虚拟储能的煤矿带式输送系统节能优化调度方法，本发明用以解决由于煤矿带式输送机定带速运行导致的带式输送机经常处于半载、空载的运行状态从而引发的带式输送机能效低下、电费成本过高以及磨损严重使用寿命降低的问题；同时，本方法充分挖掘带式输送机所配置的筒仓的虚拟储能能力，提高了分布式能源本地消纳能力，进一步降低带式输送机电费成本，详见下文描述：

一种融合筒仓虚拟储能的煤矿带式输送系统节能优化调度方法，所述方法包括以下步骤：

构建虚拟储能系统模型、风机模型、光伏模型；

以日运行成本最小为目标建立考虑筒仓虚拟储能的带式输送系统优化调度的目标函数；

构建虚拟储能系统约束和电功率约束的条件；

在MATLAB中调用fmincon函数对目标函数进行求解。

其中，所述电功率约束的条件具体为：

P_ex,t＝P_T,t-P_WT,t-P_PV,t

其中，P_WT,t、P_PV,t、P_T,t、P_ex,t分别为第t时段风机出力、光伏出力、带式输送机用电功率和向配电网购电功率，各功率单位均为kW。