[发明专利]基于清洁能源的矿山高品质能源-资源协同产出系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于清洁能源的矿山高品质能源‑资源协同产出系统，包括可再生能源电站、煤矿综合能源系统、废弃矿井抽水蓄能系统，适用于可再生资源、煤矿伴生能源和采后地下空间资源的综合利用与协同调度。对于新老矿区的梯次利用，在废弃矿井的地上与地下巨大空间发展可再生能源与矿山抽水蓄能，实现了煤矿采中伴生能源高效利用，采后余留资源的再利用，以及清洁能源的高比例消纳；对于可再生能源进行综合开发利用，结合开采矿山，就地消纳可再生能源，改善可再生能源的间歇性、波动性，将传统矿山转变集“矿‑风‑光‑热‑储”一体化的传统能源与新能源耦合的用能系统。本发明还公开了一种基于清洁能源的矿山高品质能源‑资源协同产出方法。

技术领域

本发明属于能源综合利用技术领域，具体的为一种基于清洁能源的矿山高品质能源-资源协同产出系统及方法。

背景技术

由于富煤区与新能源富集区高度重合，煤炭企业会从煤炭的单一开采逐步向清洁能源过渡，发展太阳能、风能、水能、地热能等绿色低碳新能源是实现煤炭高品质生产的有效途径。矿山的储能系统与清洁能源结合可以改善新能源出力的波动性、间歇性，而矿山的采空区与周边区域反过来可以解决新能源与储能开发占地面积大，土地资源约束明显等问题。通过矿山与清洁能源的耦合，可以实现矿山能源的持续供给。

现阶段，废弃矿井得不到充分利用与修复，在开采矿井也有大量的能源需求，清洁化转型提升空间巨大。将矿山、清洁能源、储能统一整合成一个系统后，不仅可以满足煤矿自身用能需要，就地消纳可再生能源，而且可以作为优秀的高品质电源为电网提供高品质电能服务和辅助市场产品，降低电网侧一次设备投入，提高设备利用率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于清洁能源的矿山高品质能源-资源协同产出系统及方法，根据煤矿综合能源系统的特点，实现可再生的清洁能源和矿井采后地下空间资源的综合利用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明首先提出了一种基于清洁能源的矿山高品质能源-资源协同产出系统，包括：

煤矿综合能源系统，包括用能负荷和衍生能源利用，所述用能负荷包括柔性可控负荷和常规负荷；

可再生能源电站，包括分布式的可再生能源发电设备和并网控制设备；

废弃矿井抽水蓄能系统，包括抽水蓄能装置、上水库和下水库，用于平抑可再生能源出力的间歇性、波动性；所述抽水蓄能装置包括地下抽水机组和水力发电机组；

所述可再生能源电站、废弃矿井抽水蓄能系统以及煤矿综合能源系统通过区域内输电线路形成区域型电力网络，所述区域型电力网络与外部电网之间连接交互；

所述可再生能源电站与所述废弃矿井抽水蓄能系统之间的电能互补以所述外部电网的电价实现，且：

当所述可再生能源电站与所述废弃矿井抽水蓄能系统的发电可以满足所述煤矿综合能源系统的用电需求时：

在电价谷和电价平时段：

若所述可再生能源电站出力大于煤矿综合能源系统的生产运行需要，则盈余的电能则输送到所述废弃矿井抽水蓄能系统，进行抽水蓄能；若所述可再生能源电站出力小于煤矿综合能源系统的生产运行需要，所述废弃矿井抽水蓄能系统放水发电仅对可再生能源出力的不足进行补充，以满足所述煤矿综合能源系统的负荷需求；

在电价峰时段：

在满足所述抽水蓄能装置容量、爬坡约束的条件以及所述区域型电力网络的调峰需求的条件下，所述可再生能源电站和所述废弃矿井抽水蓄能系统的发电盈余对所述外部电网送电；

当所述可再生能源电站与所述废弃矿井抽水蓄能系统的发电不能满足所述煤矿综合能源系统的用电需求时，则从所述外部电网购电。