西部地区矿井多能互补热电协同供能系统配置优化
王龙飞
王帅
李庆
李瑞华
武进
向轶
邴喆
中煤能源研究院有限责任公司清洁利用研究所,陕西 西安 710054
摘要：随着"双碳"目标的深入推进,利用可再生能源资源降低煤炭开采过程的碳排放成为重要发展趋势,而矿井供能采用可再生能源面临着资源禀赋条件复杂、可再生能源波动、能源利用技术多样、用能负荷需求多变等多重问题.为实现对煤矿不同供给需求边界条件下的定制化开发,以西部地区年产 8Mt纳林河 2号矿井热电供能系统为研究对象,提出了结合可再生能源及煤矿伴生资源的矿井多能互补热电供能系统与配置优化方法.该系统利用光伏、风电、热泵、储能等能源生产转换储存设备在可行边界条件下实现能量生产转化与平移,实现煤矿电能与热能互补互济与能源共享.通过分析矿井热电等能源需求及矿区太阳能、风能和伴生资源的源荷特征,在气象条件、分时电价、设备容量等边界约束下,采用供能总成本最低的方式满足矿井热能与电能的实时需求.基于负荷数据、设备模型、优化算法构建了多能互补热电协同供能模型,并提出了基于经济性、能效性、环保性、安全可靠性多维度评价指标体系,对该系统进行了研究分析与评价.结果表明:多能互补热电协同供能系统能够实现矿井供能系统的清洁低碳热电协同供能,有效降低对化石燃料的依赖,以年产 8Mt纳林河 2号矿井为例,采用多能互补热电协同供能系统可大幅降低能源采购成本,系统运行总费用可降低 50%以上,系统绿色能源占比可提高到 65%以上,实现80%以上可再生能源发电量自发自用,每年可以减少二氧化碳排放45%以上.
关键词：碳中和煤矿多能互补余热利用规划配置低碳环保
分类号：TD82(矿山开采)TK019(一般性问题)
资助基金：中国中煤能源集团重点科技资助项目(20221CY011)中国中煤能源集团D1企业科技资助项目(ZM-SXM*GS-25-01)
论文发表日期：2025-05-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 2739-2751 )
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