[发明专利]一种能源综合利用配置与运行方法

说明书

本发明属于矿井余热资源利用领域，公开了一种能源综合利用配置与运行方法。该能源综合利用配置与运行方法通过将能源综合利用系统的系统组成、用户负荷需求、资源条件和设备参数的输入条件输入考虑系统经济性与环保性的优化配置模型，并确定运行条件和系统性能，并将运行条件输入考虑系统经济性与环保性的优化运行模型计算得到能源综合利用系统的最优运行策略。该能源综合利用配置与运行方法同时考虑了系统的经济性和环保性，在保证煤矿井筒防冻的热量和系统总体经济效益需求的情况下，实现了能源的梯级利用，实现了节能减排，能有效提高能源综合利用效率，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及矿井余热资源利用领域，公开了一种能源综合利用配置与运行方法及能源综合利用系统。

背景技术

煤矿企业在冬季有着井筒防冻需求，目的是防止寒冷空气进入井筒后遇到井筒淋水和潮湿空气，导致在井壁、罐道梁等地方结冰，堵塞井筒的部分断面，影响井筒风流，会对提升设备和人员的安全构成严重威胁。目前，煤矿井筒防冻热需求主要通过燃煤锅炉或燃气锅炉满足，前者存在能耗高、热效率低、污染严重等问题，后者存在燃料供应不稳定、运行费用高和氮氧化物排放高等问题。近年来，随着大气环境形势的日益严峻和我国对环境问题的日益重视，国家相关部门对燃煤锅炉吨位提出了严格的限制要求，全国多地规定每小时10蒸吨及以下燃煤锅炉全部淘汰。煤矿供热用燃煤锅炉大多吨位处在拆除范围内，因此亟需寻求一种既符合节能减排要求，又经济可行的供热方式。

与此同时，煤矿企业拥有种类丰富的余热资源，主要包括空压机余热、矿井水余热、矿井回风余热、瓦斯热能、洗浴废水余热等。这些余热总量大，若对余热资源加以利用，再辅以空气能、太阳能等可再生能源，可替代燃煤或燃气锅炉解决矿区井筒防冻热需求，具有节能、环保、经济性好的优势，符合煤矿企业绿色低碳发展的趋势。

对于上述这种使用煤矿余热的多输入-多输出的复杂能源系统，没有普遍适用的技术方案，系统的形式、主辅设备及其容量可选范围大，它的配置与用户负荷需求及所在地区的资源条件、气候特征、能源价格及供应情况等密切相关。这种系统优势的充分发挥必须建立在合理优化配置和优化运行的基础上，即优化选择主要设备的种类、容量、台数，并优化设备开机台数、开机负荷率。

对于复杂能源系统的优化配置和优化运行，基于模型的数学规划方法被广泛应用。然而，现有方法都以典型日负荷为计算基础，未考虑极端负荷，直接应用于煤矿井筒防冻系统，往往会导致配置结果偏小，无法满足极端工况下的井筒防冻需求，严重时会造成井筒结冰等安全事故。实际上，整个供能期的负荷是不断变化的，往往与典型日相去甚远，根据典型日负荷获得的系统最优运行策略无实际意义，性能结果也不足够准确，往往会误导决策者做出错误的决策。最后，现有方法大多只关注系统经济性，面对日益严峻的环境问题，只考虑经济效益的方法已不能满足使用要求，在考虑经济性的同时还需考虑环保性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能源综合利用配置与运行方法，能够综合考虑多种因素，在保证煤矿井筒防冻系统的热量和经济效益需求的情况下，能够节能减排，提高能源利用效率，具有良好的经济效益。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

该能源综合利用配置与运行方法包括如下步骤：

S1、确定输入条件，输入条件包括：能源综合利用系统的系统组成、用户负荷需求、资源条件和设备参数；

S2、建立同时考虑系统经济性与环保性的优化配置模型；

S3、确定运行条件和系统性能，运行条件包括全年逐时持续负荷、供能系统最优结构和设备最优配置，供能系统最优结构、设备最优配置和系统性能由输入条件输入优化配置模型计算得出；

S4、建立同时考虑系统经济性与环保性的优化运行模型；

S5、将确定运行条件输入优化运行模型计算获得能源综合利用系统最优运行策略。