多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统技术方案

本申请总体来说涉及废弃矿井开发利用技术领域，具体而言，涉及一种多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统，包括能源转换组件、第一换热箱、第二换热箱、集热箱及地热泵，能源转换组件设于矿井的塌陷区，能源转换组件可进行光热、光电及风电转换，本申请方案可充分利用采矿区的塌陷空间，能源转换组件提供地热泵运行所需的电能，多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统具有供电、供热及储能功能，将矿井地下空间热能、太阳能等清洁能源结合供热，集热箱与地热泵之间设置有储能换热管组，地热泵将能源转换组件转换的热量存储于矿井地下空间，通过矿井地下恒温环境进行储能，实现反季节储能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统


[0001]本申请总体来说涉及废弃矿井开发利用
，具体而言，涉及一种多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统。

技术介绍

[0002]煤炭资源在我国能源结构中占据重要地位。在经济发展新常态和供给改革的背景下，随着绿色、洁净、低碳的理念的践行，煤炭在一次性能源消费结构中的比例降低，关停、废弃矿井有一定数量，然而直接关闭或废弃矿井会造成一些资源浪费，还极有可能诱发安全、环境等问题。矿井生产过程中，产生了大量的地下空间资源，矿井地下不仅有大尺度的井巷空间，还在存在大量的采动裂隙及采空区空间，采空区上部由于存在塌陷区，无法进行利用，造成了大量的自然资源的浪费，降低了废弃矿井开发利用率。

技术实现思路

[0003]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本申请内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0004]为了解决矿井废弃、关停造成资源浪费的技术问题，本申请的主要目的在于提高废弃矿井各项资源利用率，利用采空区空间反季节性存储能源，提供一种多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统。
[0005]为实现上述专利技术目的，本申请采用如下技术方案：
[0006]一种多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统，包括：
[0007]能源转换组件，设于矿井的塌陷区上方，用于进行光热、光电及风电转换；
[0008]第一换热箱，设有第一换热管组及第二换热管组；
[0009]第二换热箱，连接所述第一换热管组和所述第二换热管组；
[0010]集热箱，设有与所述能源转换组件连接的第三换热管组，所述集热箱连接第一换热箱；以及
[0011]地热泵，设有延伸至矿井地下空间的地热换热管组，且所述地热泵与所述能源转换组件电连接；
[0012]其中，所述第二换热管组连接所述地热泵，所述第二换热管组可切换所述第一换热箱或所述第二换热箱连接所述地热泵，使所述第一换热管组对外供冷或供热，所述集热箱与所述地热泵之间设置有储能换热管组，所述集热箱中的换热介质通过所述储能换热管组与所述地热泵进行换热，并通过所述地热泵将所述能源转换组件转换的热量存储于所述矿井地下空间。
[0013]进一步的，在本申请方案的一些实施例中，上述所述地热换热管组包括连通的第一管段和第二管段；
[0014]所述第一管段延伸至所述矿井地下空间的储热区，所述第二管段延伸至所述矿井
地下空间的蓄冷区，其中，所述储热区位于所述蓄冷区的下方。
[0015]进一步的，在本申请方案的一些实施例中，上述还包括供电线路网；
[0016]其中，所述能源转换组件包括光能转换件、风能转换件及逆变器；所述光能转换件设于所述塌陷区上方，所述第三换热管组连接所述光能转换件，所述风能转换件和所述光能转换件分别电连接所述逆变器，所述逆变器电连接所述供电线路网，所述地热泵电连接所述供电线路网。
[0017]进一步的，在本申请方案的一些实施例中，上述光能转换件包括多个太阳能板，所述第三换热管组包括设于各所述太阳能板背侧的换热管段，多个所述太阳能板背侧的所述换热管段并联或串联设置。
[0018]进一步的，在本申请方案的一些实施例中，上述还包括空气源热泵，所述空气源热泵连接所述第二换热管组；
[0019]所述空气源热泵收集的热量或冷量可通过所述第二换热管组与所述地热泵换热，以将空气中的热量或冷量存储于所述矿井地下空间。
[0020]所述空气源热泵收集的热量可通过所述第二换热管组输送至地热泵换热，以将所述空气源热泵转换的热量存储于所述矿井地下空间。
[0021]进一步的，在本申请方案的一些实施例中，上述所述第二换热管组包括主路管组、第一支路管组及第二支路管组；
[0022]其中，所述主路管组连接所述第一换热箱和所述地热泵，所述第一支路管组和所述第二支路管组分别通过三通阀连接所述主路管组，所述第一支路管组安装于所述第二换热箱，所述第二支路管组安装于所述空气源热泵。
[0023]进一步的，在本申请方案的一些实施例中，上述所述第一换热管组包括换热主路管组及换热支路管组，所述换热主路管组连接所述第一换热箱体，所述换热支路管组通过三通阀连接所述换热主路管组，且所述换热支路管组安装于所述第二换热箱体。
[0024]进一步的，在本申请方案的一些实施例中，上述还包括加热装置，所述加热装置安装于所述第一换热箱。
[0025]进一步的，在本申请方案的一些实施例中，上述所述第一换热管组、第二换热管组、第三换热管组及热泵管组分别安装有水泵。
[0026]进一步的，在本申请方案的一些实施例中，上述还包括送风组件，所述第一换热管组连接至所述送风组件。
[0027]由上述技术方案可知，本申请的多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统的优点和积极效果在于：
[0028]本申请方案提供一种多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统，具有供电、供热及储能功能，将废弃矿井地下空间热能、太阳能等清洁能源结合供热，实现低碳供冷或供热，基于废弃矿井地下空间的恒温环境，将光、空气中的热量反季节存储于矿井地下空间，实现多源耦合的反季节储能。
[0029]多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统包括能源转换组件、第一换热箱、第二换热箱、集热箱及地热泵，能源转换组件设于矿井的塌陷区上方，能源转换组件可进行光热、光电及风电转换，充分利用采矿区的塌陷空间，第一换热箱设有第一换热管组及第二换热管组，第二换热箱连接所述第一换热管组和所述第二换热管组，第一换热箱可作为热水
箱使用，第二换热箱可作为冷水箱使用，地热泵设有延伸至矿井地下空间的地热换热管组，所述地热泵与所述能源转换组件电连接，能源转换组件提供地热泵运行所需的电能；
[0030]第二换热管组连接所述地热泵，第二换热管组可切换所述第一换热箱或所述第二换热箱连接所述地热泵，地热泵通过地热换热管组收集地热能，地热泵制热时，第一换热箱通过第二换热管组与地热泵进行换热，使第一换热管组对外供热，地热泵制冷时，第二换热箱通过第二换热管组与地热泵进行换热，使第一换热管组对外供冷，第一换热箱和第二换热箱对应第一换热管组制冷和制热两种模式，减小了第一换热管组冷热切换过程中热量的浪费，集热箱设有与能源转换组件连接的第三换热管组述集热箱连接第一换热箱，集热箱可将能源转换组件转换的热量输送至第一换热箱，提高第一换热管组供热时的热量；
[0031]储能模式：集热箱与地热泵之间设置有储能换热管组，天气炎热时，储能换热管组用于将集热箱收集的热量传输至地热泵，地热泵还可直接与废弃矿井外空气换热，地热泵开启换热工作，地热泵将所述能源转换组件转换的热量及空气中的热量存储于所述矿井地下空间的储热区，通过矿井地下恒温环境进行储能，实现反季节储能，天气寒冷时，关闭第三换热管组，集热箱中的换热介质受天气影响温度变低，地热泵吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统，其特征在于，包括：能源转换组件，设于矿井的塌陷区上方，用于进行光热、光电及风电转换；第一换热箱(40)，设有第一换热管组(110)及第二换热管组；第二换热箱(50)，连接所述第一换热管组(110)和所述第二换热管组；集热箱(60)，设有与所述能源转换组件连接的第三换热管组(160)，且所述集热箱(60)连接所述第一换热箱(40)；以及地热泵(70)，设有延伸至矿井地下空间(210)的地热换热管组(190)，且所述地热泵(70)与所述能源转换组件电连接；其中，所述第二换热管组连接所述地热泵(70)，所述第二换热管组可切换所述第一换热箱(40)或所述第二换热箱(50)连接所述地热泵(70)，使所述第一换热管组(110)向用户供冷或供热，所述集热箱(60)与所述地热泵(70)之间设有储能换热管组(180)，所述集热箱(60)中的换热介质通过所述储能换热管组(180)与所述地热泵(70)进行换热，并通过所述地热泵(70)将所述能源转换组件转换的热量存储于所述矿井地下空间(210)。2.如权利要求1所述的多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统，其特征在于，所述地热换热管组(190)包括连通的第一管段和第二管段；所述第一管段延伸至所述矿井地下空间(210)的储热区，所述第二管段延伸至所述矿井地下空间(210)的蓄冷区。3.如权利要求1所述的多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统，其特征在于，还包括供电线路网；其中，所述能源转换组件包括光能转换件(10)、风能转换件(20)及逆变器(30)，所述光能转换件(10)设于矿井塌陷区，所述第三换热管组(160)连接所述光能转换件(10)，所述风能转换件(20)和所述光能转换件(10)分别电连接所述逆变器(30)，所述逆变器(30)电连接所述供电线路网，所述地热泵(70)电连接所述供电线路网。4.如权利要求3所述的多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统，其特征在于，所述光能转换件(10)包括多个太阳能板(21)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭平业，王蒙，何满潮，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：