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带式输送系统作为煤矿中运送煤炭的主要手段,在煤矿生产活动中发挥着重要作用。随着带式输送机向着大运量、高倾角、快速度、长距离的方向发展,其过高的能耗成为造成煤矿企业高成本的主要因素之一。在当前煤炭产量不断下降,环保效益日益突出的大环境下,如何提升带式输送机能源利用效率,减少其能耗和运行成本,对于煤矿企业来说具有重要意义。本文基于带式输送机的变速控制技术,将其看作可控负荷参与到与分布式可再生能源的联合运行当中,通过对带式输送机运行参数(带速和煤流量)的协调控制,响应分时电价,在带式输送机高负载运行的基础上实现其负荷的灵活转移,有效降低带式输送系统的能耗和运行成本并实现分布式能源的本地消纳。进而引入了虚拟储能(Virtual Energy Storage, VES)的概念,利用蓄电池和储煤筒仓具有的虚拟储能特性辅助带式输送系统进一步转移负荷,进而实现煤矿输煤环节绿色、经济运行。本文的主要工作如下:
1)针对带式输送机静态设计标准下所得出的能耗模型难以有效应用至带式输送机变速优化调度的问题,本文构建了一种适用于变速控制的带式输送机动态能耗模型,并利用参数估计的方法对能耗模型参数进行修正,使得到的能耗模型更适用于工程实际。
2)针对煤矿带式输送机运行费用过高的问题,提出了一种基于分布式能源的带式输送机与蓄电池协同经济调度策略,将风机、光伏和蓄电池设备加入至带式输送机运行过程当中,通过对带式输送机带速、煤流量的优化调度,实现二者的匹配运行,降低了带式输送机能耗。同时,引入了分时电价,通过对带式输送机运行参数和蓄电池充放电功率的协调控制,转移带式输送机高电价时期负荷,可实现带式输送机运行费用的降低和分布式能源出力的本地完全消纳。
3)针对单纯优化带式输送机运行参数难以有效转移其高电价时期负荷,而引入蓄电池则会增加煤矿企业的前期投资成本的问题,进一步考虑了储煤筒仓具有的煤炭存储能力,将带式输送机、筒仓和运煤火车看作是虚拟储能单元,通过带式输送机能耗和煤炭势能的转换,可实现带式输送机负荷的进一步转移。
1)针对带式输送机静态设计标准下所得出的能耗模型难以有效应用至带式输送机变速优化调度的问题,本文构建了一种适用于变速控制的带式输送机动态能耗模型,并利用参数估计的方法对能耗模型参数进行修正,使得到的能耗模型更适用于工程实际。
2)针对煤矿带式输送机运行费用过高的问题,提出了一种基于分布式能源的带式输送机与蓄电池协同经济调度策略,将风机、光伏和蓄电池设备加入至带式输送机运行过程当中,通过对带式输送机带速、煤流量的优化调度,实现二者的匹配运行,降低了带式输送机能耗。同时,引入了分时电价,通过对带式输送机运行参数和蓄电池充放电功率的协调控制,转移带式输送机高电价时期负荷,可实现带式输送机运行费用的降低和分布式能源出力的本地完全消纳。
3)针对单纯优化带式输送机运行参数难以有效转移其高电价时期负荷,而引入蓄电池则会增加煤矿企业的前期投资成本的问题,进一步考虑了储煤筒仓具有的煤炭存储能力,将带式输送机、筒仓和运煤火车看作是虚拟储能单元,通过带式输送机能耗和煤炭势能的转换,可实现带式输送机负荷的进一步转移。