CN114087827A - 一种冷库耦合光伏储能的综合能源系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种冷库耦合光伏储能的综合能源系统及其运行方法，系统包括为冷库单元提供电能的光伏发电单元、压缩空气储能及抽水蓄能单元、化学储能单元以及电网单元；两类储能单元及电网单元的电能输出端均连接冷库单元；压缩空气储能及抽水蓄能单元中电动机连接空气压缩机，空气压缩机、储能容器和废弃矿洞依次连接，地表蓄水池分别通过矿洞斜井与水轮机连接废弃矿洞；废弃矿洞依次与第三换热器、储能容器入口连接；储能容器的出口连接绝热膨胀机，绝热膨胀机同轴连接发电机，储能容器还连接冷库单元的换热装置；光储项目配冷库可降低电费成本与电能输送的损耗，用废气矿洞内恒温水源作为冷库冬天的补热，节省冬季冷库制热所耗电能。

Description

一种冷库耦合光伏储能的综合能源系统及其运行方法
技术领域
本发明属于新能源及储能综合利用技术领域，具体涉及一种冷库耦合光伏储能的综合能源系统及其运行方法。
背景技术
目前，有必要统筹农产品产地、集散地、销地批发市场建设，加强农产品物流骨干网络和冷链物流体系建设。目前冷链物流基地冷库建设比较单一，大多采用外部电网供电，且电费计算采用商业供电模式。因此，电费偏高是制约冷链物流冷库规模发展的重要因素。在现有的光储项目中，一般均配电网，远距离输送电能仍然会导致一定损耗，光伏储能配冷库的模式还未出现。在现有的压缩空气储能系统技术中，利用废弃矿井的地下抽水蓄能复合压缩空气储能系统能够大幅降低储气库建造费用，减少初期投资，但这种系统一般采用第一离心泵与管道进行输水，因此，储气库的建设仍然会存在一定成本。在压缩空气储能系统释能段释能之前一般需要进行补热，这可能会造成额外的燃料或能源的消耗。且被淹矿洞内水源作为一种恒温热源并未被利用。
发明内容
基于以上冷库、光储项目，抽水蓄能与压缩空气储能技术研究现状，结合光伏发电、储能系统、冷链冷库以及废弃矿洞的特点，设计出了一款优势互补的综合智慧能源系统，本系统可以根据当地的需求和地理环境条件来建设冷库的规模；光储项目配冷库可降低电费成本与电能输送的损耗，利用冷库排热为压缩空气补热降低能耗、提高储能效率；在释能时首先在恒容的情况下将气体通过节流阀，在一定的工作条件下，由于气体膨胀及节流阀的冷效应使高压气体温度较低，这部分气体通过冷库为冷库提供冷量的同时高压气体吸收了热量；利用温度较低的绝热膨胀机排气选择性的为冷库提供冷量；用废气矿洞内恒温水源作为冷库冬天的补热，节省冬季冷库制热所耗电能。另一方面，被淹废弃矿洞附近一般交通较为发达、采光性能较好、有利于建设光伏发电站与冷链冷库的建设,其中光伏板布置位置灵活，在冷库顶部及采光较好的外壁铺设还可以为冷库起到的保温作用。
本发明是通过以下技术方案来实现：一种冷库耦合光伏储能的综合能源系统，光伏发电单元、冷库单元、利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元、化学储能单元以及电网单元；光伏发电单元的电能输出端连接冷库单元、利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元、化学储能单元的电能输入端，光伏发电单元还接入电网单元；利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元、化学储能单元、电网单元的电能输出端均连接冷库单元电能输入端；利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元包括电动机、空气压缩机、储能容器、废弃矿洞、绝热膨胀机、发电机、矿洞斜井、地表蓄水池以及水轮机；电动机连接空气压缩机，空气压缩机、储能容器和废弃矿洞依次连接，地表蓄水池通过矿洞斜井连接废弃矿洞，矿洞斜井上设置水轮机；储能容器的出口连接绝热膨胀机，绝热膨胀机同轴连接发电机，储能容器还连接冷库单元的换热装置。
废弃矿洞至冷库的管路上设置排气稳压阀，储能容器至废弃矿洞的管路上设置进气稳压阀，在矿洞斜井上设有闸阀。
光伏发电单元包括光伏板在水面上方的地表蓄水池光伏发电模块、冷库周围空地光伏发电模块以及建在冷库屋顶及外侧的冷库光伏发电模块；光伏板在水面上方的地表蓄水池光伏发电模块、冷库周围空地光伏发电模块以及建在冷库屋顶及外侧的冷库光伏发电模块的电能输出端均连接冷库单元、利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元、化学储能单元的电能输入端以及电网单元。
冷库单元包括冷库、第二离心泵、第一换热器和冷库换热系统，冷库换热系统包括第二换热器、第三换热器、第四换热器；第二换热器连接地表蓄水池，矿洞斜井的出口通过管道连接第二换热器的入口，矿洞斜井的出口至第二换热器的入口依次设置第一离心泵和第一电动阀；第二换热器经第二电动阀连接地表蓄水池；第三换热器连接废弃矿洞出口和储能容器入口，废弃矿洞的出口与冷库之间设置排气稳压阀；第四换热器的入口依次连接第三电动阀、膨胀机出口，膨胀机排气制冷系统出口连接大气环境；冷库内部周围设置有分别与第一换热器及冷库换热系统相连接的管道；第一换热器的进出口与储能容器的出入口通过管道对应连接形成回路，第一换热器的出口与储能容器入口之间的管道设置第一闸阀，储能容器出口与第一换热器入口之间的管道上依次设置第二闸阀和第二离心泵。
第一离心泵、第二离心泵、第一电动阀、第二电动阀以及第三电动阀采用光伏发电单元、化学储能单元或利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元供电。
第一换热器、第二换热器、第三换热器及第四换热器均采用管壳式换热器，管壳式换热器中冷热流体逆流换热，管道外层均设置保温层。
空气压缩机为双螺杆压缩机，绝热膨胀机为双螺杆膨胀机，化学储能系统采用铅酸电池储能。
基于本发明所述冷库耦合光伏储能的综合能源系统的运行方法，采光较好时光伏发电单元发电，在冷库温度较高时，所发电量首先用于冷库制冷，其次用于化学单元储能，再次用于利用废气矿洞的压缩空气及抽水蓄能单元储能，最后剩余电能会并入电网单元；
在采光不好时，首先用化学储能单元给冷库供电，其次是利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元，最后使用外接电网单元；当冬天冷库温度过低不利于农副产品贮藏的时候，光伏发电单元、化学储能单元与物理储能单元均不为冷库供电。
冷库单元制冷系统机组采用水冷模式，当冷库制冷时，第二换热器与蓄水池之间的管路切断，储能容器与废弃矿洞之间管路接通，换热介质水在第二离心泵提供动力的情况下，通过第一换热器将冷库排热带入储能容器中储存，热水在经过储能容器变为冷水，再次进入第一换热器吸收冷库排热；废弃矿洞内的高压气体经过恒容工况通过排气稳压阀进入第三换热器为冷库提供冷量；同时根据冷库温度选择是否打开第三闸阀以及调节第三电动阀开度使膨胀机排气进入第四换热器为冷库提供冷量；
当冬季冷库温度过低，则储能容器出口与第一换热器入口之间的管路以及储能容器与废弃矿洞之间管路均切断，第二换热器与蓄水池之间的管路打开，水流量根据冷库温度调节，将废气矿洞恒温水源抽入第二换热器，使冷库温度保持恒定。
利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元储能时，空气经空气压缩机压缩后进入储能容器，空气在储能容器放热后通过第二稳压阀维持设定的压力进入废弃矿洞，废弃矿洞内水在高压空气的作用下通过矿洞斜井被排到地表蓄水池，高压空气在废弃矿洞内为恒压储存；在冷库需要制冷的前提下释能时，高压空气先恒容膨胀经过排气稳压阀维持设定压力进入冷库的第三换热器，温度较低的高压气体吸收冷库的热量后进入储能容器继续吸热，在储能容器中吸热后进入绝热膨胀机做功，带动发电机发电，为冷库提供电能，其中膨胀机排气直接排向大气或者经第三电动阀调节后经过冷库排向大气，然后地表蓄水池内水经竖直管道进入废弃矿洞，并带动水轮机做功释能；在冷库需要制热的前提下释能时，地表蓄水池内水经矿洞斜井进入废弃矿洞，保持高压气体恒定压力的情况下依次通过冷库、储能容器到绝热膨胀机。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明设计一种耦合了光伏发电、利用被淹废弃矿洞作为储气库的压缩空气储能及抽水蓄能系统和化学电池储能系统的农副产品冷链物流冷库，充分利用了冷库排热、废气矿洞内的恒温水源、废气矿洞的斜井管道，能根据当地的需求和地理环境条件来建设冷库的规模；光储项目配冷库可降低电费成本与电能输送的损耗，利用冷库排热为压缩空气补热降低能耗、提高储能效率；用废气矿洞内恒温水源作为冷库冬天的补热，节省冬季冷库制热所耗电能；在冷库需要制冷的前提下释能时首先恒容释能、高压空气温度降低进入冷库带走冷库热量的同时也实现了为高压空气补热，其次地表蓄水池内的水通过水轮机进行释能，在冷库需要制热的前提下释能时则选择恒压膨胀；在高压空气进入膨胀机前，除本系统提到的为高压空气补热的方式外，不含其他的补热，致使膨胀机排气温度较低，仍可根据冷库温度选择性的为冷库提供冷量；另一方面，被淹废弃矿洞附近一般交通较为发达、采光性能较好、有利于建设光伏发电站与冷链冷库的建设；光伏、储能、冷库的相互耦合，能减少大部分光伏发电并入电网过程与电网向冷库输电过程的电能损耗；采光较好时光伏发电为冷库供电、采光不好时化学储能系统与利用废弃矿洞的压缩空气储能系统为冷库供电，使以商业用电为标签的冷库更加节省电费，从而智慧能源系统降低冷库运行成本。
进一步地，光伏储能单元建设在地表蓄水池上面、冷库周围空地、冷库屋顶及采光较好的冷库外壁，提高了空间利用率，为冷库阻挡辐射、增加了冷库的保温性能。
进一步地，能根据实际情况来调整光伏发电用于冷库制冷、化学储能、利用废弃矿洞的压缩空气储能并入电网的优先级，大幅提高系统的灵活性，提高储能系统的响应速度与储能规模。
进一步地，能将冷库排热与空气压缩热进行收集，并在高压气体膨胀做功前进行补热，冷库排热的利用能大幅提高系统的储能效率。
进一步地，高压气体经恒容膨胀及节流后能为冷库提供冷量、同时高压气体温度升高，可以进一步节省冷库制冷耗电量及膨胀机的做功量。
进一步地，除本系统已提到的为高压空气补热的方式外并未增加其它补热方式，即膨胀机排气温度较低，可根据冷库温度选择性的为冷库提供冷量，进一步提高了整个系统的能源利用效率。
进一步地，农副产品冷链物流基地的选择上充分利用地理位置优势，在废气矿洞内水源排挤到地表蓄水池的过程中使用斜井管道当作输水管道，进一步降低储能系统的建造成本。
进一步地，废气矿洞内含有的瓦斯气体等在高压水封的作用下更不易泄露，能够保证安全裕度，因此，使用废气矿洞十分安全。
进一步地，废气矿洞内水作为恒温20-30℃的热源，可在天气寒冷的冬天为冷库提供热量，防止农副产品被冻伤；恒温热源的使用，避免了现有保存农副产品冷库系统的制热，更加节省电费，进一步提高了经济性。
附图说明
图1为本发明一种冷库耦合光伏储能的综合智慧能源系统。
图2为本发明中冷库换热系统示意图。
图3为本发明中各单元的俯视布局示意图。
图4为本发明中光伏发电单元、储能单元、电网单元以及各部分用电器件线路图示意图。
图中：1、蓄水池光伏发电模块；2、地表蓄水池；3、第一离心泵；4、空地光伏发电模块；5、第一电动阀；6、第二电动阀；7、发电机；8、绝热膨胀机；9、电动机；10、空气压缩机；11、第一闸阀；12、第二闸阀；13、储能容器；14、冷库光伏发电模块；15、第一换热器；16、冷库换热系统；17、冷库；18、化学储能系统；19、电网系统；20、矿洞斜井；21、排气稳压阀；22、进气稳压阀；23、废气矿洞；24、第二离心泵；25、第三闸阀；26、水轮机；27、第三电动阀；28、第四闸阀；29、第二换热器；30、第三换热器；31、第四换热器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明进行详细阐述。
本发明基于冷库、光伏发电以及压缩空气储能及抽水蓄能技术研究现状，结合光伏发电、储能系统、冷链冷库以及废弃矿洞的特点，设计出一种优势互补的综合智慧能源系统及运行方法。本发明可以根据当地的需求和地理环境条件来建设冷库的规模；光伏及储能配冷库可降低电费成本与电能输送的损耗，利用冷库排热为压缩空气补热降低能耗、提高储能效率；在冷库需要制冷的前提下释能时，高压空气先恒容膨胀经过排气稳压阀维持设定压力进入冷库的第三换热器，温度较低的高压气体吸收冷库的热量后进入储能容器继续吸热，在储能容器中吸热后进入绝热膨胀机做功，带动发电机发电，为冷库提供电能，然后地表蓄水池内水经竖直管道进入废弃矿洞，并带动水轮机做功释能；在冷库需要制热的前提下释能时，地表蓄水池内水经矿洞斜井进入废弃矿洞，保持高压气体恒定压力的情况下依次通过冷库、储能容器到绝热膨胀机；利用温度较低的绝热膨胀机排气选择性的为冷库提供冷量；用废气矿洞内恒温水源作为冷库冬天的补热，节省冬季冷库制热所耗电能。另一方面，被淹废弃矿洞附近一般交通较为发达、采光性能较好、有利于建设光伏发电站与冷链冷库的建设，由于各个模块精准配合提高了系统的灵活性、经济性。废弃矿洞一般被水淹，本发明也称废气矿洞或被淹矿洞。
如图1所示，一种冷库耦合光伏储能的综合智慧能源系统包括光伏发电单元、冷库单元、利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元、化学储能单元18以及电网单元19；具体包括蓄水池光伏发电模块1、地表蓄水池2、第一离心泵3、空地光伏发电模块4、第一电动阀5、第二电动阀6、发电机7、绝热膨胀机8、电动机9、空气压缩机10、第一闸阀11、第二闸阀12、储能容器13、冷库光伏发电模块14、第一换热器15、冷库换热系统16、冷库17、化学储能单元18、电网单元19、矿洞斜井20、排气稳压阀21、进气稳压阀22、废弃矿洞23以及第二离心泵24、第三闸阀25、水轮机26、第三电动阀27、第四闸阀28、第二换热器29、第三换热器30、第四换热器31；
光伏发电单元包括光伏板在水面上方的地表蓄水池光伏发电模块1、冷库周围空地光伏发电模块4以及建在冷库屋顶及外壁的冷库光伏发电模块14；冷库单元包括冷库17、第二离心泵24、第一换热器15、第一闸阀11与第二闸阀12、冷库换热系统16、第一电动阀5与第二电动阀6、第三电动阀27、第二换热器29、第三换热器30、第四换热器31；第一换热器15与储能容器13用管道连接构成回路，其中第一闸阀11位于第一换热器15出口与储能容器13入口之间的管道上，第二闸阀12位于储能容器13出口与第一换热器15入口之间的管道上。冷库换热系统16的第二换热器29出口使用管道经第二电动阀6连接地表蓄水池2，矿洞斜井20出口使用管道经第一离心泵3和第一电动阀5连接第二换热器29的入口，矿洞斜井20中部设置第三闸阀25。冷库17内部周围有分别与第一换热器15和冷库换热系统16相连接的管道。
利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元包括电动机9、空气压缩机10、储能容器13、排气稳压阀21、进气稳压阀22、废弃矿洞23、绝热膨胀机8、发电机7、矿洞斜井20、第三闸阀25、地表蓄水池2、水轮机26、第三换热器30；电动机9连接空气压缩机10，空气压缩机10、储能容器13和废弃矿洞23依次连接，废弃矿洞23经排气稳压阀21与第三换热器30、储能容器13依次相连，地表蓄水池2通过矿洞斜井20经第三闸阀25连接废弃矿洞23，矿洞斜井20中设置水轮机；储能容器13的出口连接绝热膨胀机8，绝热膨胀机8同轴连接发电机7，储能容器13还连接冷库单元的换热装置。
电动机9带动空气压缩机10工作，然后空气压缩机10用管道依次与储能容器13、进气稳压阀22以及废弃矿洞23洞顶所连接，废弃矿洞23通过洞顶另一出口依次与排气稳压阀21、冷库换热系统16的第三换热器30、储能容器13和绝热膨胀机8连接，绝热膨胀机8排气可通过第三电动阀27选择性的进入冷库换热系统16的第四换热器31，也可经过第四闸阀28直接排向大气，绝热膨胀机8同轴连接发电机7，地表蓄水池2底部通过矿洞斜井20与废弃矿洞23底部连接，电动机9通过电线与光伏发电单元连接。
化学储能单元18包括具有快速响应性能的化学电池，化学电池为铅酸电池，化学电池与光伏发电单元通过电线连接。
空气压缩机10为双螺杆压缩机，绝热膨胀机8为双螺杆膨胀机。系统中各管道外层均采取保温措施。
电网单元19与光伏发电单元通过电线连接。
优选的，第一换热器15、第二换热器29、第三换热器30、第四换热器31均为管壳式换热器，管壳式换热器中冷热流体逆流换热。
第一换热器15为冷库17制冷系统换热器，制冷系统运行或停止的同时第一闸阀11和第二闸阀12动作。
冷库周围设置换热管道，第二换热器29内的流体受第一电动阀5、第二电动阀6控制，第四换热器31内的流体受第三电动阀27控制，第一电动阀5、第二电动阀6和第三电动阀27随冷库17温度变化自动调节开度。
冷库单元冷库17、第一离心泵3、第二离心泵24、第一电动阀5、第二电动阀6、第三电动阀27采用光伏发电单元、化学储能单元18或利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元来供电。
参考图2，本发明中冷库换热系统16包括第二换热器29、第三换热器30、第四换热器31及冷库周围管道，当在冷库需要制热时废弃矿洞内热水进入第二换热器29，同时第三闸阀25打开、地表蓄水池2内水经矿洞斜井20进入废弃矿洞23、高压气体恒压放气、依次经过排气稳压阀21、第三换热器30、储能容器13进入膨胀机做功；在冷库需要制冷时，高压气体经恒容膨胀与排气稳压阀21节流降温后进入第三换热器30，为冷库提供冷量的同时为高压气体补热；第三电动阀27可根据冷库温度自动调节开度，将低温排气送入第四换热器31为冷库提供冷量。冷库换热系统16内的换热器均采用逆流换热、冷库周围设置有换热管道。
图3为本发明中各单元或系统的俯视布局示意图，在冷库的顶部以及采光较好的南面墙壁均设置光伏板、提高空间利用率的同时，增加了冷库的保温效果。
图4为本发明中光伏发电单元、储能单元、电网单元以及各部分用电器件线路图示意图，根据实际情况选择光伏发电电能的去向。
本发明所述一种冷库耦合光伏储能的智慧能源系统运行过程具体如下：
采光较好时光伏发电单元发电，在冷库17温度较高时，所发电量优先用于冷库17制冷、其次会用于化学单元18储能、再者用于利用废气矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能、最后剩余电能会并入电网单元19；在采光不好时，化学储能单元18优先给冷库17供电、其次是利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能系统、最后使用外接电网单元19。当冬天冷库17温度过低不利于农副产品贮藏的时候，光伏发电单元、化学储能单元18与利用废弃矿洞的物理储能单元均不为冷库17供电。
冷库单元制冷系统机组采用水冷模式，当冷库制冷时，第一电动阀5和第二电动阀6关闭，第一闸阀11与第二闸阀12打开，换热介质水在第二离心泵24提供动力的情况下，通过第一换热器15将冷库排热带入储能容器13中储存，热水在经过储能容器13变为冷水，再次进入第一换热器15吸收冷库排热。当冬季冷库温度过低，则关闭第二离心泵24、第一闸阀11与第二闸阀12，第一电动阀5与第二电动阀6根据冷库温度自动调节开度，在第一离心泵3的作用下，废气矿洞恒温水源进入冷库换热系统16的第二换热器29，使冷库17温度保持恒定，恒温水源温度随着废弃矿洞23深度的增加而升高，一般矿洞深度条件下为20-30℃。
利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元储能时，空气经空气压缩机10压缩后进入储能容器13，空气在储能容器13放热后通过第二稳压阀22维持设定的压力进入废弃矿洞23，废弃矿洞23内水在高压空气的作用下通过矿洞斜井20被排到地表蓄水池2，由于地表蓄水池2面积较大、池深较浅，而废弃矿洞斜井20深度一般几百到上千米不等，所以可认为高压空气在废弃矿洞23内为恒压储存。在冷库需要制冷的前提下释能时，关闭第三闸阀25，首先高压空气经过第一稳压阀21维持设定压力进入冷库换热系统16的第三换热器30，之后进入储能容器13，在储能容器13中吸热后进入绝热膨胀机8做功，带动发电机7发电，绝热膨胀机8排气可根据冷库温度选择性的为冷库提供冷量，也可通过第四闸阀28直接排向大气；其次是地表蓄水池2中水经过水轮机26释能，从而为冷库17提供电能；在冷库需要制热的前提下释能时，地表蓄水池2内水经矿洞斜井20进入废弃矿洞23，保持高压气体恒定压力的情况下依次通过冷库17、储能容器13到绝热膨胀机。

Claims (10)

1.一种冷库耦合光伏储能的综合能源系统，其特征在于，光伏发电单元、冷库单元、利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元、化学储能单元以及电网单元；光伏发电单元的电能输出端连接冷库单元、利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元、化学储能单元的电能输入端，光伏发电单元还接入电网单元；利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元、化学储能单元、电网单元的电能输出端均连接冷库单元电能输入端；利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元包括电动机(9)、空气压缩机(10)、储能容器(13)、废弃矿洞(23)、绝热膨胀机(8)、发电机(7)、矿洞斜井(20)、地表蓄水池(2)以及水轮机(26)；电动机(9)连接空气压缩机(10)，空气压缩机(10)、储能容器(13)和废弃矿洞(23)依次连接，地表蓄水池(2)通过矿洞斜井(20)连接废弃矿洞(23)，矿洞斜井(20)上设置水轮机(26)；储能容器(13)的出口连接绝热膨胀机(8)，绝热膨胀机(8)同轴连接发电机(7)，储能容器(13)还连接冷库单元的换热装置。
2.根据权利要求1所述的冷库耦合光伏储能的综合能源系统，其特征在于，废弃矿洞(23)至冷库的管路上设置排气稳压阀(21)，储能容器(13)至废弃矿洞(23)的管路上设置进气稳压阀，在矿洞斜井(20)上设有闸阀。
3.根据权利要求1所述的冷库耦合光伏储能的综合能源系统，其特征在于，光伏发电单元包括光伏板在水面上方的地表蓄水池光伏发电模块(1)、冷库周围空地光伏发电模块(4)以及建在冷库屋顶及外侧的冷库光伏发电模块(14)；光伏板在水面上方的地表蓄水池光伏发电模块(1)、冷库周围空地光伏发电模块(4)以及建在冷库屋顶及外侧的冷库光伏发电模块(14)的电能输出端均连接冷库单元、利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元、化学储能单元的电能输入端以及电网单元。
4.根据权利要求1所述的冷库耦合光伏储能的综合能源系统，其特征在于，冷库单元包括冷库(17)、第二离心泵、第一换热器和冷库换热系统，冷库换热系统包括第二换热器(29)、第三换热器(30)、第四换热器(31)；第二换热器(29)连接地表蓄水池(2)，矿洞斜井(20)的出口通过管道连接第二换热器(29)的入口，矿洞斜井(20)的出口至第二换热器(29)的入口依次设置第一离心泵(3)和第一电动阀(5)；第二换热器(29)经第二电动阀连接地表蓄水池(2)；第三换热器(30)连接废弃矿洞出口和储能容器(13)入口，废弃矿洞(23)的出口与冷库(17)之间设置排气稳压阀；第四换热器(31)的入口依次连接第三电动阀(25)、膨胀机出口，膨胀机排气制冷系统出口连接大气环境；冷库(17)内部周围设置有分别与第一换热器(15)及冷库换热系统(16)相连接的管道；第一换热器的进出口与储能容器的出入口通过管道对应连接形成回路，第一换热器(15)的出口与储能容器(13)入口之间的管道设置第一闸阀(11)，储能容器(13)出口与第一换热器(15)入口之间的管道上依次设置第二闸阀(12)和第二离心泵(24)。
5.根据权利要求4所述的冷库耦合光伏储能的综合能源系统，其特征在于，第一离心泵(3)、第二离心泵(24)、第一电动阀(5)、第二电动阀(6)以及第三电动阀(27)采用光伏发电单元、化学储能单元(18)或利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元供电。
6.根据权利要求4所述的冷库耦合光伏储能的综合能源系统，其特征在于，第一换热器(15)、第二换热器(29)、第三换热器(30)及第四换热器(31)均采用管壳式换热器，管壳式换热器中冷热流体逆流换热，管道外层均设置保温层。
7.根据权利要求1所述的冷库耦合光伏储能的综合能源系统，其特征在于，空气压缩机(10)为双螺杆压缩机，绝热膨胀机(8)为双螺杆膨胀机，化学储能系统采用铅酸电池储能。
8.权利要求1-7任一项所述冷库耦合光伏储能的综合能源系统的运行方法，其特征在于，采光较好时光伏发电单元发电，在冷库(17)温度较高时，所发电量首先用于冷库(17)制冷，其次用于化学单元(18)储能，再次用于利用废气矿洞的压缩空气及抽水蓄能单元储能，最后剩余电能会并入电网单元(19)；
在采光不好时，首先用化学储能单元(18)给冷库(17)供电，其次是利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元，最后使用外接电网单元(19)；当冬天冷库(17)温度过低不利于农副产品贮藏的时候，光伏发电单元、化学储能单元(18)与物理储能单元均不为冷库(17)供电。
9.根据权利要求8所述的运行方法，其特征在于，冷库单元制冷系统机组采用水冷模式，当冷库制冷时，第二换热器(29)与蓄水池之间的管路切断，储能容器(13)与废弃矿洞(23)之间管路接通，换热介质水在第二离心泵(24)提供动力的情况下，通过第一换热器(15)将冷库排热带入储能容器(13)中储存，热水在经过储能容器(13)变为冷水，再次进入第一换热器(15)吸收冷库排热；废弃矿洞内的高压气体经过恒容工况通过排气稳压阀进入第三换热器(30)为冷库(17)提供冷量；同时根据冷库温度选择是否打开第三闸阀(25)以及调节第三电动阀(27)开度使膨胀机排气进入第四换热器为冷库提供冷量；
当冬季冷库温度过低，则储能容器(13)出口与第一换热器(15)入口之间的管路以及储能容器(13)与废弃矿洞(23)之间管路均切断，第二换热器(29)与蓄水池之间的管路打开，水流量根据冷库温度调节，将废气矿洞恒温水源抽入第二换热器(29)，使冷库(17)温度保持恒定。
10.根据权利要求8或9所述的运行方法，其特征在于，利用废弃矿洞的压缩空气储能及抽水蓄能单元储能时，空气经空气压缩机(10)压缩后进入储能容器(13)，空气在储能容器(13)放热后通过第二稳压阀(22)维持设定的压力进入废弃矿洞(23)，废弃矿洞(23)内水在高压空气的作用下通过矿洞斜井(20)被排到地表蓄水池(2)，高压空气在废弃矿洞(23)内为恒压储存；在冷库需要制冷的前提下释能时，高压空气先恒容膨胀经过排气稳压阀维持设定压力进入冷库的第三换热器(30)，温度较低的高压气体吸收冷库(17)的热量后进入储能容器(13)继续吸热，在储能容器(13)中吸热后进入绝热膨胀机做功，带动发电机发电，为冷库(17)提供电能，其中膨胀机排气直接排向大气或者经第三电动阀(27)调节后经过冷库(17)排向大气，然后地表蓄水池(2)内水经竖直管道进入废弃矿洞(23)，并带动水轮机(26)做功释能；在冷库需要制热的前提下释能时，地表蓄水池(2)内水经矿洞斜井(20)进入废弃矿洞(23)，保持高压气体恒定压力的情况下依次通过冷库(17)、储能容器(13)到绝热膨胀机。
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