CN115574363B - 一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于煤矿采空区储热的光‑风能开发利用系统及方法，该装置包括设置在采空区内的储热仓体、填充在所述储热仓体内的储热介质、用于对储热介质进行加热的光热转换机构和风热转换机构以及用于将储热介质的热能转换为电能的热电转换机构；该方法包括步骤一、采空区热能的储存；步骤二、采空区热能的利用。本发明通过在采空区内设置储热仓体，同时通过光热转换机构和风热转换机构对储热介质进行加热使储热仓体形成一个热库，热电转换机构可将热库内的热能抽采利用，实现了新能源开发利用与煤矿采空区治理的有机结合，防止了采空区塌陷对生态地质环境的影响，开创了新能源循环可持续发展的新模式，促进了煤矿企业的可持续发展。
Description
技术领域
本发明属于煤矿采空区开发利用技术领域，具体涉及一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统及方法。
背景技术
长期的采煤活动所形成的采空区经常造成地面下沉、地面塌陷等危害，严重影响生态环境和居民生产生活秩序。因此，煤矿采空区治理是实现煤矿绿色开采的重要一环。目前的采空区治理主要包括注浆和土方回填两种方式，但受制于治理成本高、治理后收益小等原因，煤矿采空区治理效果整体有待提高。因此，探索一种可行性高的采空区综合治理新模式具有重要意义。
随着新能源技术的不断完善，单一的新能源开发利用技术往往受到很多限制：太阳能的开发受太阳辐射强弱影响严重，夜晚或阴雨天时能够收集的能量较少；风能的开发受限于风力大小，所发电能大小不稳定，往往会在用电低谷期冲击电网，而在用电高峰期无法稳定提供电能；热能的开采则受到温度场稳定性和热库储能总量的限制。多技术的综合一体化利用可以使不同技术间相互支撑依托，扬长避短，大幅提高新能源开发利用效率。
综合以上问题，将煤矿采空区治理与可再生能源开发利用相结合，既可以满足采空区治理的实际需求，又可以实现新能源技术的综合利用。因此，针对目前煤矿采空区治理与绿色能源开发利用领域的问题和挑战，亟需一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统及方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统，其通过在采空区内设置储热仓体，同时通过光热转换机构和风热转换机构对储热介质进行加热使储热仓体形成一个热库，热电转换机构可将热库内的热能进行抽采利用，实现了新能源开发利用与煤矿采空区治理的有机结合，防止了采空区塌陷对生态地质环境的影响，开创了新能源循环可持续发展的新模式，同时将煤矿地下采空区改造成为地下热库，促进了煤矿企业的可持续发展。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统，其特征在于：包括设置在采空区内的储热仓体、填充在所述储热仓体内的储热介质、用于对储热介质进行加热的光热转换机构和风热转换机构以及用于将储热介质的热能转换为电能的热电转换机构，所述储热介质为固态储热介质；
所述热电转换机构包括设置在采空区上方地表上的热能抽采设备和用于将热能抽采设备抽采的热能转换为电能的热电发电机，所述热能抽采设备上连接有用于伸入至所述储热仓体内的热能抽采管道；
所述光热转换机构包括设置在所述储热仓体内的换热器、设置在采空区地表的定日镜阵列和设置在所述定日镜阵列中心的塔式太阳能接收器，所述换热器上连接有延伸至塔式太阳能接收器顶部内的工质循环管道，所述塔式太阳能接收器用于对工质循环管道中的工质提供热能，所述换热器上还连接有用于对储热介质进行加热的传热管道；
所述风热转换机构包括设置在储热仓体内且用于对储热介质进行加热的电加热辅助装置和包括设置在地表上用于对电加热辅助装置进行供电的风力发电设备。
上述的一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统，其特征在于：所述储热仓体包括由外至内依次设置的主体支撑结构、混凝土防护层和隔热保温层，所述储热介质位于隔热保温层内。
上述的一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统，其特征在于：所述热能抽采管道包括连接在热能抽采设备的进水口的进水管道、连接在热能抽采设备的出水口的出水管道以及连接在进水管道和出水管道之间的热能抽采盘管；
所述热能抽采盘管分两层布设在所述储热仓体内，所述进水管道的下端从地表竖直向下伸入至所述储热仓体内后与热能抽采盘管的进口端连接，所述出水管道的下端从地表竖直向下伸入至所述储热仓体内后与热能抽采盘管的出口端连接。
上述的一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统，其特征在于：所述定日镜阵列包括呈多圈布设在地表的定日镜，每个所述定日镜的底部均设置有可升降支撑座。
上述的一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统，其特征在于：所述换热器上设置有热工质进口管道和冷工质出口管道，所述热工质进口管道与热盐罐的出口连接，所述冷工质出口管道与冷盐罐的进口连接，所述工质循环管道连接在热盐罐的进口与冷盐罐的出口之间；
所述热盐罐和冷盐罐均位于所述储热仓体内。
上述的一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统，其特征在于：所述塔式太阳能接收器的顶部设置有吸热器，所述工质循环管道上伸入至塔式太阳能接收器顶部的节段上连接有与吸热器相匹配的吸热管道，所述吸热管道包括一个热工质流出管道和多个沿吸热器的周向依次布设的冷工质吸热管道，所述热工质流出管道的下端与工质循环管道连接，所述热工质流出管道的上端与冷工质吸热管道的上端连接，所述冷工质吸热管道的下端与工质循环管道连接。
上述的一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统，其特征在于：所述传热管道的入口端连接在换热器的热流出口上，所述传热管道的出口端与换热器的冷流进口之间连接有冷凝器。
上述的一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统，其特征在于：所述传热管道包括连接在换热器的热流出口上的热流入口管道、连接在冷凝器的入口处的冷流出口管道以及多个连接在热流入口管道和冷流出口管道之间的传热支管，所述传热支管的底部低于热能抽采盘管的底部布设。
同时，本发明还公开了一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、采空区热能的储存：当处于用电低谷期时，采用所述光热转换机构和风热转换机构共同进行采空区热能的储存；当处于用电高峰期时，采用所述光热转换机构进行采空区热能的储存，风力发电设备所发电力并入电网；
其中，所述光热转换机构的具体储热方法详见步骤A，所述风热转换机构的具体储热方法详见步骤B；
步骤A、换热器中的工质在工质循环管道流动时，设置在地表的定日镜阵列根据太阳所在位置自动调整角度，将太阳光线反射至塔式太阳能接收器的顶部，流动至塔式太阳能接收器顶部的工质成为熔融态将光能转化为热能进行储存，熔融态的工质流经到换热器的过程中，将热量传递给由传热管道流经换热器的流体，流体在传热管道流动过程中又将所获得的热能传递给填充在所述储热仓体中的储热介质，使储热介质的温度和所储存的热能不断增大，使采空区的所述储热仓体形成一个热库，实现了对太阳能的转化和热能的储存；
步骤B、风力发电设备利用风力进行发电，并对电加热辅助装置进行供电，使电加热辅助装置对储热介质进行加热，增加储热介质储存的热能；
步骤二、采空区热能的利用：当需要开发热能的时候，将热能抽采设备与供热系统进行连接，通过热能抽采设备将冷水沿热能抽采管道向所述储热仓体的方向输送，热能抽采管道中的冷水吸收储热介质中储存的热能后变为热水，且温度不断升高，达到一定温度后，由热能抽采设备将热能抽采管道中的热水抽采出地面，进而通过供热系统为生产生活进行供暖；
当用电高峰期电力不足时，将热能抽采设备与热电发电机连接，热能抽采设备抽采出来的热水可通过热电发电机进行发电，填补电力缺口。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用的系统，通过将塔式太阳能接收器、定日镜阵列和换热器结合在一起形成光热转换机构，能够通过定日镜阵列将太能光反射至塔式太阳能接收器顶部的吸热器，进而将太阳能转化为热能，并通过转热器将热能储存在采空区的储热仓体内，能有效优化能源结构，提高新能源开发利用率。
2、本发明采用的系统，通过在储热仓体内设置固态的储热介质，不仅能够对煤矿地下采空区进行改造，使其成为能够储存热能的地下热库，同时还能有效防止采空区塌陷影响地表生态及生产生活安全。
3、本发明采用的系统，通过设置热能抽采设备，能够通过热能抽采设备将储热仓体内的热能抽采出去，利用热能开采技术结合采空区热库储能可持续保障居民生产生活供暖和其他热能需求，同时可在用电高峰期配合发电技术提供大量电能，填补用电缺口。
4、本发明采用的系统，通过设置风力发电设备和电加热辅助装置，能利用风力发电设备在用电低谷期配合电加热辅助装置加快热库储能和热能开采速率，降低能量损耗，在用电高峰期输送电力，填补用电缺口，极大提高了地下热库的储能量，并可循环开发利用。
5、本发明采用的方法，通过在用电低谷期，采用所述光热转换机构和风热转换机构共同进行采空区热能的储存，能够大大加快热库储能速率，提高能源的利用率；通过在用电高峰期时，采用所述光热转换机构进行采空区热能的储存，风力发电设备所发电力并入电网，填补电力缺口，能够有效根据需求选择能源转换方式，进而使将不同技术有机结合，提高能源的开发利用效率，同时根据需求，使得热库的热能能够自由选择供暖或发电，进而填补电力缺口，能有效实现热库内热能的有效利用。
综上所述，本发明通过在采空区内设置储热仓体，同时通过光热转换机构和风热转换机构对储热介质进行加热使储热仓体形成一个热库，热电转换机构可将热库内的热能进行抽采利用，实现了新能源开发利用与煤矿采空区治理的有机结合，防止了采空区塌陷对生态地质环境的影响，开创了新能源循环可持续发展的新模式，同时将煤矿地下采空区改造成为地下热库，促进了煤矿企业的可持续发展。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统的结构示意图。
图2为本发明塔式太阳能接收器与定日镜阵列的位置关系示意图。
图3为本发明传热管道与热能抽采管道的位置关系示意图。
图4为本发明吸热器的内部结构示意图。
附图标记说明:
具体实施方式
如图1至图4所示的一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统，包括设置在采空区内的储热仓体、填充在所述储热仓体内的储热介质17以及用于将储热介质17的热能转换为电能的热电转换机构，所述储热介质17为固态储热介质，还包括用于对储热介质17进行加热的光热转换机构和风热转换机构；
所述热电转换机构包括设置在采空区上方地表上的热能抽采设备12和用于将热能抽采设备12抽采的热能转换为电能的热电发电机13，所述热能抽采设备12上连接有用于伸入至所述储热仓体内的热能抽采管道14；
所述光热转换机构包括设置在所述储热仓体内的换热器5、设置在采空区地表的定日镜阵列和设置在所述定日镜阵列中心的塔式太阳能接收器1，所述换热器5上连接有延伸至塔式太阳能接收器1顶部内的工质循环管道4，所述塔式太阳能接收器1用于对工质循环管道4中的工质提供热能，所述换热器5上还连接有用于对储热介质17进行加热的传热管道7；
所述风热转换机构包括设置在储热仓体内且用于对储热介质17进行加热的电加热辅助装置16和包括设置在地表上用于对电加热辅助装置16进行供电的风力发电设备15。
实际使用时，通过将塔式太阳能接收器1、定日镜阵列和换热器5结合在一起形成光热转换机构，能够通过定日镜阵列将太能光反射至塔式太阳能接收器1顶部的吸热器1-1，进而将太阳能转化为热能，并通过转热器5将热能储存在采空区的储热仓体内，能有效优化能源结构，提高新能源开发利用率。
需要说明的是，通过在储热仓体内设置固态的储热介质，不仅能够对煤矿地下采空区进行改造，使其成为能够储存热能的地下热库，同时还能有效防止采空区塌陷影响地表生态及生产生活安全。
具体实施时，通过设置热能抽采设备12，能够通过热能抽采设备12将储热仓体内的热能抽采出去，利用热能开采技术结合采空区热库储能可持续保障居民生产生活供暖和其他热能需求，同时可在用电高峰期配合发电技术提供大量电能，填补用电缺口。
实际使用时，通过设置风力发电设备15和电加热辅助装置16，能利用风力发电设备15在用电低谷期配合电加热辅助装置16加快热库储能和热能开采速率，降低能量损耗，在用电高峰期输送电力，填补用电缺口，极大提高了地下热库的储能量，并可循环开发利用。
需要说明的是，通过在采空区内设置储热仓体，同时通过光热转换机构和风热转换机构对储热介质17进行加热使储热仓体形成一个热库，热电转换机构可将热库内的热能进行抽采利用，实现了新能源开发利用与煤矿采空区治理的有机结合，防止了采空区塌陷对生态地质环境的影响，开创了新能源循环可持续发展的新模式；同时将煤矿地下采空区改造成为地下热库，促进了煤矿企业的可持续发展。
具体实施时，首先应在确定地面建筑布局后，分别从地表竖直向下开挖两个满足工质循环管道4布设的孔洞和两个满足热能抽采管道14布设的孔洞，预留出的孔洞与储热仓体贯通，以便后期进行管道安装布设。
具体实施时，储热仓体的上方依次为煤层顶板21和接地组合地层22，储热仓体的下方为煤层底板23，储热仓体的底部紧贴煤层底板23布设，储热仓体的顶部紧贴煤层顶板21布设，地表指的是接地组合地层22的上表面。
需要说明的是，虽然水的比热容较大，常被作为储热介质用于抽水蓄能技术，在储热及开发的过程中，围岩长期处于干湿循环的变温环境，在长期地应力作用下可能会发生渗漏、突水等问题，对岩土体稳定性造成影响，而本申请采用固体材料作为地下热库的储热介质，能够有效为上覆地层的稳定性提供支撑，且储热介质可采用开采过程中产生的煤矸石、破碎岩石等材料，在减少经济成本的同时减少了开采过程中的废弃物排放，保护了环境，做到了绿色可持续生产；在采空区中的储热介质17，还可选择比热容较大，热理性质稳定，受热后完整性不易破坏等特点的其他固态物质。
具体实施时，本申请中采空区并非废弃煤矿的采空区，而是可以与其他工作面的开采工作同时进行，且能够进行区块化建设。
本实施例中，所述储热仓体包括由外至内依次设置的主体支撑结构18、混凝土防护层19和隔热保温层20，所述储热介质17位于隔热保温层20内。
实际使用时，储热仓体左右两侧的主体支撑结构18为保护煤柱，储热仓体前后两侧的主体支撑结构18为采煤工作面或者根据需求重新砌筑的支撑结构。
需要说明的是，混凝土防护层19的设置用以辅助支护采空区的稳定性，并为隔热保温层20的设置提供平整表面，混凝土防护层19所选用的混凝土及其配比应确保其与不同围岩的胶结效果，并在必要时在顶部进行挂网或锚杆等方式的加固，在施工过程中，混凝土应充分搅拌，排除气泡，并应采取多层喷护的方式，而隔热保温层20的设置需在混凝土防护层19达到一定的养护标准后方可进行，采用岩棉、柔性铝箔、耐高温玻璃纤维和耐高温树脂材料以层状组合；隔热保温层20的设置以确保后期储热和热能开采过程中热能不会流失，同时防止高温对混凝土防护层19、主体支撑结构18、煤层顶板21和煤层底板23的稳定性造成影响。
如图3所示，本实施例中，所述热能抽采管道14包括连接在热能抽采设备12的进水口的进水管道14-1、连接在热能抽采设备12的出水口的出水管道14-2以及连接在进水管道14-1和出水管道14-2之间的热能抽采盘管14-3；
所述热能抽采盘管14-3分两层布设在所述储热仓体内，所述进水管道14-1的下端从地表竖直向下伸入至所述储热仓体内后与热能抽采盘管14-3的进口端连接，所述出水管道14-2的下端从地表竖直向下伸入至所述储热仓体内后与热能抽采盘管14-3的出口端连接。
实际使用时，热能抽采盘管14-3分两层布设在所述储热仓体内，能够有效增大热能抽采盘管14-3与储热仓体的接触面积，进而尽可能的提高热能抽采效率。
如图2所示，本实施例中，所述定日镜阵列包括呈多圈布设在地表的定日镜2，每个所述定日镜2的底部均设置有可升降支撑座3。
实际使用时，定日镜阵列包括呈三圈布设在地表的定日镜2，每圈定日镜均构成一个圆环，且多圈定日镜均呈同轴布设。
需要说明的是，可升降支撑座3为液压式全自动升降柱构成的液压式升降支撑座或者为机电式全自动升降柱构成的机电式升降支撑座；定日镜阵列的布设不受地形因素限制，可以直接安装在起伏地形上，而无需大范围平坦场地。
本实施例中，所述换热器5上设置有热工质进口管道8和冷工质出口管道9，所述热工质进口管道8与热盐罐10的出口连接，所述冷工质出口管道9与冷盐罐11的进口连接，所述工质循环管道4连接在热盐罐10的进口与冷盐罐11的出口之间；
所述热盐罐10和冷盐罐11均位于所述储热仓体内。
实际使用时，所述工质为盐，具体使用时，还可以选择具有储热能力强、吸放热速率快、安全可靠等特点的其他物质。
如图4所示，本实施例中，所述塔式太阳能接收器1的顶部设置有吸热器1-1，所述工质循环管道4上伸入至塔式太阳能接收器1顶部的节段上连接有与吸热器1-1相匹配的吸热管道，所述吸热管道包括一个热工质流出管道4-1和多个沿吸热器1-1的周向依次布设的冷工质吸热管道4-2，所述热工质流出管道4-1的下端与工质循环管道4连接，所述热工质流出管道4-1的上端通过热工质流通管道4-3与冷工质吸热管道4-2的上端连接，所述冷工质吸热管道4-2的下端直接与工质循环管道4连接，或者冷工质吸热管道4-2的下端通过冷工质流通管道4-4与工质循环管道4连接。
实际使用时，热工质流出管道4-1、冷工质吸热管道4-2、热工质流通管道4-3和冷工质流通管道4-4均具有一定的倾斜角度，以确保在发生特殊情况或设备检修时，管道内部的工质可以流回冷盐罐11或热盐罐10中。
需要说明的是，太阳光线经定日镜阵列反射，进入塔式太阳能接收器1顶端吸热器1-1的吸热器窗口1-1-1中，通过聚光透镜1-1-2再经过聚能凸透镜1-1-3后，使得光线和能量聚集，而光线反射板1-1-4可以将聚光透镜1-1-2外部表面散射的光线再次反射并利用，可以有效提高光热转换效率。通过聚能凸透镜1-1-3的热能被环绕吸热器四周的吸热排管1-1-5吸收并均匀传递给冷工质吸热管道4-2中的工质，使其迅速升温聚能，直至达到熔融状态，由冷工质吸热管道4-2顶部经热工质流通管道4-3流入热工质流出管道4-1，进入热盐罐10。
具体实施时，吸热器窗口1-1-1位于聚光透镜1-1-2的外侧，聚光透镜1-1-2位于聚能凸透镜1-1-3的外侧，光线反射板1-1-4位于上下相邻的吸热器窗口1-1-1之间，同时光线反射板1-1-4位于上下相邻的聚光透镜1-1-2之间。
本实施例中，所述传热管道7的入口端连接在换热器5的热流出口上，所述传热管道7的出口端与换热器5的冷流进口之间连接有冷凝器6。
本实施例中，所述传热管道7包括连接在换热器5的热流出口上的热流入口管道7-1、连接在冷凝器6的入口处的冷流出口管道7-2以及多个连接在热流入口管道7-1和冷流出口管道7-2之间的传热支管7-3，所述传热支管7-3的底部低于热能抽采盘管14-3的底部布设。
实际使用时，传热支管7-3上下贯穿热能抽采盘管14-3，使得热能抽采盘管14-3每层结构的盘管管道间隙中均设置有一个传热支管7-3，传热支管7-3呈竖向布设。
一种基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、采空区热能的储存：当处于用电低谷期时，采用所述光热转换机构和风热转换机构共同进行采空区热能的储存；当处于用电高峰期时，采用所述光热转换机构进行采空区热能的储存，风力发电设备15所发电力并入电网，填补电力缺口；
其中，所述光热转换机构的具体储热方法详见步骤A，所述风热转换机构的具体储热方法详见步骤B；
步骤A、换热器5中的工质在工质循环管道4流动时，设置在地表的定日镜阵列根据太阳所在位置自动调整角度，将太阳光线反射至塔式太阳能接收器1的顶部，流动至塔式太阳能接收器1顶部的工质成为熔融态将光能转化为热能进行储存，熔融态的工质流经到换热器5的过程中，将热量传递给由传热管道7流经换热器5的流体，流体在传热管道7流动过程中又将所获得的热能传递给填充在所述储热仓体中的储热介质17，使储热介质的温度和所储存的热能不断增大，使采空区的所述储热仓体形成一个热库，实现了对太阳能的转化和热能的储存；
步骤B、风力发电设备15利用风力进行发电，并对电加热辅助装置16进行供电，使电加热辅助装置16对储热介质17进行加热，增加储热介质17储存的热能；
步骤二、采空区热能的利用：当需要开发热能的时候，将热能抽采设备12与供热系统进行连接，通过热能抽采设备12将冷水沿热能抽采管道14向所述储热仓体的方向输送，热能抽采管道14中的冷水吸收储热介质17中储存的热能后变为热水，且温度不断升高，达到一定温度后，由热能抽采设备12将热能抽采管道14中的热水抽采出地面，进而通过供热系统为生产生活进行供暖；
当用电高峰期电力不足时，将热能抽采设备12与热电发电机13连接，热能抽采设备12抽采出来的热水可通过热电发电机13进行发电，填补电力缺口。
实际使用时，通过在用电低谷期，采用所述光热转换机构和风热转换机构共同进行采空区热能的储存，能够大大加快热库储能速率，提高能源的利用率；通过在用电高峰期时，采用所述光热转换机构进行采空区热能的储存，风力发电设备15所发电力并入电网，填补电力缺口，能够有效根据需求选择能源转换方式，进而使将不同技术有机结合，提高能源的开发利用效率。
需要说明的是，根据需求，使得热库的热能能够自由选择供暖或发电，进而填补电力缺口，能有效实现热库内热能的有效利用。
具体实施时，进行采空区热能的储存过程中，利用高精度激光雷达定时对采空区上方地表进行场地地形扫描，得到采空区上方场地地形点云数据和定日镜阵列中各个定日镜2的三维坐标点数据，根据各个定日镜的三维坐标点云数据，灵活调整各个定日镜2的布设高度；一方面，场地地形点云数据可以实时监测采空区地面沉降等变形数据，可以提高采空区综合开发利用的安全性和可持续性；另一方面，定日镜2的三维坐标点云数据，为立体化定日镜阵列的实时智能控制提供了基础；然后，利用连续投影算法确定太阳的实时位置，将得到的太阳的实时位置与多个定日镜2的三维坐标点云数据结合，得到立场地内各个定日镜2与太阳的相对位置关系，结合太阳与各定日镜2的相对位置关系，计算出各个定日镜2的最佳高度和角度，并及时对定日镜2的高度和角度进行调整，以确保对太阳光线的反射率最高。
实际使用时，所述激光雷达安装在塔式太阳能接收器1的顶部或者其他位置，需要保证所述激光雷达位于定日镜阵列的中心。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种利用基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统进行煤矿采空区储热的光-风能开发利用的方法，其特征在于：煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统包括设置在采空区内的储热仓体、填充在所述储热仓体内的储热介质（17）、用于对储热介质（17）进行加热的光热转换机构和风热转换机构以及用于将储热介质（17）的热能转换为电能的热电转换机构，所述储热介质（17）为固态储热介质；
所述热电转换机构包括设置在采空区上方地表上的热能抽采设备（12）和用于将热能抽采设备（12）抽采的热能转换为电能的热电发电机（13），所述热能抽采设备（12）上连接有用于伸入至所述储热仓体内的热能抽采管道（14）；
所述光热转换机构包括设置在所述储热仓体内的换热器（5）、设置在采空区地表的定日镜阵列和设置在所述定日镜阵列中心的塔式太阳能接收器（1），所述换热器（5）上连接有延伸至塔式太阳能接收器（1）顶部内的工质循环管道（4），所述塔式太阳能接收器（1）用于对工质循环管道（4）中的工质提供热能，所述换热器（5）上还连接有用于对储热介质（17）进行加热的传热管道（7）；
所述风热转换机构包括设置在储热仓体内且用于对储热介质（17）进行加热的电加热辅助装置（16）和包括设置在地表上用于对电加热辅助装置（16）进行供电的风力发电设备（15）；
所述储热仓体包括由外至内依次设置的主体支撑结构（18）、混凝土防护层（19）和隔热保温层（20），所述储热介质（17）位于隔热保温层（20）内；
所述热能抽采管道（14）包括连接在热能抽采设备（12）的进水口的进水管道（14-1）、连接在热能抽采设备（12）的出水口的出水管道（14-2）以及连接在进水管道（14-1）和出水管道（14-2）之间的热能抽采盘管（14-3）；
所述热能抽采盘管（14-3）分两层布设在所述储热仓体内，所述进水管道（14-1）的下端从地表竖直向下伸入至所述储热仓体内后与热能抽采盘管（14-3）的进口端连接，所述出水管道（14-2）的下端从地表竖直向下伸入至所述储热仓体内后与热能抽采盘管（14-3）的出口端连接；
所述定日镜阵列包括呈多圈布设在地表的定日镜（2），每个所述定日镜（2）的底部均设置有可升降支撑座（3）；
储热仓体左右两侧的主体支撑结构（18）为保护煤柱，储热仓体前后两侧的主体支撑结构（18）为采煤工作面或者根据需求重新砌筑的支撑结构；
储热介质采用开采过程中产生的煤矸石、破碎岩石；
该方法包括以下步骤：
步骤一、采空区热能的储存：当处于用电低谷期时，采用所述光热转换机构和风热转换机构共同进行采空区热能的储存；当处于用电高峰期时，采用所述光热转换机构进行采空区热能的储存，风力发电设备（15）所发电力并入电网；
其中，所述光热转换机构的具体储热方法详见步骤A，所述风热转换机构的具体储热方法详见步骤B；
步骤A、换热器（5）中的工质在工质循环管道（4）流动时，设置在地表的定日镜阵列根据太阳所在位置自动调整角度，将太阳光线反射至塔式太阳能接收器（1）的顶部，流动至塔式太阳能接收器（1）顶部的工质成为熔融态将光能转化为热能进行储存，熔融态的工质流经到换热器（5）的过程中，将热量传递给由传热管道（7）流经换热器（5）的流体，流体在传热管道（7）流动过程中又将所获得的热能传递给填充在所述储热仓体中的储热介质（17），使储热介质（17）的温度和所储存的热能不断增大，使采空区的所述储热仓体形成一个热库，实现了对太阳能的转化和热能的储存；
步骤B、风力发电设备（15）利用风力进行发电，并对电加热辅助装置（16）进行供电，使电加热辅助装置（16）对储热介质（17）进行加热，增加储热介质（17）储存的热能；
步骤二、采空区热能的利用：当需要开发热能的时候，将热能抽采设备（12）与供热系统进行连接，通过热能抽采设备（12）将冷水沿热能抽采管道（14）向所述储热仓体的方向输送，热能抽采管道（14）中的冷水吸收储热介质（17）中储存的热能后变为热水，且温度不断升高，达到一定温度后，由热能抽采设备（12）将热能抽采管道（14）中的热水抽采出地面，进而通过供热系统为生产生活进行供暖；
当用电高峰期电力不足时，将热能抽采设备（12）与热电发电机（13）连接，热能抽采设备（12）抽采出来的热水通过热电发电机（13）进行发电，填补电力缺口；
进行采空区热能的储存过程中，利用高精度激光雷达定时对采空区上方地表进行场地地形扫描，得到采空区上方场地地形点云数据和定日镜阵列中各个定日镜（2）的三维坐标点云数据，根据各个定日镜的三维坐标点云数据，灵活调整各个定日镜（2）的布设高度；一方面，根据场地地形点云数据实时监测采空区地面沉降变形数据，提高采空区综合开发利用的安全性和可持续性；另一方面，定日镜（2）的三维坐标点云数据，为立体化定日镜阵列的实时智能控制提供了基础；然后，利用连续投影算法确定太阳的实时位置，将得到的太阳的实时位置与多个定日镜（2）的三维坐标点云数据结合，得到立场地内各个定日镜（2）与太阳的相对位置关系，结合太阳与各定日镜（2）的相对位置关系，计算出各个定日镜（2）的最佳高度和角度，并及时对定日镜（2）的高度和角度进行调整，以确保对太阳光线的反射率最高。
2.按照权利要求1所述的一种利用基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统进行煤矿采空区储热的光-风能开发利用的方法，其特征在于：所述换热器（5）上设置有热工质进口管道（8）和冷工质出口管道（9），所述热工质进口管道（8）与热盐罐（10）的出口连接，所述冷工质出口管道（9）与冷盐罐（11）的进口连接，所述工质循环管道（4）连接在热盐罐（10）的进口与冷盐罐（11）的出口之间；
所述热盐罐（10）和冷盐罐（11）均位于所述储热仓体内。
3.按照权利要求1所述的一种利用基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统进行煤矿采空区储热的光-风能开发利用的方法，其特征在于：所述塔式太阳能接收器（1）的顶部设置有吸热器（1-1），所述工质循环管道（4）上伸入至塔式太阳能接收器（1）顶部的节段上连接有与吸热器（1-1）相匹配的吸热管道，所述吸热管道包括一个热工质流出管道（4-1）和多个沿吸热器（1-1）的周向依次布设的冷工质吸热管道（4-2），所述热工质流出管道（4-1）的下端与工质循环管道（4）连接，所述热工质流出管道（4-1）的上端与冷工质吸热管道（4-2）的上端连接，所述冷工质吸热管道（4-2）的下端与工质循环管道（4）连接。
4.按照权利要求1所述的一种利用基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统进行煤矿采空区储热的光-风能开发利用的方法，其特征在于：所述传热管道（7）的入口端连接在换热器（5）的热流出口上，所述传热管道（7）的出口端与换热器（5）的冷流进口之间连接有冷凝器（6）。
5.按照权利要求4所述的一种利用基于煤矿采空区储热的光-风能开发利用系统进行煤矿采空区储热的光-风能开发利用的方法，其特征在于：所述传热管道（7）包括连接在换热器（5）的热流出口上的热流入口管道（7-1）、连接在冷凝器（6）的入口处的冷流出口管道（7-2）以及多个连接在热流入口管道（7-1）和冷流出口管道（7-2）之间的传热支管（7-3），所述传热支管（7-3）的底部低于热能抽采盘管（14-3）的底部布设。
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