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風(fēng)電在油田海上生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

2020-08-21 來源：山東河口開發(fā)區(qū)招商瀏覽數(shù)：502

20世紀(jì)80年代以來,風(fēng)力發(fā)電機(jī)已經(jīng)被成功地接入到很多大的電網(wǎng)或小的孤立電網(wǎng)中，風(fēng)電接入小的孤立電網(wǎng)可以節(jié)約燃料，降低系統(tǒng)的運(yùn)行成，如海上油田平臺供電系統(tǒng)。由于風(fēng)的固有特性，通過風(fēng)機(jī)接入電網(wǎng)的風(fēng)能是隨機(jī)變化的。風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的波動對大電網(wǎng)的影響相對較小。然而對于小的孤立電網(wǎng),隨著風(fēng)電穿透功率的提高，這種波動對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響變得非常顯著。在沒有貯能裝置的情況下，波動的風(fēng)產(chǎn)生電能，如陣風(fēng)的出現(xiàn)可能給孤立電網(wǎng)帶來新的電能質(zhì)量問題，如電壓和頻率波動、閃變等。　　

　　海上油田平臺孤立電網(wǎng)的容量限制、大的感應(yīng)電機(jī)負(fù)載、變流器以及連接海纜的不利因素大大景響了電能質(zhì)量,會對對電壓、頻率變化和波形畸變有要求的平臺上的電氣設(shè)備造成不利影響。在可能超過10海里的海纜中，相對大的充電電流使電能質(zhì)量變得更差。正常工況下，電網(wǎng)電壓和頻率的變前化范圍要滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)。目仍然沒有比較經(jīng)典的分析海上孤立平臺電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量理論體系。盡管海上風(fēng)資源豐富，在海上油田平合安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以利用可再生能源節(jié)約燃料、降低運(yùn)行成本，但是接入風(fēng)電的海上油田平臺電網(wǎng)穩(wěn)定性受到很多不確定因素的影響，在風(fēng)電接入油田平臺電網(wǎng)之前，要求通過仿直來評價風(fēng)電的接入是否能在一定范圍內(nèi)保證海上平臺電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

　　多極永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有無齒輪、運(yùn)行速度低、重量輕、可靠性高以及維護(hù)工作量小等特點(diǎn)，特別是發(fā)電機(jī)的永磁體勵醚系統(tǒng)降低了損耗和維護(hù)量。因此永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)比其它風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率高，更適合海上風(fēng)電的需要。研究海上平臺孤立電網(wǎng)的風(fēng)電接入時，多選用更適合海上惡劣環(huán)境的永酸直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

　　油田風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)智能供電系統(tǒng)

　　為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電在油田抽油機(jī)井上的應(yīng)用，確保油井連續(xù)正常穩(wěn)定運(yùn)行,選擇采用風(fēng)電、網(wǎng)電互補(bǔ)的方式，即利用風(fēng)電、網(wǎng)電互補(bǔ)智能供電節(jié)能裝置，將整流器、逆變器有機(jī)結(jié)合，優(yōu)先使用風(fēng)電的供電技術(shù)方案，不足的部分由網(wǎng)電即時補(bǔ)充,無須切換,達(dá)到風(fēng)電網(wǎng)電互補(bǔ)供電的目的不需改變現(xiàn)場的配電線路，可以擴(kuò)大風(fēng)電的適用范圍，為其推廣插上有力的翅膀。

　　風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)智能供電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)和整流裝置及供電控制器三個部分組成。

　　風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)智能供電系統(tǒng)可為單臺油田用電設(shè)備供電,也可為多臺油田設(shè)備同時供電。

　　風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)智能供電系統(tǒng)的工作原理：在不需要改變抽油機(jī)現(xiàn)場的配電線路的情況下，將風(fēng)力發(fā)電、整流、數(shù)字化逆變、能量回饋、變頻技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，使用風(fēng)電作為優(yōu)先供給電源，風(fēng)電不必上網(wǎng)，直接對24小時運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行供電,網(wǎng)電作為風(fēng)電不時的補(bǔ)充電源，且風(fēng)電與網(wǎng)電之間采用無縫自動互補(bǔ)。該系統(tǒng)可以“一對多”(一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)對多臺抽油機(jī))或“多對多”(多臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)對多臺抽油機(jī))構(gòu)成一個微型供電網(wǎng)進(jìn)行就近供電。

　　風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)智能供電系統(tǒng)的主要功能：

　?。?）風(fēng)電優(yōu)先動能。由風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)的電能，若能夠滿足動力設(shè)備用電時，全部用風(fēng)電,若風(fēng)能不足時，網(wǎng)電的電能自動補(bǔ)足,若無風(fēng)能時，則全部用網(wǎng)電。風(fēng)電與網(wǎng)電互補(bǔ)過程中實(shí)現(xiàn)無縫切換。

　　(2)降低無功功率,提高功率因數(shù)功能。由于采用直流逆變方式供電、矢量變頻技術(shù)，其功率因數(shù)大大提高，從而減少無功率損耗。

　　(3)增產(chǎn)增效功能。由于采用變頻控制，可根據(jù)不同油井的要求，采用最佳的控制方案，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

　　(4)具備自動監(jiān)控功能。可實(shí)現(xiàn)智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控各用電設(shè)備，由于供電控制器具有485遠(yuǎn)程監(jiān)控接口，可以將風(fēng)電、阿電、控制器、動力設(shè)備、運(yùn)行狀況遠(yuǎn)程傳送給中心控制室。同時還可以遠(yuǎn)程控制動力設(shè)備的啟動、停止和調(diào)整運(yùn)行轉(zhuǎn)速等參數(shù)，從而為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化油田奠定基礎(chǔ)出。

　　(5)提高采油設(shè)備的使用壽命。由于本設(shè)備具有變頻功能，所以在動力設(shè)備啟動時無沖擊現(xiàn)象，電動機(jī)及油機(jī)的壽命將延長。

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