小功率风力发电技术在油田生产中的应用

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1 引言

  风能是一种没有污染可再生的绿色新能源,大力发展风能发电被认为是一种有效的环保措施,也是企业开展节能减排工作的一种重要手段。风电和水电一样,都是一次能源开发和建设同时完工的项目,没有火电所需要的化石能源开采,以及运输煤炭、石油和天然气所要求的投资。风电的优点是蕴藏量大、可再生、无污染、不淹地、占地少、建设周期短、投资灵活、自动控制水平高、运行管理人员少等,而传统以煤炭、天然气、石油等化石燃料进行的发电,会产生大量温室气体;核能发电则面临核废料的处理难题,对环境都会带来不同程度的破坏。

  我国风能资源丰富,总储量达32亿千瓦,近期可开的发风能资源约为1.6亿千瓦,居世界首位,尤其在沿海滩海地区风能资源丰富。据《中国风能分布图》有关统计资料表明,我国沿海滩海地区年风速在5.5-17.5m/s的小时数为4000小时左右。胜利油田地处渤海湾地区,沿海油区的风能资源较好,这为风能资源的开发利用提供了良好的资源条件;同时,油田抽油机是油田开发生产的主要用能设备,并且需要连续24小时不间断工作,对电能的需求量大,能耗总量高,为了更好地做好油田的节能减排和新能源的开发利用工作,利用风力发电技术开发新能源应用于油田生产已成为一项重要的研究课题。

2 风力发电技术现状

  中国对现代风力发电机技术的开发利用起源于70年代初。经过初期发展、单机分散研制、示范应用、重点攻关、实用推广、系列化和标准化几个阶段的发展,无论在科学研究、设计制造还是试验、示范、应用推广等方面均有了长足的进步和很大的提高,并取得了明显的经济效益和社会效益,为我国进一步开发利用风力发电积累了经验,打下了良好的物质基础和技术基础。经过30余年的研制、生产和推广应用,中国自行研制开发的100w~20kw等离网型风力发电机组,其制造销售总量已达30万台,在数量上居****[1]。机组采用定桨距、三叶片、侧偏调速、上风向风力机,配套高效永磁低速发电机,机组运行平稳、质量可靠,使用寿命在15年以上。风轮的*大功率系数已从初期的0.30左右提高到0.38~0.42,而且启动风速低,在3米/秒就可以启动。叶片材料采用了强度高重量轻、耐腐蚀、能吸收振动的玻璃钢复合材料。发电机选配的是具有低速特性的永磁发电机,使发电机的效率从普通电机的0.50提高到现在的0.75以上,有些可以达到0.82。离网型风力发电机组的调向装置大部分是上风向尾翼调向。调速装置采用风轮偏置和尾翼铰接轴倾斜式调速、变桨距调速机构或风轮上仰式调速。功率较大的机组还装有手动刹车机构,以确保风力机在大风或台风情况下的**。

3 油田风网互补智能供电系统

  油田风网互补智能供电系统主要采用小功率风力发电技术和风网互补智能控制技术,其中风力发电机的发电功率为25kw。为实现风电在油田抽油机井上的应用,确保油井连续正常稳定运行,选择采用风电、网电互补的方式,即利用风电、网电互补智能供电节能装置,将整流器、逆变器有机结合,优先使用风电的供电技术方案,不足的部分由网电即时补充,无须切换,达到风电网电互补供电的目的,不需改变现场的配电线路,可以扩大风电的适用范围,为其推广插上有力的翅膀。

  3.1 油田风网互补智能供电系统组成

  油田风网互补智能供电系统主要由风力发电机和整流装置及供电控制器三个部分组成。而供电控制器又由智能电量计量装置、变频器和风网智能自动切换以及辅助控制设备等部分组成。

  油田风网互补智能供电系统可为单台油田用电设备供电,也可为多台油田设备同时供电。其供电示意图如附图 [2]所示。

 

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