小功率風力發電技術在油田生產中的應用

　　3.2 油田風網互補智能供電系統的工作原理

　　在不需要改變抽油機現場的配電線路的情況下，將風力發電、整流、數字化逆變、能量回饋、變頻技術有機的結合，使用風電作為優先供給電源，風電不必上網，直接對24小時運行的設備進行供電，網電作為風電不足時的補充電源，且風電與網電之間采用無縫自動互補。該系統可以“一對多”(一臺風力發電機對多臺抽油機)或“多對多” (多臺風力發電機對多臺抽油機)構成一個微型供電網進行就近供電。

　　3.3 油田風網互補智能供電系統的主要功能

　　(1)風電優先功能。由風力發電機發的電能，若能夠滿足動力設備用電時，全部用風電，若風能不足時，網電的電能自動補足，若無風能時，則全部用網電。風電與網電互補過程中實現無縫切換。

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

　　(3)增產增效功能。由于采用變頻控制，可根據不同油井的要求，采用最佳的控制方案，實現抽油機經濟運行。

　　(4)具備自動監控功能。可實現智能化遠程監控各用電設備，由于供電控制器具有485遠程監控接口，可以將風電、網電、控制器、動力設備、運行狀況遠程傳送給中心控制室。同時還可以遠程控制動力設備的啟動、停止和調整運行轉速等參數，從而為實現數字化油田奠定基礎。

　　(5)提高采油設備的使用壽命。由于本設備具有變頻功能，所以在動力設備啟動時無沖擊現象，電動機及抽油機的壽命將延長。

　　3.4 油田風網互補智能供電系統現場應用情況

　　該系統第一期風力發電工程為九臺fd-25kw型風力發電機組于2008年10月在勝利油田孤東采油廠投入應用，解決22口油井供電問題。第二期風力發電工程為5臺fd-25kw型風力發電機組于2009年10月在該廠投入運行，解決了14口油井的供電問題。其供電模式采用風、網互補的方式。電量計量方式采用網電和風電分離計量方案，網電計量用于對實現網電供入量計量，風電電量用于實現風機發電量計量。

　　4 應用效益分析

　　4.1 計算依據

　　根據對36口油井抽油機年正常工作天數的統計，抽油機年平均開井天數為347天，按340天計算;根據對36口油井抽油機安裝前日用電量的統計，36口油井抽油機平均日用電量為229.44kwh。通過測試表明風機啟動風速在4m/s以下，應用區域風能有效利用時間為5500小時。

　　4.2 應用效果分析

　　(1)風力發電機組發電效果分析

　　根據測試結果得出每臺fd-25kw型風力發電機組能夠達到額定輸出功率指標，按照每臺fd-25kw型風力發電機組額定發電指標和59#驗潮站2005年風力數據記錄統計得出每臺fd-25kw型風力發電機組預計年發電總量為130570.29千瓦時，14臺風力發電機組預計年發電總量合計182.8萬千瓦時。

　　(2)控制器節能效果分析

　　根據測試結果得出36臺gps25/30-i型抽油機風網互補智能供電控制箱(能量回饋變頻柜)平均節電率為12.1%，其年節電效果為：抽油機平均日用電量×設備平均綜合節電率×設備年平均運行時間×臺數=229.44×12.1%×340×36 =34.07(萬千瓦時)

　　(3)節約輸電損失效果、效益分析

　　據測試，高低壓輸電線路的網損為6%。風網互補智能供電系統所有設備年減少電網輸電106.60萬千瓦時，年節約網損10.13萬千瓦時。

　　綜合以上三項合計風網互補智能供電系統年節網電總量為：36臺抽油機供電控制器年節電總量+14臺風力發電機年發電總量+年減少網損總量=34.07+182.8+10.13=227(萬千瓦時)

　　(4)油井監測系統效果分析

　　統計安裝油井無線遠程監測系統的10口油井數據，安裝前油井年平均采油時率為94.4%，年平均開井天數347天;安裝后因有效減少了油井故障停井等待時間，預計可提高油井年平均采油時率為0.6%，預計年增加產油量110.42噸。

　　(5)其它效益分析

　　本系統抽油機控制箱可通過控制器變頻調整抽油機的轉速，使其維持在最佳的工作轉速，提高產油量;同時減少了抽油機電機發熱情況，能夠提高電機壽命;合理調節采油工藝參數，延長了提油桿的使用時間，節約設備維修更換費用和人員。

　　本系統油井無線遠程檢測系統提高了機采人員的工作效率，可實時檢測油井工作狀態，減少人員配置，節約人力成本。

　　(6)減排效益分析

　　按每千瓦時折合標準煤0.4千克計，每千瓦時所用煤排放二氧化碳0.997千克計，每千瓦時所用煤排放二氧化硫0.03千克計，排放二氧化碳指標國際交易價格6.67美元/噸計，人民幣匯率(1美元兌換人民幣)6.83元，排放二氧化碳指標國際交易價格折合人民幣45.56元/噸，則項目每年的減排效益為：

　　227×0.997×45.56÷1000= 10.31(萬元)。

　　項目運行15年的減排效益為：10.31×15=154.65(萬元)。

　　5 結束語

　　通過以上分析可得出以下結論：一是小功率風力發電技術系統在沿海油田應用無論是環境條件和技術條件都是可行的，對油田而言是建設節約型企業的一項比較好的措施;二是技術項目首次實現了風網互補智能供電系統在油田灘海地區的應用，填補了國內空白;三是我國灘海地區油田較多，該項目具有很好的推廣應用前景。經過一年多來的現場應用證明，小功率風力發電技術系統技術成熟，運行可靠，性能優越，完成能滿足油田油井生產的供電需要。