CN202309101U - 油田分布式光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油田分布式光伏发电装置，包括多个油田光伏发电子装置以及与上述各子装置配设的共直流母线和能量守恒测控模块、总系统充放电及可逆控制模块和储能模块，各光伏发电子装置均由光伏阵列发电模块、发电测控模块、变频和行程调控模块、逆变能量反馈模块组成。工作中，各光伏阵列发电模块输出通过共直流母线系统再经对应的变频和行程调控模块获得为各交流负载所需的可变频交流电源，同时将可发电负载的电能通过逆变反馈到共直流母线系统，后者进行能量平衡控制将电能共享消耗或将多余电能存储在储能模块中，供母线欠能时使用，在满足各分路使用前提下实现能量效率最大化，最终通过系统控制，按照油井储油情况自动实现开停机。

Description

油田分布式光伏发电装置

技术领域

本实用新型属于采油区供电设备技术领域，涉及一种油田分布式光伏发电装置。

背景技术

油田采油用电设备的特点是分布广、功率小、电动和发电往复式负载、间歇使用以及交直流混合负荷。现有技术中，传统的采油供电方式是采用公用电网供电，存在着系统工程造价和运行费用高、电能资源利用率低等缺点，不符合国家当今大力倡导的“节能减排”政策。近年来，本领域虽也有部分变频节能采油设备具有一定的节能效果，但其投资回收期偏长，不适合油田开采现场用电设备分布广、功率小、电动和发电往复式负载以及间歇使用的实际工作特点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构合理、操作方便、成本低、电能资源利用率高、节能效果显著的油田分布式光伏发电装置。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的油田分布式光伏发电装置包括多个油田光伏发电子装置、一套与各油田光伏发电子装置配套设置并由系统控制和通讯模块控制的共直流母线和能量守恒测控模块、一个总系统充放电及可逆控制模块和一个储能模块，每个油田光伏发电子装置均由光伏阵列发电模块、发电测控模块、变频和行程调控模块、逆变能量反馈模块组成，光伏阵列发电模块的输出依次经发电测控模块和共直流母线和能量守恒测控模块后与变频和行程调控模块的输入端联接，变频和行程调控模块的输出端接至各对应交流负载的输入端，交流负载的反馈输出端经逆变能量反馈模块回接进入共直流母线和能量守恒测控模块，共直流母线和能量守恒测控模块的储能输出/输入端经总系统充放电及可逆控制模块通至储能模块的输入/输出端。

实际工作中，分布设于各油田采油区内的光伏发电子装置的光伏阵列发电模块输出的稳定的直流输出经发电测控模块进入共直流母线系统(共直流母线和能量守恒测控模块)，再分别经各对应的分散式逆变器(变频和行程调控模块)将直流电流转换为各交流负载所需的可变频交流电源，同时将可发电负载的电能通过逆变反馈(逆变能量反馈模块)到共直流母线系统供其它负载共享或储存。光伏阵列发电模块和交流负载发电时所反馈的电能通过共直流母线系统能量平衡控制后将电能共享消耗或经总系统充电放模块(总系统充放电及可逆控制模块)将多余电能存储在储能模块中，供母线欠能时使用，在满足各分路使用的前提下通过直流系统的能量平衡测控实现能量效率最大化，最终通过系统控制，按照油井储油情况自动实现开停机。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点在于：

1、本实用新型的结构合理、操作方便，通过灵活布置在用户附近的光伏阵列发电模块，为石油开采现场提供了一种小型模块化、分散式、储能式、高效能且用发电共享的智能供电装置；

2、本实用新型根据油田采油用电特点，采用分布式光伏发电、共直流母线多逆变交流电机电动-发电反馈供电容量共享、共直流母线电能平衡测控、超级电容储能等技术构成油田分布式光伏发电装置，其发电容量可根据现场日照时间、井位数量、用电功率和采油量综合计算，实现电能的优化利用；

3、利用本实用新型技术方案实施总装机达100万KW的项目，可增加光伏产业工业产值200亿元以上，每年可发电127759KWh，节约电费支出6.77亿元以上，相当于节约标准煤510000多吨，同时减少二氧化碳排放104万多吨(0.814kg/KWh)、二氧化硫排放38000多吨、碳粉尘排放347000多吨，减少氮氧化物排放19000多吨，该方案的实施应用将在增加工业产值、节能减排等方面取得显著的经济效益和社会效益，同时在油气田节能降耗以及绿色环保方面起到了积极的示范和推广作用。

4、本实用新型适用于石油开采多井尤其是丛式井集中采油，对分布式光伏发电应用和建设智能化油田具有重要意义。

附图说明

附图为本实用新型的工作结构原理图。

附图中各标号名称分别是：1-光伏阵列发电模块，2-发电测控模块，3-共直流母线和能量守恒测控模块，4-系统控制和通讯模块，5-变频和行程调控模块，6-逆变能量反馈模块，7-备用电源切换模块，8-负载，9-变压器，10-电网，11-总系统充放电及可逆控制模块，12-储能模块。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型内容做进一步说明。

参见附图，本实用新型所述的油田分布式光伏发电装置由多个油田光伏发电子装置、一套与各油田光伏阵列发电子装置配套设置的共直流母线和能量守恒测控模块3、一个总系统充放电及可逆控制模块11和一个储能模块12，其中的每个油田光伏发电子装置又均由光伏阵列发电模块1、发电测控模块2、变频和行程调控模块5、逆变能量反馈模块6组成。

本实用新型的具体实施结构中，光伏阵列发电模块1可选用CSG170S1-35型号器件产品，它采用具有最大功率点跟踪功能的能量优化控制器输出稳定的直流输出；发电测控模块2可选用MPPT型号器件产品，总系统充放电及可逆控制模块11可选用WCM-05型号器件产品，它们均采用电流可逆变DC-DC变换器控制充放电；由系统控制和通讯模块4控制的共直流母线和能量守恒测控模块3可选用WCM02型号器件产品，主要用于能量平衡计算和共享分配控制；变频和行程调控模块5可选用sinamics g120/pm250型号器件产品，该模块采用成熟的DC-AC变频模块和调制解调技术，结合往复式抽油机特性开发的行程控制节能技术，达到单机采油的优化控制；逆变能量反馈模块6可选用sinamics g120/pm250型号器件产品，将电动机在发电状态下的交流电能通过逆变转化为直流电能反馈于共直流母线和能量守恒测控模块3，供其它负荷使用或储存于系统储能模块12；储能模块12可采用型号为CF700C0.35N19的超级电容器作为储能组件。图中标号7为备用电源切换模块D-WATSN-1，在本实用新型装置发生故障时通过备用电源切换模块7为各油井提供正常使用的交流电源，同时它还起着分布式发电装置与电网的隔离作用。

Claims (1)

1.一种油田分布式光伏发电装置，其特征在于包括多个油田光伏发电子装置、一套与各油田光伏发电子装置配套设置并由系统控制和通讯模块(4)控制的共直流母线和能量守恒测控模块(3)、一个总系统充放电及可逆控制模块(11)和一个储能模块(12)，每个油田光伏发电子装置均由光伏阵列发电模块(1)、发电测控模块(2)、变频和行程调控模块(5)、逆变能量反馈模块(6)组成，光伏阵列发电模块(1)的输出依次经发电测控模块(2)和共直流母线和能量守恒测控模块(3)后与变频和行程调控模块(5)的输入端联接，变频和行程调控模块(5)的输出端接至各对应交流负载(8)的输入端，交流负载(8)的反馈输出端经逆变能量反馈模块(6)回接进入共直流母线和能量守恒测控模块(3)，共直流母线和能量守恒测控模块(3)的储能输出/输入端经总系统充放电及可逆控制模块(11)通至储能模块(12)的输入/输出端。