CN217642740U - 一种基于储能支持的钻井平台供电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于钻井平台技术领域，公开一种基于储能支持的钻井平台供电系统，包括：储能装置，具有交流接口和直流接口；柴油发电集装箱，具有多组柴油发电机；配电集装箱，具有对应于各组柴油发电机的出口开关，各出口开关的前端分别连接各自相应的柴油发电机，各出口开关的后端汇合连接后分别连接至储能装置的交流接口和后端变频器集装箱；变频器集装箱，分别连接储能装置的直流接口和配电集装箱的输出端，向钻井平台供电。本实用新型利用储能装置的交直流充放电切换，通过储能交流充放电功率调节，降低柴油发电机的单位油耗，吸收钻井平台势能，向变频器提供应急直流电源，快速响应突变负荷，节能减排，提高供电稳定性，改善电能质量。
Description
技术领域
本实用新型属于钻井平台技术领域，尤其涉及一种基于储能支持的钻井平台供电系统。
背景技术
在现有的钻井平台中采用柴油发电机组作为动力电源，而柴油发电机组的柴油消耗量大，随着柴油价格的攀升，使得钻井作业成本越来越高，且污染环境。
根据不同阶段钻井工艺要求，为了确保钻井的安全运行，柴油发电机组的运行台数为1~3台，且经常柴油发电机组需要运行在低功率状态；而长时间的低负荷运行，造成单位油耗高，在同样的做功情况下，需要消耗更多的柴油。在整个钻井过程中，大部分时间负荷都处于波动大、变动频繁的状态，使得柴油发电机组瞬态性能(频率、电压)变差，从而对整个供电系统性能造成影响。
实用新型内容
为了克服现有技术方法的不足，本实用新型提出一种基于储能支持的钻井平台供电系统，利用储能装置的交直流充放电切换，通过储能交流充放电切换调节，调节柴油发电机的输出功率，降低单位油耗。且补充负荷所需电能，快速响应突变负荷，提高供电效果。
为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种基于储能支持的钻井平台供电系统，包括：
储能装置，具有交流接口和直流接口，交流接口和直流接口均具有独自的切换开关；
柴油发电集装箱，具有多组柴油发电机；
配电集装箱，具有对应于各组柴油发电机的出口开关，各出口开关的前端分别连接各自相应的柴油发电机，各出口开关的后端汇合连接后分别连接至储能装置的交流接口和后端变频器集装箱；
和变频器集装箱，分别连接储能装置的直流接口和配电集装箱的输出端，经过转换后向钻井平台供电。
进一步的是，所述储能装置包括：电池簇、直流汇流柜、DC/DC变换器、双向DC/AC变换器、储能直流切换开关、储能交流切换开关，所述电池簇连接至直流汇流柜，直流汇流柜分别连接至DC/DC变换器和双向DC/AC变换器，DC/DC变换器连接直流接口且在连接回路上设置储能直流切换开关，双向DC/AC变换器连接交流接口且在连接回路上设置储能交流切换开关。
进一步的是，在所述柴油发电集装箱中包括多台主发电机和一台辅助发电机，主发电机和辅助发电机均连接至配电集装箱，配电集装箱中对于各主发电机和辅助发电机均设置有对应的出口开关。
进一步的是，所述交流接口包括交流充电口和交流放电口，所述交流充电口和交流放电口均通过线路连接至配电集装箱各柴油发电机出口开关的后端汇合点；
在交流充电口和交流放电口的线路上分别设置有交流充电切换开关和交流放电切换开关，交流充放电开关之间互锁，交流充电口的线路经配电集装箱各柴油发电机出口开关的后端汇合点后通过交流切换开关连接交流放电口。
进一步的是，所述变频器集装箱包括前端整流装置、直流母线和后端变频变压装置，配电集装箱的后端汇合点连接到前端整流装置，前端整流装置输出连接至直流母线，储能装置的直流接口也连接至直流母线，直流母线通过后端变频变压装置向钻井平台供电。
进一步的是，所述变频器集装箱的后端逆变装置包括多个并列的变频器和直流转换器，变频器连接钻井平台的交流设备，直流转换器连接钻井平台的直流设备。
采用本技术方案的有益效果：
本实用新型通过储能交流充放电的功率调节能够实现以下效果：降低柴油发电机的单位油耗，吸收钻井平台势能，向变频器提供应急直流电源，快速响应突变负荷，节能减排，提高供电稳定性，以及改善电能质量。
本实用新型将储能装置分别进行直流和交流划分完成充放电，将交流部分引入柴油发电机组输出端，从而提高柴油发电机输出功率，以降低降低柴油发电机组单位油耗。通过降低柴油发电机组油耗，提高柴油发电机组柴油利用率，节能减排。
本实用新型将直流部分引入后方直流母线为钻井平台中各变频装置提供直流电源。本实用新型通过储能装置的DC/DC变换器，可吸收下放绞车时产生的电势能至储能装置，进一步节约柴油的使用。
本实用新型为钻井平台提供应急供电，特别是在交流电源发送故障时，利用储能装置为钻井平台中绞车等设备提供紧急停机电源，确保平台安全。
附图说明
图1为本实用新型的一种基于储能支持的钻井平台供电系统的结构示意图。
图2为本实用实施例中储能装置的结构示意图。
其中，1是交流接口，2是直流接口，3是储能直流切换开关，4是交流充电切换开关，5是交流放电切换开关，6是交流切换开关，7是前端整流装置，8是直流母线，9是后端变频变压装置，10是交流设备，11是直流设备。
具体实施方式
为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
在本实施例中，参见图1所示，一种基于储能支持的钻井平台供电系统，包括：
储能装置，具有交流接口1和直流接口2，交流接口1和直流接口2均具有独自的切换开关；
柴油发电集装箱，具有多组柴油发电机；
配电集装箱，具有对应于各组柴油发电机的出口开关，各出口开关的前端分别连接各自相应的柴油发电机，各出口开关的后端汇合连接后分别连接至储能装置的交流接口1和后端变频器集装箱；
和变频器集装箱，分别连接储能装置的直流接口2和配电集装箱的输出端，经过转换后向钻井平台供电。
作为上述实施例的优化方案，如图2所示，所述储能装置包括：电池簇、直流汇流柜、DC/DC变换器、双向DC/AC变换器、储能直流切换开关3、储能交流切换开关6，所述电池簇连接至直流汇流柜，直流汇流柜分别连接至DC/DC变换器和双向DC/AC变换器，DC/DC变换器连接直流接口2且在连接回路上设置储能直流切换开关3，双向DC/AC变换器连接交流接口1且在连接回路上设置储能交流切换开关6。
作为上述实施例的优化方案，所述变频器集装箱包括前端整流装置7、直流母线8和后端变频变压装置9，配电集装箱的后端汇合点连接到前端整流装置7，前端整流装置7输出连接至直流母线8，储能装置的直流接口2也连接至直流母线8，直流母线8通过后端变频变压装置9向钻井平台供电。
所述变频器集装箱的后端逆变装置包括多个并列的变频器和直流转换器，变频器连接钻井平台的交流设备10，直流转换器连接钻井平台的直流设备11。
其中，在所述柴油发电集装箱中包括多台主发电机和一台辅助发电机，主发电机和辅助发电机均连接至配电集装箱，配电集装箱中对于各主发电机和辅助发电机均设置有对应的出口开关。
优选的，所述交流接口1包括交流充电口和交流放电口，所述交流充电口和交流放电口均通过线路连接至配电集装箱各柴油发电机出口开关的后端汇合点；
在交流充电口和交流放电口的线路上分别设置有交流充电切换开关4和交流放电切换开关5，交流充放电开关之间互锁，交流充电口的线路经配电集装箱各柴油发电机出口开关的后端汇合点后通过交流切换开关6连接交流放电口。
为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：
闭合储能直流切换开关3，完成储能装置直流接口2与直流母线8的线路连通，实现吸收钻井平台中下放绞车时的势能，并在交流电源故障时提供应急电源，确保钻井平台的安全。
正常情况，由主柴发提供钻井平台用电，相应的柴油发电机出口开关合闸，储能交流放电切换开关5处于分闸状态；储能协调控制器实时监控平台负荷变化情况，若发现负荷波动较大且运行柴油发电机的负载率超过80%使，立即闭合交流放电开关，储能作为辅助电源，提供补充功率，降低柴油发电机的负载率，平抑负载波动的影响。
当交流放电切换开关5处于合闸状态时，储能装置并网，并网后，储能装置的控制模式立即由恒频恒压转为斜坡功率控制，从0至200kW，按照一定的斜率上升。当储能装置输出功率达到200kW后，将交流切换开关6分闸，同时，储能装置由功率控制转为恒压恒频模式。
关于交流充电切换开关4的合闸：当储能装置SOC(荷电状态)≤10%时，并检测到发电机组的负荷率≤60%，交流充电切换开关4合闸，并实时调整充电功率，使柴发的负荷率处于80%左右，降低柴发的单位油耗。在整个充电过程中，储能装置采用功率控制模式。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种基于储能支持的钻井平台供电系统，其特征在于，包括：
储能装置，具有交流接口（1）和直流接口（2），交流接口（1）和直流接口（2）均具有独自的切换开关；
柴油发电集装箱，具有多组柴油发电机；
配电集装箱，具有对应于各组柴油发电机的出口开关，各出口开关的前端分别连接各自相应的柴油发电机，各出口开关的后端汇合连接后分别连接至储能装置的交流接口（1）和后端变频器集装箱；
和变频器集装箱，分别连接储能装置的直流接口（2）和配电集装箱的输出端，经过转换后向钻井平台供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于储能支持的钻井平台供电系统，其特征在于，所述储能装置包括：电池簇、直流汇流柜、DC/DC变换器、双向DC/AC变换器、储能直流切换开关（3）、储能交流切换开关（6），所述电池簇连接至直流汇流柜，直流汇流柜分别连接至DC/DC变换器和双向DC/AC变换器，DC/DC变换器连接直流接口（2）且在连接回路上设置储能直流切换开关（3），双向DC/AC变换器连接交流接口（1）且在连接回路上设置储能交流切换开关（6）。
3.根据权利要求1所述的一种基于储能支持的钻井平台供电系统，其特征在于，在所述柴油发电集装箱中包括多台主发电机和一台辅助发电机，主发电机和辅助发电机均连接至配电集装箱，配电集装箱中对于各主发电机和辅助发电机均设置有对应的出口开关。
4.根据权利要求1所述的一种基于储能支持的钻井平台供电系统，其特征在于，所述交流接口（1）包括交流充电口和交流放电口，所述交流充电口和交流放电口均通过线路连接至配电集装箱各柴油发电机出口开关的后端汇合点；
在交流充电口和交流放电口的线路上分别设置有交流充电切换开关（4）和交流放电切换开关（5），交流充放电开关之间互锁，交流充电口的线路经配电集装箱各柴油发电机出口开关的后端汇合点后通过交流切换开关（6）连接交流放电口。
5.根据权利要求1所述的一种基于储能支持的钻井平台供电系统，其特征在于，所述变频器集装箱包括前端整流装置（7）、直流母线（8）和后端变频变压装置（9），配电集装箱的后端汇合点连接到前端整流装置（7），前端整流装置（7）输出连接至直流母线（8），储能装置的直流接口（2）也连接至直流母线（8），直流母线（8）通过后端变频变压装置（9）向钻井平台供电。
6.根据权利要求5所述的一种基于储能支持的钻井平台供电系统，其特征在于，所述变频器集装箱的后端逆变装置包括多个并列的变频器和直流转换器，变频器连接钻井平台的交流设备（10），直流转换器连接钻井平台的直流设备（11）。
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|---|---|---|---|---|
| CN117060469A (zh) * | 2023-08-03 | 2023-11-14 | 北京博威能源科技股份有限公司 | 一种柴油与储能结合互补的发电机组 |
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| CN117060469A (zh) * | 2023-08-03 | 2023-11-14 | 北京博威能源科技股份有限公司 | 一种柴油与储能结合互补的发电机组 |
| CN117060469B (zh) * | 2023-08-03 | 2024-02-20 | 天津博威动力设备有限公司 | 一种柴油与储能结合互补的发电机组 |
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