风电接入远海油气平台的规划方法

海上风电直供远海油气平台可降低发电成本和碳排放,但传统规划方法不适用于远海油气平台的负荷特性。在考虑海上油田电力系统燃气透平机组与负荷特性的基础上,建立计及风-燃-荷功率动态匹配特性的扩展概率潮流模型,提出适用于远海油气平台的风机规划方法。采用所提潮流计算方法,在满足远海油田电力系统的电压、线路载流量等约束条件下,以年发电成本与年碳排放量的综合成本最低为目标建立规划模型,并采用粒子群优化算法对模型进行求解。以我国某远海油田电力系统为例,提出针对远海油田电力系统特点的风电接入方案,算例结果表明,所提规划方法具有可行性。

风电供能海上平台孤网负荷侧调频策略研究

大量风力发电接入远海油气平台对系统频率稳定造成了负面影响。在实际生产中,以注水泵为代表的可调节负荷和部分生产负荷占总负荷的30%,且其功率变化甚至启停对生产影响不大。该类负荷在以往的研究中不直接参与海上平台的调频,但调频潜力极大,且响应速度较快。在不影响海上平台生产的同时,既可以提供适量的风电消纳、提供快速的频率响应支撑,又可以跟随系统频率调整自身转速、调节所需有功。该文提出一种海上平台的可调节负荷跟随系统频率或跟随风电出力的调频控制策略,通过分析跟随燃机和跟随风电出力的速度给定方法,研究各控制参数及客观因素对调频效果的影响。仿真结果表明,该策略充分利用可调节负荷的调频容量,有效改善了海上平台频率特性,为提高风电渗透率、实现“双碳”目标提供了技术参考。

海上油气平台不稳定电源与储能联合配置优化策略

针对海上油气平台集群接入不稳定电源与储能的联合配置问题,结合海上风电、光伏特点及已有的拓扑结构,提出了三阶段风机/光伏/储能阶段式联合配置策略,介绍嵌入潮流计算的阶段式粒子群算法。第一阶段通过LightGBM网络预测模型得到风机光伏的时序预测发电功率,再以投资建设经济性和潮流稳定性为目标优化每个节点的风机/光伏容量;第二阶段针对不稳定电源配置后的配电网,提出了基于电压和损耗灵敏度为指标的集群划分方法,将配电网集群划分为若干个子集群;第三阶段根据划分后的子集群,以储能容量、配电网损耗和节点电压波动为目标为每个子集群内配置储能。以渤海油田某10 kV实际油气平台配电网为例,设立燃气机出力功率自定义和经济性自定义两种方案来验证联合配置优化决策的合理性。结果表明,两种配置策略都可以有效地提升海上油气平台配电网的潮流稳定性,提高新能源的渗透率。本文研究验证了海上分散式风机/光伏发电工程的可行性,有利于实现未来海上油气平台的“零碳”建设。

海上风电与海洋油气融合实现绿色电能替代研究

我国海域蕴含丰富的油气资源和风能资源,海洋油气与海上风电地理分布相同,部分资源存在重叠。随着海上风电的快速发展,如何实现海上风电为海洋油气平台安全稳定绿色供电,促进海洋油气和海上风电互补供电深度融合,提高海洋能源资源综合利用效率,是未来研究的重要方向。以我国渤海海域某油田群为研究对象,通过分析当地风资源、风电出力特性和油气平台用电负荷特性,探讨海上风电接入海洋油气平台组网供电模式,开展海上风电容量优化配置研究,实现平台微电网系统功率平衡,并提出组网供电初步方案。

中国海上油气田风能资源评估

利用持续30年的CCMP分析风场数据,对中国海上油气田开发海域进行了风能资源评估。评估结果表明:不同海区的油气田风能资源分布差异较大,其中东海油气田群的海面风能资源最为丰富,风资源等级可达7级以上,海上油气平台周围10km范围内风能资源技术可开发量可达98~106万kW,风能资源稳定性最好;南海东部油气田群次之,一般可达6级以上,海上油气平台周围10km范围风能资源技术可开发量可达90~104万kW,风能资源月变化和季节变化较强;南海西部油气田群又次之,风资源等级一般可达4级,海上油气平台周围10 km范围风能资源技术可开发量可达58~78万kW,风能稳定性总体月变化较季节变化强,且区域内不同油气田风能稳定性指数数值差异较大;渤海油气田群除渤海南部及中东部外,海面风能资源大多在4级以下,海上油气平台周围10 km范围风能资源技术可开发量一般在42~58万kW之间,风能短期变化较强,月变化和季节变化较弱。相关研究结论可为我国海上油气田海域的海洋清洁能源规划与开发利用提供基础科学依据。

面向数字孪生模型应用的油浸式变压器绕组温度POD-RBFLP降阶计算方法

了解油浸式电力变压器绕组的温度情况是保证其运行稳定性的关键,也是当前针对油浸式变压器数字孪生分析的必然需求。为了快速地获得变压器绕组的稳态温度,该文提出一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和包含线性多项式的径向基函数响应面法(radial basis function response surface method including linear polynomial,RBFLP)的降阶计算模型。首先,讨论POD方法的降阶特性,并设计一种基于留一法交叉验证的自适应获得快照矩阵方法,以提高计算精度及效率;其次,采用响应面方法建立POD模态系数与绕组工况的相关关系,旨在实现通过绕组工况快速获得POD模态系数,从而跳过对降阶模型的复杂非线性计算,进而高效重构绕组温度场。相关算例表明,该方法具有较好的计算精度和效率,在50组测试工况下,与全阶计算相比,误差不超过2.5 K,且总计算时间仅为1.45 s;最后,基于110 kV变压器绕组搭建温升试验平台,试验结果表明,降阶计算结果相较于试验结果,平均计算误差不超过2 K,且单步计算时间仅为0.03 s,相较于同等规模的全阶计算,计算效率有较大幅度地提升。

浅谈海上风电与海洋油气田融合发展

在全面贯彻新发展理念,锚定碳达峰碳中和目标背景下,应统筹海上风电与油田开发,形成油气田区域电力系统与海上风电互补供电模式。通过研究海上风电发展现状,以某油田拟接入4台8 500 MW风机为例,介绍海上风电与海洋油气田融合发展情况,分析海上风电与海洋油气田融合发展模式下海域风能概况、风机布置的原则等关注点,根据拟建设风机计算得出以风力发电替代同等电量的自发电,可实现年均减碳量约10.51万t,最多每年可节省燃气4 201万m~3,并对海上风电与海洋油气田融合发展进行了展望。

风电偏航变桨轴承油孔加工工艺改进

针对常规风电偏航变桨轴承油孔加工质量差、加工效率不高、消耗成本大的问题,提出以下改进措施:将油孔调整至沟道淬火前加工,消除了硬质合金钻头的消耗,节约采购成本;通过调整油孔加工顺序,将油孔一次加工到位,避免了对接加工及淬火层麻花钻直接加工造成的质量问题,保证了加工质量、提升了加工效率。经实际加工验证,改进后风电偏航变桨轴承油孔质量可以满足用户的要求。

油浸式电力变压器过载能力评估算法及工程应用研究

油浸式电力变压器的过载能力评估对于确保其安全可靠运行至关重要。目前缺乏一种简单而有效的评估方法,本文通过分析影响油浸式电力变压器过载能力的关键因素,结合变压器的设计原理和片式散热片油箱等效散热面积的概念,首次提出了一种基于油平均温升和顶层油温度的工程评估方法。所提方法考虑了变压器的热特性、冷却系统性能、负载电流、环境温度等因素对变压器温升的影响。该工程评估方法不仅简化了计算过程,还提高了评估结果的准确性。为了验证所提出方法的有效性,利用在运电力变压器实际运行数据进行了工程计算验证。通过与实际测量值进行比较,证实了该方法能够准确地评估油浸式电力变压器的过载能力。

油浸式电力变压器饼式绕组温升的影响因素分析

对油浸式电力变压器饼式绕组的油流流速及温度分布特征进行了研究,同时分析了水平油道宽度等参数对油道油流流速及绕组温升的影响。以1台容量为321.1 MV·A的油浸式换流变压器网侧绕组结构为原型,建立了绕组温升的物理计算模型。结合变压器设计原理设置不同的油道参数,计算了绕组油道油流流速以及温度的分布情况,分析了入口油流速度、水平油道宽度、饼式绕组分区数量以及导线匝间绝缘厚度等参数对油道油流流速及绕组温升的影响。结果表明:饼式绕组热点位置位于最后一个分区中心线饼附近;不同的入口油流流速、水平油道宽度及饼式绕组分区数将影响水平油道中的油流速度分布,进一步影响绕组的温度分布及热点温升;导线匝间绝缘厚度对油流速度分布没有影响,但对绕组的温升有一定的影响。

昆仑FD2000高性能风电专用齿轮油的应用

简要介绍了昆仑FD2000高性能风电专用齿轮油的主要性质和研发背景,重点讨论了昆仑FD2000高性能风电专用齿轮油在国内某知名齿轮箱厂进行的台架使用试验情况以及在宁夏贺兰山风力发电厂进口风电设备上的应用情况,与设备指定的国外产品进行性能对比表明,昆仑FD2000齿轮油各项性能稳定,使用性能良好,完全满足进口风机主齿轮箱的润滑要求,可以替代指定的国外产品。

基于顶层油温的变压器绕组热点温度计算改进模型

油浸式电力变压器绕组热点温度是影响变压器绝缘寿命的重要参量,与变压器顶层油温密切相关。考虑非线性热阻-变压器断路阻抗、油粘滞度以及绕组损耗随温度的变化,引入粘滞度与损耗关于温度变化的修正因子,提出一种基于顶层油温的变压器绕组热点温度改进模型。模型参数选用Levenberg-Marquardt算法进行估算。对比实验室温升用试验变压器实测数据,该模型在欠负载(90%)、额定负载(100%)以及过负载(110%)下,显示了较好的一致性,特别在动态负载下,能够较好地描述各暂态温度变化情况,为变压器绕组热点温度计算提出了一种新方法。

风力发电在油田滩海地区的应用

通过对风力发电及油田滩海风能资源现状的分析,提出了油田机采系统应用离网型风力发电机组的方案,详细介绍风网互补供电系统的工作原理及实施方案,对实施结果进行效益分析,得出了油田机采系统可以推广应用离网型风力发电机组的结论。

风力发电技术在埕岛油田单井采油平台的应用

埕岛油田位于渤海湾浅海—极浅海区。针对该油田具有自喷生产能力的单井采油平台的供电问题 ,探讨了风力发电系统的构成、主要参数的确定和计算方法 ,并为该油田某单井采油平台设计了应用方案。应用实践表明 ,风力发电技术的经济指标和技术指标均显著优于太阳能供电技术 。

小功率风力发电技术在油田生产中的应用

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。文章介绍了风力发电技术现状,小功率油田风网互补智能供电系统组成、工作原理、主要功能以及油田生产现场的应用情况,分析了该技术应用效益。实践证明,该风电技术应用效果良好,具有很好的推广应用价值。

海洋工程发展趋势与技术挑战

海洋是生命的摇篮、资源的宝库、交通的命脉和战略的要地,海洋工程是高质量、可持续开发与利用海洋的重要基础和关键支撑。在海洋强国建设及“双碳”目标等政策驱动下,我国海洋工程在全球发展格局中的核心支撑作用日益凸显,也面临着重要发展机遇与技术挑战。本文以我国海洋资源开发重大需求为导向,分析全球发展趋势,明确我国海洋工程发展的现状与短板;在此基础上,重点围绕海洋油气、海上风电、海上光伏、海底采矿及海洋养殖工程五大关键领域,深入分析关键领域所面临的新形势、新趋势及发展机遇。通过梳理其中关键科学问题、优势方向及不足,阐明瓶颈问题及技术挑战,指出重点突破方向,以期为今后的海洋资源开发利用以及海洋工程的发展提供科学指导和参考依据。

智能型组合无人值守电源设计

针对无人值守系统设置的特点,提出了一种智能型组合无人值守电源设计方案,主要由太阳能发电模块、风力发电模块、油机发电机模块、GPRS监控模块、中央控制模块等构成,既充分利用了绿色能源,同时又有应急电源,较好地解决无人值守系统的供电问题。

酯型变压器油的研制

研制了一种可生物降解的酯型变压器油。该变压器油具有良好的抗燃性能,电气性能和热氧化安定性能,适合作为海上风能电场变压器油。

电力变压器振动产生机理及影响因素研究

为了研究变压器振动的产生机理,针对饼式绕组结构的油浸式电力变压器,利用铁心和绕组的数学模型,分析了振动产生机理、合成过程以及不同运行工况对振动特性的影响。搭建了基于压电式振动加速度传感器的振动测试平台,针对变压器进行了空载、负载、功率因数、三项不对称度以及油温等变压器运行工况因素对于变压器振动特性影响规律的试验。结果表明：变压器最大分接时的基频振动分量大于额定分接时的基频振动分量;铁心以及绕组产生的振动信号在传递过程中并非线性叠加,箱体振动中基频分量随功率因数增加而增大;三相不对称运行状态下的变压器振动信号中存在50、150以及250Hz分量;变压器箱体振动随油温上升呈线性增长趋势,且温度系数在0.005~0.035的范围内与变压器容量无关。研究结果为基于振动信号分析的变压器监测技术的进一步发展提供了参考。

石油资源枯竭型城市新主导产业的选择和发展——基于对玉门市转型和风电产业基地的调研

中国甘肃玉门市是中国石油工业诞生地,曾为中国石油工业和国家经济社会成长和发展做出过巨大贡献。玉门因油而兴,因油而衰,终于在十年前被迫选择迁城和转型。本世纪以来,受全球能源供应紧张和气候变化等影响,风力资源作为一种清洁能源和可再生能源的综合利用,受到世界性的广泛关注和实践。玉门市又号称"世界风口",以风能为主的可再生资源丰富,较适合发展以风电为主的新能源产业。世界风电产业连续十年以每年30%以上增长速度在迅猛发展。2009年全球风电装机容量新增3750万kW,风电总装机容量达到1.58亿kW,同比增长31%;预计2020年全球的风力发电装机将达到12.31亿kW,年装机达到1.5亿kW,风力发电量将占全球发电总量的12%。如今的玉门市在经历了痛苦的抉择和十年艰苦卓越的风电产业实践后,作为国家首批"申枯"及转型城市和全国首座千万千瓦级风电产业基地,承担着为全国发展新能源产业积累经验的"模式示范"。本文通过对玉门风电产业发展的实证分析,指出玉门乃至全国发展风电产业的瓶颈问题,提出加快新能源产业发展的对策建议。