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油田抽油機分布式光伏+柴油機互補發電系統的應用

一、前言

當前國內石油開采主要依靠抽油機將原油從地下舉升到地面后供人類加工使用。而驅動抽油機主要依靠電能，用電量占油田總耗電量的40％左右。油田抽油機廣泛分布在遼闊的田野上, 如果使用電網拉電線，由于分散，布線成本高。

遼闊的田野有豐富太陽能資源,利用分布式太陽發電和柴油發電機互補，以光伏發電為主，柴油發電為輔，給抽油機供電。在穩定性、持續性提供電力方面具備明顯優勢。光伏+柴油機互補發電系統,無需使用蓄電池, 光/柴油電聯網不并網,100％優先利用 ,保證負載連續穩定工作,在油田抽油機上具有廣闊的應用前景。其中的光伏+柴油機互補發電系統已在大慶某油田順利運行,節能效果顯著,綜合節電率達到20％以上。

二、光伏+柴油機互補發電系統方案的優點

1、光伏+柴油機互補發電系統的利用率更好。

因為使用太陽再生能源的獨立系統通常是按照低峰值的情況進行設計，因為太陽再生能源是變化的，不穩定的，所以系統必須按照能量產生低峰值的時期進行設計。由于系統是按照最低峰值情況進行設計，所以在其他的時間，系統的容量是過大的。在太陽輻照高峰值時期產生的多余的能量沒法使用而浪費了。整個獨立系統的性能就因此而降低。如果差月份的情況和其他月份差別很大，有可能導致浪費的能量等于甚至超過設計負載的需求。

2、具有較高的系統實用性。

在獨立系統中因為太陽再生能源的變化和不穩定會導致系統出現供電不能滿足負載需求的情況，也就是存在負載缺電情況，使用光伏+柴油機互補發電系統則會大大的降低負載缺電率。和單用柴油發電機的系統相比，具有較少的維護和使用較少的燃料。

3、負載匹配更佳的靈活性。

使用光伏+柴油機互補發電系統之后，因為柴油發電機可以即時提供較大的功率，所以混合系統可以適用于范圍更加廣泛的負載系統，例如可以使用較大的交流負載，沖擊載荷等。還可以更好的匹配負載和系統的發電。只要在負載的高峰時期打開備用能源即可簡單的辦到。有時候，負載的大小決定了需要使用光伏+柴油機互補發電系統，大的負載需要很大的電流和很高的電壓。如果只是使用太陽能成本就會很高。

三、光/柴互補項目案例

以某油田1臺抽油機機組項目為例。

1、設備參數表如下：

CYJY6-3.5-26HB型抽油機
項目	參數	項目	參數
電機類型	普通異步電機	電機額定功率	22KW
電機額定電壓	380V	電機額定電流	45A
電機額定頻率	50	電機額定轉速	980rpm

2、光伏發電站控制邏輯

光伏系統主要設備為太陽能光伏組件、光伏抽油機逆變器，其他配件包括安裝支架、直流交流電纜、斷路器、熔絲、防雷器等。

光伏抽油機逆變器是將太陽能光伏組件和柴油機產生的直（交）流電轉換為驅動抽油機的關鍵設備，逆變器的直流MPPT功率跟蹤模塊可跟蹤光伏組件的功率輸出，使實際發電量能夠最大程度進行轉換，實現最大功率點跟蹤（當日照充足時，抽油機全額定運行；當日照減弱時，降低運行頻率；當日照進一步減弱時，自動切換柴油機發電系統）。利用來自太陽的持久能源，日出而作、日落而息，無需人員看管、無需化石能源、無需綜合電網，獨立運行、安全可靠。大幅降低傳統能源、電力的投入成本。

配置二臺柴油發電機組，一臺10KW小功率，供日常生活、照明、控制系統使用，長時間運行。一臺30KW大功率的柴油發電機是做抽油機驅動使用。

? 光伏抽油機逆變器推薦電池組件配置

光伏抽油機逆變器功率	太陽能電池組件開路電壓等級
	37±1V		45±1V
	組件功率±5Wp	串組數*并組數	組件功率±5Wp	串組數*并組數
30KW	250W	18*8	300W	15*8

3、關于KE30OP-01 切換模塊

項目采用KE30OP-01 切換模塊，在太陽能發電設備和柴油發電機組之間實現可靠，全集成式優化連接。與光伏抽油機逆變器技術完全兼容，采用模塊化設計，具有可擴展性和靈活性，支持離網工作模式。

光伏供電與柴油發電轉換雙回路安全設計，確保電機的正常工作。一般情況下，變頻器不允許交流、直流同時接入。如要實現交/直流同時接入，需外部配置切換控制電路，以下提供一種參考方案：

變頻器交/直流輸入切換方案

說明：

通過KE30OP-01 切換模塊實時檢測光伏電壓，當電壓下降至PC-39設置值時，變頻器繼電器輸出開關信號，閉合發電機供電回路的接觸器，切換到發電機供電。由于KE30OP-01 切換模塊具有反向二極管，當變頻器直流電壓高于光伏電壓時，是截導通。

當光伏電壓上升至PC-40設置值時，經過PC-25（光弱檢測）時間延遲。變頻器繼電器輸出開關信號，斷開發電機供電回路的接觸器，切斷發電機供電。

4、關于光伏抽油機逆變器

光伏抽油機逆變器，在無速度傳感器高性能矢量核心控制算法基礎上，結合抽油機的應用控制特性做了專家智能控制算法，采用MPPT最大功率點追蹤技術和電機驅動技術使光伏板的功率輸出相對最大化，實現大功率點跟蹤（當日照充足時，抽油機全額定運行；當日照減弱時，降低運行頻率；當日照進一步減弱時，可自動切換到三相交流輸入，如發電機或市電。）

光伏抽油機逆變器，利用來自太陽的持久能源，日出而作、日落而息，無需人員看管、無需化石能源、無需綜合電網，獨立運行、安全可靠，大幅降低傳統能源、電力的投入成本。還提供遠程監控方案,可以遠程監控設備各種運行數據、運行故障信息等。

提供全方位保護功能(如防干抽等故障自檢功能)、電機軟啟動功能和轉速控制功能等,功能完善，操作簡單,安裝方便。

四、產品使用特點：

? 靈活

適用于各種抽油機,包括單相220V。

兼容所有規格的光伏組件。

支持交直流輸入,可切換到市電、發電機等工作, 24小時運行。

? 智能

內置最大功率點追蹤技術，效率高達99%。

內置壓力監控功能，自動調節出油量，防止干抽等。

自適應電機功率。

? 性價比高

即開即用系統設計,無需設置任何參數。

寬電壓輸入。

無需蓄電池，適合于各種應用場合。

安裝方便,易于維護。

? 可靠

領先的電機驅動技術，10多年市場應用經驗。

軟啟動功能阻止電流沖擊,延長系統壽命。

內置過壓、過載、欠壓及光弱等全方位保護功能。

? 遠程監控

標準RS-485接口，可以在PC上用邁凱諾上位機軟件運程監控系統。

選配GPRS模塊用于遠程監控系統。

支持PC網頁端遠程監控。

隨時隨地監控抽油機運行系統。

查看抽油機系統歷史參數。

五、結束語

不同的能源供電方案靈活切換，也為客戶的實際使用帶來了很大地便利。客戶既可以自主進行供電方案的選擇，如使用光伏+柴油機、儲能+柴油機、單獨使用柴油機等不同的供電方案。

面對全球“雙碳”目標要求與挑戰，邁凱諾（Micno）面向海外，與全球伙伴共同探尋“雙碳”路徑。我們將充分發揮在綠色能源領域的優勢，不斷以豐富、可靠、數字化的產品以及一體化智能解決方案，助力全球用戶實現綠色轉型升級。

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