風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)抽油機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1、風(fēng)光儲(chǔ)一體化系統(tǒng)帶動(dòng)抽油機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案一、項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)目的和意義在風(fēng)力資源較豐富，而距離輸電網(wǎng)絡(luò)較遠(yuǎn)的用電地區(qū)使用風(fēng)光儲(chǔ)一體化供電 系統(tǒng)，可以有效解決生產(chǎn)生活用電問題，而且更重要的是通過這樣一個(gè)示范性的 項(xiàng)目的實(shí)施，可以為積極探索新的新能源使用模式積累經(jīng)驗(yàn)，為清潔能源的使用 開辟新路徑。大慶以石油著稱，據(jù)統(tǒng)計(jì)，大慶油田約有8萬多口油井，其中功率最低的為 5.5kw，功率最高的為75 kw。大慶地區(qū)的風(fēng)能和太陽能資源很豐富，年平均風(fēng) 速為4.1米/秒。如果利用風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，然后供給抽油機(jī)工作使用，可 大大的利用了自然能源，減少了電能的使用。在節(jié)約費(fèi)用的同時(shí)，還達(dá)到了節(jié)能 的目的。二、項(xiàng)目的

2、可行性和必要性（1）區(qū)域能源結(jié)構(gòu)分析本項(xiàng)目利用可再生能源一一風(fēng)能和太陽能進(jìn)行發(fā)電，沒有廢水、廢氣和廢渣， 不僅可以減少人類對環(huán)境的破壞。同時(shí)也優(yōu)化資源的配置，符合我國現(xiàn)行的能源 產(chǎn)業(yè)政策。（2）區(qū)域環(huán)境的分析當(dāng)利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，太陽能光伏電池板結(jié)合儲(chǔ)能電池給邊遠(yuǎn)地區(qū)油田供電 時(shí)，可以構(gòu)成一個(gè)非常美觀、獨(dú)特的人文景觀，這種景觀具有群體性、可觀賞性， 雖與自然景觀有明顯差異，不但反映了人與自然結(jié)合的完美性，具有明顯的社會(huì) 效益和經(jīng)濟(jì)效益。（3）經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、減排分析并網(wǎng)型方案每臺(tái)每年節(jié)省10萬度電，折合燃料發(fā)電廠相比，每臺(tái)每年可以 節(jié)約標(biāo)煤39.5噸（火電煤耗按395g/kw.h），同時(shí)每臺(tái)每年可減少

3、燃煤所造成的 多種有害物質(zhì)的排放，其中粉塵約為0.06t/a、CO2為9.9 t/a、叫為0.4t/a。 此外。還可以節(jié)約用水約62.7t/a。間歇供電型每臺(tái)每年可節(jié)省3700度電，折合燃料發(fā)電廠相比，每臺(tái)每年可 以節(jié)約標(biāo)煤1.46噸（火電煤耗按395g/kw.h），同時(shí)每臺(tái)每年可減少燃煤所造成 的多種有害物質(zhì)的排放，其中粉塵約為0.01t/a、CO2為0.36 t/a、NOx為0.01 t/a。 此外，還可以節(jié)約用水約2.31 t/a。大慶油田抽油機(jī)的耗能是一筆很大的能源消耗，如果能在抽油機(jī)的耗電上做 一些節(jié)能減排的方案，將為國家節(jié)省很大一筆能源財(cái)富。三、市場需求預(yù)測大慶采油九廠所處地區(qū)的風(fēng)

4、能資源比較豐富，現(xiàn)有油井2300多口，其中間 歇型油井1162 口（抽油機(jī)每天開啟16小時(shí)，關(guān)閉8小時(shí)）。最高的抽油機(jī)日耗 電量是100.8KWh,平均日耗電量是72.0 KWh。數(shù)據(jù)表明，利用風(fēng)能和太陽能進(jìn)行 發(fā)電，供給油田抽油機(jī)工作，部分取代抽油機(jī)的用電量很有價(jià)值。利用綠色可再 生能源一風(fēng)能，減少了油田電能的使用，節(jié)約費(fèi)用的同時(shí)還達(dá)到了節(jié)能、減排的 目的。同時(shí)，通過對采油九廠的實(shí)地調(diào)研，了解到采油九廠對節(jié)能項(xiàng)目很重視，并 且有專門的節(jié)能設(shè)計(jì)研究所。2009年已經(jīng)采用了風(fēng)光互補(bǔ)路燈項(xiàng)目，目前有專 門的項(xiàng)目組負(fù)責(zé)研究抽油機(jī)的節(jié)能項(xiàng)目。采油九廠的節(jié)能項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)介紹，如果我 公司的項(xiàng)目能夠被實(shí)施采用

5、，可按照能源合同管理的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行資金的使 用和分配。通過調(diào)研，了解到風(fēng)光儲(chǔ)一體化系統(tǒng)帶動(dòng)抽油機(jī)的項(xiàng)目在采油九廠是很有希 望的，選擇在采油九廠做第一臺(tái)風(fēng)光儲(chǔ)一體化系統(tǒng)的試點(diǎn)具有很好的基礎(chǔ)。四、技術(shù)方案（一）、方案設(shè)計(jì)依據(jù)1、設(shè)計(jì)思路：從以下兩個(gè)方面考慮：（1）根據(jù)采油九廠超過半數(shù)的抽油機(jī)均屬間歇型抽油，即1162 口（抽油機(jī)每 天開啟16小時(shí)，關(guān)閉8小時(shí)）。最高的抽油機(jī)日耗電量是100.8KWh,平均日耗電 量是72.0 KWh的實(shí)際情況；（2）從新能源綜合利用的長遠(yuǎn)前景來考慮，采用風(fēng)光儲(chǔ)一體化供電方案設(shè) 計(jì)，采用完全取代電網(wǎng)的模式。根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，合理設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電， 配以恰當(dāng)?shù)膬?chǔ)能裝

6、置，給油田設(shè)備提供完全滿足其正常工作所需的電力供應(yīng)。2、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：采油九廠抽油機(jī)的功率以15KW的居多520多臺(tái)，從分布位 置及選擇上有很大的空間，因此，前期可針對功率為15KW的抽油機(jī)，進(jìn)行具體 方案的設(shè)計(jì)。目前所用的15KW的抽油機(jī)有10型、8型、6型三種型式，具體技術(shù)參數(shù)為: 沖程 m（3, 2.5, 2）、沖次（4.6.8）、功率KW（15）、8 級(jí)電機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min（750）。根據(jù)以上的設(shè)計(jì)思路及數(shù)據(jù)，制定了一拖三的風(fēng)光儲(chǔ)一體化供電方法。（二）、供電技術(shù)方案按照一年中的平均風(fēng)力狀況和太陽能輻射情況設(shè)計(jì)，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電電 量除了滿足當(dāng)日抽油機(jī)耗電外，能供給蓄電池額外的電力，在連續(xù)

7、24小時(shí)無風(fēng) 無日照地情況下，蓄電池電力可以維持設(shè)備正常工作。若考慮抽油機(jī)本身實(shí)際功 率比啟動(dòng)功率下降約40%來計(jì)算，極端氣候下，蓄電池可以維持抽油機(jī)正常工作 40小時(shí)。由于季節(jié)變化而帶來的風(fēng)力資源和日照情況的波動(dòng)，依靠詳細(xì)地氣象 數(shù)據(jù)來具體設(shè)計(jì)平衡。配備的電池系統(tǒng)，完全滿足油田抽油機(jī)啟動(dòng)時(shí)大電流沖擊，通過控制系統(tǒng)， 可以在啟動(dòng)的瞬間讓蓄電池短時(shí)大電流放電，節(jié)約功率損耗。圖一：東營勝利油田安裝圖（三）系統(tǒng)技術(shù)方案簡介：隨著晝夜交替，風(fēng)力也是白天小，夜晚大；不同季節(jié)，風(fēng)資源和太陽資源也 存在著冬春季風(fēng)大，夏秋季陽光照射充裕的規(guī)律。風(fēng)光儲(chǔ)一體化系統(tǒng)將這兩種在 時(shí)面對日益減少的化石能源資源和不斷加大

8、的人類社會(huì)能源需求的矛盾，再加上 由于化石能源大量利用所給我們帶來的越來越凸現(xiàn)的環(huán)境污染問題，現(xiàn)在已經(jīng)從 國家戰(zhàn)略層面提出了大力開發(fā)利用可再生新型能源，我們的風(fēng)光儲(chǔ)一體化供電技 術(shù)就是在這樣的大背景下應(yīng)運(yùn)而生的。我們的愿景是：通過我們的這套系統(tǒng)，綜 合運(yùn)用當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源和太陽能資源，再加上必要的儲(chǔ)能裝置，為用戶打造穩(wěn)定、 高效的，純綠色供電電源。太陽能和風(fēng)能是目前技術(shù)最成熟，已經(jīng)開始大規(guī)模運(yùn)用的兩種最主要的新能 源，尤其是風(fēng)力發(fā)電，目前已經(jīng)基本突破了成本障礙，發(fā)展異常迅猛；而由太陽 輻射送到地球表面的太陽能，被公認(rèn)為是人類唯一最終可以依靠的能源，具有蘊(yùn) 含能量總量巨大、無地域限制、維護(hù)成本低以及

9、可以與建筑良好結(jié)合等優(yōu)勢，前 景廣闊。在我國的大多數(shù)地區(qū)，一天中伴空上具有“波動(dòng)”性的資源，通過有機(jī)的整 合，通過高效的系統(tǒng)集成，最大發(fā)揮它們“互補(bǔ)”性的特點(diǎn)，將間歇式的風(fēng)力資 源和太陽能資源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的電力輸出，并且使當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)與光資源得到最 有效、最大化的有效利用。1、系統(tǒng)配置表3：系統(tǒng)配置明細(xì)表:序號(hào)品名及型號(hào)功能及描述數(shù)量1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組20KW3套2太陽能光伏板190W單晶硅組件106塊3逆變器50KW1臺(tái)4系統(tǒng)控制器變頻，蓄電池工況控制， 系統(tǒng)組件保護(hù)，最大功率 跟蹤1臺(tái)5抽油機(jī)專用變頻控制柜18KW （比 15kw 大一檔）3臺(tái)6桁架塔桿20m3套7電纜、保溫箱等其他配件2、系

10、統(tǒng)原理框圖:Ij輸電變壓器逆變控制器儲(chǔ)能系* 統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)抽油機(jī)3、運(yùn)行技術(shù)原理：、將風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電通過逆變控制器和蓄電池調(diào)節(jié)，提供平滑的功率輸 出，完全取代電網(wǎng)。該系統(tǒng)由風(fēng)力機(jī)(包括塔架)、光伏發(fā)電陣列(包括固定支 架)、儲(chǔ)能電池組、逆變器、智能控制器等組成。、該系統(tǒng)在風(fēng)力或者太陽能輻射情況能滿足電力供應(yīng)的情況下，由二者通過 逆變控制器直接向抽油機(jī)供電，當(dāng)產(chǎn)生的電力有富余的時(shí)候，系統(tǒng)自動(dòng)開始向蓄 電池充電；當(dāng)風(fēng)機(jī)加上光伏電池板的電力仍不足以給抽油機(jī)供電時(shí)，蓄電池開始 向外放電，通過逆變器和變壓器向抽油機(jī)提供電力，并且可以保證穩(wěn)定供應(yīng)抽油 機(jī)工作24小時(shí)以上。4

11、、系統(tǒng)已解決的技術(shù)難題.已經(jīng)具有體套可靠高效的風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)，通過對發(fā)電機(jī)組的智 能化控制，當(dāng)風(fēng)速在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，仍保證風(fēng)機(jī)有穩(wěn)定不變的功率輸出。.兆瓦級(jí)光伏電站運(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn)和成熟的逆變控制系統(tǒng)搭建技術(shù)。為將光伏 發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“ 1+1+13”的風(fēng)光儲(chǔ)一體化系統(tǒng)的開發(fā)提供 技術(shù)保障。（3）.通過與國內(nèi)、國外近10家各類型儲(chǔ)能電池生產(chǎn)廠家的接觸，還有國家電 力科學(xué)院張北風(fēng)光儲(chǔ)輸系統(tǒng)以及南方電網(wǎng)深圳1 MW儲(chǔ)能電站技術(shù)人員的技術(shù) 交流，我們對目前國際上的儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，技術(shù)狀態(tài)有比較清晰地認(rèn)識(shí)。五、主要硬件投資估算表5：預(yù)算列表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)單價(jià)（元）數(shù)量總價(jià)（

12、元）1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組25KW （考慮有 效功率偏低）7040032112002太陽能電池板190W （單晶）27551062920303儲(chǔ)能電池鉛酸免維護(hù)型8001080KWH8000004智能控制器件1000001100000合計(jì)1403230 元六、效益分析（一）、經(jīng)濟(jì)效益分析一拖三抽油機(jī)風(fēng)電優(yōu)先網(wǎng)電補(bǔ)充的供電系統(tǒng)方案，風(fēng)能發(fā)電的供電數(shù)量由單 獨(dú)的電表進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣就可以很方便的計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)單位時(shí)間所產(chǎn)出的電 能，有利于評估項(xiàng)目方案的可實(shí)施程度。1、單臺(tái)功率為25KW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)年發(fā)電量計(jì)算方法及過程：大慶的10米的年平均風(fēng)速為4.1m/s，25KW的風(fēng)機(jī)塔架20米高，年平均風(fēng) 速查風(fēng)速隨

13、高度變化系數(shù)表系數(shù)a=1/7計(jì)算風(fēng)速V=4.51，根據(jù)公式C =關(guān)竺，計(jì)算風(fēng)能的有效利用系數(shù)， p p V 3 AP實(shí)際獲得的輸出功率，KW空氣密度，kg/m3A風(fēng)力發(fā)電機(jī)的掃掠面積，m2V一風(fēng)速，m/s那么，也就是一天24小時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的工作時(shí)間可折合于24X0.17=4.08 小時(shí)，年發(fā)電量為 25 X4.08X 365=37230度2、年發(fā)電可獲得的利潤:37230X0.61=22710.3元3、回收期計(jì)算:323200 + 22710.3二 14.23 年4、根據(jù)單臺(tái)功率15KW的抽油機(jī)日平均耗電量62.4度,3臺(tái)日平均耗電量187.2 度，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)的日平均發(fā)電量為117.7

14、5度的實(shí)際情況，可以充分實(shí)現(xiàn)風(fēng)電 優(yōu)先網(wǎng)電補(bǔ)充的理想供電方式。(二)、社會(huì)效益分析區(qū)域環(huán)境的分析當(dāng)利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電供給抽油機(jī)使用立風(fēng)機(jī)時(shí)，多臺(tái)風(fēng)機(jī)組合在一起可以 構(gòu)成一個(gè)非常美觀、獨(dú)特的人文景觀，這種景觀具有群體性、可觀賞性，雖與自 然景觀有明顯差異，但反應(yīng)人自然結(jié)合的完美性，具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效 益。區(qū)域能源結(jié)構(gòu)分析本項(xiàng)目利用可再生能源一一風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電，沒有廢水、廢氣和廢渣，不僅可 以減少人類對環(huán)境的破壞。同時(shí)也優(yōu)化資源的配置，符合我國現(xiàn)行的能源產(chǎn)業(yè)政 策。經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、減排分析風(fēng)電優(yōu)先網(wǎng)電補(bǔ)充的方案，功率25kw的風(fēng)力發(fā)電機(jī)每臺(tái)每年節(jié)省37230度 電，折合燃料發(fā)電廠相比，每臺(tái)每年可

15、以節(jié)約標(biāo)煤14噸(火電煤耗按395g/kw.h)， 同時(shí)每臺(tái)每年可減 少燃煤所造成的多種有害物質(zhì)的排放，其中粉塵 約為 0.03t/a、CO2為4.9 t/a、NO為0.2t/a。此外。還可以節(jié)約用水約31.3t/a。大慶油田抽油機(jī)的耗能是一筆很大的能源消耗，如果能在抽油機(jī)的耗電上做 一些節(jié)能減排的方案，將為國家節(jié)省很大一筆能源財(cái)富。大慶地區(qū)的風(fēng)能資源很豐富，平均單位面積風(fēng)能儲(chǔ)量為327瓦，年平均風(fēng)速 為4.1米/秒，年發(fā)電量很大。利用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)或者離網(wǎng)進(jìn)行發(fā)電，產(chǎn) 生的電能供給油田的抽油機(jī)工作使用，既大大的利用了自然能源，又減少了油田 內(nèi)部電能的使用。同時(shí)也減少了火力發(fā)電的使用量，減少了燃煤量，既起到了環(huán) 保的效果，又節(jié)約了一大筆費(fèi)用，真正達(dá)到了節(jié)能的目的。積極的響應(yīng)了國家的 節(jié)能政策，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與抽油機(jī)相結(jié)合，將繪畫出美麗的風(fēng)景。七、建議本項(xiàng)目在大慶地區(qū)的市場前景廣闊，有利于解