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这里是黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县腰新乡巴彦村,距县城120公里,向西走上1天左右,跨过嫩江,就能到达吉林省镇赉县。
就是在这样一个小小的村子中,却建有一座油气行业首个“风光火储热用” 微网项目——大庆零碳油田微网示范项目。据北极星电力网了解到,该项目隶属于大庆油田,由50KW风机、516KW光伏、1MW/2MWH储能以及采油宽幅潜油热泵和柴油发电机组成。它们共同将太阳能、风能等新能源与储能设备结合起来,形成微电网为油田提供稳定、可靠的电力供应,解决了油田采油机用电不稳定或无市电问题,降低了柴发的使用频率,微网技术已在油气生产领域被广泛使用。
图为大庆零碳油田微网示范项目
整齐排列的光伏板,如同忠诚的卫士守护着能源的供应与采集。这些新能源巧妙地融入到地下石油、天然气的开采过程之中,为传统能源增添了一份“新”的力量。
作为能源的重要组成部分,油气资源的供应充足与否直接关系到国家经济的稳定运行。面对能源转型的挑战,油田行业不仅面临着稳油增气的能源安全保供重任,同时也要积极推动行业绿色低碳转型,向更加环保、高效的能源消耗模式转变。
油气开采大多处于地理位置偏远,电力供应稳定性的问题一直困扰着开采企业。传统上,各大油田大都主要依靠柴油发电机组作为备用电源,以保证采掘设备的正常运行。然而,这种方式不仅成本高昂,而且还会带来严重污染。为了解决这一问题,许多油田开始尝试使用风能、太阳能等新能源。这些能源不仅环保,还可以实现独立供电,保证生产效率。
然而,看似完美的技术背后却隐藏着许多待解的难题。实际上,在现有微网系统中,光储比1:1,即1MW光伏须配置1MW以上PCS构网,储能配置高,成本不可控。此外,光伏设备和储能配套可能由不同厂家供应,两者间协同能力弱,构网主要以跟网型为主,系统稳定性依赖于电网。存在构网能力弱,难以为负载提供独立稳定供电的问题。
在微网黑启动过程中,构网能力不足,一旦出现电压、相角等不同步的情况,就可能会产生环流,导致黑启动失败。一旦处于离网状态,很难在故障切除后,快速稳定的重建电网电压,造成微网系统崩溃,供电无法恢复还将带来业务中断的巨大损失。
志不求易者成,事不避难者进。针对于现存的微网供电所存在的问题,华为数字能源提出了智能微网解决方案。方案通过多机多子阵并联缓启同步升压技术,支持在输配电线路、变压器、负荷全部合闸的情况下,储能系统带着所有输配电线路、变压器、负荷从零开始缓起爬升电压,仅需分钟级即可建立全网电压,极大地缩短黑启动时间。离网状态下,采用整步功率支撑以及故障失步再同步等技术,也可以使得微网系统能够重新同步建立起电压,在数百微秒内重新恢复电压。在100% 新能源电网下,支持0 ~ 1.3Un 的连续高低压离网连续故障穿越,保障稳定连续运行。
图为智能微网系统架构示意图
针对于现有光储构网能力问题,华为智能微网解决方案还创新的提出三大稳定重构技术,即重构电压稳定、重构频率稳定、重构功角稳定。该方案具备吉瓦级Grid Forming稳定构网能力。在弱电网场景,支持吉瓦级在线并网PQ与离网VSG自动切换,支持无缝并离网切换,保障系统平稳运行。
例如,在光储微网场景中存在多子阵变压器和升压变压器,在变压器断电检修或故障处置后投切上电过程中,会产生6~12倍额定电流的励磁冲击电流,对微网内部的电力电子设备冲击巨大,存在事故隐患。
华为智能微网解决方案采用智能组串式架构,支持先进Grid forming算法,有效应对100%变压器励磁冲击,提升系统抗冲击能力,保障微网系统稳定运行。
成本方面,在华为智能光储系统的加持下,华为智能微网方案还支持离网2:1高光储功率比稳定运行,即光伏系统额定功率可达储能系统额定功率的2倍。相比于传统光储微网仅支持1:1光储功率比,此特性可降低光储微网系统的总投资,有效降低度电成本50%以上。方案同步减少碳排放、有毒物质排放,且运维更简单、供电更可靠,帮助用户项目提升收益率和价值,真正做到了加“新”升“值”。
随着“双碳”战略的走深走实,“零碳”概念也在大庆油田落地生根、开枝散叶。今天的大庆油田,全面聚焦“双碳”目标,向“新”而生。近年来,除了在所我们所熟知的油气领域不断结出硕果外,大庆油田还做到了中国石油首个水面光伏项目并网发电、大庆油田首台风机并网发电……当前正在规划建设千万千瓦级“风光气储氢一体化”示范基地、启动百万吨级CCUS全产业链示范工程建设。
图为大庆零碳油田微网示范项目
此次大庆零碳油田示范项目的建成,不仅仅是大庆石油和油气行业的一次重要探索。同时也是华为智能微网方案在油气领域的一次深度实践。华为数字能源凭借其先进的数字化和智能化系统,实现对能源的高效管理。在光储黑启动,更高光储比,更强系统抗冲击能力和更优电能质量方面展现出了不俗实力。
华为智能微网解决方案不仅实现了全绿电采油及勘探,解决了油田采油机用电不稳定和页岩油等勘探开采或无市电问题,为偏远和弱电网区域提供能源供应的第二选择,也对全国油气开采场景具有很好的推广和示范意义,为油气行业绿色低碳转型高质量发展提供了崭新动能。
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