一、   項(xiàng)目概述

該系統(tǒng)為大功率電壓裂用燃?xì)鈾C(jī)組和儲(chǔ)能混合動(dòng)力系統(tǒng)，在位于松遼盆地北部杜爾伯特蒙古族自治縣境內(nèi)的渤海鉆探井下YS64100鉆井隊(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，正式通過用戶方驗(yàn)收，為石油鉆探行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供了有利的裝備支撐。

該系統(tǒng)主要由48臺(tái)額定功率300KW的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，與6套5MWH磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)組成。壓裂作業(yè)過程中，燃?xì)鈾C(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)共同為電驅(qū)動(dòng)壓裂泵提供動(dòng)力，總功率可達(dá)24MW。

燃?xì)鈾C(jī)組儲(chǔ)能混合動(dòng)力電站，增加部分儲(chǔ)能代替部分燃?xì)鈾C(jī)組，主要是為了解決燃?xì)鈾C(jī)組電站初始投入高、運(yùn)維成本高、發(fā)電效率低等主要問題。該系統(tǒng)主要是進(jìn)行混合動(dòng)力電站中燃?xì)鈾C(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、集中監(jiān)控以及協(xié)調(diào)調(diào)度、功率管理等功能，通過對(duì)燃?xì)鈾C(jī)組、儲(chǔ)能系統(tǒng)、中控系統(tǒng)等運(yùn)行協(xié)調(diào)控制，可以提升多機(jī)組電站運(yùn)行的整體效率和性能，提高單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行功率，通過統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)控制，保證電站整體運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性。

二、   系統(tǒng)功能介紹

1.    系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

燃?xì)鈾C(jī)組儲(chǔ)能混合動(dòng)力電站功率管理系統(tǒng) HPMS（以下簡(jiǎn)稱 HPMS 功率管理系統(tǒng)），可以在電站運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)進(jìn)行機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控和參數(shù)保存，主要包括電站運(yùn)行單線圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)/歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線 /歷史曲線以及報(bào)警保護(hù)等監(jiān)控保護(hù)功能，也可以通過 4G/5G 網(wǎng)絡(luò)把運(yùn)行參數(shù)上傳動(dòng)中國石油云平臺(tái)上，通過 PC 電腦瀏覽器或手機(jī) APP 進(jìn)行參數(shù)查看和監(jiān)控。

圖 1  系統(tǒng)功能

2.    系統(tǒng)主界面

主界面中通過一次圖顯示電站運(yùn)行機(jī)組和儲(chǔ)能的并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)：主母線不帶電狀態(tài)是橙色，帶電時(shí)是綠色；主開關(guān)分閘狀態(tài)時(shí)顯示橙色，合閘狀態(tài)時(shí)顯示綠色。機(jī)組不運(yùn)行時(shí)，線路顯示是橙色，帶電狀態(tài)時(shí)是綠色；儲(chǔ)能不運(yùn)行時(shí)，線路顯示是橙色，放電狀態(tài)時(shí)功率顯示正值、顏色為綠色（如圖2），充電狀態(tài)時(shí)功率顯示負(fù)值、顏色為藍(lán)色（如圖 3）。

圖 2  中控主界面（儲(chǔ)能放電狀態(tài)）

圖 3  中控主界面（儲(chǔ)能充電狀態(tài)）

3.    機(jī)組參數(shù)

機(jī)組運(yùn)行的儀表監(jiān)控、功率比值、故障報(bào)警、發(fā)電機(jī) PQ 圖等詳細(xì)信息。

圖 4  機(jī)組參數(shù)

同樣，在允許組控狀態(tài)下，如圖 5  單臺(tái)機(jī)組控制，通過點(diǎn)擊起動(dòng)/停機(jī)、合閘/分閘等控制本臺(tái)機(jī)組的起動(dòng)/停機(jī)、合閘/分閘。

圖 5 單臺(tái)機(jī)組控制

4.    儲(chǔ)能參數(shù)

【儲(chǔ)能參數(shù)】監(jiān)控畫面， 查看儲(chǔ)能運(yùn)行的儀表監(jiān)控、功率比值、故障報(bào)警等詳細(xì)信息。

圖 6  儲(chǔ)能參數(shù)

圖 7  儲(chǔ)能控制方式切換

圖 8  儲(chǔ)能控制參數(shù)設(shè)置

圖 9  儲(chǔ)能 PCS 啟停控制

三、儲(chǔ)能監(jiān)控

儲(chǔ)能系統(tǒng)的本地監(jiān)控系統(tǒng)主要以 1 套逆變升壓一體撬（含 PCS）、2 套儲(chǔ)能電池艙（含 BMS）為主組成，主要負(fù)責(zé)本單元的 PCS 、BMS 等集中監(jiān)控。

1.    儲(chǔ)能主界面

機(jī)組數(shù)據(jù)：包括在線臺(tái)數(shù)、實(shí)時(shí)有功、無實(shí)時(shí)無功、帶載率（在線的全部機(jī)組有功功率值/在線的全部機(jī)組額定功率值）。

PCS 與 BMS 數(shù)據(jù)：包括兩臺(tái)PCS 和 BMS 的運(yùn)行狀態(tài)、電池箱總電壓和總電流、電池箱單體的最高溫度、低溫度、最高單體電壓、低單體電壓、電池箱累計(jì)充放電量以及有功和無功期望值，還顯示了兩臺(tái) ESS  實(shí)時(shí)功率值、SOC值、SOH 值。

圖 10  儲(chǔ)能主界面

2.    儲(chǔ)能參數(shù)

該界面顯示兩臺(tái) PCS 和 BMS 各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，相對(duì)主界面顯示，增加了一些儀表顯示和報(bào)警故障顯示。

圖 11  儲(chǔ)能參數(shù)

3.    控制邏輯參數(shù)設(shè)置

儲(chǔ)能充電和放電限值：充電功率和放電功率最大限制都為 2000KW，即儲(chǔ)能充電和放電的最大功率都不會(huì)超過 2000KW。

圖 12  參數(shù)設(shè)置

圖 13  遠(yuǎn)程監(jiān)控云平臺(tái)

遠(yuǎn)程監(jiān)控手機(jī)APP 所示，可以直接查看全站機(jī)組發(fā)動(dòng)機(jī)熱工參數(shù)、發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能等電氣參數(shù)等運(yùn)行參數(shù)。

圖14  遠(yuǎn)程監(jiān)控手機(jī) APP

四、項(xiàng)目意義

該項(xiàng)目由武漢舜通與濟(jì)柴動(dòng)力聯(lián)合研發(fā)，作為依托“氣體發(fā)電+儲(chǔ)能調(diào)節(jié)"替代柴油動(dòng)力的大功率鉆探解決方案，該系統(tǒng)低碳環(huán)保、智能高效，與傳統(tǒng)鉆采裝備相比，占地面積更小、能源消耗更少，節(jié)能減排、降本增效優(yōu)勢(shì)明顯。

按照相同工況測(cè)算，這套“混動(dòng)"方案相比傳統(tǒng)柴驅(qū)動(dòng)力方案，綜合效益提升了16%。同時(shí)，這套系統(tǒng)的運(yùn)行方式對(duì)發(fā)電機(jī)組更友好，設(shè)備利用效率更高。

應(yīng)用這套系統(tǒng)，在壓裂作業(yè)間歇期，可利用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，這樣既減少了機(jī)組啟停次數(shù)，降低燃?xì)鈸p耗，又確保了機(jī)組一直在高效區(qū)運(yùn)行，有效提高了燃?xì)獍l(fā)電效率。

按照濟(jì)柴動(dòng)力的市場(chǎng)規(guī)劃，將以這次突破為基點(diǎn)，全力推動(dòng)燃?xì)鈾C(jī)組和儲(chǔ)能混合動(dòng)力系統(tǒng)在大慶古龍陸相頁巖油示范區(qū)的應(yīng)用，以更加廣泛的市場(chǎng)實(shí)踐，為傳統(tǒng)能源開發(fā)“插上綠色翅膀"，實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。