淺談海上油氣田電網分布式儲能電站建設解決方案

hth下载地址 陳聰

摘要：介紹了某油田群電網儲(chu) 能電站示範項目建設情況，作為(wei) 國內(nei) *個(ge) 海上油氣田電網分布式儲(chu) 能電站，建設過程不僅(jin) 實現多項技術創新，同時具有良好的經濟效益和社會(hui) 效益，有助於(yu) 中海油響應*家的雙碳發展目標，加快能源轉型步伐，踐行綠色低碳戰略。

關(guan) 鍵詞：儲(chu) 能電站 電網 安裝 調試

0引言

當前中海油積*響應*家的雙碳發展目標，加快能源轉型步伐，踐行綠色低碳戰略。正在大力推進清潔能源與(yu) 傳(chuan) 統油氣業(ye) 務的協同發展，推動燃氣發電和風電、光伏等可再生電力一體(ti) 化發展，探索發展海上風電為(wei) 海上油氣生產(chan) 供電的開發模式，打造多能互補的綜合能源體(ti) 係。

中海油積*貫徹集團公司的發展要求，計劃在某油田群打造國內(nei) *個(ge) 集風光儲(chu) 一體(ti) 綜合能源示範海上油田，到2025年實現“海上風場+光伏+儲(chu) 能+岸電”的全新供電模式，建成國內(nei) 外*個(ge) 海上“零碳”供電示範油田，同時使油氣田細致用上綠色清潔電力[1]。2022年該油田陸地終端廠建設4.5MW光伏發電係統並網投用，邁出了綠色低碳發展的*一步，並且計劃2025年在油田新建2台10MW分散式風機。由於(yu) 風光發電具有波動性，間歇性和隨機性的特點，對電網穩定性產(chan) 生較大影響，因此考慮通過配套儲(chu) 能係統，平抑風光發電出力，調節用電峰穀差，提高電網的穩定性。

1分布式儲(chu) 能電站介紹

該油田群電網屬於(yu) 孤立微電網係統，通過對油氣田用電負荷、光伏發電容量及未來接入的分散式風機容量進行校核分析，儲(chu) 能電站容量建議采用5MW/10MWh，儲(chu) 能電站作為(wei) 一個(ge) 獨立電站，由電網EMS係統統一協調控製。電網儲(chu) 能電站的作用應*先滿足終端光伏消納，同時兼做電網調頻電源，在事故狀態為(wei) 電網提供電源支撐，在電網全黑工況時為(wei) 電網提供黑啟動電源。

儲(chu) 能電站容量采用5MW/10MWh，根據目前PCS設備技術發展水平，采用兩(liang) 套2.5MW/5MWh功率單元並聯組合成5MW/10MW.h，功率單元升壓後並聯接入油氣田電網，儲(chu) 能單元拓撲示意圖如圖1所示。采用功率單元並聯也有利於(yu) 未來隨著油田電網的發展，裝機容量提高，係統熱備容量要求提高後，通過進一步並聯功率單元，實現儲(chu) 能電站的擴容。

電網儲(chu) 能電站*薦采用磷酸鐵鋰電池，充放電倍率0.5C。電池單體(ti) 采用寧德時代3.2V280Ah磷酸鐵鋰電芯，每個(ge) 電池艙共有5600個(ge) 電芯。每16個(ge) 電芯串聯組成一個(ge) 電池模組（PACK），每個(ge) 電池模組容量為(wei) 14.3kWh，25個(ge) 電池模組（PACK）串聯組成1個(ge) 電池簇（RACK），每個(ge) 電池簇容量為(wei) 358.4kWh，電池艙內(nei) 共14個(ge) 電池簇，每7個(ge) 電池簇組串1個(ge) 電池組（BMS），這7個(ge) 電池簇（RACK）並聯後接入對應逆變升壓艙的一台1375kW儲(chu) 能變流器（PCS）直流輸入端。

2儲(chu) 能電站建設過程

2.1土建工程建設

本項目土建結構的主要設計內(nei) 容為(wei) 兩(liang) 個(ge) 儲(chu) 能電池集裝箱基礎和兩(liang) 個(ge) 儲(chu) 能變流升壓一體(ti) 機基礎及一個(ge) 鋼結構罩棚，罩棚結構形式為(wei) 輕型門式剛架。

罩棚基礎、儲(chu) 能電池集裝箱基礎、儲(chu) 能變流升壓一體(ti) 機基礎單位麵積荷載較小擬采用淺基礎，基礎埋深2m，基礎高出現有地坪麵200mm，持力層為(wei) 棕褐粉質黏土，承載力特征值按190kPa考慮。集裝箱基礎采用C30混凝土，HRB400級鋼筋現澆；素混凝土設備基礎采用C40混凝土現澆；設備基礎外露部分抹20mm厚水泥砂漿麵層；墊層采用100mm厚C15混凝土；土建工程結構施工流程圖如圖2所示，現場施工圖片如圖3所示。

2.2儲(chu) 能設備安裝及調試

2.2.1儲(chu) 能設備運輸及吊裝

使用運輸車對需要安裝的儲(chu) 能變流升壓模塊、箱式儲(chu) 能電池模塊設備進行拖運；廠區內(nei) 速度不得超過20km/h；拖運的設備需固定牢靠。

儲(chu) 能變流升壓模塊、箱式儲(chu) 能電池模塊等設備拖運到安裝位置後；將吊車開往既定地點，從(cong) 水泥路往草地途中需要鋪上16mm厚的鋼板防止地基下沉；吊車就位後需要在4個(ge) 支腿位置處墊上木方，避免起吊時過重導致支腿下沉；因箱式儲(chu) 能電池模塊*重，達到56t，需要1台200t吊車，作業(ye) 半徑需要至少15m，可滿足要求，見圖4。

2.2.2儲(chu) 能設備現場安裝及連接

提前清理基座及螺栓孔，按基礎上的安裝基準線（*心標記、水平標記）對應設備上的基準測點進行調整和測量及找正與(yu) 找平，安裝前需確認好安裝設備的方向，確保安裝方向正確。

儲(chu) 能變流升壓模塊和箱式儲(chu) 能電池模塊之間通過240V直流電纜進行連接，儲(chu) 能電站通過35kV高壓電纜連接到終端35kV係統開關(guan) 櫃並入潿洲電網，提前預鋪35kV主電纜並完成電纜打壓及絕緣測試，然後連接至儲(chu) 能集裝箱設備。

2.2.3調試及試運行

配合廠家完成儲(chu) 能電池集裝箱及變流升壓模塊單機調試，連接完成後，進行儲(chu) 能電站整體(ti) 調試及驗收。

調試驗收標準：儲(chu) 能電站以額定功率進行三次充放電，連續並網試運行72小時[2]。

2.3配套工程

2.3.1安防監控

在儲(chu) 能電站罩棚周圍設置兩(liang) 個(ge) *用監控攝像頭，監控信號接入終端廠區安防係統，將儲(chu) 能電站納入廠區集中監控係統。監控係統在現場設置有匯集箱，監控視頻探頭均接入現場匯集箱。新增攝像頭電纜通過埋地方式走線，穿過路段使用Φ50mm的鍍鋅鋼管保護。

2.3.2消防工程

儲(chu) 能電站集裝箱設置獨立的火災探測控製器，箱體(ti) 內(nei) 安裝煙熱探測器，與(yu) 氣體(ti) 滅火係統聯動。箱體(ti) 外設手動火災報警按鈕和手動氣體(ti) 釋放按鈕。

每個(ge) 鋰電池集裝箱外放置一個(ge) 1m3的消防砂池，按照嚴(yan) 重危險等級還配置4具MFT/ABC50（推車式磷酸銨鹽幹粉滅火器）和4具MF/ABC8（手提式磷酸銨鹽幹粉滅火器）進行消防保護。

2.3.3照明

儲(chu) 能電站用電負荷包括集裝箱內(nei) 負荷和場地負荷。場地負荷包括場地上的照明負荷。儲(chu) 能電站罩棚內(nei) 擬采用LED工作燈吊裝方式。燈具采用時鍾、光控等自動控製方式。儲(chu) 能電站輔助用電總

負荷預估為(wei) 50kW，采用380/220V，供電係統的接地型式采用TN-C-S係統。

2.3.4防雷接地及絕緣配合

對所有要求接地部分（如交流升壓模塊箱、電池集裝箱、35kV開關(guan) 櫃及其他電氣設備）均應可靠地接地，電池集裝箱及變流升壓模塊箱均為(wei) 金屬外殼，利用其金屬殼體(ti) 作為(wei) 防雷接閃器並將其外殼與(yu) 接地網可靠焊接，形成直擊雷保護。本次在儲(chu) 能站區域建設以水平接地體(ti) 為(wei) 主，輔以垂直接地體(ti) 的人工複合接地網，埋深為(wei) 0.8m。新建接地網與(yu) 汽輪機廠區設備房接地網相連，保證本站地網接地電阻小於(yu) 4歐。

3儲(chu) 能電站運行效果評估

潿洲電網儲(chu) 能電站建設成功後，在擺脫光伏“靠天吃飯”，為(wei) 電網削峰填穀、度夏保供的同時，電網可以減少1~2台在線透平發電機組數量，通過“削峰填穀”實現在網燃氣輪機發電機帶載率提高5%至10%，每年將節省9200噸標準煤能耗，減少二氧化碳排放18400噸。儲(chu) 能電站的投用可有效平抑潿洲終端分布式光伏電站波動，提升電網調峰能力和新能源消納能力，是構建以新能源為(wei) 主體(ti) 的新型電力係統的重要支撐，也是該油田群電網構建綠色多能互補電網、智慧電網的重要組成部分。

3.1海上油田群微電網儲(chu) 能控製及應用關(guan) 鍵技術

儲(chu) 能電站根據運行實時工況，全自動化進行響應，當電網觸發機組故障跳機時滿功率釋放電網，避免設備脫扣停電，同時能夠根據電網熱備情況進行有功、無功、頻率等控製，提升海上油田群微電網運行的可靠性。

3.2 儲(chu) 能電站海上微電網黑啟動控製技術

配置了虛擬同步機技術，具備獨立建網功能，實現零壓構網，能通過儲(chu) 能實現潿洲電網的黑啟動功能。

該電站取代了傳(chuan) 統柴油發電機，可配合燃氣輪機發電機實現黑啟動，有效避免柴油發電機組工作時產(chan) 生的溫室氣體(ti) 排放，實現綠色供電。

4hth下载地址微電網能量管理係統

Acrel-2000MG微電網能量管理係統能夠對微電網的源、網、荷、儲(chu) 能係統、充電負荷進行實時監控、診斷告警、全景分析、有序管理和*級控製，滿足微電網運行監視細致化、安全分析智能化、調整控製前瞻化、全景分析動態化的需求，完成不同目標下光儲(chu) 充資源之間的靈活互動與(yu) 經濟優(you) 化運行，實現能源效益、經濟效益和環境效益*大化。

4.1主要功能

實時監測；

能耗分析；

智能預測；

協調控製；

經濟調度；

需求響應。

4.2係統特點

平滑功率輸出，提升綠電使用率；

削峰填穀、穀電利用，提高經濟性；

降低充電設備對局部電網的衝(chong) 擊；

降低站內(nei) 配電變壓器容量；

實現源荷*高匹配效能。

4.3相關(guan) 控製策略

1）削峰填穀：配合儲(chu) 能設備、低充高放

2）需量控製：能量儲(chu) 存、充放電功率跟蹤

3）備用電源

4）柔性擴容：短期用電功率大於(yu) 變壓器容量時，儲(chu) 能快速放電，滿足負載用能要求

4.4核心功能

1）多種協議

支持多種規約協議，包括：ModbusTCP/RTU、DL/T645-07/97、IEC60870-5-101/103/104、MQTT、CDT、*三方協議定製等。

2）多種通訊方式

支持多種通信方式：串口、網口、WIFI、4G。

3）通信管理

提供通信通道配置、通信參數設定、通信運行監視和管理等。提供規約調試的工具，可監視收發原碼、報文解析、通道狀態等。

4）智能策略

係統支持自定義(yi) 控製策略，如削峰填穀、需量控製、動態擴容、後備電源、平抑波動、有序充電、逆功率保護等策略，保障用戶的經濟性與(yu) 安全性。

5）全量監控

覆蓋傳(chuan) 統EMS盲區，可接入多種協議和不同廠家設備實現統一監製，實現環境、安防、消防、視頻監控、電能質量、計量、繼電保護等多係統和設備的全量接入。

4.5係統功能

係統主界麵，包含微電網光伏、風電、儲(chu) 能、充電樁及總體(ti) 負荷情況，體(ti) 現係統主接線圖、光伏信息、風電信息、儲(chu) 能信息、充電樁信息、告警信息、收益、環境等。

儲(chu) 能監控

係統綜合數據：電參量數據、充放電量數據、節能減排數據；

運行模式：峰穀模式、計劃曲線、需量控製等；

統計電量、收益等數據；

儲(chu) 能係統功率曲線、充放電量對比圖，實時掌握儲(chu) 能係統的整體(ti) 運行水平。

光伏監控

光伏係統總出力情況

逆變器直流側(ce) 、交流側(ce) 運行狀態監測及報警

逆變器及電站發電量統計及分析

並網櫃電力監測及發電量統計

電站發電量年有效利用小時數統計，識別低效發電電站；

發電收益統計(補貼收益、並網收益)

輻照度/風力/環境溫濕度監測

並網電能質量監測及分析

光伏預測

以海量發電和環境數據為(wei) 根源，以高精度數值氣象預報為(wei) 基礎，采用多維度同構異質BP、LSTM神經網絡光功率預測方法。

時間分辨率：15min

超短期未來4h預測精度＞90%

短期未來72h預測精度＞80%

短期光伏功率預測

超短期光伏功率預測

數值天氣預報管理

誤差統計計算

實時數據管理

曆史數據管理

光伏功率預測數據人機界麵

風電監控

風力發電係統總出力情況

逆變器直流側(ce) 、交流側(ce) 運行狀態監測及報警

逆變器及電站發電量統計及分析

並網櫃電力監測及發電量統計

電站發電量年有效利用小時數統計，識別低效發電電站；

發電收益統計(補貼收益、並網收益)

風力/風速/氣壓/環境溫濕度監測

並網電能質量監測及分析

充電樁係統

實時監測充電係統的充電電壓、電流、功率及各充電樁運行狀態；

統計各充電樁充電量、電費等；

針對異常信息進行故障告警；

根據用電負荷柔性調節充電功率。

電能質量

對整個(ge) 係統範圍內(nei) 的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩態數據和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態數據進行監測分析及錄波展示，並對電壓、電流瞬變進行監測。

4.6設備選型

5結語

光儲(chu) 充一體(ti) 化充電站應用綜合能源服務建設模式意義(yi) 重大。清潔、*效、可靠的能源服務可以通過對電池、管理係統係統的細致優(you) 化來實現。未來,綜合能源服務將隨著清潔能源技術的不斷創新而進一步成熟和普及,為(wei) 中國提供可行的解決(jue) 方案,以達到碳中和目標,促進新能源運輸的普及。一體(ti) 化的能源服務建設模式將成為(wei) 為(wei) 建設綠色智能社會(hui) 提供堅實支撐的新能源基礎設施的重要組成部分。

參考文獻：

【1】《“十四五”科技創新與(yu) 發展規劃》[R].中國海洋石油集團有限公司，2020.7.

【2】GB/T51048-2014《電化學儲(chu) 能電站設計規範》[S].中國計劃出版社，2018.

【3】GB/T42288-2022《電化學儲(chu) 能電站安全規程》[S].*家市場監督管理總局.

【4】喻誌友、勞景水、葉海賓、楊季平、徐偉(wei) .海上油氣田電網分布式儲(chu) 能電站建設

【6】hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022年05版