[发明专利]一种能源勘探防爆微电网系统

说明书

本发明公开了一种能源勘探防爆微电网系统，包括高电压公共直流母线，高电压公共直流母线分别与供电模块、负荷以及储能模块连接；供电模块由燃气发电机组、网电、光伏发电机组、风力发电机组并行组成；负荷包括主要用电设备和备用用电设备；储能模块包括超级电容和蓄电池。本发明的系统，既可以整合新能源和燃气发电机组的优势，也解决了传统供电系统“三低三高”的问题，优化用电效率，提高电能质量。

技术领域

本发明属于微电网控制技术领域，涉及一种能源勘探防爆微电网系统。

背景技术

目前石油、页岩气、煤层气等能源开采供电系统很大部分还采用传统钻机供电系统(依靠柴油发电机发电，冗余能量无法存储白白浪费)，存在供电系统中三相不平衡现象，导致供电系统损耗增加，供电系统呈现“三低三高”特点，即网侧功率因数低、电动机效率低、钻采装备负载率低，系统能耗高、一次投入高和运行维护成本高。

新能源(如风电、光伏)产业具有间歇性和受环境影响较大，而且传统石油钻机供电系统(以下简称供电系统)容量较小，这就导致新能源无法直接应用于供电系统；石油行业用的发电机发出来的能量具有谐波多、稳定性差、电能质量不稳定的特点，这些都会对供电系统造成冲击并影响生产的顺利进行。这也是常规微电网技术无法直接应用于石油勘探环境的主要原因。

油田作业中产生的伴生气，大多是直接燃烧掉。如果采用燃气发电机具有燃气成本相对低廉，但响应速度慢，面对复杂地质环境的冲击负荷无法快速反应。钻机主要用电设备(如绞车和转盘)存在制动能量回馈到高电压公共直流母线上，但是这部分能量无法有效回收，只能以热能的形式消耗掉。

石油勘探行业属于高危险，有明确防爆要求的行业。常规微电网技术无法适用于该行业环境。引入微电网技术并根据石油钻机工作特点搭建微电网系统，研制既能够整合新能源和燃气发电机组的优势，又能够解决传统供电系统“三低三高”问题的系统，优化用电效率，提高电能质量，显得非常迫切。

发明内容

本发明的目的是提供一种能源勘探防爆微电网系统，解决了现有技术供电系统中存在的“三低三高”现象、新能源无法直接应用于石油钻机、燃气发电机，响应速度慢的问题。

本发明采用的技术方案是，一种能源勘探防爆微电网系统，包括高电压公共直流母线，高电压公共直流母线分别与供电模块、负荷以及储能模块连接；

供电模块由燃气发电机组、网电、光伏发电机组、风力发电机组并行组成；

负荷包括主要用电设备和备用用电设备；

储能模块包括超级电容和蓄电池。

本发明的能源勘探防爆微电网系统，其特征还在于：

所述的燃气发电机组通过第一整流器连接到高电压公共直流母线，网电通过第二整流器连接到高电压公共直流母线；光伏发电机组通过第一DC/DC模块连接到高电压公共直流母线，风力发电机组通过第二DC/DC模块连接到高电压公共直流母线。

所述的储能模块中的超级电容通过第三DC/DC模块连接到高电压公共直流母线，蓄电池通过第四DC/DC模块连接到高电压公共直流母线。

所述的负荷中的主要用电设备通过第一逆变器连接到高电压公共直流母线，备用用电设备通过第二逆变器连接到高电压公共直流母线。

还包括一个监控单元，监控单元分别与高电压公共直流母线、燃气发电机组、网电、光伏发电机组、风力发电机组、第一DC/DC模块、第二DC/DC模块、第三DC/DC模块、第四DC/DC模块、主要用电设备、备用用电设备、超级电容和蓄电池信号连接。

本发明的有益效果是，既可以整合新能源和燃气发电机组的优势，也解决了传统供电系统“三低三高”的问题，优化用电效率，提高电能质量，具体包括以下方面：