基南区域新型电力系统的建设.pdf

2023,16(2)上海电气技术1基南区域新型电力系统的建设李晓鹏乌张平胜利石油管理局有限公司电力分公司同山东东营2257000摘要：建设以新能源为核心的基南区域新型电力系统，融合传统火力发电、光伏新能源、储能微网、充电桩、生产供电等综合能源场景，通过应用新能源管控系统，研究高比例分布式新能源接入油田电网后对系统稳定性、网损、继电保护、电能质量、电网调度的影响，以及将电动汽车作为用能储能设备接入电网的影响，充分发挥多能互联储能微网的作用，提升变电站信息化可靠性。关键词：新能源；电力系统；建设中图分类号：TM727Abstract:A novel power system with new energy as the core was built in Ji nan region,by integratingtraditional thermal power generation,photovoltaic new energy,energy storage micro-grid,charging pile,production power supply and other comprehensive energy scenarios together.By using the new energymanagement and control system,the influence of high proportion distributed new energy on the systemstability,network loss,relay protection,power quality and power grid dispatching was investigated after itwas connected to the oil field power grid.Moreover,the impact of electric vehicle as energy storage device wasalso investigated,for fully playing the role of multi-energy interconnected energy storage micro-grid toenhance the reliability and informatization of electricity substation.Keywords:New Energy;Power System;Construction文献标志码：A文章编号：16 7 4-540 X(2023)02-001-04站作为油田基南区域的重要电源，承担现河采油厂、1项目背景牛庄页岩油国家级示范区电力保障任务，聚焦服务以基南变电站为中心，融合传统火力发电、光伏新能源、储能微网、充电桩、生产供电等综合能源场景，建设以新能源为核心的基南区域新型电力系统，解决新能源接入给电网带来的电压波动、谐波污染、经济调度、保护配合等一系列问题，为油田电网新能源管控做好探索和示范。传统火力发电为胜利发电厂燃煤发电部分，光伏新能源为胜利发电厂灰场36MW光伏发电部分，储能微网包括基南变电站站内风光储充一体化智能微网、运输通勤公司电动通勤光储充微网。2项目意义（1）保障国家能源安全的电力担当。基南变电收稿日期：2 0 2 2-10第一作者简介：李晓鹏（197 8 一），男，本科，高级工程师，主要从事电力电气工作油藏经营管理，打造坚强可靠电网，推动油田油气增储上产，对保障国家能源安全及油田效益开发具有重要意义。（2）实现绿色低碳发展的引领示范。电力分公司作为油田电网运营单位，目前只具备对新能源电站的初步维护、巡视能力，缺少对新能源电站深度运行的管控经验和管控手段，急需建设新能源管控的应用示范基地。（3）打造技术先导型企业的电力价值。在碳达峰、碳中和目标下，新能源广泛应用，油田电网与新型电力系统要求还存在较大差距，接入消纳和应对波动的能力有待提升。新能源的快速增长给油田电网运行带来新的挑战，对电网的安全性、适应性、经2济性等提出更高要求。3研究内容以基南变电站为依托，建设基南区域新型电力系统及能源管控系统，以新能源的规划、接入评估、调度运行、预测、检测等需求为目标，开展各类光伏发电特性、分布式电源与微网系统研究，制订大规模光伏发电并网和分布式接人的应对策略。主要对三方面开展运行研究工作。（1）分布式电源接入对电网规划、设计、调度运行、智能控制、电量消纳等的影响。研究油田电网用能环境下光伏发电、风力发电的运行控制特性及并网检测技术，研究智能配电网环境下大量分布式电源和微电网运行、协调、控制问题。研究分布式能源并网对配电网的影响，提高配电网可靠性，降低馈线损耗，保持电压稳定。（2）建设基南变电站风光储充一体化智能微网，将微电网打造成多种能源形式高度融合的自调节、自平衡、自治愈系统，微电网与大电网之间的并离网转换及能量交换由原来的完全被动接收转换为智能主动控制，降低新能源发电不稳定给电网带来的影响。（3）以胜利油田第一座数字化变电站基南变电站为基础，提升一次设备智能化水平，达到电气设备状态实时在线监测，数据实时分析，提前预判电气设备故障，做到根据电气设备状态进行检修，进一步减少设备故障停电，提高供电可靠性，保障油气生产。4技术关键（1）打造新能源管控系统。通过建设基南变电站能源管控系统，研究高比例分布式新能源接人油田电网后对系统稳定性、网损、继电保护、电能质量、电网调度的影响，以及将电动汽车作为用能储能设备接入电网的影响，解决新能源并网给电网运行带来的一系列技术、管理问题，充分发挥多能互联智能微网的作用，应用5G提升变电站信息化可靠性。在基南变电站能源管控系统中，大屏幕集视频信号切换、图形拼接处理、可视化流程控制于一体，全方位、多角度监控多能源实时信息。系统实现对基南区域新型电力系统的集中监控，主要监视信息包括基南区域新型电力系统接线方式、各类能源流动，基南变电站地理信息，光伏发电、风力发电、充电桩、油气生产用电等多种能源分布。系统实时显示：光上海电气技术伏发电功率、风力发电功率、累计发电量、累计减少碳排放量、储能电量、节约电费等信息；能源流向三维模拟图；站用电、充电桩、油气生产、办公等用能潮流分布。系统功能包括新能源监测、新能源发电功率预测、新能源调度管理三大部分，主要有运行监控、统计分析、发电侧信息管理、并网考核管理、发电功率预测、检修监督管理、限电评估分析、调度计划辅助、联合优化调度、应用信息服务等。（2）推进电网基础设施优化升级。通过状态检修方式实现电网运维管理。状态检修是根据设备状态检测的情况来进行检修，是有目的的工作，主要依赖所获取的设备运行参数来进行判断。状态检修的主要优势有两个。一是可以及时发现设备缺陷，计划停电检修消除电气设备隐患，不影响变电站的正常运行。二是为主设备的运行管理提供方便，为检修提供依据，减少人力、物力的浪费。（3）加快绿能关键技术攻关应用。通过建设基南变电站风光储充一体化智能微网，提高新能源发电消纳率，实现柔性并网。设置电气一次设备在线监测设施，提高一次设备智能化水平。结合运输通勤公司建设电动汽车光储充电站的需求，不断加强配套电网建设保障，积极配合开展电动汽车灵活充电服务，拓展电力市场。5风光储充一体化智能微网介绍（1）微网架构。光伏发电、风力发电通过直流/直流控制器接入直流系统，储能蓄电池同样通过直流/直流控制器接入直流系统。基南变电站新增服务器等负载通过逆变器从直流母线供电，配合储能电池，采用不间断电源十储能一体化系统进行不间断供电。微网通过10 kV/0.4kV箱式变压器与基南变电站10 kV母线实现并网。（2）光伏发电。分布式光伏发电采用峰值功率为535W的单晶硅组件，组件尺寸为2 2 7 9 mm1134mm35mm。采用光伏板在女儿墙高度安装水平支撑钢结构的方式，尽量避免将光伏板直接安装在屋面上，减小对屋面防水层的影响。基南变电站西侧屋顶比东侧高约3m，东侧屋顶存在遮挡，屋顶可利用面积为32 4m，共计安装6 9 块峰值功率为535W的单晶硅组件，合计峰值功率达到36.9 15kW,年发电量为6 3110 kWh。（3）风力发电。垂直轴发电机安装高度低，对周围空间要求低，适合安装在市区空间设施密集区2023,16(2)2023,16(2)域，维护方便，安全性高，气动布局好，不易发生叶片脱落事件，并且美观，适合基南变电站的地理位置和周围环境使用。由此安装一台5kW垂直轴发电机，安装在基南变电站的东北角位置，计算得到年发电量为10 410 kWh。（4）储能系统。储能电池采用磷酸铁锂电池，电量为2 0 kWh，可满足集控站负载约3h的用电时长。储能系统控制策略结合光伏发电和风力发电出力情况综合考虑，原则上在白天光伏发电时段进行充电，在夜间光伏无出力时段进行放电。风力发电的不确定性较强，原则上储能系统在谷电时段风力发电工作时进行充电。储能室采用二氧化碳储气瓶组自动灭火系统，通过控制气体推动瓶头阀活塞打开气瓶，实现气动开启。通过手拉瓶头阀开启手柄打开气瓶，实现手动开启，完成二氧化碳释放。6变电站智能化提升智能化提升主要是提升基南变电站一次设备在线监测、状态检修水平，实现基南变电站电气设备的在线监测和状态检修。电气设备在线监测与故障诊断过程可以分为运行信号检测、信号特征提取、运行状态识别、故障诊断结果四个步骤。根据所监测的电气设备和监测目的，选择相应的传感器，对电气设备的运行信号进行监测，同时将模拟信号转换为数上海电气技术字信号。对信号中有用的部分进行保留或者增加，提取出与电气设备故障相关的信号，方便进行后续故障诊断。建立电气设备故障识别分类模型，对获得的故障相关征兆进行识别与分类，从而识别确定电气设备的运行状态。通过上述步骤，可以得到设备运行故障的判断结果，提出实用有效的针对性维修策略。7项目成果建设基南变电站能源管控系统，实现实时监控变电站的运行状态，对并网电压、电流、功率、无功补偿装置等运行数据进行监视。搭建变电站及新能源电站电网模型，对各类报警信息进行科学处置。对灰场36 MW光伏发电并网开关站、并网逆变器等设备制订管控策略，为油田电网新能源电站管控做好站端管控的探索和示范。进行实时分析，对并网前、并网运行中、离网前，以及并网操作时可能出现的电压越限等问题进行提前计算评估，给出柔性并网策略。在基南变电站内建设风光储充一体化智能微网，微网在负荷模式、发电模式等模式之间科学设置，最大程度提高新能源的发电能力消纳率，积累各类新能源综合运行经验。风光储充一体化智能微网时间功率图如图1所示。3光伏发电功率光伏限发储能消纳坊率避免限发损失的功率限发功率光伏并网发电储能放电时间储能充电图1风光储充一体化智能微网时间功率图目前，基南变电站110 kV气体绝缘金属封闭开关设备、110 kV电缆、主变压器等主要设备未安装在线监测系统，完善基南变电站主要电气设备的在线监测配置，补充安装主变压器油色谱在线分析、铁心接地电流在线监测、110 kV气体绝缘金属封闭开关设备局部放电监测、六氟化硫气体微水监测、110kV电缆局部放电及环流监测、110 kV电缆终端测温、10 kV开关柜无线测温。4在线监测数据，通过专家系统实现故障预警和设备状态检修，在线监测数据除在本地实现监视外，还上传至胜中供电管理区集控站，实现远程监控。通过建设新能源管控应用示范基地，运维基南区域新型电力系统，积累新型电力系统的运行管控经验，探索解决新能源接入后给电网带来的电压波动、谐波污染、经济调度、保护配合等一列问题，以高质量清洁电能和优质服务满足开发单位对电力的差异化需求，具体应用方案可以推广到其它变电站，为油田电网后续站点应对新能源接入提供指导，具有良好的推广前景。基南区域初步形成以胜利油田第一座数字化变电站为核心，融合传统电源、新能源、储能微网、充电桩、生产供电等综合能源场景的新型电力系统。结合油田原油生产及电网运行实际，对分布式光伏电源接入中低压配电网后，各项性能指标进行分析计算，通过综合对比，归纳总结出一套与油田自身特点相适应的分布式光伏电源接入系统优化规划方法。在此基础上，针对不同组网方式和接入方案，分析研究微网自身运行特性及其与配电网之间的相互作用机理，同时考虑光伏电源出力与发电厂机组之间的协调配合，确定保护配置方案、并离网运行方案，求解油田电力系统源网荷协调适应的多目标全局最优控制策略，实现运营效益最大化。在充分利用基南变电站现有设备、空间资源的基础上，建设能源管控系统，解决新能源并网给电网运行带来的一系列技术、管理问题。建设风光储充一体化智能微网，探索提高新能源发电消纳率，实现AAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEA日前，金属加工领域市场引领者西班牙达诺巴特集团在上海松江为其全新的上海卓越中心暨全球第六大体验中心举办了盛大的开幕仪式。40 0 多位嘉宾出席庆典活动，共同见证达诺巴特集团中国发展的又一里程碑时刻。达诺巴特集团上海卓越中心位于长江三角洲G60科技创新走廊，占地近40 0 0 m，一层用于应用、维修服务和本地化创新研发，二层用于办公、营销、培训和论坛活动。上海卓越中心配置了集团旗下品牌的多台代表性设备样机，包括内外圆磨床、无心磨床、高精度硬车车床和镗铣加工中心，可供用户直观感受加工流程，提供测试服务。此外，秉承着“在中国、为中国的战略，依托集团强大的技术团队与网络，通过与行业多领域优质供应商的广泛合作，上海卓越中心还将承载新材料试验、工艺改进、应用解决方案开发，以及集团本地化产品研发的多重功能，切实满足不断增长与变化的用户需求。在开幕仪式上，达诺巴特集团全新定制化服务方案“荣耀盒”计划启动。这是达诺巴特集团为用户定制的一个机床生命周期服务包，专注于在安装新机器后最大限度提高客户的投资回报。除了传统国际机床品牌所提供的狭义服务，即现场服务或销售备件外，达诺巴特集团还可为客户提供设备评估、启动、资格鉴定、预防性维护、原始设备制造商备件、设备大修、改装和应用解决方案几大模块，并与达诺巴特集团数字化解决方案一起，全方位助力用户生产力与竞争力的提升。开幕仪式现场，“荣耀盒”计划的发起者与参与者达诺巴特集团及其12 家智能制造生态圈供应商伙伴的中国高层代表共同开启了这一创新性服务计划。加工生产是一个系统性工程，从工艺到切削，从硬件到软件，环环相扣、事事相连。深谱其理的达诺巴特集团，从很早起就开始携手制造行业各领域的领先品牌们搭建制造生态圈，集各家优势、扬自身所长，实现制造全产业链的优化升级，目标直指为本地用户提供一体化的交钥匙方案。(本刊)上海电气技术各系统融合为一个后台监控系统，借助全面的柔性并网。设置电气一次设备在线监测设施，提高一次设备智能化水平。最终打造以新能源为核心的基南区域新型电力系统，探索出一套能够解决新能源并网问题或者减小新能源并网影响的技术方法与运行策略，为后续新能源规划、建设、并网项目提供有效方案，产生较大的经济效益。在油田加快由传统石油企业向现代能源企业转型的过程中，加快建设以新能源为主体的新型电力系统，为油田推进生产清洁化、勘探开发终端用能电气化发挥作用，助力油田建成绿色美丽企业，实现双碳目标，并且做好绿色低碳发展的引领示范，更好满足油藏经营管理需求，推广至其它变电站，具有较大的社会效益。8结束语基南区域新型电力系统的建设和应用，可以解决新能源并网给电网运行带来的一系列技术、管理问题，提高新能源发电消纳率，实现柔性并网，提高一次设备智能化水平，以高质量的清洁电能和优质的服务满足开发单位对电力的差异化需求，为确保油田电网安全稳定运行做出贡献。参考文献1武志军.综合能源服务下新能源集约化管控评价方法J.华电技术，2 0 19,41（12）：6 8-7 1,7 7.2刘军.胜利油田新型电力系统建设和绿色转型发展路径J.上海电气技术,2 0 2 2,15（2)：1-5.3荆峰，杜正旺，杜磊，等.油田电网多元互联稳定性技术研究J.上海电气技术，2 0 2 2,15（2）：6-13,30.(编辑：尔东）AEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAEAE达诺巴特集团上海卓越中心盛大开幕2023,16(2)