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油田抽油机分布式光伏+柴油机互补发电系统的应用

一、前言

当前国内石油开采主要依靠抽油机将原油从地下举升到地面后供人类加工使用。而驱动抽油机主要依靠电能，用电量占油田总耗电量的40％左右。油田抽油机广泛分布在辽阔的田野上, 如果使用电网拉电线，由于分散，布线成本高。

辽阔的田野有丰富太阳能资源,利用分布式太阳发电和柴油发电机互补，以光伏发电为主，柴油发电为辅，给抽油机供电。在稳定性、持续性提供电力方面具备明显优势。光伏+柴油机互补发电系统,无需使用蓄电池, 光/柴油电联网不并网,100％优先利用 ,保证负载连续稳定工作,在油田抽油机上具有广阔的应用前景。其中的光伏+柴油机互补发电系统已在大庆某油田顺利运行,节能效果显著,综合节电率达到20％以上。

二、光伏+柴油机互补发电系统方案的优点

1、光伏+柴油机互补发电系统的利用率更好。

因为使用太阳再生能源的独立系统通常是按照低峰值的情况进行设计，因为太阳再生能源是变化的，不稳定的，所以系统必须按照能量产生低峰值的时期进行设计。由于系统是按照最低峰值情况进行设计，所以在其他的时间，系统的容量是过大的。在太阳辐照高峰值时期产生的多余的能量没法使用而浪费了。整个独立系统的性能就因此而降低。如果差月份的情况和其他月份差别很大，有可能导致浪费的能量等于甚至超过设计负载的需求。

2、具有较高的系统实用性。

在独立系统中因为太阳再生能源的变化和不稳定会导致系统出现供电不能满足负载需求的情况，也就是存在负载缺电情况，使用光伏+柴油机互补发电系统则会大大的降低负载缺电率。和单用柴油发电机的系统相比，具有较少的维护和使用较少的燃料。

3、负载匹配更佳的灵活性。

使用光伏+柴油机互补发电系统之后，因为柴油发电机可以即时提供较大的功率，所以混合系统可以适用于范围更加广泛的负载系统，例如可以使用较大的交流负载，冲击载荷等。还可以更好的匹配负载和系统的发电。只要在负载的高峰时期打开备用能源即可简单的办到。有时候，负载的大小决定了需要使用光伏+柴油机互补发电系统，大的负载需要很大的电流和很高的电压。如果只是使用太阳能成本就会很高。

三、光/柴互补项目案例

以某油田1台抽油机机组项目为例。

1、设备参数表如下：

CYJY6-3.5-26HB型抽油机
项目	参数	项目	参数
电机类型	普通异步电机	电机额定功率	22KW
电机额定电压	380V	电机额定电流	45A
电机额定频率	50	电机额定转速	980rpm

2、光伏发电站控制逻辑

光伏系统主要设备为太阳能光伏组件、光伏抽油机逆变器，其他配件包括安装支架、直流交流电缆、断路器、熔丝、防雷器等。

光伏抽油机逆变器是将太阳能光伏组件和柴油机产生的直（交）流电转换为驱动抽油机的关键设备，逆变器的直流MPPT功率跟踪模块可跟踪光伏组件的功率输出，使实际发电量能够最大程度进行转换，实现最大功率点跟踪（当日照充足时，抽油机全额定运行；当日照减弱时，降低运行频率；当日照进一步减弱时，自动切换柴油机发电系统）。利用来自太阳的持久能源，日出而作、日落而息，无需人员看管、无需化石能源、无需综合电网，独立运行、安全可靠。大幅降低传统能源、电力的投入成本。

配置二台柴油发电机组，一台10KW小功率，供日常生活、照明、控制系统使用，长时间运行。一台30KW大功率的柴油发电机是做抽油机驱动使用。

Ø 光伏抽油机逆变器推荐电池组件配置

光伏抽油机逆变器功率	太阳能电池组件开路电压等级
	37±1V		45±1V
	组件功率±5Wp	串组数*并组数	组件功率±5Wp	串组数*并组数
30KW	250W	18*8	300W	15*8

3、关于KE30OP-01 切换模块

项目采用KE30OP-01 切换模块，在太阳能发电设备和柴油发电机组之间实现可靠，全集成式优化连接。与光伏抽油机逆变器技术完全兼容，采用模块化设计，具有可扩展性和灵活性，支持离网工作模式。

光伏供电与柴油发电转换双回路安全设计，确保电机的正常工作。一般情况下，变频器不允许交流、直流同时接入。如要实现交/直流同时接入，需外部配置切换控制电路，以下提供一种参考方案：

变频器交/直流输入切换方案

说明：

通过KE30OP-01 切换模块实时检测光伏电压，当电压下降至PC-39设置值时，变频器继电器输出开关信号，闭合发电机供电回路的接触器，切换到发电机供电。由于KE30OP-01 切换模块具有反向二极管，当变频器直流电压高于光伏电压时，是截导通。

当光伏电压上升至PC-40设置值时，经过PC-25（光弱检测）时间延迟。变频器继电器输出开关信号，断开发电机供电回路的接触器，切断发电机供电。

4、关于光伏抽油机逆变器

光伏抽油机逆变器，在无速度传感器高性能矢量核心控制算法基础上，结合抽油机的应用控制特性做了专家智能控制算法，采用MPPT最大功率点追踪技术和电机驱动技术使光伏板的功率输出相对最大化，实现大功率点跟踪（当日照充足时，抽油机全额定运行；当日照减弱时，降低运行频率；当日照进一步减弱时，可自动切换到三相交流输入，如发电机或市电。）

光伏抽油机逆变器，利用来自太阳的持久能源，日出而作、日落而息，无需人员看管、无需化石能源、无需综合电网，独立运行、安全可靠，大幅降低传统能源、电力的投入成本。还提供远程监控方案,可以远程监控设备各种运行数据、运行故障信息等。

提供全方位保护功能(如防干抽等故障自检功能)、电机软启动功能和转速控制功能等,功能完善，操作简单,安装方便。

四、产品使用特点：

Ø 灵活

适用于各种抽油机,包括单相220V。

兼容所有规格的光伏组件。

支持交直流输入,可切换到市电、发电机等工作, 24小时运行。

Ø 智能

内置最大功率点追踪技术，效率高达99%。

内置压力监控功能，自动调节出油量，防止干抽等。

自适应电机功率。

Ø 性价比高

即开即用系统设计,无需设置任何参数。

宽电压输入。

无需蓄电池，适合于各种应用场合。

安装方便,易于维护。

Ø 可靠

领先的电机驱动技术，10多年市场应用经验。

软启动功能阻止电流冲击,延长系统寿命。

内置过压、过载、欠压及光弱等全方位保护功能。

Ø 远程监控

标准RS-485接口，可以在PC上用迈凯诺上位机软件运程监控系统。

选配GPRS模块用于远程监控系统。

支持PC网页端远程监控。

随时随地监控抽油机运行系统。

查看抽油机系统历史参数。

五、结束语

不同的能源供电方案灵活切换，也为客户的实际使用带来了很大地便利。客户既可以自主进行供电方案的选择，如使用光伏+柴油机、储能+柴油机、单独使用柴油机等不同的供电方案。

面对全球“双碳”目标要求与挑战，迈凯诺（Micno）面向海外，与全球伙伴共同探寻“双碳”路径。我们将充分发挥在绿色能源领域的优势，不断以丰富、可靠、数字化的产品以及一体化智能解决方案，助力全球用户实现绿色转型升级。

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