油田風力發(fā)電機摘要

如今，面對日益增加的能源需求，海上邊際油田越來越受到關(guān)注。但供電常常成為海上邊際油田開發(fā)的制約因素之一。因此研究開發(fā)就地安裝、成本低廉、維護管理方便、資源節(jié)約、環(huán)境友好型的供電系統(tǒng)，是邊際油田開發(fā)研究的當務(wù)之急。本研究在對風能和太陽能應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)況調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有邊際油田開發(fā)項目，通過風能和風光互補發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計，探討了風力發(fā)電機和太陽能在邊際油田開發(fā)中應(yīng)用的可行性，為風力發(fā)電及風光互補發(fā)電在海洋邊際油田的應(yīng)用提出建設(shè)性的意見。

海上邊際油田開發(fā)常通過簡化平臺設(shè)施來達到降低投資的目的，但無論怎樣簡化，為海上油田生產(chǎn)、安全、控制和通信系統(tǒng)供電的設(shè)施是必不可少的，因此供電方案常常成為海上邊際油田開發(fā)的制約因素之一?，F(xiàn)有海上油田所使用的電能大多通過燃燒天然氣、原油、柴油等化石能源產(chǎn)生，設(shè)備投資高，維護、管理復雜，不僅要消耗大量的不可再生資源，且對環(huán)境造成污染。邊際油田如果采用上述發(fā)電方式將大量增加成本，導致油田難以開發(fā)。目前海上邊際油田開發(fā)最常用的供電方式是通過海底電纜從附近的綜合平臺引電，這種方式有時會受到海底電纜的費用高或附近平臺無富余電力的限制。面對日益突出的能源和環(huán)境形勢，研究開發(fā)就地安裝、成本低廉、維護管理方便、資源節(jié)約、環(huán)境友好型的供電系統(tǒng)，是邊際油田開發(fā)的當務(wù)之急。

風能和太陽能資源分布廣泛，屬清潔可再生能源，用于發(fā)電對環(huán)境無害且取之不盡用之不竭。隨著國家“節(jié)能減排”、“開發(fā)利用可再生能源”等號召的提出，以及一系列相關(guān)政策和法規(guī)出臺，風能和太陽能在國內(nèi)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。海洋邊際油田地處海上，有豐富的風能和太陽能資源，開發(fā)和利用這些可再生資源，替代或部分替代現(xiàn)有化石能源，為開發(fā)生產(chǎn)及其相關(guān)活動提供電力有較大的便利和優(yōu)勢。

油田風力發(fā)電機發(fā)展現(xiàn)狀

風能和太陽能都是潔凈、儲量極為豐富的可再生能源。我國幅員遼闊，風能資源豐富，據(jù)估算，我國陸地可開發(fā)風能儲量約為7.5×108KW。太陽每年投射到地面上的輻射能高達1.05×1018千瓦時（3.78×1024J），相當于1.3×106億噸標準煤。中國太陽能資源非常豐富，理論儲量達每年1.7×104億噸標準煤，大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米4千瓦時以上。風能和太陽能的應(yīng)用方式多種多樣，其中用于發(fā)電是最常見也是最重要的形式之一。

風能和太陽能作為可再生能源，其應(yīng)用得到國家大力鼓勵和支持。我國風電發(fā)展非常迅速：2006年，中國風電累計裝機容量達到260萬千瓦，到2007年，我國的風電總裝機容量達590.6萬千瓦，2007年一年的裝機容量就達330.4萬千瓦，比此前20多年的總裝機容量還要多。風力發(fā)電一方面作為化石能源的替代品向大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化的風力發(fā)電場發(fā)展，另一方面以小型風力發(fā)電形式為分散、邊遠用戶提供電力。我國的小型風力發(fā)電機常指10KW以下的、獨立運行的、用蓄電池儲能的風力發(fā)電機組，也有些廠家生產(chǎn)15KW、20KW至數(shù)十千瓦的小型風力發(fā)電機，為邊遠無電地區(qū)的生活、生產(chǎn)供電。《2007中國新能源產(chǎn)業(yè)年度報告》指出，中國已形成了世界上最大的小型風機產(chǎn)業(yè)和市場，并已推廣了總?cè)萘考s7萬千瓦的35萬臺家用風力發(fā)電機用于邊遠地區(qū)居民用電。從事小型風力發(fā)電機組及其配套件開發(fā)、研制、生產(chǎn)的單位達78家，其中，大專院校、科研院所15家，生產(chǎn)制造單位38家，配套件（含葉片、逆變器、控制器、及蓄電池等）生產(chǎn)單位25家。太陽能光伏發(fā)電由于能量密度低、現(xiàn)有太陽能電池板光電轉(zhuǎn)換效率有限（一般小于15%），獲得一定的電能要使用大面積的太陽能電池板，導致獲得單位電能需要占用大量的面積（6～10m2/kw）且成本高昂（35～45元/瓦），這限制了太陽能光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用，太陽能發(fā)電主要應(yīng)用于邊遠無電、缺電地區(qū)的家庭供電、太陽能路燈/廣告牌、邊遠通信設(shè)施電源、邊遠交通隧道照明等。隨著太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；湍芰哭D(zhuǎn)換技術(shù)的改進，太陽能光伏發(fā)電成本有所下降，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國從事太陽能發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究、開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的單位已超過100家，太陽能發(fā)電設(shè)備累計裝機容量已超過80MW 。風力發(fā)電機和太陽能發(fā)電技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的長足發(fā)展為其在海上油田中的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

油田風力發(fā)電機應(yīng)用研究

風能和太陽能發(fā)電按是否并入公共電網(wǎng)系統(tǒng)可分為并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是獨立于公共電網(wǎng)、自發(fā)自用的發(fā)電系統(tǒng)，常用于為邊遠無電用戶、及沿海和內(nèi)湖漁船、游船等供電；并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是為公共電網(wǎng)提供電力的發(fā)電系統(tǒng)。通常離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)容量在100W至數(shù)10KW級，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)容量可達數(shù)百千瓦甚至兆瓦級。

風能和太陽能可獨立構(gòu)成發(fā)電系統(tǒng)，也可組成風能和太陽能混合發(fā)電系統(tǒng)——即風光互補發(fā)電系統(tǒng)，采用何種發(fā)電形式，主要取決于當?shù)氐淖匀毁Y源條件以及發(fā)電綜合成本，在風能資源較好的地區(qū)宜采用風能發(fā)電，在日照豐富地區(qū)可采用太陽能發(fā)電，一般情況下，風能發(fā)電的綜合成本遠低于太陽能，因而在風能資源較好地區(qū)首選風能發(fā)電系統(tǒng)供電。由于風光互補發(fā)電系統(tǒng)具有資源互補功能、供電安全性、穩(wěn)定性均好于單一能源發(fā)電系統(tǒng)且價格居中而得到越來越廣泛地應(yīng)用。

海上邊際油田距公共電網(wǎng)遠、用電負荷較小，小型離網(wǎng)風能/風光互補發(fā)電系統(tǒng)因具有下列特點而成為被矚目的對象：

1）就地發(fā)、供電，安全獨立、無需敷設(shè)海底電纜、一次性投資低；

2）資源可再生、沒有后續(xù)能源費用；

3）清潔、不造成環(huán)境污染；

4）壽命較長（太陽能電池15年、風力發(fā)電機25年以上），維護、管理方便。

油田風力發(fā)電及油田風光互補發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)及產(chǎn)品的長足發(fā)展，為邊際油田研究開發(fā)就地安裝、成本低廉、維護管理方便、資源節(jié)約、環(huán)境友好型的供電系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)，本設(shè)計研究表明：應(yīng)用小型離網(wǎng)風力發(fā)電機和風光互補發(fā)電系統(tǒng)為海上用電負荷較小的邊際油田供電是可行的，由于太陽能和風能在我國海上邊際油田的應(yīng)用尚處起步階段，應(yīng)根據(jù)邊際油田海上平臺的特點來設(shè)計、安裝油田風力發(fā)電機和風光互補發(fā)電系統(tǒng)。2100433B

哈法亞油田屬于“超巨型”油田，位于伊拉克東南部米桑省，哈爾法亞油田是在1976年發(fā)現(xiàn)的，該油田長大約31公里以及寬大約10公里。

油田含油面積239平方公里，可采儲量約為41億桶，日產(chǎn)量為3100桶，綜合采出程度0.05%，基本處于未開發(fā)狀態(tài)。按照合同要求，中國石油為首的聯(lián)合作業(yè)體將把其日產(chǎn)量提高到53.5萬桶。

劃分油田水的分類必須解決的實質(zhì)性問題應(yīng)包括：

①油田水化學標志及其與非油剛水的區(qū)別；

②小同類型油田水的特征及區(qū)別。

礦化度是指單位體積水中所含溶解狀態(tài)的固體物質(zhì)總量。即單位體積水中各種離子，元素及化合物總含量。用g/l、mg/l、ppm（百萬分之一）表示。

油田水以具有高礦化度為特征。由于來源及形成過程等方面的差異，各地區(qū)油田水的礦化度差異較大。 2100433B