[发明专利]一种石油钻机供电系统

权利要求书

1.一种石油钻机供电系统，其特征在于：采用独立微电网作为所述石油钻机供电系统，通过启发式规则的专家策略对所述独立微电网的运行进行控制，在兼顾光伏发电、柴油机和储能约束的情况下，实现石油钻机供电系统的稳定可靠及经济运行；

所述的独立微电网包括光伏电池板阵列、蓄电池储能和柴油机组；柴油机组与交流母线直连，光伏电池板阵列和蓄电池储能均通过DC/AC与交流母线相连或通过DC/DC与直流母线相连；交流母线通过AC/DC与直流母线相连；

石油钻机为直流石油钻机或交流石油钻机；交流石油钻机与微电网交流母线直连；直流石油钻机与微电网直流母线直连；

所述的独立微电网的供电对象还有营房负荷，营房负荷与交流母线直连；

所述的独立微电网采用启发式规则的专家策略的运行控制方法：

(1)当净负荷功率P_nd(t)≤0，说明光伏电池板阵列的输出功率能够满足负荷需求，此时使用过剩的光伏电池板功率给蓄电池储能系统充电，柴油机不启动；当过剩的光伏电池板功率超出蓄电池最大充电功率限制，或蓄电池SOC达到上限时，光伏电池板阵列限功率运行；

(2)当净负荷功率P_nd(t)＞0，即光伏电池板阵列的输出功率不足，计算该时刻蓄电池储能系统和柴油机的运维费用，在满足蓄电池的SOC、放电功率和柴油机输出功率区间约束的前提下，得出满足净负荷的最优电源组合和功率组合；

所述的光伏电池板的输出功率方程如下；

式中，P_pv为光伏电池板输出功率，P_pvr为光伏电池板的峰值功率，G_c为光伏电池板工作点的辐射强度，辐射强度额定值G_cr＝1kW/m²；T_c为光伏电池板表面温度，表面温度额定值T_cr＝25℃；k_t为功率温度系数，k＝-0.35％/K；

光伏电池板阵列由多个光伏电池板串并联组成，光伏电池板阵列功率由多个光伏电池板功率累加得出；

柴油机的能耗与功率的关系为：

O_d(t)＝aP_dr+bP_d(t)

式中，O_d(t)为柴油机在t时刻的耗油量，a、b为系数，P_dr为额定功率，P_d(t)为t时刻的功率；

柴油机的运维费用C_od(t)为：

C_od(t)＝s_dO_d(t)+μ_dP_d(t)

式中，s_d为燃料成本系数，μ_d为柴油机运维成本系数；

蓄电池储能系统充放电模型如下：

电池充电时：

电池放电时：

式中，SOC(t)为蓄电池t时刻的荷电状态，δ为电池的自放电率，P_e(t)为蓄电池t时刻的功率，E_er为蓄电池容量，η_c为蓄电池充电效率，η_d为蓄电池放电效率，Δt为采样时间；

蓄电池的运维费用C_oe(t)为：

C_oe(t)＝μ_eP_e(t)

式中，μ_e为蓄电池运维成本系数；

所述的净负荷为负荷功率减去光伏电池板阵列功率：

P_nd(t)＝P_ld(t)-∑P_pv(t)

式中，P_nd为净负荷功率，P_ld为负荷功率，P_pv为光伏电池板输出功率。