[发明专利]一种石油钻机供电系统

说明书

一种石油钻机供电系统，采用独立微电网为所述石油钻机供电，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。

技术领域

本发明涉及一种石油钻机供电装置。

背景技术

随着人们对石油需求的不断增加，石油钻机作为石油开采的重要装备越来越得到重视。目前，石油钻机主要依靠柴油机组供电。由于柴油机在运行当中会产生噪声，且对环境有污染，在供电过程中如何减少柴油机的使用是一个重要的研究课题。而分布式发电的快速发展，给该问题的解决提供了契机。利用分布式光伏和储能，与柴油机协同运行，构建独立运行的微电网，可以提高供电的可靠性和经济性，对环境的污染也会大幅度降低。

中国专利201510535648.3公开了一种智能石油钻机，包括液压旋升式底座四角连接有液压步进式钻机移运装置，液压旋升式底座上连接有双节直立悬臂式井架，液压旋升式底座上连接有滚筒箱体一体化石油绞车，滚筒箱体一体化石油绞车的驱动电机通过液压联轴器与减速齿轮箱相连接，双节直立悬臂式井架两前立柱上连接有一体式游车顶驱，液压旋升式底座上连接有回转式井口送钻具装置，液压旋升式底座上连接有齿轮齿条式钻钳，液压旋升式底座侧面有径向柱塞泥浆泵和钻具自动排放处理装置。该石油钻机具有模块少，重量轻，运输方便，自动化程度高，运行成本低的特点。

中国专利201621222617.9公开了一种水动力石油钻机，包括正反转钻头，水动力旋转装置，钻杆，钻井液循环系统，地面上依然采用本技术领域技术员熟知的石油钻机设施，在钻杆与正反转钻头之间增加一个水动力旋转装置，钻杆与水动力旋转装置的活塞外壳固定连接，正反转钻头与水动力旋转装置的转芯的转芯下轴固定连接。该发明主要侧重于钻机本身的改良，没有涉及供电系统。

发明内容

为克服现有技术的缺点，本发明提出一种石油钻机供电系统。本发明采用独立微电网作为石油钻机供电系统，通过启发式规则的专家策略对此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稳定可靠及经济运行。

本发明独立微电网包括光伏电池板阵列、蓄电池储能系统和柴油机组等发电单元。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。

本发明独立微电网为石油钻机供电。根据现场的需求不同石油钻机可以是直流石油钻机或交流石油钻机之一，两者一般不会同时存在。交流石油钻机采用交流母线的供电方式，交流石油钻机与微电网交流母线直连。直流石油钻机采用交直流混合母线的供电方式，直流石油钻机与微电网直流母线直连。

除石油钻机外，本发明独立微电网的供电对象还有营房负荷。营房负荷主要为生活区负荷，包括夏季空调、冬季电热器、做饭设备、供热水锅炉等。营房负荷与交流母线直连。

本发明独立微电网采用启发式规则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。