[发明专利]联合供电系统

说明书

本发明涉及一种用于作业设备的联合供电系统，其包括：发电系统，其包括至少一个发电机组；储能系统，其包括至少一个电池模块和相应的至少一个PCS系统；电网系统，其包括用于给所述作业设备供电的主母线、用于给所述作业设备的配套设施和所述发电机组的启动设备供电的副母线以及中间节点，其中，所述主母线经由第一开关设备连接到所述中间节点，其中，所述副母线经由第二开关设备连接到所述中间节点；以及控制系统，其用于控制所述发电系统、所述储能系统和所述电网系统，其中，所述发电机组连接到所述主母线，其中，每个所述电池模块经由相应的一个所述PCS系统以及相应的一个第三开关设备连接到所述中间节点。

技术领域

本发明涉及发电机组和储能设备的联合并机控制，具体地涉及一种联合供电系统。

背景技术

鉴于全球的油气开发设备正朝着“低能耗、低噪音、低排放”的方向发展，以柴油发动机作为动力源的传统压裂设备已经被以电动机作为动力源的电驱压裂设备取代。

在使用电动机取代柴油发动机的电驱压裂设备中，由于采用电动机来通过传动轴驱动柱塞泵，因而电驱压裂设备具有体积小、重量轻以及经济、节能、环保等优点。

在油气田压裂作业现场，电动机电力来源多种多样，可以直接连接电网，方便快捷。然而，页岩气的开采大部分处于偏远的地点，受制于油田井场的位置偏僻，架设电网不方便。因此，车载移动式发电设备就发挥作用，利用燃气轮机或往复式发电机组给驱动柱塞泵的电动机提供电力，同时在现场压裂作业结束一层时，因为下层作业的准备工作还需要较长的时间，可以将发电机组停机，利用储能存储的电能供电驱压裂设备的电机进行循环或其他工作。避免了燃料的消耗浪费，提高经济性。

车载移动式的发电设备在未启动之前也需要进行黑启动。传统的黑启动设备一般也是柴油发电机组，同样也有噪音大、耗柴油多、不经济环保等缺点。储能作为一种高效环保的黑启动方式，启动运行时噪音小、经济环保，不仅可以弥补原柴油发电机组作为黑启动的若干缺点，而且还可以在移动式发电机组功率峰值期间进行功率补偿，提高整个作业过程中的最高带负载能力。还可以在移动式发电机组低负荷期间对储能进行充电，提高燃料的热值效率，同时将多余的电能储存起来留作备用，具有充放电效率高、充放电时间短等优点。

目前市面上移动式发电机组与储能设备联合使用的实际应用案例微乎其微，仅仅将储能作为启动电源来使用，且集成化和自动化程度较低，移动式发电机组的控制系统与储能EMS控制系统没有很好地结合起来。

发明内容

鉴于此，本发明实现了移动式发电机组与储能设备的高度集成化和自动化。

本发明提供了一种用于作业设备的联合供电系统，其包括：发电系统，其包括至少一个发电机组；储能系统，其包括至少一个电池模块和相应的至少一个PCS系统；电网系统，其包括用于给所述作业设备供电的主母线、用于给所述作业设备的配套设施和所述发电机组的启动设备供电的副母线以及中间节点，其中，所述主母线经由第一开关设备连接到所述中间节点，其中，所述副母线经由第二开关设备连接到所述中间节点；以及控制系统，其用于控制所述发电系统、所述储能系统和所述电网系统，其中，所述发电机组连接到所述主母线，其中，每个所述电池模块经由相应的一个所述PCS系统以及相应的一个第三开关设备连接到所述中间节点。

根据一实施例，所述控制系统被配置为能够使所述联合供电系统以过程群组中一者运行，所述过程群组至少包括储能离网黑启动过程、储能单独供电过程、并机运行过程、储能并机充电过程和储能并机放电过程。

根据一实施例，在所述储能离网黑启动过程中，所述控制系统被配置为：判断是否满足预定的黑启动条件；在不满足所述黑启动条件的情况下，停止所述储能离网黑启动过程；在满足所述黑启动条件的情况下，使所述至少一个电池模块中的用于黑启动的电池模块向所述副母线供电；并且将所述发电机组的所述启动设备连接到所述副母线，从而启动所述发电机组。