[發明專利]鉆機用混合能源能量緩沖平衡型微電網

有效

• 申請號: 201510558879.6
• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN105098811B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 馮利
• 申請（專利權）人: 馮利
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 周星瑩;湯建武

本發明涉及電源裝置技術領域，是一種鉆機用混合能源能量緩沖平衡型微電網，其包括能量轉換單元、電源接入配出轉換母聯單元、主變換單元、超級電容儲能單元、負載回路用電轉換及母聯單元、主控單元。本發明結構合理而緊湊，使用方便，其采用多路電源或多種電源，最大可能地利用現場資源，實現能量互補，綜合利用；超級電容儲能單元由多個主變換模塊的整流器提供充電電流，實現容量共享；采用多個主變換單元，結合用電負載特性，實現分段供電；采用余功發電裝置或采用內燃機預熱發電裝置，動態調整和平衡系統功率，減少系統的振蕩次數以及負荷功率曲線的峰谷差值，具有安全、省力、簡便、高效的特點。

技術領域

本發明涉及電源裝置技術領域，是一種鉆機用混合能源能量緩沖平衡型微電網。

背景技術

隨著科學技術的飛速發展，諸多智能化、網絡化、自動化設備被廣泛應用。然而，由于諸多原因，許多高污染、高耗能、低效率的老舊設備還在繼續使用，尤其是以柴油機為動力的機械鉆機設備，超期服役并運行在惡劣的環境當中，由于生產設備含有大功率起重牽引設備、大慣量旋轉設備，這些設備運行時功率波動又往往很大，每個單臺設備在啟、停瞬間對機械傳動系統、電力系統造成沖擊，因此，不得不配置更大功率的柴油機來應對沖擊性負載，正常運行時實際消耗功率只占柴油機額定功率的30-40%，沒能充分發揮出其應有的工作效能。在節能減排、市場競爭的環境下，企業內部、設備制造商及其他機構均積極采取不同的技術措施來解決該問題。但是因設備配置、工況、環境及使用要求不同，服務范圍和規模受到了限制，沒能大范圍推廣和應用，其中陸地用石油機械鉆機最具有代表性，其采取的節能減排措施為：

“油改電”，其方法是利用國家電網供電系統供電，電動機取代柴油機。這種方法存在如下問題：石油鉆井作業地點大多偏遠，基本無供電能力或無法承受鉆機用電負荷對電網的沖擊，當電網供電系統滿足鉆井作業供電要求時，必須考慮在作業時間內，一般為30天至90天，節能降耗所節約的費用與輸電線路建設成本、變配電設備運行費用基本持平，才能實施。

“氣代油”，其方法是用燃氣發動機取代柴油發動機。這種方法存在如下問題：石油鉆井作業地點大多偏遠，無法保證天然氣的不間斷供應，同時由于燃氣發動機的機械特性較軟，在負載突增猛減時反應較慢，容易導致載荷突然增加，燃氣發動機功率輸出不足被逼熄火而停機，關鍵設備的意外終止對于連續運轉的生產流程是致命的，除了會造成嚴重的經濟損失，有時甚至會引發重大的安全事故。

柴油機富余動力發電：其方法就是將發電機接入原有動力傳動系統中，利用柴油發動機富余動力驅動發電機發電。柴油機的“富余動力”，只是柴油機的額定功率與實際輸出功率在某一時刻的比較，在實際生產過程中，因地層結構、施工設計及工況的不同，負荷會發生無規律變化，在大功率負載啟動或突加負荷的沖擊下，柴油機的“富余動力”并不富裕，不能將傳動系統的轉速維持在發電機允許的范圍內，使發電機的電能質量不能滿足用電要求，造成電壓跌落、持續低電壓、電涌高壓、頻率震蕩和漂移，燒毀電氣設備，嚴重影響生產，為此不得不重新投入柴油發電機組發電，而柴油機富余動力發電只能在較穩定的小負荷時段使用，利用率不足10%。顯然，使用柴油發電機組發電，運行可靠、穩定，可以滿足用電要求，但是必須適應用電負荷變化的隨機性、突變性，按最大用電負荷需求投運柴油發電機組，柴油消耗量大、運行維護成本高。

通過以上分析發現，負荷變化的隨機性、突變性，作業地點及時間的不確定性，作業工況的多變性，是限制以上方法規模化應用的主要原因。

發明內容

本發明提供了一種鉆機用混合能源能量緩沖平衡型微電網，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有陸地用石油機械鉆機采取的節能減排措施存在的負荷變化的隨機性、突變性、作業地點及時間的不確定性、作業工況的多變性、存在安全隱患的問題。