一种多能互补的油田联合站自循环综合能源系统

专利2025-10-20  17


本发明涉及新能源技术应用领域,具体涉及一种多能互补的油田联合站自循环综合能源系统。


背景技术:

1、油田联合站作为地面集输系统的耗能“大户”,现有的原油加热多采用以燃油或燃气加热炉为核心的加热系统,不仅热效率低,而且油气消耗量大、生产运行成本高,同时化石燃料的燃烧也带来了二氧化碳和颗粒污染物排放等环境问题。

2、随着对节能减排的重视以及碳中和概念的提出,越来越多的油田开始探索可替代的新能源,以减少对传统石油的依赖并降低环境影响。太阳能、风能等新型能源作为清洁可再生能源,正逐渐受到油田生产的重视。但太阳能及风能具有间歇性和不稳定性,风速的变化会导致风力发电系统的输出功率波动,对电网负荷平稳运行造成冲击。因此,如何针对油田联合站,构建多能协同互补的能源体系能够有效助推油田节能减排和增产增效,对油田新能源发展具有重要意义。


技术实现思路

1、本发明为克服现有技术不足,提供一种基于多能互补的油田联合站自循环综合能源系统,该系统可解决现有光热转换能源利用率低,太阳能及风能的间歇性和不稳定性,油田联合站原油加热热效率低,油气消耗量大、生产运行成本高等问题;本发明的另一个目的是利用新能源技术整合油田作业区空闲的空间资源,降低传统联合站能源浪费和经济损失,更快促进油田作业区向绿色低碳转型。

2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、一种多能互补的油田联合站自循环综合能源系统,其包含光伏发电系统、风力发电系统、蓄电池、太阳能空气布雷顿循环热电联供系统和光热转换系统;风力发电系统和光伏发电系统产生的电能供给蓄电池,电控中心接收蓄电池和太阳能空气布雷顿循环热电联供系统产生的电能,热电转换系统与太阳能空气布雷顿循环热电联供系统e连接,以实现热量交换,并将交换后的热量供给油井。

4、进一步地,所述太阳能空气布雷顿循环热电联供系统包含压气机、回热器、太阳能集热器、pcm储热系统、透平机、发电机和换热器;压气机的冷气出口和透平机的泛气出口分别与回热器相连,回热器分别与太阳能集热器和换热器相连,太阳能集热器分别与pcm储热系统和透平机相连,发电机与透平机相连。

5、进一步地,加热炉的热水出口与净化罐的夹套入口相连,净化罐的夹套出口与加热炉的冷水入口相连。

6、本发明相比现有技术的有益效果:

7、1、本发明应用于大庆油田实际运行情况,依据羲和能源气象大数据平台,建立电力集总系统和热力集总系统的多能互补模型,包含了光伏发电系统,风力发电系统,太阳能空气布雷顿循环系统等诸多新能源利用设备。电力集总系统和热力集总系统中各部分通过电控中心建立联系,实现高效的节能减排效益。

8、2、本发明打破传统的联合站加热炉供热方式,将传统的加热炉作为备用热源,主要以太阳能空气布雷顿循环热电联供系统为主体,配备相变储能系统调控其稳定性,实现油田联合站的热电联供,满足油田联合站区域热电需求。

9、3、本发明相变储能系统中相变材料能够在相变过程中吸收或释放大量的潜热,具有比传统储能方法更高的能量密度,且无毒无腐蚀,对环境友好。在实例应用中,当夜间太阳能集热器失效时,pcm储热系统中的储存热能开始释放,作为备用源加热空气以维持整个系统的运行,有利于系统的长期稳定运行。此外,配置有蓄电池储电,实现长期不间断供能。

10、4、本发明电力系统主要采用光伏发电、风力发电以及太阳能空气布雷顿循环发电,充分利用太阳能和风能,降低油田作业区对电网中非绿电的依赖,实现油田联合站的多能互补供电体系,提高能源利用率。

11、5、本发明所述综合能源系统在实际应用中可根据需求选择某几个供能设备联合运行。针对油田联合站不同时间段所需的不同热电负荷情况,加之自然因素的影响,借助调控软件可模拟计算该工况下不同设备功率出力情况,以及该条件下的经济性分析,联合运行,一方面实现稳定供能,另一方面也可减少因设备过多导致的弃光弃风现象的发生。



技术特征:

1.一种多能互补的油田联合站自循环综合能源系统,其特征在于:包含光伏发电系统(a)、风力发电系统(b)、蓄电池(c)、太阳能空气布雷顿循环热电联供系统(e)和光热转换系统(12);

2.根据权利要求1所述一种多能互补的油田联合站自循环综合能源系统,其特征在于:所述太阳能空气布雷顿循环热电联供系统(e)包含压气机(1)、回热器(2)、太阳能集热器(3)、pcm储热系统(4)、透平机(5)、发电机(6)和换热器(7);压气机(1)的冷气出口和透平机(5)的泛气出口分别与回热器(2)相连,回热器(2)分别与太阳能集热器(3)和换热器(7)相连,太阳能集热器(3)分别与pcm储热系统(4)和透平机(5)相连,发电机(6)与透平机(5)相连。

3.根据权利要求2所述一种多能互补的油田联合站自循环综合能源系统,其特征在于:还包含加热炉(11),加热炉(11)的热水出口与净化罐(14)的夹套入口相连,净化罐(14)的夹套出口与加热炉(11)的冷水入口相连。

4.根据权利要求3所述一种多能互补的油田联合站自循环综合能源系统,其特征在于:净化罐(14)的夹套出口与换热器(7)的冷水入口相连。

5.根据权利要求2所述一种多能互补的油田联合站自循环综合能源系统,其特征在于:光热转换系统(12)的高温热水出口与热交换器(13)的第一入口连接,换热器(7)的低温热水出口与热交换器(13)的第二入口连接,热交换器(13)的第二出口与现有的油井(15)。

6.根据权利要求2所述一种多能互补的油田联合站自循环综合能源系统,其特征在于:所述pcm储热系统(4)的相变材料为石蜡。

7.根据权利要求1所述一种多能互补的油田联合站自循环综合能源系统,其特征在于:所述蓄电池(c)包含电池组件和逆变器,电池组件的电压输出端与逆变器的电压输入端相连。


技术总结
一种多能互补的油田联合站自循环综合能源系统,属于新能源技术应用领域,它包含光伏发电系统、风力发电系统、蓄电池、太阳能空气布雷顿循环热电联供系统和光热转换系统;风力发电系统和光伏发电系统产生的电能供给蓄电池,电控中心接收蓄电池和太阳能空气布雷顿循环热电联供系统产生的电能,热电转换系统与太阳能空气布雷顿循环热电联供系统连接,以实现热量交换,并将交换后的热量供给油井。本发明利用太阳能空气布雷顿循环、光伏和风力发电,降低量油田作业区对电网中非绿电的依赖,实现油田联合站的多能互补供电体系,提高能源利用率。

技术研发人员:徐颖,郭锦涛,高星,董凯歌,聂鑫,杨雪,林佳威
受保护的技术使用者:东北石油大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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