本发明属于储充,具体地讲,是涉及一种电网供能模式下的石油钻井作业电池储能系统充放电调度方法。
背景技术:
1、石油钻井作业是油气资源开采高能耗环节,为降低钻井作业碳排放,钻井设备供能模式逐渐实现“电(气)代油”转变。然而,为应对可能出现的峰值功率,电网架设时申请的容量较大,导致在正常钻井作业下电网利用率非常低(约30%-40%)。电池储能系统能够有效存储电网低负荷时的电量,并在钻井作业功率突变时及时释放,满足电网降容情况下的钻井作业供能需求,在降低钻井成本的同时保证钻井作业安全。然而,电池储能系统的合理充放电调度是确保钻井作业用能得到保证、电池储能系统充放平衡以及尽可能避免电池储能系统频繁充放的关键。首先,电池储能系统充放不合理可能导致钻井作业功率突变时电池储能系统无法放电,造成电网冲击而跳闸。其次,电池储能系统充放不合理可能导致放出的电量无法及时补充,导致电池储能系统的电量一直在下降,最终导致无法满足供能需求。最后,电池储能系统频繁充放电会缩短其使用寿命,导致投资成本无法回收。因此亟需一种新的电池储能系统充放电调度方法,能够有效结合钻井作业功率波动特征,在降低电网容量情况下,实现电网和电池储能系统混合向钻井作业供能,确保钻井作业安全的同时降低钻井成本。
2、相比较中国专利申请公布号cn118174340a公开的“储能系统和储能系统的能量调度控制方法”涉及储充技术领域,以解决能量调度方式单一、能量利用率和经济效益不理想问题。该方法通过对当前峰平谷时段、电桩系统功率请求和电池簇当前soc值综合分析,做出储能系统充放调度决策。该方法与本方法相同点是通过采集一些参数对储能系统充放调度进行决策,与本方法不同的是:1.该方法主要目的是“峰谷套利”提升经济效益,而本发明是降低电网容量后避免产生冲击;2.该方法调度逻辑更复杂、耗时长,难以满足石油钻井作业功率瞬间变化需求;3.该方法未考虑储能系统频繁充放对其使用寿命带来的影响,主要注重经济优化,而未考虑储能系统退化成本。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种电网供能模式下的石油钻井作业电池储能系统充放电调度方法,主要解决电网降容情况下电池储能系统的合理充放电调度问题,满足石油钻井作业用能需求。
2、本发明的上述目的通过以下技术方案实现:
3、一种电网供能模式下的石油钻井作业电池储能系统充放电调度方法,该方法依托一套现场已有的能量管理系统硬件来实施调度;
4、所述充放电调度方法根据实时采集的石油钻井功率和井深变化数据来确定电池储能系统充放电状态;
5、所述充放电调度方法包括以下步骤:
6、步骤1,能量管理系统采集各用电单元电压、电流数据以及井深变化数据,所述用电单元包括绞车、泥浆泵、顶驱、固控系统和营房;
7、步骤2,能量管理系统根据采集的电压和电流数据,计算石油钻井作业实时总功率p实;
8、步骤3,判断电池储能系统是否放电以及对应放电功率,具体包括:
9、步骤3.1,若钻井作业处于钻井深度逐渐增加的正常钻进工况,能量管理系统每间隔5min计算一次平均功率p平;
10、若单个立根钻进深度h<24m且p实>p平+α,电池储能系统放电,放电功率p放=p实-p平;当p实下降且p实<p平+0.5*α,电池储能系统停止放电;
11、若单个立根钻进深度24m≤h<27m,电池储能系统保持额定功率p放=γ放电,直至单个立根钻进深度h=27m停止放电;
12、步骤3.2,若钻井作业处于正常钻进之外的其他工况,当p实>0.7*p网,电池储能系统放电,放电功率为p放=p实-0.6*p网;当p实下降且p实<0.6*p网,电池储能系统停止放电;
13、步骤4,判断电池储能系统是否充电以及对应充电功率,具体为:
14、若钻井作业处接立根工况,则电池储能系统充电,充电功率p充由电网架设功率p网、石油钻井作业实时总功率p实共同确定,p充=p网-p实-300kw。
15、进一步的是:所述平均功率p平为单个立根钻进深度h=0m开始的平均功率值,平均功率p平每间隔5min更新一次,保证电池储能系统放电阈值自适应正常钻进作业功率波动。
16、进一步的是:所述α取值由钻机型号、井型确定,范围为200-400kw。
17、进一步的是:所述γ取值由电池储能系统类型确定,范围为200-500kw。
18、本发明优点及有益效果是:
19、(1)本方法充分考虑不同钻井作业工况下的功率波动差异,设置不同的电池储能系统充放电调度阈值,极大发挥电池储能系统“削峰填谷”优势,避免降低电网容量时造成对电网的冲击;
20、(2)本方法实现了正常钻进作业工况下电池储能系统放电阈值自适应功率波动,可用于不同型号钻机和不同井深钻井作业,也可实现电池储能系统充放电量平衡;
21、(3)本方法充分考虑了电池储能系统频繁充放电对使用寿命的影响。电池储能系统频繁充放电会影响其使用性能、缩短使用寿命。在确保电网和电池储能系统联合供能满足钻井功率需求的基础上,尽可能减小电池储能系统充放电次数,延长其使用寿命;
22、(4)本方法可以减低钻井作业成本,提高经济效益。
1.一种电网供能模式下的石油钻井作业电池储能系统充放电调度方法,其特征在于:
2.根据权利要求1所述的一种电网供能模式下的石油钻井电池储能系统充放电调度方法,其特征在于:
