一、   項目概述

該系統(tǒng)為大功率電壓裂用燃氣機組和儲能混合動力系統(tǒng)，在位于松遼盆地北部杜爾伯特蒙古族自治縣境內(nèi)的渤海鉆探井下YS64100鉆井隊作業(yè)現(xiàn)場，正式通過用戶方驗收，為石油鉆探行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供了有利的裝備支撐。

該系統(tǒng)主要由48臺額定功率300KW的燃氣發(fā)電機組，與6套5MWH磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)組成。壓裂作業(yè)過程中，燃氣機組和儲能系統(tǒng)共同為電驅(qū)動壓裂泵提供動力，總功率可達24MW。

燃氣機組儲能混合動力電站，增加部分儲能代替部分燃氣機組，主要是為了解決燃氣機組電站初始投入高、運維成本高、發(fā)電效率低等主要問題。該系統(tǒng)主要是進行混合動力電站中燃氣機組和儲能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、集中監(jiān)控以及協(xié)調(diào)調(diào)度、功率管理等功能，通過對燃氣機組、儲能系統(tǒng)、中控系統(tǒng)等運行協(xié)調(diào)控制，可以提升多機組電站運行的整體效率和性能，提高單臺機組運行功率，通過統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)進行綜合協(xié)調(diào)控制，保證電站整體運行的穩(wěn)定可靠性。

二、   系統(tǒng)功能介紹

1.    系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

燃氣機組儲能混合動力電站功率管理系統(tǒng) HPMS（以下簡稱 HPMS 功率管理系統(tǒng)），可以在電站運行現(xiàn)場實時進行機組運行現(xiàn)場的監(jiān)控和參數(shù)保存，主要包括電站運行單線圖、實時數(shù)據(jù)/歷史數(shù)據(jù)、實時曲線 /歷史曲線以及報警保護等監(jiān)控保護功能，也可以通過 4G/5G 網(wǎng)絡(luò)把運行參數(shù)上傳動中國石油云平臺上，通過 PC 電腦瀏覽器或手機 APP 進行參數(shù)查看和監(jiān)控。

圖 1  系統(tǒng)功能

2.    系統(tǒng)主界面

主界面中通過一次圖顯示電站運行機組和儲能的并網(wǎng)運行狀態(tài)：主母線不帶電狀態(tài)是橙色，帶電時是綠色；主開關(guān)分閘狀態(tài)時顯示橙色，合閘狀態(tài)時顯示綠色。機組不運行時，線路顯示是橙色，帶電狀態(tài)時是綠色；儲能不運行時，線路顯示是橙色，放電狀態(tài)時功率顯示正值、顏色為綠色（如圖2），充電狀態(tài)時功率顯示負值、顏色為藍色（如圖 3）。

圖 2  中控主界面（儲能放電狀態(tài)）

圖 3  中控主界面（儲能充電狀態(tài)）

3.    機組參數(shù)

機組運行的儀表監(jiān)控、功率比值、故障報警、發(fā)電機 PQ 圖等詳細信息。

圖 4  機組參數(shù)

同樣，在允許組控狀態(tài)下，如圖 5  單臺機組控制，通過點擊起動/停機、合閘/分閘等控制本臺機組的起動/停機、合閘/分閘。

圖 5 單臺機組控制

4.    儲能參數(shù)

【儲能參數(shù)】監(jiān)控畫面， 查看儲能運行的儀表監(jiān)控、功率比值、故障報警等詳細信息。

圖 6  儲能參數(shù)

圖 7  儲能控制方式切換

圖 8  儲能控制參數(shù)設(shè)置

圖 9  儲能 PCS 啟停控制

三、儲能監(jiān)控

儲能系統(tǒng)的本地監(jiān)控系統(tǒng)主要以 1 套逆變升壓一體撬（含 PCS）、2 套儲能電池艙（含 BMS）為主組成，主要負責(zé)本單元的 PCS 、BMS 等集中監(jiān)控。

1.    儲能主界面

機組數(shù)據(jù)：包括在線臺數(shù)、實時有功、無實時無功、帶載率（在線的全部機組有功功率值/在線的全部機組額定功率值）。

PCS 與 BMS 數(shù)據(jù)：包括兩臺PCS 和 BMS 的運行狀態(tài)、電池箱總電壓和總電流、電池箱單體的最高溫度、低溫度、最高單體電壓、低單體電壓、電池箱累計充放電量以及有功和無功期望值，還顯示了兩臺 ESS  實時功率值、SOC值、SOH 值。

圖 10  儲能主界面

2.    儲能參數(shù)

該界面顯示兩臺 PCS 和 BMS 各項運行數(shù)據(jù)，相對主界面顯示，增加了一些儀表顯示和報警故障顯示。

圖 11  儲能參數(shù)

3.    控制邏輯參數(shù)設(shè)置

儲能充電和放電限值：充電功率和放電功率最大限制都為 2000KW，即儲能充電和放電的最大功率都不會超過 2000KW。

圖 12  參數(shù)設(shè)置

圖 13  遠程監(jiān)控云平臺

遠程監(jiān)控手機APP 所示，可以直接查看全站機組發(fā)動機熱工參數(shù)、發(fā)電機、儲能等電氣參數(shù)等運行參數(shù)。

圖14  遠程監(jiān)控手機 APP

四、項目意義

該項目由武漢舜通與濟柴動力聯(lián)合研發(fā)，作為依托“氣體發(fā)電+儲能調(diào)節(jié)"替代柴油動力的大功率鉆探解決方案，該系統(tǒng)低碳環(huán)保、智能高效，與傳統(tǒng)鉆采裝備相比，占地面積更小、能源消耗更少，節(jié)能減排、降本增效優(yōu)勢明顯。

按照相同工況測算，這套“混動"方案相比傳統(tǒng)柴驅(qū)動力方案，綜合效益提升了16%。同時，這套系統(tǒng)的運行方式對發(fā)電機組更友好，設(shè)備利用效率更高。

應(yīng)用這套系統(tǒng)，在壓裂作業(yè)間歇期，可利用燃氣發(fā)電機組為儲能系統(tǒng)充電，這樣既減少了機組啟停次數(shù)，降低燃氣損耗，又確保了機組一直在高效區(qū)運行，有效提高了燃氣發(fā)電效率。

按照濟柴動力的市場規(guī)劃，將以這次突破為基點，全力推動燃氣機組和儲能混合動力系統(tǒng)在大慶古龍陸相頁巖油示范區(qū)的應(yīng)用，以更加廣泛的市場實踐，為傳統(tǒng)能源開發(fā)“插上綠色翅膀"，實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。