煤层气井排采设备供电的直流微电网优化与控制关键技术

摘要

近年来,国家大力推进煤层气勘探开发行动计划,有效促进了煤层气产业的快速发展。一方面,当前基于交流的煤层气地面排采供电网络,电费支出占生产成本一半以上,极大地制约了煤层气产业的可持续发展;另一方面,直流微电网以其控制方式简单、电能变换环节少、不存在无功功率和频率稳定等优势,已成为未来微电网的发展趋势。为解决目前基于交流的煤层气地面排采供电网络存在的用电严重不合理问题,本文拟对煤层气地面排采供电网络进行直流化改造。首先,对应用于煤层气地面排采供电网络的无功补偿装置和周期性变工况条件下的电动机节能途径进行了梳理;其次,在建立包含分布式电源、储能装置和煤层气井排采设备的直流微电网基础上,围绕其拓扑结构、优化配置、模型建立、电压稳定控制及协调运行等方面,对用于煤层气井排采设备供电的直流微电网优化与控制关键技术进行了详细阐述;最后,从拓扑结构与系统优化配置相互作用关系、双向能流下的系统稳定性判据、计及源-网-荷多因素耦合作用的电压稳定控制等关键技术进步,以及用于煤层气井排采设备供电的直流微电网应用发展前景两方面进行了展望,指出相关优化与控制关键技术的进步可为煤层气地面排采供电网络直流化提供科学依据和理论指导。