大慶油田工程有限公司

風(fēng)力發(fā)電在油田中的應(yīng)用

沈繼鵬閆石大慶油田工程有限公司

風(fēng)能作為一種新型能源，具有無污染、可再生、儲量豐富的特點(diǎn)，風(fēng)能的開發(fā)與利用符合我國的節(jié)能減排戰(zhàn)略。其中風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為風(fēng)能利用的主要方向，并被應(yīng)用于多個領(lǐng)域。油田采用風(fēng)電和網(wǎng)電結(jié)合的供電方式，以風(fēng)力發(fā)電為主，電網(wǎng)供電為輔。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組占地面積小、組裝方便、建設(shè)周期短，可以根據(jù)油田的地理條件或開采進(jìn)度靈活地進(jìn)行調(diào)整；并且可以與其他發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)，以滿足不同的電能需要。

風(fēng)力發(fā)電；油田；能源；應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對于電能的依賴程度越來越大，特別是重工業(yè)行業(yè)（例如石油開采業(yè)）每年的用電量是巨大的。傳統(tǒng)的發(fā)電方式不但成本高，而且會產(chǎn)生大量的污染物，嚴(yán)重影響大氣環(huán)境質(zhì)量；同時傳統(tǒng)的煤炭、石油發(fā)電的方法要消耗大量的不可再生能源，加劇了能源儲量少、消耗量大的能源矛盾。面對這種現(xiàn)狀，人們開始將目光投入到風(fēng)力發(fā)電上，風(fēng)力發(fā)電既能保證充足的電能供給，又能夠減少發(fā)電過程中對大氣的污染，從而減少發(fā)電和污染治理成本[1]。

1　風(fēng)力發(fā)電

1.1風(fēng)力發(fā)電的內(nèi)涵

風(fēng)是由于地球表面存在溫差而產(chǎn)生的一種大氣運(yùn)動的自然現(xiàn)象，大氣在運(yùn)動的過程中便產(chǎn)生了風(fēng)能，可以說風(fēng)能是由太陽能轉(zhuǎn)化而來的[2]。風(fēng)力發(fā)電就是利用風(fēng)能推動風(fēng)車葉片轉(zhuǎn)動產(chǎn)生機(jī)械能，通過柱將扇葉與發(fā)電機(jī)連接起來，進(jìn)而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。需要注意的是風(fēng)力發(fā)電受風(fēng)力的影響其輸出的是變化的交流電，因此必須通過整流后才能接入蓄電池。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要是由機(jī)艙、轉(zhuǎn)子葉片、軸心、低速軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、電子控制器、液壓系統(tǒng)、冷卻元件、塔、風(fēng)速計及風(fēng)向標(biāo)組成。

1.2風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀

為了緩解能源緊張的局面，世界各國都在積極進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，其中風(fēng)能就是21世紀(jì)新型能源的典型代表[3]。

風(fēng)能可以用來發(fā)電是由它的三大特性決定的：①風(fēng)能是可再生能源，只要太陽能夠照射到地球上，形成地球表面的大氣溫差就能夠產(chǎn)生風(fēng)能；②風(fēng)能是清潔能源，不會造成大氣污染，更不會破壞生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性；③風(fēng)能具有規(guī)律性，從宏觀的角度看，在不同的地區(qū)，季節(jié)風(fēng)的大小和方向都是有特定規(guī)律的，因此可以通過宏觀調(diào)控進(jìn)行風(fēng)能的利用。

2　系統(tǒng)架設(shè)及應(yīng)用

2.1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)架設(shè)

（1）選取設(shè)計依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。首先要按照相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行初步設(shè)計，制定可行性研究報告[4]。例如，混凝土澆筑、高空輸電線架設(shè)、電氣裝置安裝、混泥土電桿基礎(chǔ)的構(gòu)建、導(dǎo)線對地交叉跨越距離等都需要在嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下進(jìn)行。

（2）確定設(shè)計范圍，進(jìn)行風(fēng)機(jī)分組。設(shè)計范圍包括從各風(fēng)機(jī)側(cè)的電纜桿（塔）至220kV升壓站外終端塔為止的雙回及單回35kV架空集電線路的本體設(shè)計，不包括電纜桿至箱式變的電纜及電纜終端。其次要合理地進(jìn)行風(fēng)機(jī)分組，各個風(fēng)機(jī)是通過輸電線路進(jìn)行連接的[5]。因為電能在通過輸電線傳送的過程中會發(fā)生損耗，所以要盡可能地縮短線路，但是出于安全考慮又不能占用大量的村莊、耕地和林地。

（3）確定氣象參數(shù)。通過查閱資料和現(xiàn)場測量的方式確定油田的氣象參數(shù)，例如一年中的最高溫度、最低溫度、最大風(fēng)速、冬季結(jié)冰厚度、雷電天氣等。根據(jù)溫差、風(fēng)力，可以確定風(fēng)車的安裝位置，根據(jù)結(jié)冰厚度、天氣，可以確定塔、扇葉、電線的設(shè)計規(guī)格，防止自然災(zāi)害的發(fā)生。

（4）安全設(shè)計。油田地區(qū)一旦發(fā)生漏電火災(zāi)等很容易造成大規(guī)模的爆炸和大型火災(zāi)，因此安全設(shè)計是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。首先是絕緣設(shè)計，根據(jù)污穢情況選擇合適的絕緣體。其次是防雷設(shè)計，35kV電纜終端在線路側(cè)電纜與架空線的連接處裝設(shè)避雷器，其接地端與電纜金屬外皮連接。最后是接地裝置，桿塔的埋設(shè)深度不能小于80cm，并根據(jù)不同的土壤電阻率選擇不同的工頻接地電阻。

2.2應(yīng)用優(yōu)勢

油田采用風(fēng)電和網(wǎng)電結(jié)合的供電方式，以風(fēng)力發(fā)電為主，電網(wǎng)供電為輔。

首先，在風(fēng)力發(fā)電足夠維持系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時全部采用風(fēng)電，不足時采用電網(wǎng)供電進(jìn)行補(bǔ)充，最大程度地減少電網(wǎng)電能的使用。其次，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有變頻功能，該功能可以根據(jù)不同的需要改變抽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速率，防止做無用功，減少能源的浪費(fèi)。同時由于變頻功能的加入可以使設(shè)備在運(yùn)行和停止的瞬間不會產(chǎn)生劇烈的沖擊，從而減少設(shè)備的損壞率，提高設(shè)備使用壽命。最后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組占地面積小、組裝方便、建設(shè)周期短，可以根據(jù)油田的地理條件或開采進(jìn)度靈活地進(jìn)行調(diào)整；并且可以與其他發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)，以滿足不同的電能需要。

3　結(jié)語

油田中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在保證安全的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)風(fēng)電轉(zhuǎn)化效率最大化。展望風(fēng)力發(fā)電的前景，未來風(fēng)力發(fā)電一定可以更廣泛地應(yīng)用于油田中，為石油開采提供充足的電力支持，減少污染物的排放，為油田節(jié)約大量的生產(chǎn)成本。

[1]王新云．風(fēng)力發(fā)電在油田的應(yīng)用探討[J]．油氣田地面工程，2013，32（9）：102.

[2]何衛(wèi)兵．風(fēng)力發(fā)電在油田灘海地區(qū)的應(yīng)用[J]．電力需求側(cè)管理，2009（6）：42-43.

[3]朱益飛．小功率風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用及效益分析[J]．電力需求側(cè)管理，2010（5）：42-43+51.

[4]朱益飛．小功率風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]．變頻器世界，2010（10）：61-63.

[5]程紹鑫．淺談太陽能、風(fēng)力發(fā)電在林區(qū)道路LED顯示、照明中的應(yīng)用[J]．林業(yè)科技情報，2013（1）：64-65.

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.12.023

2015-01-07