基于储能飞轮的油井发电机功率补偿与节能应用

祝保红，李光军，李树胜，崔亚东

（北京泓慧国际能源技术发展有限公司，北京101300）

随着油气开采逐步市场化，节能提效技术显得尤为重要，钻井供电系统节能减排的发展趋势主要有：①设备高效匹配和预防性维护；②利用新技术节能；③余热回收与减排一体化[1]。油气开采的方式分为机械钻机和电动钻机，随着社会发展电驱动方式将成为主要应用方式，电驱动还分为燃油和燃气两种发电方式，然而电驱动对于负载突增和突降的工况，电能质量会产生瞬间突变，使设备经常运行在非额定条件下。并且目前油田钻井作业中的动力安排都是依靠操作人员的工作经验，为保证安全生产，动力冗余现象严重，不可避免地就造成动力过剩和动力不足，从而加剧机器零件的老化，造成油耗增加[1]，长此以往，必将影响安全生产和工作效率。储能技术是目前电力系统提高系统运行稳定性和电能质量的主要途径[2]。基于功率密度的考虑，超导储能、飞轮储能和超级电容更适合于钻井平台冲击负荷的工况，但是由于超导储能成本昂贵、维护困难、能量密度不高，所以并不适用钻井平台；超级电容能量密度低，且输出特性软、成本偏高而不适用于钻井平台。飞轮储能装置是一种利用高转速大惯量转子进行机械能存储并且可以进行机电能量转换的装置。随着储能技术的兴起，飞轮储能作为其中的一种，以其响应速度快、功率不受限制、体积小易移动的优点，被逐渐开发应用在各个领域,主要应用目标在UPS 不间断电源、地铁能量回收、电力调峰等领域[3]。……