一种电动压裂燃气发电机储能装置及控制方法
阅读说明：本技术 一种电动压裂燃气发电机储能装置及控制方法 (Electric fracturing gas generator energy storage device and control method ) 是由 赵桥 邓学刚 马双富 练国春 于 2021-05-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电动压裂燃气发电机储能装置及控制方法,该装置包括一级调压撬(22)、二级调压撬(18)、燃气发电机组(19)和若干个燃气发电控制房(20),一级调压撬(22)与二级调压撬(18)相连接,二级调压撬(18)通过燃气分流管汇(23)与燃气发电机组(19)相连接,燃气发电机组(19)包括若干个燃气发电机,燃气发电机与燃气发电控制房(20)相连接,还包括变配电房(21),变配电房(21)与燃气发电控制房(20)相连接,还包括储能装置(24),储能装置(24)与燃气发电控制房(20)相连接。本发明在使用过程中能够提高单机的负载系数,进而提高能量转化效率,降低单位电量费用,降低发电成本。(The invention discloses an energy storage device of an electric fracturing gas generator and a control method, the device comprises a primary pressure regulating pry (22), a secondary pressure regulating pry (18), a gas generator set (19) and a plurality of gas power generation control rooms (20), wherein the primary pressure regulating pry (22) is connected with the secondary pressure regulating pry (18), the secondary pressure regulating pry (18) is connected with the gas generator set (19) through a gas shunt manifold (23), the gas generator set (19) comprises a plurality of gas generators, the gas generators are connected with the gas power generation control rooms (20), the energy storage device also comprises a power transformation and distribution room (21), the power transformation and distribution room (21) is connected with the gas power generation control rooms (20), and the energy storage device (24) is connected with the gas power generation control rooms (20). The invention can improve the load coefficient of the single machine in the using process, thereby improving the energy conversion efficiency, reducing the unit electric quantity cost and reducing the power generation cost.)
技术领域
本发明涉及石油天然气工业
技术领域
，尤其涉及一种电动压裂燃气发电机储能装置及控制方法。背景技术
燃气发电机组是适应世界环保要求和市场新环境而开发的新型发电机组。天然气发电机组主要分为两种，一种是联合循环燃气轮机，一种是燃气内燃机。燃气轮机功率比较大，主要用在大、中型电站，燃气内燃机功率比较小，主要用在小型的分布式电站。它是取代燃油、燃煤机组的新型绿色环保动力。
页岩气是指富含有机质、成熟的暗色泥页岩或高碳泥页岩中由于有机质吸附作用或岩石中存在着裂缝和基质孔隙，使之储集和保存了一定具商业价值的生物成因、热解成因及二者混合成因的天然气。页岩气赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气。是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中，游离气比例一般在20%～85%。
电动压裂供电方法主要有电网供电与机组发电，其中，采用井口页岩气作为一次能源不经过外输管道直接进行发电的燃气发电系统以其清洁高效的特点被广泛使用。燃气发电系统在页岩气压裂中存在加减载特性软，易发高负载情况下，受负载变化冲击停机问题，导致设备在使用过程中负载率保持在60%作业，机组整体效率较低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种电动压裂燃气发电机储能装置，包括一级调压撬、二级调压撬、燃气发电机组和若干个燃气发电控制房，所述一级调压撬与二级调压撬相连接，所述二级调压撬通过燃气分流管汇与燃气发电机组相连接，所述燃气发电机组包括若干个燃气发电机，所述燃气发电机与燃气发电控制房相连接，还包括变配电房，所述变配电房与燃气发电控制房相连接，还包括储能装置，所述储能装置与燃气发电控制房相连接。
优选的，所述一级调压撬为加热调压撬，用于将井口气或气化LNG加热，并调整出口气体压力，所述加热调压撬包括电加热器和压力变送器和温度变送器和高压过滤器和可燃气体报警器和高压球阀和紧急切断阀和调压阀和压力表和安全放散阀。
优选的，所述燃气发电机为撬装结构，包括燃气发电机底撬、燃气内燃机和同步发电机，所述燃气内燃机和同步发电机均设置于燃气发电机底撬上，且所述燃气内燃机与同步发电机相连接，所述燃气内燃机前端设置有排气消音器，所述同步发电机后端设置有进气消音器，所述燃气内燃机和同步发电机周围设置有隔音墙体。
优选的，所述储能装置为撬装结构，包括储能装置底撬，所述储能装置底撬上设置有墙体，所述墙体之间形成空腔，所述空腔内设置有电池包和电能控制模块和变压器和高压开关柜，所述电池包由若干储能电池通过串联和/或并联组成，所述电池包和变压器均与电能控制模块电气连接，所述高压开关柜与变压器相连接。
优选的，所述燃气发电控制房为撬装结构，包括燃气发电控制房底撬，所述燃气发电控制房底撬上设置有若干燃气发电控制柜和若干高压开关柜，所述高压开关柜通过高压母线互相连接，所述燃气发电控制柜通过通讯电缆与燃气发电机组相连接，所述燃气发电控制房底撬上还设置有直流屏和低压配电盘，所述直流屏分别与燃气发电控制柜和高压开关柜相连接，所述低压配电盘用于燃气发电机组缸套水加热器和散热风机配电。
本发明另一方面提供了一种电动压裂燃气发电机储能装置的控制方法，包括如下步骤：
S1：储能装置启动，对外供电；
S2：燃气发电机组缸套水加热器与润滑系统运行；
S3：燃气发电机组启动：
S4：储能装置脱离供电母线，转换工作模式；
S5：储能装置与燃气发电机组同时对外供电；
S6：燃气发电控制房母线对外送电；
S7：储能装置随负荷变化调整充放电工作模式，优先响应负荷变化。
本发明的有益效果在于：通过燃气发电机组与储能装置的配套使用，解决了燃气发电机组启动前辅助设备供电问题；通过储能装置充放电快速响应的特点，解决了燃气发电机组动态调整时间较长的问题；配套储能装置的燃气发电装置具有更强的抗冲击性能与稳定性，在使用过程中能够提高单机的负载系数，进而提高能量转化效率，降低单位电量费用，降低发电成本。
附图说明
图1为本发明结构框图；
图2为燃气发电机结构示意图；
图3为储能装置结构示意图；
图4为燃气发电控制房结构示意图；
图5为本发明结构示意图；
图6为本发明控制流程图；
图中：1-排气消音器，2-燃气内燃机，3-同步发电机，4-进气消音器，5-隔音墙体，6-燃气发电机底撬，7-电池包，8-电能控制模块，9-变压器，10-高压开关柜，11-墙体，12-储能装置底撬，13-燃气发电控制柜，14-高压开关柜，15-低压配电盘，16-直流屏，17-燃气发电控制房底撬，18-二级调压撬，19-燃气发电机组，20-燃气发电控制房，21-变配电房，22-一级调压撬，23-燃气分流管汇，24-储能装置。
具体实施方式
参阅图1-5，本发明提供了一种实施例：一种电动压裂燃气发电机储能装置，包括一级调压撬22、二级调压撬18、燃气发电机组19和若干个燃气发电控制房20，所述一级调压撬22一端与气源连接，另一端与二级调压撬18通过燃气管线相连接，所述二级调压撬18通过燃气分流管汇23与燃气发电机组19进气管线相连接，所述燃气发电机组19包括若干个燃气发电机，所述燃气发电机与燃气发电控制房20通过电缆相连接，电动压裂燃气发电储能装置还包括变配电房21，所述变配电房21一端与燃气发电控制房20通过电缆相连接，另一端与负载连接，电动压裂燃气发电储能装置还包括储能装置24，所述储能装置24与燃气发电控制房20通过电缆相连接。
具体的，在本实施例中包括6组燃气发电机和2套燃气发电控制房20，分别为1#燃气发电机、2#燃气发电机、3#燃气发电机、4#燃气发电机、5#燃气发电机、6#燃气发电机和1#燃气发电控制房、2#燃气发电控制房，其中，1#燃气发电机、2#燃气发电机、3#燃气发电机与1#燃气发电控制房相连接，4#燃气发电机、5#燃气发电机、6#燃气发电机与2#燃气发电控制房相连接；1#燃气发电控制房、2#燃气发电控制房均与变配电房21相连接。
可以理解的，在别的实施例当中燃气发电机组19可以包括任意组数的燃气发电机，也可以根据实际需求配置任意套数的燃气发电控制房20，以解决实际需求。
具体的，所述一级调压撬22为加热调压撬，用于将井口气或气化LNG加热，并调整出口气体压力，所述加热调压撬包括电加热器和压力变送器和温度变送器和高压过滤器和可燃气体报警器和高压球阀和紧急切断阀和调压阀和压力表和安全放散阀，所述电加热器为管线内燃气加热；所述压力变送器用于采集加热后燃气管道内的压力；所述温度变送器用于采集燃气管道内气体温度，所述二级调压撬18用于将加热后的气体分配给燃气发电机组19。
具体的，所述燃气发电机为撬装结构，包括燃气发电机底撬6、燃气内燃机2和同步发电机3，所述燃气内燃机2和同步发电机3均设置于燃气发电机底撬6上，且所述燃气内燃机2曲轴与同步发电机3相连接，所述同步发电机3发出电压为10kv；所述燃气内燃机2前端设置有排气消音器1，所述同步发电机3后端设置有进气消音器4，所述燃气内燃机2和同步发电机3周围设置有隔音墙体5，所述排气消音器1、进气消音器4和隔音墙体5均用于降低机组噪音排放，可以理解的，本处前端、后端的描述均用于理解本方案具体实施，在实际运用中可根据现场工作环境进行适应性安装；本装置是将燃气热能转化为电能的设备。
具体的，所述储能装置24为撬装结构，是运用电池充放电特性，实现向装置/系统供电以及作为负载吸收装置/系统电能的设备，其包括储能装置底撬12，所述储能装置底撬12上设置有墙体11，所述墙体11之间形成空腔，所述空腔内设置有电池包7和电能控制模块8和变压器9和高压开关柜10，所述电池包7由若干储能电池通过串联和/或并联组成，所述电池包7与电能控制模块8直流侧电气连接，所述电能控制模块8通过控制半导体器件开断实现电池包7的充放电；所述变压器9与电能控制模块8交流侧电气连接，变压器9将电能控制模块8输出的低压交流电变换至10kV；交流电所述高压开关柜10与变压器9高压侧相连接，且所述高压开关柜10为10kv高压开关柜；可以理解的，上述所描述的模块/装置/设备可单独成独立模块通过电气连接实现电池包7充放电功能或整体集成为一个整体。
具体的，所述燃气发电控制房20为撬装结构，是控制燃气发电机组启停、并车、负载分配以及电能接入的设备；包括燃气发电控制房底撬17，所述燃气发电控制房底撬17上设置有若干燃气发电控制柜13和若干高压开关柜14，所述高压开关柜14通过高压母线互相连接，用于接入燃气发电机发出的10kV电源，并向外部输出；所述燃气发电控制柜13通过通讯电缆与燃气发电机组19相连接，用于控制燃气发电机的启停、负载分配，并对燃气发电机运行状态进行监控；所述燃气发电控制房底撬17上还设置有直流屏16和低压配电盘15，所述直流屏16分别与燃气发电控制柜13和高压开关柜14相连接，并为燃气发电控制柜13和高压开关柜14二次回路供电；所述低压配电盘15用于燃气发电机组19缸套水加热器和散热风机配电，此处所述的燃气发电机组19缸套水加热器和散热风机设置于燃气发电机组19中，并未在图中标出。
参阅图6，本发明提供了一种电动压裂燃气发电机储能装置的控制方法，包括如下步骤：
S1：储能装置24启动，对外供电；
S2：燃气发电机组19缸套水加热器与润滑系统运行；
S3：燃气发电机组19启动：
S4：储能装置24脱离供电母线，转换工作模式；
S5：储能装置24与燃气发电机组同时对外供电；
S6：燃气发电控制房20母线对外送电；
S7：储能装置24随负荷变化调整充放电工作模式，优先响应负荷变化。
上述实施例中，描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
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