風力發電在油田中的應用

　大慶油田工程有限公司

風力發電在油田中的應用

沈繼鵬閆石大慶油田工程有限公司

風能作為一種新型能源，具有無污染、可再生、儲量豐富的特點，風能的開發與利用符合我國的節能減排戰略。其中風力發電已經成為風能利用的主要方向，并被應用于多個領域。油田采用風電和網電結合的供電方式，以風力發電為主，電網供電為輔。風力發電機組占地面積小、組裝方便、建設周期短，可以根據油田的地理條件或開采進度靈活地進行調整；并且可以與其他發電機組并網，以滿足不同的電能需要。

風力發電；油田；能源；應用

隨著經濟的飛速發展，人們對于電能的依賴程度越來越大，特別是重工業行業（例如石油開采業）每年的用電量是巨大的。傳統的發電方式不但成本高，而且會產生大量的污染物，嚴重影響大氣環境質量；同時傳統的煤炭、石油發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。面對這種現狀，人們開始將目光投入到風力發電上，風力發電既能保證充足的電能供給，又能夠減少發電過程中對大氣的污染，從而減少發電和污染治理成本[1]。

1　風力發電

1.1風力發電的內涵

風是由于地球表面存在溫差而產生的一種大氣運動的自然現象，大氣在運動的過程中便產生了風能，可以說風能是由太陽能轉化而來的[2]。風力發電就是利用風能推動風車葉片轉動產生機械能，通過柱將扇葉與發電機連接起來，進而將機械能轉化為電能。需要注意的是風力發電受風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。

風力發電系統主要是由機艙、轉子葉片、軸心、低速軸、齒輪箱、發電機、電子控制器、液壓系統、冷卻元件、塔、風速計及風向標組成。

1.2風力發電的發展現狀

為了緩解能源緊張的局面，世界各國都在積極進行能源結構的調整，其中風能就是21世紀新型能源的典型代表[3]。

風能可以用來發電是由它的三大特性決定的：①風能是可再生能源，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生風能；②風能是清潔能源，不會造成大氣污染，更不會破壞生態環境的穩定性；③風能具有規律性，從宏觀的角度看，在不同的地區，季節風的大小和方向都是有特定規律的，因此可以通過宏觀調控進行風能的利用。

2　系統架設及應用

2.1風力發電系統架設

（1）選取設計依據和標準。首先要按照相關設計標準要求進行初步設計，制定可行性研究報告[4]。例如，混凝土澆筑、高空輸電線架設、電氣裝置安裝、混泥土電桿基礎的構建、導線對地交叉跨越距離等都需要在嚴格的標準規范下進行。

（2）確定設計范圍，進行風機分組。設計范圍包括從各風機側的電纜桿（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。其次要合理地進行風機分組，各個風機是通過輸電線路進行連接的[5]。因為電能在通過輸電線傳送的過程中會發生損耗，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。通過查閱資料和現場測量的方式確定油田的氣象參數，例如一年中的最高溫度、最低溫度、最大風速、冬季結冰厚度、雷電天氣等。根據溫差、風力，可以確定風車的安裝位置，根據結冰厚度、天氣，可以確定塔、扇葉、電線的設計規格，防止自然災害的發生。

（4）安全設計。油田地區一旦發生漏電火災等很容易造成大規模的爆炸和大型火災，因此安全設計是風力發電系統的重要環節。首先是絕緣設計，根據污穢情況選擇合適的絕緣體。其次是防雷設計，35kV電纜終端在線路側電纜與架空線的連接處裝設避雷器，其接地端與電纜金屬外皮連接。最后是接地裝置，桿塔的埋設深度不能小于80cm，并根據不同的土壤電阻率選擇不同的工頻接地電阻。

2.2應用優勢

油田采用風電和網電結合的供電方式，以風力發電為主，電網供電為輔。

首先，在風力發電足夠維持系統運轉時全部采用風電，不足時采用電網供電進行補充，最大程度地減少電網電能的使用。其次，風力發電系統具有變頻功能，該功能可以根據不同的需要改變抽油機的運轉速率，防止做無用功，減少能源的浪費。同時由于變頻功能的加入可以使設備在運行和停止的瞬間不會產生劇烈的沖擊，從而減少設備的損壞率，提高設備使用壽命。最后，風力發電機組占地面積小、組裝方便、建設周期短，可以根據油田的地理條件或開采進度靈活地進行調整；并且可以與其他發電機組并網，以滿足不同的電能需要。

3　結語

油田中風力發電系統的建設需要嚴格按照相關標準進行，在保證安全的基礎上實現風電轉化效率最大化。展望風力發電的前景，未來風力發電一定可以更廣泛地應用于油田中，為石油開采提供充足的電力支持，減少污染物的排放，為油田節約大量的生產成本。

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

[2]何衛兵．風力發電在油田灘海地區的應用[J]．電力需求側管理，2009（6）：42-43.

[3]朱益飛．小功率風力發電技術在油田生產中的應用及效益分析[J]．電力需求側管理，2010（5）：42-43+51.

[4]朱益飛．小功率風力發電技術在油田生產中的應用[J]．變頻器世界，2010（10）：61-63.

[5]程紹鑫．淺談太陽能、風力發電在林區道路LED顯示、照明中的應用[J]．林業科技情報，2013（1）：64-65.

（欄目主持關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.12.023

2015-01-07