风能发电及风光互补发电系统.doc

风能发电及风光互补发电系统
在海上边际油田开发中的应用研究
张理＊王春升

摘要：面对日益增加的能源需求，海上边际油田越来越受到关注。但供电常常成为海上边际油田开发的制约因素之一。因此研究开发就地安装、成本低廉、维护管理方便、资源节约、环境友好型的供电系统，是边际油田开发研究的当务之急。本研究在对风能和太阳能应用发展现况调研的基础上，针对现有边际油田开发项目，通过风能和风光互补发电系统设计，探讨了风能和太阳能在边际油田开发中应用的可行性，为风能发电及风光互补发电在海洋边际油田的应用提出建设性的意见。
关键词：风能太阳能风光互补发电边际油田

海上边际油田开发常通过简化平台设施来达到降低投资的目的，但无论怎样简化，为海上油田生产、安全、控制和通信系统供电的设施是必不可少的，因此供电方案常常成为海上边际油田开发的制约因素之一。现有海上油田所使用的电能大多通过燃烧天然气、原油、柴油等化石能源产生，设备投资高，维护、管理复杂，不仅要消耗大量的不可再生资源，且对环境造成污染。边际油田如果采用上述发电方式将大量增加成本，导致油田难以开发。目前海上边际油田开发最常用的供电方式是通过海底电缆从附近的综合平台引电，这种方式有时会受到海底电缆的费用高或附近平台无富余电力的限制。面对日益突出的能源和环境形势，研究开发就地安装、成本低廉、维护管理方便、资源节约、环境友好型的供电系统，是边际油田开发的当务之急。
风能和太阳能资源分布广泛，属清洁可再生能源，用于发电对环境无害且取之不尽用之不竭。近年来，随着国家“节能减排”、“开发利用可再生能源”等号召的提出，以及一系列相关政策和法规出台，风能和太阳能在国内得到了越来越广泛的应用。海洋边际油田地处海上，有丰富的风能和太阳能资源，开发和利用这些可再生资源，替代或部分替代现有化石能源，为开发生产及其相关活动提供电力有较大的便利和优势。
风能发电及风光互补发电的发展现状
风能和太阳能都是洁净、储量极为丰富的可再生能源。我国幅员辽阔，风能资源丰富，据估算，我国陆地可开发风能储量约为2.5×108KW，海上风力资源量更大，可开发风能储量约为7.5×108KW。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×1018千瓦时（3.78×1024J），相当于1.3×106亿吨标准煤。中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年1.7×104亿吨标准煤，大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上[1]。风能和太阳能的应用方式多种多样，其中用于发电是最常见也是最重要的形式之一。
*张理Email：HYPERLINK"mailto:[e-mail]"[e-mail]Tel:[phone]
风能和太阳能作为可再生能源，其应用得到国家大力鼓励和支持。我国风电发展非常迅速：2006年，中国风电累计装机容量达到260万千瓦，到2007年，我国的风电总装机容量达590.6万千瓦，2007年一年的装机容量就达330.4万千瓦，比此前20多年的总装机容量还要多。风力发电一方面作为化石能源的替代品向大规模、产业化的风力发电场发展，另一方面以小型风力发电形式为分散、边远用户提供电力。我国的小型风力发电机常指10KW以下的、独立运行的、用蓄电池储能的风力发电机组。近年来也有些厂家生产15KW、20KW至数十千瓦的小型风力发电机，为边远无电地区的生活、生产供电。《2007中国新能源产业年度报告》指出，中国已形成了世界上最大的小型风机产业和市场，并已推广了总容量约7万千瓦的35万台小型风机用于边远地区居民用电。从事小型风力发电机组及其配套件开发、研制、生产的单位达78家，其中，大专院校、科研院所15家，生产制造单位38家，配套件（含叶片、逆变器、控制器、及蓄电池等）生产单位25家[2]。太阳能光伏发电由于能量密度低、现有太阳能电池板光电转换效率有限（一般小于15%），获得一定的电能要使用大面积的太阳能电池板，导致获得单位电能需要占用大量的面积（6～10m2/kw）且成本高昂（35～45元/瓦），这限制了太阳能光伏发电的大规模应用，太阳能发电主要应用于边远无电、缺电地区的家庭供电、太阳能路灯/广告牌、边远通信设施电源、边远交通隧道照明等。近年来随着太阳能光伏产业的规模化和能量转换技术的改进，太阳能光伏发电成本有所下降，据不完全统计，现在我国从事太阳能发电技术产业研究、开发、生产和应用的单位已超过100家，太阳能发电设备累计装机容量已超过80MW[3]。风能和太阳能发电技术及其产业化的长足发展为其在海上油田中的应用奠定了良好的基础。
风能发电及风光互补发电系统在海上边际油田中的应用研究
风能和太阳能发电按是否并入公共电网系统可分为并网发电系统和离网发电系统。离网发电系统是独立于公共电网、自发自用