太陽能在自噴井監(jiān)測(cè)中的節(jié)能應(yīng)用

門虎曾志強(qiáng)張玉華

（1.新疆油田分公司石西油田作業(yè)區(qū)；2.新疆油田分公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)）

新疆石西油田位于準(zhǔn)葛爾盆地古爾班通古特沙漠腹地，屬于典型的大陸性沙漠氣候，氣象十分惡劣，晝夜溫差大，夏季干熱，冬季寒冷，降水稀少，蒸發(fā)量大，太陽年輻射約565 kJ/cm2，年日照約2900 h，太陽能資源豐富。主力油藏石炭系為深層火山巖油藏，具有裂縫發(fā)育，底水能量強(qiáng)，異常高壓等特點(diǎn)，油井自噴能力強(qiáng)、周期長。自噴井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如采用市電進(jìn)行供電，需要架設(shè)線路，這樣就會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的成本，并且浪費(fèi)資源。由于自噴井監(jiān)測(cè)點(diǎn)少，用電負(fù)荷小，采用太陽能提供電源，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。這種綠色環(huán)保、無需消耗燃料和不用連接線路的供電方式為系統(tǒng)提供電能，適應(yīng)了沙漠油田的地理環(huán)境，符合節(jié)能環(huán)保，綠色發(fā)展的理念。

1 太陽能供電系統(tǒng)組成及性能

1.1 供電系統(tǒng)組成

太陽能供電系統(tǒng)的應(yīng)用原理是利用太陽能板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存在蓄電池中，再通過蓄電池將儲(chǔ)存的電能以直流電的形式提供給用電設(shè)備。太陽能供電系統(tǒng)由太陽能電池板、充放電控制器、蓄電池組成，見圖1。

1.2 設(shè)備性能

1.2.1 太陽能電池板

太陽能電池板是太陽能供電系統(tǒng)的核心部分，它是將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，可以單獨(dú)使用，也可多個(gè)連接起來組成方陣使用，與蓄電池配合可作為直流電源供晝夜、陰雨天連續(xù)使用。太陽能電池板具有體積小、可靠性高、壽命長、無環(huán)境污染、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)[1]。

圖1 自噴井太陽能供電系統(tǒng)組成示意圖

1.2.2 充放電控制器

充放電控制器控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過對(duì)輸入、輸出電壓，輸入、輸出電流的檢測(cè)，根據(jù)當(dāng)前太陽能能量情況和蓄電池電量狀態(tài)合理進(jìn)行充放電管理。

1.2.3 蓄電池

太陽能供電系統(tǒng)的蓄電池具有自放電率低，充電效率高，放電能力強(qiáng)，使用壽命長。少維護(hù)或免維護(hù)，工作溫度適應(yīng)高低溫?，F(xiàn)場一般選用工業(yè)密封式免維護(hù)鉛酸蓄電池。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

為實(shí)現(xiàn)對(duì)石西油田自噴井?dāng)?shù)據(jù)傳輸及監(jiān)測(cè)，在55口自噴井上分別安裝EXS1000遠(yuǎn)程終端，對(duì)油井的油壓、套壓、回壓、技套壓力、出口油溫?cái)?shù)據(jù)采集。

監(jiān)測(cè)終端用電設(shè)備主要有EXS1000RTU遠(yuǎn)程終端、MDS數(shù)傳電臺(tái)、ROSMOUT3051壓力變送器。它們的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 自噴井EXS1000 RTU技術(shù)參數(shù)

1）負(fù)載日耗電量：

式中：

W——額定功率；

H——工作時(shí)間；

U——系統(tǒng)蓄電池標(biāo)稱電壓。

2）蓄電池容量：

式中：

0.75 ——蓄電池放電深度；

1.1 ——蓄電池安全系數(shù)；

C——滿足連續(xù)3個(gè)陰雨天正常工作的電池容量。

3）太陽能板數(shù)量確定：

太陽電池組件的功率：

式中：

8——太陽平均日照射率；

18——為太陽電池組件工作電壓。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果考慮配置富余量以及廠家產(chǎn)品型號(hào)，選擇3塊峰值功率為60W的太陽能板，蓄電池選用2節(jié)12V100 Ah的蓄電池組成電池組。

3 應(yīng)用效果

太陽能供電的可靠性可保證油田自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。采用太陽能供電既可以降低施工難度又可以滿足系統(tǒng)用電需求，因此石西油田石炭系55口自噴井監(jiān)測(cè)終端選擇太陽能發(fā)電系統(tǒng)供電。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

太陽能供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益與傳統(tǒng)供配電對(duì)比，用太陽能供電替換傳統(tǒng)供配電，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。采用傳統(tǒng)供配電方式，單每年桿架式變電站桿有功功率損耗近萬元，而采用太陽能供電方式每年無運(yùn)行費(fèi)用。55口自噴井監(jiān)測(cè)終端每年可節(jié)省電費(fèi)55萬元左右。

3.2 技術(shù)效益

太陽能供電系統(tǒng)的主件為太陽能板和蓄電池，該系統(tǒng)質(zhì)量輕，拆裝方便，降低了工程投資及運(yùn)行費(fèi)用。其充放電自動(dòng)轉(zhuǎn)換，無須專人特別管理，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性，方便用戶管理。

4 太陽能供電系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)注意事項(xiàng)

1）定期檢測(cè)蓄電池容量及太陽能電池板充電電流。由于太陽能充放電冬季充電短，放電長；夏季充電長、放電短。蓄電池一年中不處于完全的浮充運(yùn)行方式，應(yīng)在每年入冬季節(jié)來臨前，對(duì)蓄電池及太陽能電池板進(jìn)行一次檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題采取措施。

2）根據(jù)氣候變化及時(shí)對(duì)蓄電池充電。當(dāng)遇到寒冬連續(xù)陰天，蓄電池放電量較大時(shí)，不管蓄電池組是否到達(dá)放電終止電壓，都應(yīng)及時(shí)用移動(dòng)發(fā)電裝置對(duì)蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。預(yù)防蓄電池容量達(dá)不到基本充滿狀態(tài)時(shí)，造成供電中斷和由于蓄電池放電后充電不及時(shí)，影響蓄電池的使用壽命。

3）連接電纜檢查。太陽能供電系統(tǒng)處于野外，連接電纜受溫度影響易老化，定期檢查電纜是否老化、連接是否完好[2]。

[1]吳福保,王湘艷.太陽能光伏發(fā)電的特點(diǎn)及其發(fā)展[J].電力與能源,2011,1(1):74-79.

[2]張玉.淺論太陽電池在通信工程中的應(yīng)用[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù),2003(5):57-60.