输油管道的光伏发电—自控温电伴热系统.pdf
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1、第3 3 卷第1 期 ( 2 0 1 4 0 1 )( 行业论坛) 输油管道的光伏发电一自控温电伴热系统 杨宏伟 王烟帝 魏伟 中国 石 油大 学 ( 华东) 储 运与 建筑 工程 学院 摘要:以太阳能作 为输油管线伴热设备的能量供应源 ,利 用光伏发 电系统将 太阳能转换为 电能 ,再 由电能对原油管线进行伴热 。将光伏发 电系统与传统伴热方式进行组合 ,得 出优化方 案 。结果表明 ,光伏发电一 自控 温电伴热方案可行性 、经济性均较 突出,该伴热方式可达到节 能减排、优化运行的 目的。 关键词:输油管道;伴热系统;光伏发电;太阳能 d o i : 1 0 3 9 6 9 5 i s s
2、n 1 0 0 6 - 6 8 9 6 2 0 1 4 1 0 1 2 1 光伏发电系统设计 以新疆塔里木油田某区块为例,年 日 照时数为 2 7 0 0 h ,年总辐射量为6 0 0 0 M J i m 。 ,平均辐射率为 6 1 7 W m 。 ,最高气温3 6。 C ,最低气温一 l 0。 C ,年平 均温度为 l 0。 C。 1 1 管道散热量计算 某架空管道的保温材料为聚氨酯泡沫塑料 ,厚 4 0 m m,保护层厚3 m m 。气温- 1 0 o C,风速5 m s , 管道长度4 0 0 m,输送原油温度维持在 5 5 6 O。 C 。 各层物性参数见表1 ,原油物性参数见表2 。
3、 表 1 各层物性参数 表2 原油物性参数 根据以上参数,由参考计算公式1 1计算的总传 热系数为1 1 5 W ( m 。 C ) ,裸露管段向外散发的总 热量为2 9 6 0 3 W,单位长度的散热量为7 4 W m。 1 2 光伏发电系统设计 考虑到相关仪表的供电要求,功率按照3 0 k W 估算 ,额定工作电压 2 2 0 V,每天用电时间2 4 h , 电流强度 1 3 6 4 A ,平均安培小时数3 2 7 2 7 A h ,每 天需要供电量7 2 0 k W h 。光伏方阵的利用效率取 0 6 ,可知一天的发电量为1 2 0 8 k W h ,则计算得 出太阳能电池标称容量为 1
4、 5 0 k WP 。 ( 1 )太阳能电池组件。选择3 0 0 块型号为5 0 0 W 2 4 V的太阳能组件 ,总功率为 1 5 0 k WP 。光电场 由l 0 个太阳能电池支架组成阵列,每个支架上固 定3 0 块太阳能电池组件。1 5 块太阳能电池组件串 联成一个子方阵,其工作电压为3 6 0 V 。两个支架 共 4 个子方阵并联成一个支路单独接入直流控制系 统,便于实现分路控制。太阳能电池阵列共计有5 个支路。 ( 2 )蓄电池。选择 1 8 0 只蓄电容量为3 4 0 0 A h 的固定式铅酸蓄电池单体,串联成 3 6 0 V 3 4 0 0 A h 的储能蓄电池组。 ( 3 )逆
5、变器。容量 1 4 0 k W,负荷功率因数为 0 9 3 。 ( 4 )直流控制系统 。容量 3 6 0 k W,电压3 6 0 V,输入类型为光电充电整流充电,光电输入 1 2 路 ,每路 2 O A ;输出2 路 ,每路 1 2 0 A 。操作方式 为手动 自 动计 算机三方式控制。 ( 5 )交流配电系统。蓄电池直流电经逆变器变 成 5 0 H z 正弦交流 电后 ,由交流配 电系统输出。交 流配电系统对负荷进行控制管理。主要技术要求 为:容量4 3 0 k V A,其中两路逆变器2 X 1 4 0 k V A; 1 台1 5 0 k W柴油发电机组;电压形式2 2 0 V A C ,
6、三 相四线,具有逆变器 柴油机供电切换功能,并有 互锁保护;具有输入欠压 、缺相保护及输出短路保 护功能。 ( 6 )整流发电系统。用柴油发电给蓄电池充 电。技术参数:输人三相交流电压3 8 0 V ,输出可 调直流3 0 0 5 0 0 V,容量2 0 0 k W。 ( 7 )配套柴油发电机组。作为后备电源,以保 证光伏发电系统能够可靠供电,发电功率 1 5 0 k W。 2 各种伴热方式技术经济对比 在综合调查油田长输管道伴热方式的基础上, 基金论文:中国石油大学 ( 华东)研究生创新资金资助项目 ( c x 一1 2 3 9 ) 。 油气田地面工程( h t t p : w w w y
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