一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法技术

本发明专利技术提供一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，涉及新能源技术领域，方法包括：获取海上油气田系统的电力网络、天然气网络和原油网络中的各个设备的运行参数；基于所述运行参数和预设的运行模型，求解目标函数，得到所述海上油气田系统的日前调度策略；基于所述日前调度策略在日前调度周期内控制所述海上油气田系统的各个设备运行；其中，所述目标函数的优化目标为调度总运行成本最小化以及海上风电消纳最大化，所述运行模型包括透平发电机运行模型、燃气压缩机运行模型、输油泵运行模型、风力发电机运行模型、供电系统模型、输气系统模型以及输油系统模型。本发明专利技术可以实现提升海上油气田运行经济性和海上风电消纳能力。电消纳能力。电消纳能力。

【技术实现步骤摘要】
一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法


[0001]本专利技术涉及新能源
，尤其涉及一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法。

技术介绍

[0002]随着能源需求的不断增长，海上油气作为一种重要的能源供应来源，其角色越来越重要。由于离岸距离远，采用孤岛运行模式的传统海上油气田依赖传统化石能源进行能源供应，传统化石能源尽管供电可靠性高，但存在发电效率低、能源成本高、环境污染等问题。
[0003]为了解决海上油气田电力供应问题，有通过海底电缆与岸电互联进行供电的解决方案，但是连接岸电的方案适用于距离岸电很近的海上油气田，对于深远海海上油气田则不具有技术和经济优势。海上风能资源和油气资源丰富，海上风资源与海上油气田在空间和资源上具有良好的匹配度。对着海上油气田滚动开发的进行，为满足日益增长的负荷需求，海上油气田需要安装新的透平发电机组。海上风电则能实现部分电源替代，降低安装成本，另一方面，海上风电能充分利用废弃海上油气田的基础设施，解决风电安装成本和废弃设施的拆除成本，例如将原有平台作为海上风力发电机的基座，利用原有的系泊系统安装漂浮式风机等。
[0004]由于海上风电的不确定特性，海上风电接入后，如何最大化提升海上油气田运行经济性和海上风电消纳能力是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，用以解决现有技术中如何最大化提升海上油气田运行经济性和海上风电消纳能力的问题亟待解决缺陷，实现提升海上油气田运行经济性和海上风电消纳能力。
[0006]本专利技术提供一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，包括：
[0007]获取海上油气田系统的电力网络、天然气网络和原油网络中的各个设备的运行参数；
[0008]基于所述运行参数和预设的运行模型，求解目标函数，得到所述海上油气田系统的日前调度策略；
[0009]基于所述日前调度策略在日前调度周期内控制所述海上油气田系统的各个设备运行；
[0010]其中，所述目标函数的优化目标为调度总运行成本最小化以及海上风电消纳最大化，所述运行模型包括透平发电机运行模型、燃气压缩机运行模型、输油泵运行模型、风力发电机运行模型、供电系统模型、输气系统模型以及输油系统模型。
[0011]根据本专利技术提供的一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，所述透平发电机运行模型中包括所述海上油气田系统中的透平发电机运行的第一约束条件；
[0012]所述第一约束条件反映所述透平发电机的启停与运行边界约束，所述第一约束条件为：
[0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021]其中，P
gt,sp
和P
dt,sp
分别为第sp调度时段中燃气透平发电机和燃油透平发电机的有功功率；Q
gt,sp
和Q
dt,sp
分别为第sp调度时段中燃气透平发电机和燃油透平发电机的无功功率；λ
gt
、和λ
dt
分别为燃气透平发电机和燃油透平发电机的功率因数边界；S
N,gt
和S
N,dt
分别为燃气透平发电机和燃油透平发电机的额定容量；μ
gt,sp
和μ
dt,sp
分别为反映燃气透平发电机和燃油透平发电机的启停状态的变量；和A为任意变量A的最大值和最小值约束。
[0022]根据本专利技术提供的一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，所述透平发电机运行模型中还包括所述透平发电机运行的第二约束条件，所述第二约束条件用于约束所述透平发电机的有功功率比率分配，所述第二约束条件为：
[0023][0024][0025][0026][0027]其中，δ
sp
为第sp调度时段中各透平发电机组的负载率,和δ分别表示透平发电机组负载率的最大值和最小值，和分别表示燃气透平发电机和燃油透平发电机的有功功率的最大值。
[0028]根据本专利技术提供的一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，所述风力发电机运行模型中包括所述海上油气田系统中的风力发电机的功率约束条件；
[0029]所述风力发电机的功率约束条件为：
[0030][0031][0032][0033][0034]其中，wt∈Ω
WT
，Ω
WT
表示所述海上油气田系统中所述风力发电机的集合；P
wt,sp
表示第sp调度时段中所述风力发电机的输出有功功率；Q
wt,sp
表示第sp调度时段中所述风力发电机的输出无功功率；λ
lag,wt
～λ
lead,wt
为所述风力发电机的功率因数范围，和P
wt
分别表示所述风力发电机的输出有功功率的最大值和最小值，和Q
wt
分别表示所述风力发电机的输出无功功率的最大值和最小值。
[0035]根据本专利技术提供的一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，所述燃气压缩机运行模型中包括所述海上油气田系统中的燃气压缩机运行时的有功功率约束条件和无功功率约束条件，所述燃气压缩机运行模型为：
[0036][0037][0038][0039]其中，gc∈Ω
GC
，Ω
GC
为所述海上油气田系统中所述燃气压缩机的集合；P
gc,sp
和Q
gc,sp
分别为第sp调度时段中所述燃气压缩机的有功功率和无功功率；M
gc,sp
为第sp调度时段中所述燃气压缩机输送的天然气流速；γ
gc,sp
为第sp调度时段中所述燃气压缩机的压缩比；B
gc
和Z
gc
为常数；为所述燃气压缩机的额定功率因数；S
N,gc
为所述燃气压缩机原动机的额定容量。
[0040]根据本专利技术提供的一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，所述输油泵运行模型为：
[0041][0042][0043][0044]其中，op∈Ω
OP
，Ω
OP
为所述海上油气田系统中输油泵的集合；P
op,sp
和Q
op,sp
分别为第sp调度时段中所述输油泵的有功功率和无功功率；η
op
为所述输油泵的机械功率；M
op,sp
为第sp调度时段中所述输油泵输送原油的速率；和分别为第sp调度时段中所述输油泵入口和出口的压力；为正常运行时所述输油泵的额定功率因数；S
N,op
为所述输油泵的额定功率。
[0045]根据本专利技术提供的一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，所述供电系统模型为：
[0046][0047][0048][0049][0050]其中，a,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，其特征在于，包括：获取海上油气田系统的电力网络、天然气网络和原油网络中的各个设备的运行参数；基于所述运行参数和预设的运行模型，求解目标函数，得到所述海上油气田系统的日前调度策略；基于所述日前调度策略在日前调度周期内控制所述海上油气田系统的各个设备运行；其中，所述目标函数的优化目标为调度总运行成本最小化以及海上风电消纳最大化，所述运行模型包括透平发电机运行模型、燃气压缩机运行模型、输油泵运行模型、风力发电机运行模型、供电系统模型、输气系统模型以及输油系统模型。2.根据权利要求1所述的面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，其特征在于，所述透平发电机运行模型中包括所述海上油气田系统中的透平发电机运行的第一约束条件；所述第一约束条件反映所述透平发电机的启停与运行边界约束，所述第一约束条件为：为：为：为：为：为：为：为：其中，P
gt,sp
和P
dt,sp
分别为第sp调度时段中燃气透平发电机和燃油透平发电机的有功功率；Q
gt,sp
和Q
dt,sp
分别为第sp调度时段中燃气透平发电机和燃油透平发电机的无功功率；λ
gt
、和λ
dt
分别为燃气透平发电机和燃油透平发电机的功率因数边界；S
N,gt
和S
N,dt
分别为燃气透平发电机和燃油透平发电机的额定容量；μ
gt,sp
和μ
dt,sp
分别为反映燃气透平发电机和燃油透平发电机的启停状态的变量；和A为任意变量A的最大值和最小值约束。3.根据权利要求2所述的面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，其特征在于，所述透平发电机运行模型中还包括所述透平发电机运行的第二约束条件，所述第二约束条件用于约束所述透平发电机的有功功率比率分配，所述第二约束条件为：件用于约束所述透平发电机的有功功率比率分配，所述第二约束条件为：件用于约束所述透平发电机的有功功率比率分配，所述第二约束条件为：
其中，δ
sp
为第sp调度时段中各透平发电机组的负载率,和δ分别表示透平发电机组负载率的最大值和最小值，和分别表示燃气透平发电机和燃油透平发电机的有功功率的最大值。4.根据权利要求1所述的面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，其特征在于，所述风力发电机运行模型中包括所述海上油气田系统中的风力发电机的功率约束条件；所述风力发电机的功率约束条件为：所述风力发电机的功率约束条件为：所述风力发电机的功率约束条件为：所述风力发电机的功率约束条件为：其中，wt∈Ω
WT
，Ω
WT
表示所述海上油气田系统中所述风力发电机的集合；P
wt,sp
表示第sp调度时段中所述风力发电机的输出有功功率；q
wt,sp
表示第sp调度时段中所述风力发电机的输出无功功率；λ
lag,wt
～λ
lead,wt
为所述风力发电机的功率因数范围，和P
wt
分别表示所述风力发电机的输出有功功率的最大值和最小值，和Q
wt
分别表示所述风力发电机的输出无功功率的最大值和最小值。5.根据权利要求1所述的面向海上风电消纳的海上油气田日前调度方法，其特征在于，所述燃气压缩机...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兆恒，肖石，孙红军，李志川，樊晶晶，刘静，刘龙飞，徐宪东，余晓丹，贾宏杰，郭涛，
申请(专利权)人：中海油能源发展股份有限公司清洁能源分公司，
类型：发明
国别省市：