基于多能互补直流微电网供电的煤层气井排采群控系统方案

针对煤层气的排采特点以及当今煤层气排采装备供电中存在的不足,设计了一种适用于煤层气排采的多电源互补直流微电网供电的煤层气井排采群控方案。阐释了该系统的总体结构、微电网的运行控制策略、系统的突出优点,并进行了MATLAB仿真和实验分析。仿真和实验的结果证明,该直流微电网能很好地实现多电源互补和抽油机倒发电能量的互馈共享、循环利用,满足了煤层气排采的供电要求。     

采动区地面钻井技术在淮南矿区煤层气抽采中的应用

淮南矿区应用采动区卸压煤层气地面抽采技术,实现了煤层气资源的地面高效抽采。介绍了淮南矿区煤层气抽采现状,分析了淮南矿区采动区地面钻井煤层气高效抽采的影响因素,设计了新型采动区地面钻井,探讨了采动区地面钻井布置方式和施工工艺,对地面钻井抽采煤层气效果做了详细分析和技术研究,阐述了地面钻井在淮南矿区煤层气开发中的应用前景。     

低浓度煤层气分布式提纯系统的研制与应用

为实现野外分布式地面抽采条件下的低浓度煤层气(CH_4≤30%)的安全增压集输,研制了由低浓度煤层气安全隔离系统、变压吸附系统和增压集输系统3部分组成的低浓度煤层气分布式提纯系统,该系统集安全隔离、低浓度煤层气提纯和增压集输3个功能于一体,具有小型、撬装、安全、节能、环保等特点。晋城矿区典型地面钻井的工业性试验表明:采用该提纯系统前,地面钻井的CH_4抽采浓度为20%~35%,且只能在CH_4抽采浓度高于30%时才能开启增压机利用;安装该系统后,CH_4抽采浓度提高至65%左右,可实现连续增压利用,煤层气利用率由5.1%提升至80%以上,实现了低浓度煤层气的再利用,并减少了温室气体排放。     

基于煤层气与煤炭协调开发的地面抽采工程部署关键技术进展

煤矿区煤层气地面抽采具有煤炭安全开采效率高、清洁利用煤层气资源和减少瓦斯大气排放的多重效应,其煤层气产量多年来占了全国总量的主要比例。“十一五”至“十三五”期间,依托国家油气重大专项,基于煤层气与煤炭协调开发的指导理念,研究了煤矿区地面煤层气抽采工程部署的特点及存在问题,按照受煤炭采动影响与否将煤矿区煤层气地面抽采分为预抽和采动抽采2种类型,在对两种抽采类型的抽采对象、可抽采时间和空间特征研究基础上,分别总结形成了煤层气地面预抽和采动抽采的工程部署方法体系。结合原始条件下煤层气开发模拟技术现状分析,梳理了煤矿区煤层气地面预抽模拟技术体系;在采动抽采技术特点及关键储层参数变化规律的研究基础上,基于渗透性控制气体运移规律的认识,提出了采动抽采效果预测模拟方法。根据煤矿区地面抽采具有安全效应特征,提出了煤矿区地面煤层气抽采间接经济效益的评价指标,即地面抽采前矿井瓦斯灾害治理费用与地面抽采后矿井瓦斯灾害治理费用的差值,并建立了包含预抽和采动抽采的比较全面的地面煤层气抽采工程经济性评价方法。煤矿区地面抽采工程部署及相关技术是预判煤矿区地面煤层气低成本高回报效果、煤层气与煤炭资源协调开发的关键手段...     

晋城矿区废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究进展

废弃矿井煤层气资源丰富,抽采废弃矿井煤层气,已成为煤矿区煤层气的重要资源之一.基于山西晋城矿区废弃矿井煤层气抽采实际,系统介绍了废弃矿井采空区煤层气赋存特征及其地面抽采技术的研究进展,分析了废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究现状和存在的问题,提出了目前我国废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究面临的关键科学问题和研究内容.研究...     

煤矿直流微电网控制与协调动态优化策略研究

微电网是一种集分布式电源、储能装置、各类负荷及保护、控制设备于一体的微型电网。煤矿存在不同含量的煤层气资源,将煤层气发电与光伏和风能发电相结合组成多电源互补的煤矿直流微电网具有充分的条件和明显的优势。针对直流微电网高频状态下直流母线电压质量差的问题,在直流微电网结构和等效模型的基础上,利用系统静态特征分析方法获取直流微电网系统稳定性影响因素,提出一种直流母线电压和输出功率的动态下垂控制策略,在MATLAB/Simulink建模仿真平台构建了不同工况下的直流母线协调控制策略仿真模型并进行仿真试验验证,仿真结果表明,所采用的控制优化策略极大地提升了直流微电网供电系统的母线电压质量以及系统的协调稳定性。     

煤矿采动稳定区煤层气地面井抽采技术及应用

为明确煤矿采动稳定区地面井抽采技术内容,基于理论研究、类比分析与现场试验,深入分析了煤矿区地面井的类型及技术特点,指出采动稳定区煤层气地面井抽采技术更偏重于对煤层气资源的充分开发,该技术重点关注对产前煤层气资源量评估和破碎岩层钻完井工艺的研究与应用,其关键技术包括煤层气资源量评估、地面井结构优化设计、井位选择优化设计及钻完井工艺优化设计4个方面,应根据应用条件的不同具体分析,以保障煤层气开采效果。在山西晋城无烟煤矿业集团成庄煤矿的现场抽采试验表明:应用采动稳定区煤层气地面井抽采技术,地面井抽采气体积分数约40%,日均抽采纯量3 120 m~3,验证了采动稳定区地面井抽采技术的适用性。     

焦坪矿区下石节井田地面抽采与井下抽采煤层气成本对比分析研究

为对比研究地面抽采煤层气成本与井下煤层气抽采成本,以焦坪矿区下石节井田地面煤层气试验井储层测试参数和历史排采数据为基础,利用目前国际上较为先进的煤层气储层数值模拟软件CBM-SIM,对煤层气井的产能和抽采效果进行了预测分析,进而研究分析了在达到同样的抽采效果的前提下,地面抽采与井下抽采煤层气的成本费用.结果显示:为了使瓦斯含量降至1 m3/t以下,地面抽采需要12.5年,成本9.09元/t；井下抽采成本16元/t,地面抽采成本远远低于井下抽采.     

煤层气资源分级及利用方案探讨

基于目前我国的地面煤层气开发和煤矿井下瓦斯抽采现状,在综合考虑煤层气资源的有效开发利用,以及尽可能缓和煤矿瓦斯抽采和地面煤层气开发各部门矛盾的基础上,根据煤层气资源富集成藏的特点以及煤层气开发的特殊性,以气含量为主要标准,同时考虑构造复杂程度和煤层渗透率因素,对煤层气资源进行了分级,并提出利用方案。该方案对煤层气研究、煤矿瓦斯抽采和地面煤层气开发都具有指导作用。     

煤层气抽采直流微网供电系统设计探讨

由于我国煤层气生产普遍存在煤层气抽采区域大、分布广、井口分散且多数井口分布在偏远山区等情况,导致传统交流配电网建设困难且建设成本居高不下。基于以上现状,文章提出一种煤层气抽采直流微网供电系统,该系统采用光伏和蓄电池作为供电单元,能够为煤层气抽采机提供供电保证。基于MATLAB/SIMULINK的煤层气抽采直流微网仿真模型验证了所提系统的正确性和可行性。     

多站模式下对电网中可再生能源波动的消除

5G技术的发展及万物互联时代的到来,促进了智能电网的飞速发展,多站融合模式成为了智能电网的新发展趋势和未来方向。该模式能够大大提高电网的工作效率,但该模式对电网中各方面的稳定性要求极高。在利用再生能源发电的电站中,由于可再生能源发电的随机性和波动性,电网的稳定性和效率将被削弱。针对该问题提出了一种基于能量存储的多端子DC电网控制以及一种在光伏电站和风力发电机中的集成方式。在该方法中,储能单元将被输入到多端直流电网中以提供电力支持,从而消除可再生能源的波动并稳定交流电网的潮流。仿真结果表明,所提出的基于储能单元的控制策略可以有效消除可再生能源的波动。     

煤层气井抽水机电动机变频-恒频分段节能控制策略

由于煤层气井抽水机电动机负荷的动态交变特性,导致抽水机电动机周期性运行于电动和发电状态,造成电能严重浪费。为解决这一问题,结合抽水机负载及悬点运动规律,提出一种基于变频器变频-恒频分段协调工作的抽水机电动机节能控制新策略。该控制策略取消了抽水机按上下冲程划分运行区间的做法,将运行区间重新划分为变频段和恒频段;在变频段改变抽水机电动机工作频率,将抽水机负荷端势能转化为动能,抽水机依靠自身能量转化运行,电动机不做功;在恒频段电动机工作于电动状态,驱动抽水机工作,此时电能转化为机械能。在现场以一台YVP180L-8,11 k W感应电机及其驱动的CYJY4-1.5-9 HB型煤层气井抽水机作为试验平台,对变频、恒频以及提出的变频-恒频分段节能控制策略进行综合节能情况对比。现场实测结果表明:所提控制策略会使抽水机运动和负荷特性发生改变;同时该控制策略能够有效解决能量回馈问题,避免能量回馈电机,较其他两种控制策略系统节电率提高10%;该控制策略具有较强通用性,为煤层气抽采系统节能降耗提供了新的研究思路和角度。     

计及负荷侧响应的高载能与新能源综合调度研究

为了降低弃风或者弃光量,保证电网的稳定运行,研究了计及负荷侧响应的高载能与新能源综合调度策略。分析了高载能负荷企业的电网结构以及高载能负荷出力特性,同时结合新能源综合系统的耦合模型和新能源的负荷特性,针对负荷侧响应需求,采用K-Means聚类算法划分电网区域,计算各个区域内的需接入的高载能负荷值,依据计算结果将高载能负荷接入对应区域内,实现高载能和新能源负荷分区协调控制。测试结果显示,该策略在聚类数量为5时,能够依据新能源汇集接入点以及高载能企业的负荷需求完成电网系统的区域划分,可实现高载能和新能源综合调度,保证电网的稳定运行,避免新能源浪费,峰谷差率低于15%,电网的波动率低于6%。     

新建突出煤矿“先抽后建”模式与实施路径

针对国家提出的加快煤层气地面开发和推广煤矿"先抽后建"理念,分析了新建突出煤矿"先抽后建"的基本特征,构建了"先抽后建"的时间-空间-安全条件模式模型与政策落实-技术研究-工程实施路径图,并对官寨煤矿工程实例进行了研究。研究得出:煤层气地面井抽采是煤矿区域瓦斯治理的创新举措,是推动实现新建突出煤矿"先抽后建"的有效途径;"先抽后建"模式为科学规划煤层气抽采与矿井建设的工程分区,统筹衔接和协调实施煤层气与煤炭开发;实施路径是在煤矿筹建阶段明确落实"先抽后建"政策的总体方案,根据项目可行性研究的成果,研究编制"先抽后建"的技术实施方案,按照地面钻井-瓦斯先抽-矿井后建的步骤进行"先抽后建"的工程实施。现场工程实践显示,官寨井田煤层气开发与矿井建设工程"先抽后建"方案可行,具有典型的代表性和很好的借鉴意义。     

基于GCN-GRU的短期时空负荷预测方法

随着城市的快速发展,城市配电系统也进行了快速的扩展。空间负荷预测研究可以指导电力系统的管理与调度,并且其准确性会影响到方案的合理性。首先分析并总结了常用空间负荷预测方法的特点,然后提出了GCN-GRU时空负荷预测模型。GCN-GRU模型充分利用图神经网络在网络拓扑数据方面的优势以及GRU在时间序列建模方面的优势,对电网进行建模,考虑了负荷的空间特性和时间特性,并将影响负荷的因素转换为特征向量进行算法训练,提高了负荷预测的准确度。最后以湖北省某市区电网为研究对象,证明了该方法的有效性。     

灵活性裕度技术在电网荷源联合调峰节能降耗控制中的应用

城市发展与新能源渗透导致电力系统运行难度增大、电网荷源联合调峰控制消耗增加,为此,提出基于灵活性裕度的电网荷源联合调峰节能降耗控制方法,减少污染排放,达到节能降耗目的。以电力系统的上调和下调灵活性裕度指标为基础,以最大抽蓄调峰效益、最大风电消纳电量、降低发电机组能耗为目标,结合气电功率平衡、火电机组、水电站等约束条件,建立荷源联合调峰协调滚动节能降耗控制模型;将模型分为水电、气电、火电3个调度层实施分层求解,实现电网荷源联合调峰节能降耗控制。实验结果表明,该方法通过灵活性资源配置可避免切负荷情况出现,全额消纳风电资源,最大限度地利用电网能源;同时该方法应用后可减少火电开机机组台数,可减少341 t污染物排放,减排率达到4.3%,节能降耗效果显著。     

构建煤矿直流配电网的关键技术及可行性分析

直流配电与交流配电相比具有节能、建造及运行成本低、线路损耗小且易于扩展容量等诸多优点,已成为电力电子和电力系统领域的研究热点。但是绝大多数研究集中在基于微网的低压直流配电系统,论文结合煤矿供电网络和用电设备特点,初步提出了煤矿直流配电网络拓扑和针对中高压直流输出的固态变压器拓扑,总结分析了构建煤矿直流配电网涉及的关键技术,并对煤矿实施直流配电网可行性进行了分析和展望。     

基于TMR的运行监测及故障研判系统研究

随着电力行业的迅猛发展,变电站及其设备的数量也不断增加,为了保障电网安全生产和稳定运行,对基于电能量信息采集系统(TMR)运行监测及故障研判展开深入研究.首先分析了电能计量的原理,并基于TMR建立运行监测及故障研判平台,然后设计系统电能量数据对接、电能质量诊断以及异常信号智能研判的关键应用的实现方式,最后对该系统的应用...     

直流发电机的控制策略

提出了虚拟直流发电机控制策略,即模拟直流发电机特性的变换器控制方案。通过虚拟直流发电机控制变换器可维持负荷侧电压处于额定值状态,且于母线电压受到扰动下降时,尽可能减少母线功率取用,恢复母线电压,并在电压变化时缓解震荡,避免剧烈冲击,从而保障直流电网稳定性与可靠性。通过控制策略仿真分析表明,虚拟直流发电机控制策略超调性与可行性十分突出,值得大力推广应用。     

环境保护视角下电力通信在电网智能化中的支撑作用

针对传统智能电网存在的数据传输效率低、对环境破坏程度大等问题,提出基于环境保护视角分析电网智能化支撑电力通信的研究方法。电力通信技术是理论研究基础,从电场和磁场2个方面分析电网与环境之间的关系,并设置量化的环保因素指标。在环境保护指标的约束下规划电力通信网络,实现电力信息的实时传递以及电网设备的监控管理。并从发电、输电、变电等多个模块,实现对电网的智能化建设。通过与传统电网的对比发现,在电力通信技术的支撑作用下,智能电网对环境破坏程度有所降低,且在电力输出传输效率和智能化方面更加具有优势。