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新能源发电技术在深水半潜式生产平台的应用研究
| 论文题名： | 新能源发电技术在深水半潜式生产平台的应用研究 |
| 关键词： | 深水半潜式生产平台;电站系统;数学模型;负载性能;仿真分析 |
| 摘要： | 随着陆地石油的存储量不断减少，人类对石油的开发逐渐转向海洋领域。目前，半潜式生产平台已发展成为海洋生产平台的主流。半潜式生产平台的电站系统是整个生产平台上极其重要的一部分，电站系统的发电部分能否正常工作，直接影响了整个电站系统能否稳定运行。同时海洋上的可再生能源十分丰富，可再生能源的开发利用由陆地转向海洋是未来的发展方向。本文将二者相结合，将海上的可再生能源发电装置与生产平台电站系统相结合，一方面可以减少海上平台自用油气量，节约成本，保护环境，另一方面为可再生能源融入生产平台电站系统的可行性进行了研究。 首先，本文对深水半潜式生产平台电站系统主要电气设备进行了数学模型的建立，其中包括柴油机及其调速系统模型、同步发电机模型、生产平台负载模型和变压器模型。同时还对光伏发电模块、双馈风力发电模块和蓄电池储能系统等分布发电模块进行了数学模型的建立，其中包括光伏电池的数学模型、光伏电池的最大功率跟踪控制和光伏电池的并网环节;双馈风力发电系统中的风速、风力机、双馈风力发电机和双PWM变换器模型;蓄电池的数学模型和电流恒定、电压恒定、涓流充电以及多段充电几种控制模式。对整个微电网层面的的控制方法进行了研究，包括分布式电源的恒功率、恒压恒频和下垂控制方法以及主从控制和对等控制等微电网的控制方法。 其次，对深水半潜式生产平台电站系统模型进行了稳态仿真和暂态仿真。稳态仿真包括系统处于稳态时的功率分布以及稳定状态下的负载性能。暂态性能仿真主要包括电站系统供电线路切换时的系统稳定性研究，以及负载突加和突卸时系统的稳定性研究。仿真结果表明出生产平台电站系统可以持续稳定带载运行，在电站线路切换、负载突增突减下虽有波动，但可以保持系统不失稳，生产平台电站系统动态性能良好。 最后对融入新能源的生产平台电站系统进行仿真及实验研究，对系统的稳态运行、加载运行情况和环境条件改变下的运行情况分别进行仿真，仿真验证了新能源并入生产平台电站的可行性，同时加载实验证明了整个系统下能够正常带载、变负载运行。当以光照强度、风速为代表的环境条件发生改变时，分布式电源虽然受到一定程度影响，但在生产平台大容量电站系统和储能单元的调节下能实现稳定运行。进行了融入新能源的生产平台电站系统实物实验，验证了实物环境下可以正常运行。对两个平台电站互联运行情况进行仿真研究，两个电站系统在互联前后均可以保持稳定运行。 |
| 作者： | 韩孝乾 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 程鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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