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远距离变频驱动技术研究

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-08-16 14:48:58

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 赵鲲鹏 | 2023-08-16 14:48:58

深海油田开发过程中,电潜泵、压缩机等水下采油设备,其系统结构可等效为电机变频驱动系统。变频器到海底电机之间存在着长达几十公里的距离,需要用长电缆进行连接。传统电压源型变频驱动系统远距离驱动过程中由于电能在长电缆上传输的波过程,会导致电机端过电压问题,进而危机系统安全,损耗电机寿命。本项目针对深海油田远距离驱动这一工程问题进行研究,拟通过研究电流源型远距离变频驱动系统的特性,分析长电缆中电能传输波过程的科学本质,对比传统电压源型元距离变频驱动系统,分析过电压问题产生原因及解决方案,进而提高深海油田开采系统的可靠性,并通过搭建 RTDS 实时仿真系统,为下一步可应用于工程实践的装备研发打下基础。该项目对长电缆电机变频驱动这一类典型的科技难题,提供一定的工程借鉴和理论指导意义。

以深海油田开采项目中遇到的远距离变频驱动实际问题为研究对象,探究电能在长电缆传输中的波过程,以及解决远距离变频驱动过电压问题的方案。本项目具有以下特点:1)传统电压源型变频驱动系统较为成熟,但应用于远距离驱动时过电压问题严重,本项目研究其对偶结构,即电流源型变频驱动系统,通过研究其拓扑特点及控制方式,分析其应用于远距离变频驱动场景的效果与问题,提供对应应对措施;2)本项目紧密联系工程实际,重点关注企业应用的各类指标及问题,如电缆安全性、工程实施复杂性等,具有可行的落地转化途径,并为后期装备研发与落地建立基础。

成果主要应用于远距离变频驱动系统,解决海洋风力发电关键技术问题有助于提高海洋风能利用率,优化我国能源消费结构,从而缓解我国化石能源的传统发展方式带来的严重的能源和环境问题,减少污染。该成果所提海洋风电变流器多目标优化及控制策略可促进大规模海洋风电产业的发展,对建设友好型新时代能源体系具有十分重要的意义。

山东大学技术转移中心成立于 2014 年 6 月,是挂靠我校科学技术研究院专业从事科技成果转移转化、促进产学研合作的内设管理服务机构,设置“科技合作部”、“成果转化部”和“合同管理部”。“科技合作部”负责各类横向科研合作、产学研合作平台和项目的策划、组织和管理;产学研对接与校地、校企科技合作的组织和实施;学校各地技术转移机构的建设;学校对外科技挂职人员的推荐和管理。“成果转化部”负责制定完善成果转化政策,各类科技成果转化项目的策划和组织实施,专利等知识产权的产业化组织和实施,成果的收集、发布和管理等。“合同管理部”负责制定完善科技开发与产学研合作政策;横向科技合同和成果转化合同的审核、项目过程管理;技术转移转化合同签订咨询服务等。

1、经济效益

成果预期在效率、电能质量和功率密度方面突破当前阻碍微电网电能变换和海洋风力发电发展的关键技术,掌握其核心技术,在提高效率的同时增强系统运行的稳定性,有利于孵化电力电子高端装备产业转化,促进能源产业转型升级。成果可应用于工程实践借鉴,为解决远距离驱动系统过电压问题,减小绝缘设备损耗,增加电机等设备使用寿命。

2、社会效益

项目注重研制开发具有自主知识产权、适用于实际工程应用的核心装备,致力于高校先进理论与产业界工程实践能力的深度融合,切实有效推进关键理论和核心技术的成果转化。

该成果所研究的适用于微电网电能变换和海洋风力发电的关键控制技术,助力新旧动能转换,有利于发展海洋经济,提高对海洋风能的利用程度,进而提高风力发电占比,为能源结构调整优化提供一定的技术支撑,为降低火电占比。

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