海底石油和天然气装置的潮汐发电

20 十一月 2018
在码头上操纵海底动力枢纽进行第一次系统湿试验。 (照片:Nortek)
在码头上操纵海底动力枢纽进行第一次系统湿试验。 (照片:Nortek)

大型水下涡轮机具有巨大的潜力,可以利用潮汐和洋流的能量来产生工业规模的电力。在较小的规模上,潮汐能力同样有用,实际上,可以更容易地部署以满足商业需求。

来自北海石油和天然气行业的海底工程师团队看到了一个这样的潜在机会,并决定成立自己的公司 - EC-OG--在2013年开展这项工作。他们努力的结果是海底电力中心,一个紧凑的基于潮汐和海流的发电机,适用于为海底石油和天然气设施提供可再生能源。

快速解决方案
对这项技术最迫切需要的是成熟的石油和天然气北海油田。在这里,公司正在寻求延长现场寿命,但不得不应对老化的基础设施,通常需要升级。这包括海底设施(如圣诞树,歧管,传感器和其他设备)依赖其运行的电源。如果提供海底设施和地面之间的电力和通信的脐带电缆失效,则这些设备是无用的。

“我们看到由于电气故障导致井被关闭,我们认识到需要能够快速安装设备以便在偏远地区发电,而无需将长电缆连接到岸上或地面平台上,” EC-OG业务发展经理Paul Slorach说。

“海底动力枢纽为这些成熟的资产提供了一种更具成本效益的方式,使碳氢化合物生产能够快速恢复和运行,”他补充道。

海底电力中心装有一个或多个小型涡轮机,以利用洋流的电力,并使用此电力来保持集成电池充电。然后,该电池为海底设备提供稳定的电源,整个设置由智能车载处理器控制。

这是一个简洁的解决方案,具有将可再生组件引入化石燃料项目的额外好处,其开发人员热衷于表明他们正在尽可能使其运营成为绿色。

成功的测试
使用一台涡轮机的原型Power Hub于2017年12月在苏格兰北部奥克尼群岛的欧洲海洋能源中心(EMEC)完成了为期8个月的成功试航。 EC-OG现在正在改进该系统,以满足石油和天然气田开发商的要求。这些包括具有两个或更多个涡轮机和不同的电池尺寸,这取决于现场要求。


该设备被降至Leask Marine C-Odyssey工作船的甲板,准备安装在欧洲海洋能源中心(EMEC)。 (照片:Nortek)

EC-OG确信,除了可以安装或恢复通过电缆连接到海床的电力之外,Power Hub还可以用于填补空白。该设备提供至少五年运行时间的前景,无需维护,可能需要更长时间。因此,它可以作为长期解决方案,特别是在偏远的近海地区。

它也是模块化的,因此随着新技术(例如改进的电池)进入市场,部件可以互换。 “海底动力枢纽结构紧凑,易于运输和组装,并且易于降低到海底并连接,”Slorach说。

准确的电流分析
但是为了确保设备正常运行并确保其具有正确的规格,需要详细了解其在海床上的电流的能量和可变性。 EC-OG在测试期间在海底电力中心使用了Nortek Aquadopp电流分析仪,以帮助详细了解涡轮机和系统内电气元件的性能。 Aquadopp使用声学多普勒技术进行测量,使其准确且可靠,因为它没有可被海洋碎片堵塞的活动部件。


将Aquadopp ACM连接到Subsea Power Hub的内部储能和DAQ系统。 (照片:Nortek)

“对于测试,我们需要在特定时间绘制涡轮速度和功率输出与流量。因此,我们可以肯定地说,在目前的速度X下,涡轮机正在以每分钟Y转的速度转动,“Slorach解释道。

Aquadopp能够在测试轮毂的通道中进行精确测量 - 未稳定水的位置,当前速度在0.5到1.5米/秒之间变化。然后,数据由Power Hub存储和处理,然后通过声学无线传输到地面。

可靠的技术
斯洛拉赫说,Aquadopp在充满挑战的水下环境中经受住了考验。

“我们继续使用Aquadopp,因为它有效,它一直很可靠,并且易于使用。所以我们认为没有理由寻找替代方案,“他说。

在难以评估电流并且需要电流表的情况下,Nortek的仪器可能是未来部署海底电力中心的仪器。


Aquadopp Profiler 400 kHz单元(底部)以及Aquadopp 300 m单元(顶部)均用于测试Power Hub。 (照片:Nortek)

分类: 技术, 海上能源, 设备