王文东等:风光热电融合驱动页岩油开发能源管理优化方法
2026-08-12 10:28:04   作者:   点击:85   来源:中国石油学会

在全球能源转型的宏观背景下,可再生能源已成为引领能源系统变革的重要力量,传统油气行业正积极探索与新能源深度融合的绿色发展路径。页岩油作为我国重要的非常规油气资源,其开发过程伴随着大量能耗。然而,风能、光伏等可再生能源具有显著的间歇性和波动性特征,且与页岩油开发全生命周期(压裂、焖井、衰竭开发、人工举升等)各阶段差异化的能耗需求适配度较差,这极大地制约了清洁能源在油气田现场的规模化应用。针对新能源与页岩油开发跨界融合面临的“时空错配”与“动态调度”难题,中国石油大学(华东)王文东教授团队联合中国石油勘探开发研究院及多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室,准确刻画了页岩油开发全周期能耗动态特征,构建了耦合实时气象信息的风-光-热发电模型,创新提出了风-光-热-电融合驱动的页岩油开发能源管理优化方法,为未来油气田清洁能源的“因地制宜、智能分配、就近消纳”提供了重要的理论依据与方法借鉴。相关研究认识刊登在《石油学报》第47卷第4期。

(1)针对页岩油开发全周期能耗动态变化复杂的特点,建立了耦合实时气象信息的风-光-热发电模型,并引入深度强化学习(DRL)算法,创新构建了多能协同优化系统与实时动态调度方法,实现了新能源发电与油田用能的精准智能匹配。

(2)揭示了风、光、地热多能互补的发电特征与基荷电源供应机制。研究发现,风力、光伏和地热发电预测结果展现出良好的资源互补特性:风、光资源具有显著的季节性特征;地热发电热源稳定,输出功率波动性小且衰减缓慢,可为整个综合能源系统提供可靠的基荷电源供应,有效弥补了风光等间歇性能源的短板。

(3)提出了适配页岩油开发全周期的定制化能源调控策略。针对压裂阶段“短时、高能耗”特点,借助电网主动供电;焖井阶段能耗极低,系统利用分时电价机制在高电价时段积极对外供能;衰竭开发阶段持续较低能耗,系统根据能耗预测优先在低价时段储能,为后续储备低成本电力;人工举升阶段长期高能耗运行,则通过深度强化学习算法优化供-储实时调配,实现“削峰填谷”的经济运行。

(4)基于大庆古龙页岩油区块实际数据开展了实例分析,论证了该方法在降本增效与绿电替代方面的巨大潜力。研究表明,在优化配置下,风-光-热-电协同系统理论上可满足该区块超85%的总用电需求。相比传统单一供电方法,该模型将理论综合用能成本降低了24.1%,为推动页岩油气开发向绿色低碳转型提供了可靠的理论依据与决策参考。

论文链接:http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202604014

图片 1.jpg