输油管道是保障能源供应的“地下大动脉”,沿线分布着大量阀室,承担管线截断、压力调节、安全监控核心职能。过去多数野外阀室无市政市电覆盖,依赖柴油发电机供电,存在运维成本高、碳排放大、阴雨天供电不稳等难题。 近日山东公司鲁皖二期遥墙阀室、崔寨阀室手动改远控工程落地,两套标准化离网太阳能电源系统正式投用,实现阀室24小时无人值守稳定供电。今天带大家一文读懂油气管道专用光伏供电系统的设计逻辑、硬核配置与行业价值。
本次改造针对济南2座输油阀室自动化升级需求:原有手动阀门改造为电液联动远控阀门,新增RTU远程控制机柜、通信设备、现场照明三类核心直流负载,总计算负荷0.5kW,属于长期不间断重要负荷。
传统供电三大痛点
市电铺设成本极高:阀室位于城郊野外,单独架设输电线路土建、线缆投资巨大,施工周期长;
柴油发电机运维繁琐:定期补充燃油、更换滤芯机油,山区/郊区阀室巡检成本高,故障易造成监控失联;
极端天气供电无保障:连续阴雨、冬季低温下柴油机组启动困难,一旦断电,阀门远控、管线监控全部失效,存在安全隐患。
结合济南本地气象条件(年均日照2411.6小时,极端低温-16.9℃,最大风速17m/s,抗震烈度8度),项目采用离网型光储柴备用一体化供电方案,以太阳能为主、柴油发电机为应急补充,完美适配无人值守阀室场景。
气候与环境适配设计济南市地处北温带季风区域,属暖温带半湿润季风区大陆性气候。雨热同季,四季分明,无霜期较长,适宜农作物生长。年平均气温14℃,降水量686.5毫米,气压1015.6毫巴,无霜期205.5天,日照时数2411.6小时。温度耐受:设备运行区间-40℃~85℃,应对冬季严寒、夏季高温;抗风抗震:满足8度抗震设防,可承受17m/s最大风速;防护等级:光伏组件、汇流箱、控制柜、蓄电池柜统一IP65防护等级;运输耐受:公路、铁路、海运全工况振动冲击设计,保障设备运输无损坏。负荷需求拆解(单座阀室标准负荷)全部设备统一DC24V直流供电,分为连续重要负荷与间断负荷;RTU机柜0.1kW、通信机柜0.3kW(24小时不间断,管线安全核心);电液联动执行机构0.3kW、现场照明0.06kW(仅操作、巡检时间断运行); 连续关键负荷合计0.4kW,是供电系统优先保障对象。
单座阀室整套系统由6600Wp光伏方阵、SHW24400一体化太阳能控制柜、12组24V/200AH纳离子电池组成,两座阀室配置完全标准化。
a. 光伏发电单元:660W高效单晶硅组件
单块组件功率660Wp,单阀室布置10块,总峰值功率6600W;转换效率21.5%,弱光发电性能优异,适配济南冬季短日照天气;固定倾角35°、方位角15°优化排布,正南布置,方阵高度高于阀室围墙,组件间无遮挡;10年功率衰减仅0.55%,使用寿命长,适配油气场站长期无人运维场景。
b. MPPT智能控制器:系统“大脑”,多重智能管控
极速充电:光伏优先充电,6小时内可将满容量蓄电池充满;预留15kW柴油发电机交流充电接口,连续阴天自动切换油机补电;
全维度监测:实时采集单电芯内阻、单体电压、电池温度、环境温度、光伏方阵电压与电流、负载电流,以及 MPPT 模块、系统柜、电池柜温度数据。;
远程联动管道系统:搭载RS485接口,标准Modbus RTU协议,所有运行状态、故障报警直接上传阀室RTU,中控室远程查看电源工况;
多重保护:三级防雷设计,可抵御5kV/12.5kA雷击浪涌;过充、过放、过流、短路自动保护;
人机交互:中文液晶显示屏,本地可查看电压、电量、充放电数据;落地式机柜尺寸1600×600×600mm,室外露天稳定运行。
c. 储能单元:12组纳离子电池,6天阴雨不断电
电池类型:纳离子电池集成-具有集成度高、可靠性高、耐低温;
配置:单阀室12组电池,单组200Ah,总容量2400Ah DC24V;
智能管理:电池搭载智能 BMS 锂电池管理系统,具备过充、过放、温度、过流保护功能;系统自动切换浮充与均充模式,自带温度补偿机制,低温时自动上调充电电压,避免电池因亏电发生损坏;
配套:室外IP65电池柜,全套配套电缆、安装支架,深放电恢复周期10天,保障极端天气循环使用。
d. 交直流一体化配电控制柜
配置5块S24-1500太阳能MPPT模块,直流输出稳定DC24V,可调区间21.6~28.8V,稳压精度优于±1%,杂音电压满足工业精密设备标准;
交流应急输入单相220V柴油发电机,电压198~242V宽幅适配,欠压、过压、缺相自动告警;
模块化N+1冗余整流设计,单模块故障不影响整体供电;所有直流出线带告警断路器,分路电流独立计量。
a. 供电安全拉满,守住管线运行底线
6天超长储能冗余,彻底解决连续阴雨断电风险;
电源故障、电池亏电、雷击过载全部上传中控RTU,远程提前预警,杜绝阀门失控、通信失联;
全套防雷、宽温、抗震设计,适配野外复杂工况,相比柴油机组故障率降低70%以上。
b. 降本低碳,契合油气行业双碳转型
光伏自发自用,全年零燃油消耗,大幅削减柴油采购、运输、定期维保成本;
运行零噪音、零尾气排放,降低管线运营碳足迹,符合长输管道绿色改造政策导向;
光伏组件寿命25年,蓄电池使用寿命12年,全生命周期运维工作量极低。
c. 高度智能化,适配管道无人值守新模式
整套系统无需人员现场值守,中控室即可完成电源遥测、遥信:发电量、电池剩余容量、负载功率、故障报警全部远程可视化,大幅减少线下巡检频次,降低人工成本。鲁皖二期遥墙、崔寨阀室太阳能电源工程,严格依据《油气储运工程太阳能电源系统技术规格书》设计,形成济南地区平原野外输油阀室光储供电标准化方案,可复制推广至全省同类手动改远控阀室项目。 未来长输管道智能化升级中,离网太阳能供电将成为无市电阀室的标配方案,以清洁能源筑牢能源管网安全底座,同步实现管线自动化、低碳化双重升级。