新疆油田配電系統(tǒng)能耗指標分析與制定

曲鵬（中國石油新疆油田公司工程技術研究院）

為了控制能耗，新疆油田在2014年開始對42家二級單位實行能耗定額管理，并在過程中對能耗超標單位進行預警。為了更科學的制定能耗定額指標和實現(xiàn)能耗過程管控，急需建立一套符合新疆油田實際，全面的能耗指標體系和能耗預測方法，為加強管理、改進工藝、更新設備，充分挖掘節(jié)能潛力提供科學依據。

1 存在問題

目前配電系統(tǒng)應用指標為線路網損率和線路功率因數，存在以下兩點問題：

1）現(xiàn)行能耗指標較宏觀，不能全面反映油田配電系統(tǒng)運行情況。配電系統(tǒng)網損率宏觀上反應了電能輸送的效率，通過測試總損耗電量計算得出。不能滿足配電系統(tǒng)能耗分析和能耗過程管控的要求，因此能耗指標還需進一步加深和細化。

2）能耗統(tǒng)計指標的范圍界定不清，導致部分數據失準。一是在油田電量消耗統(tǒng)計中，油田生產系統(tǒng)、生產附屬系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)之間的界限分不清。由于計量、管理等多方面的原因，油田企業(yè)內、外部用能無法分開，導致統(tǒng)計數據不準確；二是供配電系統(tǒng)與各系統(tǒng)之間的范圍界定模糊。

2 配電系統(tǒng)能耗指標篩選

2.1 能耗指標篩選的原則

通過梳理油氣田各個生產流程，確定能耗節(jié)點，在考慮對能耗影響程度和可測量的基礎上，對各個參數進行篩選，具體的篩選原則[1]如下：

1）靈敏性原則。對能耗在全流程的分布情況進行分析，刪除那些對設備或系統(tǒng)不產生影響的指標，選擇的指標應該對系統(tǒng)效率有較大的影響。

2）動態(tài)性原則。對于那些指數值變化反映能耗管理水平提高或下降的指標，選入指標體系。

3）可測量原則。確定的指標體系，必須能測量數值，或者利用測量數據進行計算。

4）簡明性原則。指標體系要能定量判斷，能直觀反映設備的運行工況是否達標或者管理是否達到了制度要求。

2.2 能耗影響因素

新疆油田主要劃分為機采、集輸、處理、注水、注汽、配電以及油氣儲運六大系統(tǒng)單元。供配電系統(tǒng)的邊界為企業(yè)受電端至配電變壓器的輸出端，包含的設備主要為電力變壓器和電力線路，配電系統(tǒng)損耗主要在變壓器和線路上。供配電系統(tǒng)能量平衡模型如圖1所示。

圖1 供配電系統(tǒng)能量平衡模型

1）變壓器損耗。變壓器損耗主要為空載損耗和負載損耗，損耗計算公式如下：

式中：ΔPb——變壓器損耗，kW；

P0——空載有功損耗，kW；

PCU——額定銅損耗，kW；

β——平均負載系數；K

T——負載波動系數。

變壓器空載損耗是固定的，所以影響負載損耗的主要因素是變壓器負載系數。變壓器負載系數計算公式為

式中：P——變壓器輸送有功功率，kW；

S——變壓器額定容量，kVA；

cos?——變壓器功率因數。

2）線路損耗。由于線路使用的導線存在著電阻，電流通過線路時，線路自身要產生有功功率損耗，線路的電流又與功率因數成反比，所以，線路在輸送一定的有功功率時，線路自身產生的有功功率損耗與功率因數的平方成反比，線路損耗計算公式如下：

式中：ΔPx——線路損耗，kW；

ΔP——線路有功功率損耗減少量，kW；

I——線路輸送的電流，A；

cos?——線路功率因數；

P——線路輸送的有功功率，kW；

R——線路的電阻，Ω；

U——線路的輸送額定電壓，kV。以上公式表明線路功率因數越大，線路損耗越小。

3）配電系統(tǒng)網損。公式如下：

配電系統(tǒng)網損主要受變壓器負載系數、功率因數和線路功率因數影響，根據以上分析，配電系統(tǒng)能耗指標主要分為3級指標，見表1。

表1 配電系統(tǒng)能耗指標分級表

3 配電系統(tǒng)能耗指標制定

3.1 遵循標準規(guī)范

根據標準GB/T 31453—2015《油田生產系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測規(guī)范》和GB/T 16664—1996《企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測方法》中考核指標制定油田配電系統(tǒng)能耗指標，見表2。

3.2 配電系統(tǒng)指標

綜合考慮油田配電系統(tǒng)運行現(xiàn)狀，結合國家標準規(guī)范要求[2]，初步將6（10）kV配電系統(tǒng)能耗指標制定如下表3。

表2 油田配電系統(tǒng)能耗指標

表3 油田6（10）kV配電系統(tǒng)能耗指標

表4 線路運行指標控制測試情況

4 應用情況

在現(xiàn)場運行管理中，通過及時調整變壓器負載系數及補償提高功率因數，將網損和線路功率因數控制在指標范圍內，線路運行指標控制測試情況與控制前進行對比，見表4。

根據測試報告，指標控制前，平均線損率為6.11%。測試結果表明線損率高于6%的線路占55%，功率因數低于0.8的線路占90%。變壓器平均負載系數為23.1%，線路功率因數平均為0.632，變壓器功率因數平均值為0.33。采取措施進行指標控制后，11條線路運行參數均在指標范圍內，與去年同期相比，半年減少損耗電量近20×104kWh，并且線路利率懲罰電量轉為獎勵電量。

5 認識及結論

目前能耗指標體系仍存在尚待深入分析研究的問題，主要表現(xiàn)在以下方面：一是存在現(xiàn)場計量裝置不足[3]，只能粗略估計設備能耗，準確度得不到保證；二是指標是定值不能隨著工況變化而變化，比如供電半徑不同，線路輸送功率不同的情況，但是網損指標要求相同。

通過對油田生產配電系統(tǒng)流程的梳理和能耗影響因素層層分析，建立了能耗指標，分3級共4個指標。根據相關標準，同時結合現(xiàn)場實際確定了能耗具體指標要求，為公司能耗定額管理和配電系統(tǒng)、設備的管理提供了依據。

參考文獻：

[1]郭張鈞.耗能系統(tǒng)節(jié)能評價指標體系的研究與分析[D].長沙：中南大學，2010.

[2]馬曉鵬，陳麗英.能效對標與能耗定額管理探索與實踐[J].石油石化節(jié)能，2013（2）：40-43.

[3]劉丹，李安桂，葉紅.基于能耗監(jiān)測系統(tǒng)的建筑節(jié)能管理模式研究[J].西安建筑科技大學學報（自然科學版），2011，43（2）：281-287.