海上電力平臺(tái)市場前景分析

靳建濤，李君華，歷 超

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

0 引言

海上電力平臺(tái)作為海洋工程的電力供應(yīng)保障，是海洋石油資源開發(fā)利用的重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)，海上電力平臺(tái)的順利運(yùn)行以及運(yùn)行安全對海上平臺(tái)存在著直接影響。目前，我國對石油資源的需求量越來越大，海洋工程越來越多并且規(guī)模越來越大，意味著海洋工程的開展對電力的需求以及要求越來越高。因此，針對海上電力平臺(tái)市場前景進(jìn)行分析具有重要意義，已經(jīng)成為近幾年海洋工程的熱點(diǎn)以及重點(diǎn)研究對象。

1 海上電力平臺(tái)市場的發(fā)展

海上電力平臺(tái)系統(tǒng)又稱海上電力系統(tǒng)，其主要價(jià)值體現(xiàn)在專門為海上工程而設(shè)計(jì)的電力平臺(tái)，能夠滿足海洋工程特殊的工作環(huán)境。海上電力平臺(tái)市場的發(fā)展可以從3 個(gè)階段進(jìn)行分析。

（1）第一個(gè)階段從20 世紀(jì)60 年代末到90 年代初，在這個(gè)階段，海上電力平臺(tái)市場的主要發(fā)展體現(xiàn)在電力設(shè)備對海洋工程中特殊的工作環(huán)節(jié)適應(yīng)性的相關(guān)研究方面，實(shí)現(xiàn)了將船舶電力技術(shù)運(yùn)用在海洋工程電力系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)為海上固定工程平臺(tái)以及半固定工程平臺(tái)供電。在此過程中，相關(guān)研究工作人員發(fā)現(xiàn)海洋工程平臺(tái)對電力提出了非常嚴(yán)苛的要求，海洋工程平臺(tái)對電力系統(tǒng)的要求以及船舶電力技術(shù)兩者之間存在著本質(zhì)上的區(qū)別。此外，建立在海洋氣候的基礎(chǔ)上對電力系統(tǒng)以及發(fā)電機(jī)的影響作用進(jìn)行分析探究，提出了諸多典型海洋環(huán)境條件的電力系統(tǒng)以及發(fā)電機(jī)的運(yùn)行意見和保護(hù)意見。

（2）第二個(gè)階段從20 世紀(jì)90 年代初到21 世紀(jì)初，這個(gè)階段的主要研究目標(biāo)為海上電力系統(tǒng)的本征原理，針對電力設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及運(yùn)行控制等方面進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上海上電力平臺(tái)已經(jīng)逐漸成為一個(gè)較為完善的體系。但海上電力平臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在著非常復(fù)雜的特點(diǎn)，海上平臺(tái)電力系統(tǒng)已經(jīng)從以往最初的由船舶單獨(dú)供電或者是由海上平臺(tái)單獨(dú)供電轉(zhuǎn)變成為海上工程平臺(tái)群聯(lián)合供電，在此過程中手動(dòng)電站被自動(dòng)化代替，海上電力平臺(tái)開始趨向于自動(dòng)化、集成化、無人化、系統(tǒng)化以及多極化控制發(fā)展。建立在海上電力平臺(tái)可靠性的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析探究，針對海上電力平臺(tái)的電能質(zhì)量、保護(hù)整定以及負(fù)荷潮流等等方面的問題進(jìn)行研究，提出了海上電力平臺(tái)保持運(yùn)行穩(wěn)定性的建議[1]。

（3）第三個(gè)階段是從21 世紀(jì)初到目前，在這個(gè)階段對海上電力平臺(tái)的研究以及相關(guān)市場的發(fā)展情況主要體現(xiàn)在探究基本原理，最為突出的特征就是在海上電力平臺(tái)當(dāng)中大量的運(yùn)用到信息化技術(shù)，以及開展了清潔能源相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。近幾年來，我國對可再生能源極其重視，隨著對清潔能源的日益關(guān)注，更多的可再生能源形式進(jìn)入到海上電力平臺(tái)的清潔能源，大大減少有害物質(zhì)排放。

經(jīng)過多年來對海上電力平臺(tái)的探索研究，海上電力平臺(tái)已經(jīng)從以往最初的單向單一網(wǎng)絡(luò)形式轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)前的海上大聯(lián)網(wǎng)形式，海上電力平臺(tái)的每一次進(jìn)步發(fā)展都給我國帶來了非常大的經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)保效益。

2 海上電力平臺(tái)面臨的主要問題

2.1 電源控制問題

海上電力平臺(tái)主要的電源形式為燃?xì)廨啓C(jī)，其在運(yùn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生一定的溫室氣體，以及會(huì)排放有害物質(zhì)。另外，由于燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行成本也非常高，因此國內(nèi)以及國外都在積極針對電源控制的問題尋找引入清潔能源的方法[2]。但是，清潔能源的運(yùn)用存在著非常強(qiáng)的隨機(jī)性、不可控性以及波動(dòng)性等特點(diǎn)，這會(huì)在一定程度上導(dǎo)致海上電力平臺(tái)出現(xiàn)電壓穩(wěn)定性以及電網(wǎng)頻率受到不利影響的現(xiàn)象。對于電源控制問題，海上電力平臺(tái)方面的專家以及相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行了很多的研究，提出了在海上電力平臺(tái)中運(yùn)用電壓源變換器、高壓直流傳輸技術(shù)電源控制策略，不僅如此，運(yùn)用CMS專門對海上風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)控進(jìn)行分析探究，同時(shí)還在可靠性的基礎(chǔ)上對海上風(fēng)電基礎(chǔ)狀態(tài)監(jiān)控的運(yùn)行維護(hù)等進(jìn)行分析探究，使風(fēng)電場接入之后，電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性獲得明顯提升。

2.2 電力組網(wǎng)問題

目前，海洋工程的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的海上電力平臺(tái)一臺(tái)一站模式已經(jīng)不能滿足于海洋工程的實(shí)際生產(chǎn)電力需求，需要針對于海上電力平臺(tái)的特殊特點(diǎn)進(jìn)行電站資源整合以及統(tǒng)一規(guī)劃，以使海上油氣田群電力組網(wǎng)得以有效實(shí)現(xiàn)。但是，在海上油氣田群電力組網(wǎng)相關(guān)系統(tǒng)建設(shè)投入到海洋工程進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行的過程中發(fā)現(xiàn)了許多的問題，例如發(fā)電機(jī)自激勵(lì)過大、許多勵(lì)磁涌流過大、海纜充電功率過大等一系列相關(guān)問題，針對這些問題也提出了采用能源管理系統(tǒng)加以解決相關(guān)方案，使減少投資以及提高可靠性等方面得以有效實(shí)現(xiàn)[3]。此外，在海上電力平臺(tái)EMS當(dāng)中進(jìn)行安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的建設(shè)，能夠更好地促使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性獲得有效提升，針對監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)效性還存在著非常大的幫助，有助于提升處理故障的及時(shí)性。

2.3 電能質(zhì)量問題

通過對海上電力平臺(tái)存在的電能質(zhì)量問題分析能夠看出，問題主要體現(xiàn)在諧波以及過電壓方面。諧波問題主要產(chǎn)生于海上電力平臺(tái)中的大容量變壓器、鉆井機(jī)器設(shè)備、電潛泵變頻器等。對于電能質(zhì)量問題，相關(guān)學(xué)者、專家以及技術(shù)人員開展研究，主要通過建設(shè)變頻調(diào)速系統(tǒng)諧波模型，對負(fù)載靜態(tài)特性以及負(fù)載動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，并利用MATLAB 對內(nèi)河船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)諧波分析實(shí)現(xiàn)了數(shù)字仿真，在此基礎(chǔ)上通過新型感應(yīng)濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)了有效抑制諧波[4]。隨著海洋工程海上電力平臺(tái)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電纜長度的不斷延長，過電壓問題逐漸出現(xiàn)，主要體現(xiàn)在參數(shù)諧振過電壓以及工頻過電壓。想要解決過電壓相關(guān)問題，需要在計(jì)算以及構(gòu)建EMTDC 以及PSCAD 仿真模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用雙機(jī)帶空載海纜黑啟動(dòng)，避免海纜的實(shí)際長度超出臨界長度，避免過電壓問題和電能質(zhì)量問題。

3 海上電力平臺(tái)市場前景分析

目前我國已經(jīng)成為世界最大的石油進(jìn)口國，今后對石油的依賴會(huì)越來越強(qiáng)，“十三五”計(jì)劃為我國海洋工程的發(fā)展創(chuàng)造了更好的機(jī)遇，在這種情況下保證海上電力平臺(tái)滿足海洋工程的生產(chǎn)以及發(fā)展實(shí)際需求，保證經(jīng)濟(jì)效益以及兼顧環(huán)保，成為海上電力平臺(tái)市場的發(fā)展方向，也成為研究人員的重點(diǎn)研究方向。

3.1 安全穩(wěn)定高效的海上電力平臺(tái)系統(tǒng)

目前我國海洋工程規(guī)模越來越大，海上電力平臺(tái)規(guī)模也越來越大，其網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜，無論是在生產(chǎn)方面還是在日常生活方面，海洋工程對海上電力平臺(tái)的穩(wěn)定性以及可靠性、安全性的要求越來越高，但是海上電力平臺(tái)的可靠性還存在不足，對可靠指標(biāo)來說也存在著不夠明確的問題，因此對海上電力平臺(tái)可靠性方面進(jìn)行分析研究是必需的，這將對我國海洋工程的建設(shè)以及發(fā)展有著重要作用。

3.2 平臺(tái)獨(dú)立燃?xì)廨啓C(jī)電源以及電荷

海上電力平臺(tái)在各個(gè)工程平臺(tái)中都有著獨(dú)立的燃?xì)廨啓C(jī)電源以及負(fù)荷，能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立控制燃?xì)廨啓C(jī)電源以及負(fù)荷，因此可以將其當(dāng)做微電網(wǎng)，所以海上電力平臺(tái)逐漸構(gòu)建成為一個(gè)多微電網(wǎng)系統(tǒng)。但是，此多微電網(wǎng)系統(tǒng)具有特殊性，海上電力平臺(tái)市場未來的發(fā)展方向可以從海上電力平臺(tái)較為特殊的工作特征以及較為特殊的物理結(jié)構(gòu)方面出發(fā)，建立在微電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究內(nèi)容以及理論研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上，使得存在著交互性特征、合作性特征、協(xié)商性特征等多種智能化特征的海上電力平臺(tái)多微電網(wǎng)控制的構(gòu)建得以有效實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步推進(jìn)我國海洋工程的健康發(fā)展[5]。

4 總結(jié)

隨著我國海洋工程的規(guī)模越來越大，海洋工程對于電力的需求也越來越高，通過對海上電力平臺(tái)發(fā)展實(shí)際情況分析能夠看出目前海上電力平臺(tái)存在的問題，得出未來海上電力平臺(tái)市場的發(fā)展方向以及海洋工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)問題為提高海上電力平臺(tái)安全性、可靠性以及運(yùn)行效率、運(yùn)行質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)。