網電接入可行性及節能減排效益分析

文 蔣光均 金光智 中國海洋石油(中國)有限公司崖城作業公司

崖城氣田是中國海洋石油總公司旗下的第一個海上氣田，也是國內最大的海上氣田。中海油崖城作業公司南山基地在研發階段就確定了完整的自供電系統方案，但實際發電機功率遠遠超過供終端生產、生活用電，而且還排放煙氣、散發熱量和噪音等，造成極大的資源浪費和環境污染。隨著南方電網在海南的供電系統已經完善，具備了南山基地由自發電改為南方電網供電的條件，不僅可以實現節能減排，而且具有很好的環保效益、經濟效益、社會效益。

1 現狀分析

1.1 平均年耗天然氣量

根據最近7年來南山終端2臺透平發電機消耗的天然氣數量（表1）看出，每年消耗的天然氣值相差不是很大，取平均值為V1=550.3萬m3。

1.2 天然氣利用率低

1.2.1 年耗天然氣理論發電量

單位天然氣平均低位發熱量Q1=34877kJ/m3；單位電能消耗熱量W1=3596kJ/kWh；年均消耗天然氣產生的熱量Q2=Q1xV1=191928131000kJ；那么，我們年消耗的天然氣理論發電量W2=Q2/W1≈53372673kWh。

1.2.2 南山基地的實際用電負荷

根據投產以來的多次統計，生產生活用電83%時間段P1=600kW；生產生活用電17%高峰段P2=1000kW。則南山基地消耗的有用功率P3=P1x83%+P2x17%=668kW；功率因數COSΦ=0.77（巡檢抄表記錄，一般是在0.76～0.78，取其中間值）；總功率P=P3/0.77≈868kVA。按一年計算消耗的總功率W3=Px24(h)x365(d)=7599584kWh。

1.2.3 天然氣發電效率低

按1.2.1和1.2.2所得，天然氣發電效率η1=W3/W2=7599584/53372673≈14.2%。由此可以看出，天然氣發電效率非常低，發電效率不到1/5。

綜上所述，南山所消耗的天然氣超過80%的能量以熱量的形式釋放到大氣中，不僅利用率低，而且造成極大的能源浪費，所釋放熱量還污染環境。

1.3 廢氣排放

目前，南山基地天然氣的主要組分為C1～C3組分及CO2，其他氣體包括氮氣和硫化氫的含量非常少。

根據中海油環保部門和三亞本地環境監測部門的燃燒測試數據，1m3天然氣燃燒后產生24.55 m3廢氣(不含水汽)，即：V2=24.55 m3,那么全年排放的廢氣V=V2xV1=24.55x550.3=13509.9 m3。

1.4 自備發電機效率低

目前南山基地配備有2臺透平發電機組，正常情況下，一臺透平發電機運行，另一臺備用，根據1.2.2可知，南山基地所需功率為P6=668kW，而自備的發電機功率為P4=3.47MW，所以，發電機的發電效率η2=P3/P4=668/3470≈19.2%。約相當于發電機總功率的1/5，遠遠沒有達到發電機設計的額定功率，對發電機本身是一種極大的浪費。

2 南山基地內配電設施的改造可行性

2.1 市電接入供電設施的可行性

現有供電系統電壓為國內非標電壓等級3.3kV，由2臺透平發電機供電，應急情況下1臺柴油發電機作應急電源，供電原理見圖1。

圖1 南山基地自發電供電系統圖

圖1中透平發電機TG1，TG2的輸出電纜通過開關GB1、GB2的上游接線端接入，下游輸出直接接入3.3kV母線排，兩條市電電源電纜分別接入發電機開關GB1、GB2的上游端即可，下游輸出不變，只是改變電源而已，由原來的發電機電源變為市電電源，不存在任何技術改造的困難。

2.2 市電供電系統的可行性

市電供電系統采用雙回路供電見圖2。

2.3 現有配電系統改造的可行性

為了保證南山基地生活和生產的連續性，不影響向下游用戶供氣，故配置了1臺柴油應急發電機（EG）作應急之需。

由于目前網電電網暫不允許自發電并網，為了保證應急發電機定期帶載測試，經查閱資料和計算，應急發電機所能承受的最大沖擊負荷和母線B所帶負荷大致相當，不會因為合閘或跳閘發生瞬間加載或卸載而發生應急發電機高振動關停。所以，在應急發電機測試時，如果是變壓器TR2帶載，只要將負載轉移到變壓器TR1（如果是變壓器TR1帶載，則不存在轉移），則只需在應急發電機開關EGB與聯絡開關TB之間設置互鎖，即：應急發電機合閘，則TB的開關跳閘；應急發電機跳閘，則TB的開關合閘。就可以實現母線B上的應急負載由應急發動機帶載，其他負載由變壓器TR1通過母線A帶載，實現應急發動機的帶載測試。通過以上分析，市電供電系統的接入，對下游開關柜的改造不存在任何技術上的難題，是完全可以實現的。

綜上所述，無論是市電供電系統的建設、市電與現有供電設施的接入，還是現有供電系統的改造，都不存在任何技術上的困難，都是可行的，完全可以實施。

表1 年耗天然氣數量統計

表2 前期投入

表3 自發電年耗費用

表4 網電年度費用

3 節能減排及社會效益

3.1 節能減排效益

根據能量計量單位近似換算系數，1m3天然氣相當于M1=1.3300kg標準煤；那么南山基地自發電一年消耗的天然氣折合為標準煤M2=M1XV1=7318990kg≈7319t。

從1.2.2可知，南山基地實際消耗電力W3=7599584kWh；根據能量計量單位近似換算系數1kWh電力相當于標準煤M3=0.1229kg；實施網電后年消耗標準煤M4=7599584X0.1229≈934t。由此可知，如果南山基地實施網電后，全年約可節能減排標準煤M=M2-M4=7319-934=6385t。

圖2 網電供電系統圖

3.2 經濟效益

3.2.1 前期一次性投入

首先從工程上分析投入，前期投入包含主線路和輔助兩部分，主線路部分主要包含開關、計量裝置、電纜、變電站及變壓器等；輔助部分主要包含電容補償、直流電源及消防設施等，一次性全部投入見表2。

3.2.2 自發電費用

按照2011年三亞居民用氣價格2元/m3計算，再加上維護自發電設備每年費用，總計費用約1200萬元，如果改為市電直接供電，那么該筆費用將節省，詳見表3。

3.2.3 網電年度總費用

南山基地由自發電改為網電后，其費用主要包含電費、設備設施維護費和所繳納的容量費，其年度總費用約為759萬元從表2、表3和表4可知，項目前期一次性投入Q1為745萬元，取消自發電，每年節省的維護費和銷售天然氣的收入Q2為1200萬元，市電線路及設施維護費用和年度電費Q3為759萬元，則項目初期投資的回收周期T=Q1/(Q2-Q3)=1.69年。此后，每年可以為氣田凈節約費用Qnet=1200.6-759.2 =441.4萬元。

4 社會效益

目前三亞市1個家庭單月所消耗的天然氣大約為20.8m3，南山基地1年節約的自發電天然氣能滿足22047戶家庭，也就是。對缺少自然資源的海南省來說，具有極大的社會意義。