枯竭氣藏儲氣庫電力系統(tǒng)無功補償裝置運行探析

孫迪

摘 要 本文主要研究枯竭氣藏儲氣庫電力系統(tǒng)無功補償?shù)谋匾裕VG動態(tài)無功補償裝置的運行及補償效果進行分析。

關(guān)鍵詞 枯竭氣藏儲氣庫；無功補償；SVG動態(tài)無功補償裝置

1 枯竭氣藏儲氣庫電力系統(tǒng)運行特點

儲氣庫調(diào)峰是天然氣管網(wǎng)季節(jié)調(diào)峰、應急調(diào)峰的主要手段，具有調(diào)峰效率高、容量大、儲氣壓力高、經(jīng)濟、安全可靠性高等優(yōu)勢。

以中石化天然氣分公司某枯竭氣藏儲氣庫為例，該儲氣庫注氣期天然氣壓縮機、壓縮機輔助負荷和其他工藝負荷為二級負荷，采氣期脫水等工藝系統(tǒng)負荷為一級負荷，注采站儀表風、站控系統(tǒng)、消防等重要設施的電源為一級負荷，其他負荷為三級負荷。經(jīng)統(tǒng)計并計算注采期分別投用的設備負荷，該儲氣庫注氣期（即每年3月15日至11月14日之間）的總負荷為45742.5kW，而采氣期（即每年11月15日至3月14日之間）的總負荷為1453.5kW，其注采氣期負荷比約為31.5：1。

因此提高儲氣庫電力設備的功率因數(shù)，降低為儲氣庫供電的變壓器及輸送線路的損耗，提高其供電效率，儲氣庫供電系統(tǒng)中的無功功率補償裝置就處在非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，并根據(jù)儲氣庫運行特點研究無功補償裝置的運行方式，可以做到最大限度地減少電網(wǎng)損耗、電壓波動及諧波增大等[1]。

2 枯竭氣藏儲氣庫無功補償裝置運行情況分析

2.1 無功補償裝置的選型

以該儲氣庫為例，為滿足華北地區(qū)天然氣管網(wǎng)應急調(diào)峰、季節(jié)調(diào)峰要求，儲氣庫注氣能力需達到2500×104m?/d。而作為儲氣庫注氣期核心設備的電驅(qū)往復式壓縮機，其單臺額定功率為4500kW，單臺注氣能力為150×104m?/d。在調(diào)峰過程中，多臺壓縮機根據(jù)天然氣管網(wǎng)需求進行頻繁啟停會造成儲氣庫用電負荷變化較大（如下圖1，儲氣庫某年用電量變化統(tǒng)計表），且該儲氣庫變電所占地面積受限，因此需為儲氣庫電力系統(tǒng)選用能實現(xiàn)動態(tài)快速連續(xù)調(diào)節(jié)無功輸出、濾除負載設備產(chǎn)生的諧波電流、占地面積小、安全性能高的無功補償設備，如SVG動態(tài)無功補償裝置。

2.2 SVG動態(tài)無功補償裝置工作原理

SVG動態(tài)無功補償裝置工作原理是將自換相橋式電路通過變壓器或者電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)，通過調(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或控制其交流側(cè)電流就可以使該電路吸收或發(fā)出無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康模ㄔ砣缦拢瑘D2）。

2.3 SVG動態(tài)無功補償裝置構(gòu)成與接入方式

該儲氣庫電力系統(tǒng)采用的是兩組10kVSVG動態(tài)無功補償裝置，其每組為15000kvar，其每組均由三個功率柜、一個控制柜、一個啟動柜及連接電抗器等組成。兩組10kVSVG動態(tài)無功補償裝置以雙母線帶母聯(lián)開關(guān)直接接入的方式接入儲氣庫電力系統(tǒng)。

2.4 SVG動態(tài)無功補償裝置運行方式

該儲氣庫電力系統(tǒng)采用的SVG動態(tài)無功補償裝置運行方式分別為功率因數(shù)補償方式、恒無功方式、電壓穩(wěn)定方式和負荷補償方式。其中功率因數(shù)補償方式是裝置以電力系統(tǒng)的功率因數(shù)穩(wěn)定在用戶設定值為目標調(diào)節(jié)裝置的無功輸出；恒無功方式用于使裝置輸出恒定大小的無功，并通過此方式測量裝置跟蹤無功的準確性和階躍響應速度；電壓穩(wěn)定方式是裝置以系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定在用戶設定電壓值為目標調(diào)節(jié)裝置的無功輸出；負荷補償方式是裝置通過檢測負荷側(cè)的電流自動調(diào)節(jié)電流輸出，以提高負荷電流的電能質(zhì)量。

結(jié)合枯竭氣藏儲氣庫電氣設備運行特點，在儲氣庫較穩(wěn)定的生產(chǎn)工況下采用功率因數(shù)補償方式，以確保整個供電區(qū)域的供電質(zhì)量、減少電網(wǎng)輸送電力過程中的無功功率損耗、節(jié)約電能；而在儲氣庫大型用電設備頻繁啟停階段，我們則短期采用電壓穩(wěn)定方式，以減少沖擊電壓等因素危害供電區(qū)域的電網(wǎng)。

2.5 SVG動態(tài)無功補償裝置運行效果統(tǒng)計分析

通過對枯竭氣藏儲氣庫電力系統(tǒng)中投用傳統(tǒng)無功補償裝置與投用SVG動態(tài)無功補償裝置后的功率因數(shù)進行統(tǒng)計并對比分析（如下圖3），可以發(fā)現(xiàn)采用SVG無功補償裝置后，電力系統(tǒng)功率因數(shù)波動明顯趨于平穩(wěn)且高于投用傳統(tǒng)無功補償裝置后的功率因數(shù)。尤其可見，在采用SVG無功補償裝置后，提高了儲氣庫電力設備用電效率，減少了其供電損失。

3 結(jié)束語

國家《“十三五”天然氣發(fā)展規(guī)劃》中明確提出了我國天然氣發(fā)展目標，而天然氣儲氣庫建設運行不僅是天然氣管網(wǎng)的重要調(diào)峰保供手段，同時也是解決天然氣管網(wǎng)季節(jié)性供給矛盾的主要方法。因此儲氣庫高效經(jīng)濟平穩(wěn)的運行不僅能有效調(diào)節(jié)天然氣季節(jié)性消費需求的峰谷差，也能節(jié)約國家能源、降低儲氣庫運營成本。

本文通過研究分析枯竭氣藏儲氣庫電力設備的運行特點及其電力系統(tǒng)無功補償?shù)闹匾裕VG動態(tài)無功補償裝置在儲氣庫電力系統(tǒng)中的應用效果進行分析，能夠明確采用SVG動態(tài)無功補償裝置替代傳統(tǒng)無功補償裝置的優(yōu)越性。因此，在未來儲氣庫建設發(fā)展運行過程中，應高度重視無功補償?shù)募夹g(shù)發(fā)展，不斷推動其新技術(shù)在儲氣庫中的推廣應用，確保儲氣庫的可持續(xù)長遠發(fā)展。

參考文獻

[1] 崔玉.智能電力調(diào)度控制系統(tǒng)與電力系統(tǒng)安全運行[J].科學與信息化，2017，（15）：43-44.