基于綠色發展戰略的能源管控構建研究
——以勝利油田能源管控中心為例

解宇欣,李來俊

(1.哈爾濱工業大學(威海) 經濟管理學院,山東 威海 264209；2.中國石化勝利油田分公司 安全環保質量管理部， 山東 東營 257000)

能源是國家重要的戰略資源，是經濟社會可持續發展的物質基礎和根本保障。節約能源和提升能效水平已成為解決我國能源短缺和優化能源結構問題的首選思路。勝利油田作為老油田的典型代表，面臨著能耗總量居高不下，能效管理水平不高等問題，嚴重制約油田高質量發展，亟需通過實施節能減排實現綠色發展，持續增強企業核心競爭力,能源管控是油田高質量發展的必然選擇。從國家對石油化工企業的要求看，工業和信息化部明確要求，年耗能30萬噸標準煤當量(Tons of Carbon Equiudent, 以下簡稱tce)以上的石油化工企業要建設能源管控中心；從油田能源消耗強度看，傳統的能源管理模式已無法滿足油田高質量發展的要求，油田能耗對比美孚、殼牌等國際先進油公司仍有較大差距，能源管理模式依然粗放。陳由旺[1]針對節能提效面臨的問題與挑戰，提出發展節能工藝技術、能量系統優化、智能化能源管控、余熱余壓等余能高效利用、新能源技術等方面的節能技術發展方向。楊波[2]總結大數據綜合能源所呈現的優勢，從創新綜合能源服務理念、加強綜合能源管控與運營統籌、加強技術創新、加強監督與管理4個方面提出建議。魏文勇[3]通過能源管控系統的研究與應用，以互聯網、能源管理數據庫為基礎，通過能源在線計量，初步解決“能耗數據人工抄錄實時性差、采集數據不同步，能耗指標實效性差，能源消耗構成不清”等問題。魏吉祥[4]從我國工業企業能源管理現狀出發結合能源管理體系標準研究，分析能源建設失敗的普遍原因，提出企業加強能源管控項目建設的質量管理方式。研究針對勝利油田能源管控現狀提出構建能源管控的具體舉措。

1 勝利油田能源管控存在的問題

勝利油田是我國重要的石油工業基地, 目前有東部、西部兩個探區。東部探區濟陽凹陷主要分布在山東省東營市等8個市的28個縣(區)內以及海上遼東東地區，主體部分位于東營市；西部探區分布在新疆等4個省(自治區)，主要工區位于準噶爾盆地。下設16個開發單位、1個集輸總廠、1個自備電廠、32個專業化和后勤輔助單位。截止2020年末，油水井總數32 019口、注水站388座、接轉站77座、聯合站66座、供電線路962條，具有點多線長面廣的特點。勝利油田能耗主要涉及油氣提升、注水注聚、油氣集輸等開發過程，能耗形式主要為電能。2019年勝利油田產液29 199萬t，年消耗電能515 931萬kW·h，消耗天然氣37 828萬m3，消耗汽柴油3.18萬噸，噸油氣綜合能耗103.92 kg標煤，每年能源消耗成本占操作成本的28%。盡管在節能技術與管理方面采取許多措施，但由于耗能節點多、能耗總量大，在能源管控方面還存在信息不能有效集成利用等問題。

1.1 信息化建設缺乏整體規劃

信息化建設存在部分供電線路、耗能設備能源消耗計量不完善、不準確，信息系統之間不貫通，節能減排工作缺乏數字化支撐。如，中國石化勘探開發業務協同平臺(Sinopec E&P Business Cooperation Platform ，以下簡稱EPBP)、生產指揮系統(Product Control System，以下簡稱PCS)、電力系統、設備管理等系統開發時缺乏整體規劃，相關系統之間沒有能源消耗數據集成，造成“信息孤島”，導致能源管控的統計周期長、崗位關聯性和協同性差等問題。雖然每年層層下達目標，但由于缺少過程管控平臺和針對性強的措施，導致管理效率低，數據權威性存疑。

1.2 能源優化動態性不強

能源有效利用率偏低，從勝利油田注采結構看，含水超95%油井產液量占2/3，產油量僅占1/6，這部分油井與低含水油井耗電基本相當，造成低效能耗占比高，產液結構亟待優化。從稠油產量占比看，稠油約占全部產量19%，能耗占比卻高達55.1%，采油工藝技術優化力度仍需加強，開采方式需要進一步改進。從地面設施整體布局看，部分油藏產能與地面設施匹配度不足，存在“大馬拉小車”現象，需要動態優化地面設施，降低地面系統能耗。

1.3 能源消費結構不合理

從能源實物量消費來看，2019年勝利油田能源消費總量達到242萬噸標準煤當量，采油污水余熱、地熱、太陽能、風能等可再生能源僅占4.5%，2020年新能源占比為7.66%，新能源利用率偏低，新能源替代和應用力度仍需進一步加強。

2 能源管控中心構建

2020年以來，勝利油田大力踐行綠色低碳發展戰略，聚焦綠色發展、綠色能源、綠色生產、綠色服務、綠色科技、綠色文化等六大行動，明確綠色發展目標和路徑，加快能源管控中心建設，推進能效提升工程，堅持把地熱、太陽能、氫能等新型能源發展作為戰略性任務來抓，加快形成多能互補的綜合能源利用模式，“十四五”末，力爭油田碳排放總量和綜合能耗均下降10%以上。

2.1 能源管控中心建設目標、系統架構與職責定位

能源管控涉及到勝利油田的地質開發、生產運行、信息及財務等多個部門，要符合法律法規及地方政府節能減排等要求，要從組織機構、制度標準及管控機制建設等方面進行全面梳理完善，確保能源管控建設高標準順利建設實施。充分發揮能源管理信息化對油田建設的支撐作用，加強全過程和關鍵節點監控，實施油藏、地面、區域一體化的節能優化，提高能源利用率和能效管理水平，最終實現能流可視化、在線可優化、效能最大化。

在油田層面成立領導小組，統一能源管控長效計劃的審定、實施和考核，統籌實施運行協調，明確構建“油田—開發單位—管理區”三級貫通系統架構，搭建“能耗監控、報警預警、能效評價、能效優化、統計考核”5個功能模塊，遵循智云總體架構，統一認證、統一標準、統一風格，構建“351”能源管控體系[5]。油田層級定位為宏觀監控與指揮運行，開發單位層級定位為動態分析與協調組織，管理區層級定位為現場操作與日常管理。力求基于EPBP日度生產數據、經營數據以及PCS實時數據，實現能流供配可視化。在此基礎上，通過攻關設備優化技術、區域一體化節能技術，實現設備在線可優化、系統提效一體化，最終達到能效最大化(見圖1)。

2.2 能源管控中心主要建設內容

圍繞勝利油田能源管控中心建設，主要從能耗監控、能效評價、能效優化、能效預警、統計考核等重點環節開展以下5個方面工作：

2.2.1 完善計量，搭建能耗監控平臺

能源消耗數據集成監控是基礎也是難點。針對油田能耗設備存在點多、線長、面廣，導致電量計量不清，責任不明。通過分析經營需求與業務現狀，完善供電線路及用電消耗點、電力自動化數據采集，打通量價耗精準管控“最后一公里”。按照“組件化”思路，以電力拓撲庫為主線，集成整合EPBP、PCS、電力系統等數據資源，匹配設備檔案庫靜態參數，形成“網結構、能流向、點能耗”的電力供、配、用拓撲關系網，打通電力系統、設備系統等“信息孤島”，有效集成能源消耗數據資源，解決能耗統計周期長，崗位關聯性、協同性差的問題，實現全方位、立體式能流可視化供配，做到分線路能耗異常的實時感知、日度預警分析，實現電量、電價、電費精準核算，解決“用電不管電、管電不用電”，用電管理“兩張皮”的問題，油氣開發單位可以參考分析油氣產量波動分析電量波動，進行電量趨勢分析[6](見圖2)。

圖1 油田能源管控中心“351”體系架構

圖2 勝利油田能源管控中心數據集成

2.2.2 創建圖版，建立能效評價系統

依據國家、行業和企業標準，通過建立涵蓋采油、注水、集輸、供配電4大系統12類指標的1套評價圖版(見圖3)。分系統通過自動采集能耗數據，依據不同系統指標，圍繞能耗設備耗能的合理性實現智能化評價。改變以往以點帶面的評價模式，形成一整套標準化、集成化在線評價體系。評價以對標提升為手段，以設施設備、組織機構為主體，將能耗實際水平與能耗標準、計劃指標、同類主體，自身歷史對比。評價指標涵蓋油田生產過程中百米噸液耗電、電機功率因數、采油和注水系統效率、單耗、平衡度、泵效、線損率、變壓器功率因數等關鍵指標。依據能效判識標準和設備實際能效平均水平繪制出標準線、平均線，利用分系統能效評價圖版，每日對所有能耗設備在線評價，依次分出高效區、潛力區、低效區，實現重點設備耗能水平全樣本、全時段、實時在線評價，滿足日常生產過程中能耗分析評價需求。如，現河郝現管理區，根據不同油藏類型評價圖版，對稀油區高含水、低效益油井291口評價噸油耗電不達標油井占比16.7%，通過技術人員分批次優化治理后日節電量1.04萬kW·h。依據注水系統能效評價，結合注水泵等重點設備能耗變化情況，合理運用“機泵調整、削峰填谷”等技術改善供需匹配，深挖節能降耗潛力，對河111注水泵站內3#柱塞泵改造，更換了泵頭+大柱塞直徑,河111注水站內注水泵由兩臺運行改為一臺大泵運行，日節電792 kW·h ，年節電28.9萬kW·h 。

圖3 勝利油田能效在線評價圖版

2.2.3 智能診斷，構建能效優化模型

應用標桿對照、理論計算、神經網絡法等方法，構建智能診斷模型，進行自動優化分析，自動推送優化方案，自動跟蹤優化過程，自動分析優化效果，提升智能化能效管理水平。標桿對照法，根據不同油井能耗和工藝類型有強關聯的特點，從油藏和工藝一體化角度，確定5級對比的推薦策略。第一層級優選同開發單元、同層位、同泵徑等工藝類型達標且提液單耗最低油井，在無此條件下進行第二層條件推薦，逐級對比，并通過產液量、平衡度、沉沒度、回壓、沖次、粘度等六個工藝參數維度對比分析，找出短板推薦優化治理方案。理論計算法，以采油工程原理與設計為理論基礎，搭建數學模型，借助信息化手段實現參數輸入、迭代計算、結果篩選和對比輸出4個過程自動化，融合實際經驗參數，保障計算結果準確性，建立一井一模型，理論計算優化空間及潛力。神經網絡法，通過數據清洗、數學建模、等距取樣、模型訓練、預測應用5個步驟建立與實際生產高擬合度模型，對于低效區用能單元，運用訓練成熟的BP神經網絡模型，預測設備能效運行最佳狀態，擇優篩選形成備選技術方案。通過建立能效優化模型，自動推送、跟蹤優化方案和過程，自動分析優化效果，開展生產過程在線優化，實現系統提效一體化，為節能管理工作提供強有力的支撐。如,按照“降次不降液、供排關系最優”原則，由系統推送出可實施的低效井待審方案，供技術人員審核確認后實施。2020年至今，現河郝現管理區通過方案優化推送、技術人員審核，共實施間開9口井，日節電472 kW·h；參數優化40口井，日節電739 kW·h，合計年節電56.7萬kW·h。

2.2.4 劃小單元，建立能效預警機制

能耗階段數據趨勢分析，結合技術人員業務經驗，以“單井”為最小單元，設置診斷預警模型9大類48項，通過分單位、分類別、分時段、分責任人統計各管理區報警處置情況，自動跟蹤評價日常運行，倒逼管理區提升系統應用水平和運行時率水平,實時感知能耗過程細微變化，實現管控實時化、分析智能化。運用分線路用電總量、線損波動、運行質量3類預報警模型，實現從宏觀到具體指標的實時報警和超前預警。通過預報警提示、預報警處置、處置結果跟蹤、處置情況考核，實現分公司、廠、區電量管控的閉環提升。利用單拉井能耗預警管理，實現“錯峰填谷”。如，現河采油廠管轄的單拉井139口，單拉罐128個，過去由于能耗情況不清，部分單拉井電費居高不下，通過實施單拉井在線數據監控和“尖峰平谷”各時段電價差異，有效促進加溫時長、時段匹配的優化，2020年谷期加溫用電占比提升至79.9%，單井加溫電價由0.63元/kW·h下降至0.45元/kW·h，使各管理區之間形成“比學趕超”的濃厚氛圍，充分體現崗位人員的勞動價值，大大提升員工節能降耗的主動性。2020年現河、勝利兩個采油廠分別同比節電6 256萬kW·h、2 486萬kW·h，用電降幅分別為14.9%、3.57%，實現了能耗管控優化。

2.2.5 轉變模式，精準能效統計考核

依托能源管控中心這一平臺，加強業財融合，建立分系統、分設備的用電消耗標準，配套科學電費預算形成機制，避免上下博弈、鞭打快牛現象。按照“比計劃、比先進、比進步”3個維度，根據油藏類型、陸地/海上的不同，建立多維度、分主體、重效益的對標考核管理體系。形成油田季度督導講評、年度考核，廠級日運行、周評估、月總結、季考核的能源管控運行機制。通過創新開展“爭紅旗、奪獎杯、打擂臺、創品牌”勞動競賽，為壓實節能降耗主體責任，設立“節能降耗優勝杯”，積極踐行 “崗崗都是效益源泉，人人都是創效主體”理念，將“大罐電加熱”“電量”“提液單耗”“注水單耗”“集輸單耗”納入到比學趕幫超勞動競賽中，通過指標數據自動提取指標可比、對標可追，能效管理變評為比，實現能源精準管控，效益運行，持續提升能效管理水平。

3 取得的初步成效

運用“PDCA”管理方法，針對勝利油田開發生產特點，分為試點建設、推廣應用、功能提升3個階段。2016年至2017年，油田優選信息化配套建設相對完善的現河郝現管理區試點建設，建成中石化上游板塊首個管理區能源管控中心，實現管理區級能流可視化、在線可優化、能效最大化的建設目標；2019年拓展建設現河采油廠二級能管中心，在此基礎上，2020年9月底，采用“人才+平臺+服務”的市場服務模式完成其余15家開發單位推廣應用，標志著勝利油田用電能源管控中心建設基本到位。目前勝利油田各用能設備和站庫等能耗數據全部自動采集、實時計算、實時分析，實現以供電線路為載體的電力能源閉環管理,同時也為勝利油田實現綠色低碳發展戰略的實施培養專業化技術人才。通過能源管控中心運行，2020年勝利油田16家開發單位同比節電2.28億度，節約電費1.6億元，平均噸液綜合耗電由2019年16.51 kW·h/t下降到2020年15.55 kW·h/t,同比下降0.96 kW·h/t，噸油綜合耗電由2019年214.87 kW·h/t下降到2020年202.29 kW·h/t，同比下降12.58 kW·h/t。能源管控體系的建設和應用，促進油氣開發成本結構優化調整，將降低的消耗性成本優化調整到油藏治理、穩產基礎投入上，提升成本投入效益，推動油藏經營管理良性循環，實現增儲穩油降本的目標和任務。

4 持續提升建議

勝利油田通過能源管控中心建設和應用，著力打造“數在轉、云在算、人在干”能源“管+控”新模式，實現了用電能源消耗的精準管控，推動了油田的節能減排綠色發展。但能源管控是一項系統工程，要圍繞勝利油田能源消耗點多面廣的現狀，立足能源消耗流程再審視、要素再組合、潛力再挖掘，持續探索油氣生產與能源消耗深度融合，不斷拓展能源管控中心功能，通過電力供應及油氣生產大數據分析，從源頭減少能源消耗點，實現能源消耗和生產的最佳匹配，提升能效水平。同時著眼長遠，加快天然氣、風能、太陽能、地熱等新能源模塊以及碳資產管理模塊建設，實現電能、太陽能等新能源一體化運行和管控，為油田內部碳資產的管理及交易模式，探索一條降能耗、減損耗、控排放的多能互補的綠色企業發展之路，促進油田綠色低碳發展。

5 結束語

勝利油田以能源精細化、科學化、集中化管理為主線，完善標準，深化信息技術應用，構建“351”能源管控體系，夯實綠色發展根基。同時與互聯網深度融合創新，廣泛集成涵蓋勘探開發、生產運行、設備管理等數據信息，深化信息技術應用，打造具有勝利特色的能源管控平臺，有力地促進企業能效水平地提升。下一步將拓展能源管控中心范圍和功能，形成支持碳資產管理和多能一體化的管理格局，實現高質量跨越式發展。