网电接入可行性及节能减排效益分析

文 蒋光均 金光智 中国海洋石油(中国)有限公司崖城作业公司

崖城气田是中国海洋石油总公司旗下的第一个海上气田，也是国内最大的海上气田。中海油崖城作业公司南山基地在研发阶段就确定了完整的自供电系统方案，但实际发电机功率远远超过供终端生产、生活用电，而且还排放烟气、散发热量和噪音等，造成极大的资源浪费和环境污染。随着南方电网在海南的供电系统已经完善，具备了南山基地由自发电改为南方电网供电的条件，不仅可以实现节能减排，而且具有很好的环保效益、经济效益、社会效益。

1 现状分析

1.1 平均年耗天然气量

根据最近7年来南山终端2台透平发电机消耗的天然气数量（表1）看出，每年消耗的天然气值相差不是很大，取平均值为V1=550.3万m3。

1.2 天然气利用率低

1.2.1 年耗天然气理论发电量

单位天然气平均低位发热量Q1=34877kJ/m3；单位电能消耗热量W1=3596kJ/kWh；年均消耗天然气产生的热量Q2=Q1xV1=191928131000kJ；那么，我们年消耗的天然气理论发电量W2=Q2/W1≈53372673kWh。

1.2.2 南山基地的实际用电负荷

根据投产以来的多次统计，生产生活用电83%时间段P1=600kW；生产生活用电17%高峰段P2=1000kW。则南山基地消耗的有用功率P3=P1x83%+P2x17%=668kW；功率因数COSΦ=0.77（巡检抄表记录，一般是在0.76～0.78，取其中间值）；总功率P=P3/0.77≈868kVA。按一年计算消耗的总功率W3=Px24(h)x365(d)=7599584kWh。

1.2.3 天然气发电效率低

按1.2.1和1.2.2所得，天然气发电效率η1=W3/W2=7599584/53372673≈14.2%。由此可以看出，天然气发电效率非常低，发电效率不到1/5。

综上所述，南山所消耗的天然气超过80%的能量以热量的形式释放到大气中，不仅利用率低，而且造成极大的能源浪费，所释放热量还污染环境。

1.3 废气排放

目前，南山基地天然气的主要组分为C1～C3组分及CO2，其他气体包括氮气和硫化氢的含量非常少。

根据中海油环保部门和三亚本地环境监测部门的燃烧测试数据，1m3天然气燃烧后产生24.55 m3废气(不含水汽)，即：V2=24.55 m3,那么全年排放的废气V=V2xV1=24.55x550.3=13509.9 m3。

1.4 自备发电机效率低

目前南山基地配备有2台透平发电机组，正常情况下，一台透平发电机运行，另一台备用，根据1.2.2可知，南山基地所需功率为P6=668kW，而自备的发电机功率为P4=3.47MW，所以，发电机的发电效率η2=P3/P4=668/3470≈19.2%。约相当于发电机总功率的1/5，远远没有达到发电机设计的额定功率，对发电机本身是一种极大的浪费。

2 南山基地内配电设施的改造可行性

2.1 市电接入供电设施的可行性

现有供电系统电压为国内非标电压等级3.3kV，由2台透平发电机供电，应急情况下1台柴油发电机作应急电源，供电原理见图1。

图1 南山基地自发电供电系统图

图1中透平发电机TG1，TG2的输出电缆通过开关GB1、GB2的上游接线端接入，下游输出直接接入3.3kV母线排，两条市电电源电缆分别接入发电机开关GB1、GB2的上游端即可，下游输出不变，只是改变电源而已，由原来的发电机电源变为市电电源，不存在任何技术改造的困难。

2.2 市电供电系统的可行性

市电供电系统采用双回路供电见图2。

2.3 现有配电系统改造的可行性

为了保证南山基地生活和生产的连续性，不影响向下游用户供气，故配置了1台柴油应急发电机（EG）作应急之需。

由于目前网电电网暂不允许自发电并网，为了保证应急发电机定期带载测试，经查阅资料和计算，应急发电机所能承受的最大冲击负荷和母线B所带负荷大致相当，不会因为合闸或跳闸发生瞬间加载或卸载而发生应急发电机高振动关停。所以，在应急发电机测试时，如果是变压器TR2带载，只要将负载转移到变压器TR1（如果是变压器TR1带载，则不存在转移），则只需在应急发电机开关EGB与联络开关TB之间设置互锁，即：应急发电机合闸，则TB的开关跳闸；应急发电机跳闸，则TB的开关合闸。就可以实现母线B上的应急负载由应急发动机带载，其他负载由变压器TR1通过母线A带载，实现应急发动机的带载测试。通过以上分析，市电供电系统的接入，对下游开关柜的改造不存在任何技术上的难题，是完全可以实现的。

综上所述，无论是市电供电系统的建设、市电与现有供电设施的接入，还是现有供电系统的改造，都不存在任何技术上的困难，都是可行的，完全可以实施。

表1 年耗天然气数量统计

表2 前期投入

表3 自发电年耗费用

表4 网电年度费用

3 节能减排及社会效益

3.1 节能减排效益

根据能量计量单位近似换算系数，1m3天然气相当于M1=1.3300kg标准煤；那么南山基地自发电一年消耗的天然气折合为标准煤M2=M1XV1=7318990kg≈7319t。

从1.2.2可知，南山基地实际消耗电力W3=7599584kWh；根据能量计量单位近似换算系数1kWh电力相当于标准煤M3=0.1229kg；实施网电后年消耗标准煤M4=7599584X0.1229≈934t。由此可知，如果南山基地实施网电后，全年约可节能减排标准煤M=M2-M4=7319-934=6385t。

图2 网电供电系统图

3.2 经济效益

3.2.1 前期一次性投入

首先从工程上分析投入，前期投入包含主线路和辅助两部分，主线路部分主要包含开关、计量装置、电缆、变电站及变压器等；辅助部分主要包含电容补偿、直流电源及消防设施等，一次性全部投入见表2。

3.2.2 自发电费用

按照2011年三亚居民用气价格2元/m3计算，再加上维护自发电设备每年费用，总计费用约1200万元，如果改为市电直接供电，那么该笔费用将节省，详见表3。

3.2.3 网电年度总费用

南山基地由自发电改为网电后，其费用主要包含电费、设备设施维护费和所缴纳的容量费，其年度总费用约为759万元从表2、表3和表4可知，项目前期一次性投入Q1为745万元，取消自发电，每年节省的维护费和销售天然气的收入Q2为1200万元，市电线路及设施维护费用和年度电费Q3为759万元，则项目初期投资的回收周期T=Q1/(Q2-Q3)=1.69年。此后，每年可以为气田净节约费用Qnet=1200.6-759.2 =441.4万元。

4 社会效益

目前三亚市1个家庭单月所消耗的天然气大约为20.8m3，南山基地1年节约的自发电天然气能满足22047户家庭，也就是。对缺少自然资源的海南省来说，具有极大的社会意义。