多能互补集成优化在胜利油田推广应用的前景分析

刘宏亮 刘子勇 邢建军 徐英杰 徐彬彬

（中国石化集团胜利石油管理局有限公司新能源开发中心）

胜利油田分为东西两个工作区域，东部主要分布在山东省东营、滨州、德州、济南、潍坊、淄博、聊城、烟台等8个市的28个县（区）内，主体位于黄河下游的东营市。按地质构造区划，山东省境内可供找油找气的勘探区域属于渤海湾盆地，主要有济阳、昌潍、胶莱、临清、鲁西南等5个坳陷，其中济阳坳陷和浅海地区是胜利油田勘探开发的主战场。西部主要分布在新疆、内蒙古、青海、甘肃、宁夏等5个省（自治区），涉及准噶尔、吐哈等11个盆地。

1 新能源开发利用面临的形势与机遇

年非化石能源占一次能源消费比重15%的目标，加快建立清洁低碳、安全高效的现代能源体系，促进可再生能源产业持续健康发展。《地热能开发利用“十三五”规划》公布了地热产业的重大项目布局：将根据资源情况和市场需求，选择京津冀、山西（太原市）、陕西（咸阳市）、山东（东营市）、山东（菏泽市）、黑龙江 （大庆市）、河南（濮阳市）建设水热型地热供暖重大项目。胜利油田地热余热开发利用被纳入其中。要求东营市要充分利用水热型地热资源和胜利油田污水余热，“十三五”期间新增集中供暖面积1200×104m2。

1）严峻的环保形势促进新能源开发提速。随着燃煤产生的烟尘、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮等大气污染物增加。我国已成为继欧洲、北美之后的第三大酸雨（pH小于5.6）沉降重点地区之一。统计数据显示，2016年中国仍然是世界上最大的能源消费国，占全球能源消费量的23%、全球能源消费增长的27%。而中国依旧高度依赖对煤炭的消耗，煤炭仍是中国能源消费中的主要燃料（占比为62%，但是其产量下降7.9%）。因此，借助全球能源消费的转型升级，中国持续发力新能源，有其必然性和紧迫性。

2）有利的政策倾向助推新能源开发提速。《可再生能源发展“十三五”规划》中提出：实现2020

2 胜利油田东部区域新能源资源优势

2.1 地热资源

济阳坳陷作为胜利油田勘探开发的主战场，同时也储藏着丰富的地热资源。平均地温梯度达37℃/100 m，大地热流值为529～815 MW/m2，平均为658±5.4 MW/m2。利用热储法计算出济阳坳陷地热资源量为6883×108GJ（折合标煤234.9×108t），热储主要分布在馆陶组和东营组，其中东营组地热资源量为2115×108GJ，占总资源量的30.7%，馆陶组地热资源量为4768×108GJ，占总资源量的69.3%，根据DZ 40—1985规范规定，济阳坳陷热能回收率取25%，计算可回收地热资源量为1721×108GJ（折合标煤58.7×108t），有效地热资源量 1221×108GJ（折合标煤 41.7×108t）[1]。

2.2 污水余热资源

胜利油田现有污水处理站72座，日处理污水量约86×104m3，污水温度在43～60℃。按10℃温差计算，年可利用余热资源1305×104GJ。近年来，胜利油田积极推进油田余热资源开发利用，现已实现污水余热资源综合利用率30%以上，取得了良好的经济效益和社会效益。

2.3 太阳能资源

东营地区年平均太阳总辐射量为5199 MJ/m2，即1441 kWh/m2，年平均日照时数2 712.5 h，为太阳能资源三类地区，接近资源较丰富的二类地区[2]。胜利油田总占地面积833.4 km2，其中井场占地266.7 km2，油田闲置土地、井场及厂矿屋顶等约130 km2，用电区域点多、面广，有足够的建筑屋顶和场地资源，具有开发光伏、光热的光照和场地资源优势。

2.4 风能资源

山东沿海海岸线超过3100 km，平均风速介于4.1～7.0 m/s，东营/滨州沿海区域风速为6.4～6.6 m/s，平均有效风功率密度为306.8～356.5 W/m2[3]。根据《山东省电力发展中长期规划》，预计到2020年，山东省风电总装机将达到1400×104kW，到2030年，总装机容量达到2300×104kW。风力资源主要集中在渤海湾、沿海滩涂一带，胜利油田以河口、桩西、孤东等3个采油厂区域为主，海上油田还存在废弃平台。

3 多能互补集成优化应用前景

3.1 新能源利用具有广阔的市场空间

胜利油田作为国内大型油气生产基地，既是产能大户，同时也是耗能大户。特别是随着东部老油区采出液综合含水日益上升，原油产量逐步递减，地面工程系统能力过剩，运行能耗高，吨油气成本居高不下，影响着油田开发整体效益。目前油气生产主要耗能设备主要分布在机采、注水、注汽、集输四大地面工程系统，现有主要耗能设备设施3万余台，吨油气综合能耗达到110 kg标煤以上，能源消耗占分公司油田板块总能耗的90%以上，急需利用清洁能源替代常规化石能源，以提高能源系统综合效率，降低生产运行成本，削减安全风险。

3.2 多能互补成为新能源利用的重要引擎

风电出力大小随着风速大小而变化，具有很强的随机性和间歇性特点，变化无规律，出力不可调度。因此，风电的装机容量在电力系统中不能作为有效容量，只能向电网提供电量。光伏发电受昼夜、季节、气候以及晴、阴、云、雨等随机因素影响大，大规模接入电力系统会对电力系统的稳定、安全、经济运行产生较大的影响，装机容量起不到有效容量作用；发电利用小时数较低，单独并网输电经济性较差，季节性变化呈现一定规律，单独利用效率低、成本高[4]。而油田油气生产需要连续性和可靠性，通过多能互补集成优化对风能、太阳能发电、蓄能、火电进行优化组合配置，互补运行，取长补短，实现多能协同供应和能源综合梯级利用，提高电力输出功率的稳定性，提升电力系统消纳风电、光伏发电等间歇性可再生能源的能力和综合效益。

3.3 多能互补的主要方向

3.3.1 “地热+余热”互补在冬季清洁取暖

充分利用东营地区水热型地热资源储量大、稳定可靠，以及胜利油田污水余热生产连续稳定的有利条件，作为集中或分散供暖热源。选择具有示范作用、辐射效应的生活区域建设供暖项目，通过“地热+余热”互补实现能源梯级利用，大力发展热泵、蓄热及中低温余热利用技术，进一步提升余热利用效率和范围。

3.3.2 “光伏+余热+天然气”互补在油田站场

联合站作为油田原油、天然气、油田污水集中处理的枢纽，也是油田主要耗能节点之一，用热以燃烧天然气为主，动力系统以用电为主。油田伴生气作为燃气资源，油田回注污水余热作为热能资源，以及各集输站库具有良好的闲置屋顶资源，发展分布式光伏不受光伏电站指标限制，所发电量可就地消纳。“光伏+余热+天然气”多能互补在油田联合站具有广阔的应用前景。

3.3.3 “风电+光伏”互补在沿海矿区

沿海区域风电夜晚出力大，与光伏发电之间具有一定的互补性。同一地区风光互补，共用输电线路，同样的并网容量能够输送更多的电量，可在一定程度上提高输电小时数，改善输电线路的经济性[5]。充分利用河口、桩西、孤东等3个采油厂渤海湾、沿海滩涂一带风力资源优势，推行风力发电。上述石油矿场地域广阔，可同时发展光伏发电系统建设，通过风光伏电打捆并网互补可取得明显效益。

4 认识与建议

随着地热能、余热、太阳能、风能等清洁能源利用技术迅速发展，胜利油田在多种资源并存的优势下，实施多能互补集成优化是必要的并且具有显著效益。不仅可以降低生产运行成本、削减安全环保风险，同时可以缓解间歇性电源对电网的不利影响，提高电网消纳能力，增加可再生电能比重。尤其是在当前低油价形势下，推进油田常规能源向清洁能源转型跨越，多能互补成为培育油田效益增长点，发展绿色产业的重要举措。

[1]赵书波，徐彬彬，李凤明，等.胜利油田地热资源开发与利用[J].地热能，2016（5）：25-28.

[2]张洪卫，张立清，刘春兰.东营市太阳能资源评估分析[J].浙江农业科学，2011（6）：1404-1405.

[3]王静，曹洁，邱粲，等.山东沿海风能资源分布特征及评估[J].南京信息工程大学学报：自然科学版，2014，6（4）：342-348.

[4]张乐平.多能互补—促进可再生能源发展的有效途径［J］.西北水电，2012（1）：7-12.

[5]王社亮，冯黎，张娉，等.多能互补促进新能源发展[J].西北水电，2014（6）：78-82.