浅谈海洋平台电气节能技术

海洋石油工程股份有限公司 徐 洋 田 锋

为积极响应国家的政策和号召，中国海洋石油总公司于2010年颁布Q/HS 13008-2010《海上油气田工程设计节能技术规范》标准文件，海上平台电气设计应贯彻节约能源、合理高效利用能源的原则，从而达到减低能源消耗，提高经济效益的目的。本文从能源的综合利用、高效电力变压器应用、照明节能设计和节能型电动机及变频器应用四个方面对海洋平台电气节能技术进行探讨，给出了电气设计过程中与节能设计相关的一系列建议，以实现节能减排的目的。

1 能源的综合利用

目前，海上油气田电力供应一般由平台发电机发电供应，发电机由原动机驱动，原动机的燃料分为天然气（气田自产）、原油（油田自产）和油田伴生气（油气田自产）等几种。这种从燃料燃烧到用户用电的过程，经过化学能-热能-动能-电能四个环节，中间产生大量的损耗，同时也消耗了大量的不可再生能源。近些年来，风能发电在陆地上的应用已蓬勃发展。在海洋平台，风能发电也已经有了初步的尝试，通过风力发电机将丰富的风能转化为电能给海上平台供电已经成为现实。在中国渤海海域利用某项目原单点系泊导管架作为风电机组的结构基础，安装了一台1500kW直驱永磁式同步风力发电机组通过一根5km的复合海底光/电缆将电能送至油田CEP平台，并与CEP平台自有电站并网发电，以满足平台生产用电需求。风能作为一种取之不尽、无任何污染的可再生能源，风力发电与平台电站联网供电更多的推广将使得海上平台电站减少对燃料的依赖，节约大量的不可再生能源，提高经济效益。

2 高效电力变压器应用

海洋平台变压器是海上平台电力系统配电环节的主要能耗大户。海上平台主要采用F级绝缘、B级温升的环氧树脂浇注干式变压器，目前大部分国内厂家生产SCB9系列产品。随着国家能源政策的出台，新的国家标准GB 20052-2006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》于2006年7月1日起正式实施，要求四年后SCB10系列产品的损耗指标将成为干式变压器市场准入的损耗限定值。

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表1给出海洋平台常用的干式变压器SCB9与SCB10系列产品所对应的损耗，通过计算可以得出同等容量情况下，SCB10系列变压器比SCB9系列变压器损耗降低6%左右。

表1 SCB9型与SCB10型变压器损耗对比

3 照明节能设计

海上平台电气设备中，电机为能耗最大的生产设备，其中约80%为中小型电机，国产Y系列电机平均效率约87%，而国际先进水平为92%。采用高效率电动机是目前的国际发展趋势。最新出台的IEC 60034-30标准将电机效率分为IE1-4四个等级。我国承诺从2011年7月1日起执IE2及以上标准（GB 18613-2006）。

（2）应该摒弃民营企业中不科学的人力资源管理观念，及时转变用人观念，吸引优秀人才。企业应该意识到人力资源是企业提高竞争优势的强有力资源，珍惜每一位优秀的人才，充分挖掘每一位员工的潜能，做到人尽其用，严禁聘任一些没有能力的人，造成对公司资源的浪费；此外，要严格完善岗位管理制度，确定各岗位人才的基本职责与权限，做到权责统一，使人力资源得到高效配置。

通过表2的数据对比可以得出，与传统光源相比LED灯具光源在效率、使用时长、启动时间、色温范围、显色性等方面有较大的优势；由于LED灯具的特殊设计，使得后期灯具安装维修方便。灯具和灯泡使用寿命增加，使得维护工作量对比传统灯具极大减少；此外，LED灯具在全寿命周期内（包括采办，电力消耗等）的综合费用对比传统灯具，LED灯具的成本优势也非常明显。表3选取某项目对比选择LED灯具和传统灯具的方案所产生的总成本。

表2 LED灯具与传统灯具性能比较

表3 LED灯与传统灯具成本对比

从表3数据对比结果分析，LED灯具相比平台使用的传统光源灯具有节约电能，减少灯具维修频率降低更换费用的特点，能够显著降低生产成本。基于LED的优良性能和节能效果，现在新开发的海上平台及生活楼项目已逐渐开始大量使用LED灯具。

4 节能型电动机及变频器的应用

4.1 节能型电动机

现阶段海洋石油平台上灯具的光源还是以传统光源为主，例如荧光灯、金属卤化物灯等。虽然技术成熟，但是也存在一些弊端。比如：效率低、不节能、寿命短、不环保等缺点；这些缺点又造成这些灯具需要比较频繁的维修和灯泡跟换。此外，海上作业施工环境较陆地来说更困难更复杂，会给作业施工人员带来极高的风险。

4.2 变频器

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检查单元和微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需求来提供其所需的电源电压，进而达到节能、调速的目的。另外，变频器还有很多保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

(1)高岩温条件下支护结构的温度分布经历了支护结构施工温度急升期、养护期温度缓降期和运行突降期等3个阶段。在支护结构喷层施工前，环境温度及洞壁温度主要受初始岩温影响，通风后温度降低幅度较大，可较快形成调热圈；在喷层施工后，围岩会出现一定程度温升，喷层与围岩交界面出现热量聚集，可采取降低支护结构的降温路径、提高支护结构导热系数及加大通风等施工措施；在运行期过水时期，过水使得支护结构表面温度发生突降，时间主要集中在24 h内，围岩体内部也将形成一定范围的低温圈，对支护结构产生应力冲击。

结束语：电气节能技术是海上油气田工程设计节能技术一个非常重要的组成部分，节能理念应贯穿整个海洋平台电力系统设计流程。在进行供配电方案设计时，应选用低损耗节能型变压器；在照明设计过程中，应根据不同工程的使用要求合理选用高效节能型光源；在设备选型时，需要与暖通、机械等专业协调配合，合理采用节能型电动机及变频器；需要进一步强调的是，全面系统地实施节能技术比单一设备节能更有效。