海上平台电网校核中关键参数取值探讨

海上平台电网校核中关键参数取值探讨

金秋许晓英马金喜高阳陈建玲

中海石油（中国）有限公司天津分公司天津300459

摘要：本文讨论了海上平台电网校核中关键参数的取值方法，主要涉及到电网基础数据、主电站机组负荷率以及电站备用容量的确定方法。

关键词：海上平台；电气方案；前期研究；电网校核；发电机

0引言

在前期研究海上平台电网校核中，首先涉及到的是设计基础问题，如果没有夯实的设计基础，将直接导致后续方案随着基础数据的变化而反复。同时，选取不同的机组负荷率以及发电机的备用容量，可能造成发电机台数的增减。据测算一台Titan130机组全生命周期的费用高达1个亿，因此，对于某些项目，新增电站数量的增减，甚至影响了项目的去留。本文讨论了在实际设计中基础数据的确定方法，主电站机组负荷率的一般取值方法以及特殊情况下的取值方法，最后分析了海上平台电网中发电机备用容量的选取方法。

1基础数据

为了较为准确全面的校核电网，需要收集以下数据：发电机的现场最大出力、电网的当前负荷及逐年预测负荷（一般为25年）、电网内各平台的电气总单线图、电网内各平台电气设备房间布置图。发电机的出力及电网负荷值均需要分冬夏季，特别是在基设阶段，在前期研究阶段，数据缺失的情况下，可以考虑只校核夏季或者冬季的负荷，原因在于，虽然夏季发电机的现场出力较小，但是电网内电伴热的负荷也较小，而在冬季虽然发电机的现场出力增加，但是电网内的电伴热负荷也有较大幅度的增加，从总的效果上看，如果夏季校核的结果和冬季校核结果基本具有一致性。

发电机现场最大出力指发电机在该环境条件下最大的稳定连续带载能力。对于新机组发电机的现场最大出力可以由厂家根据平台所在位置的海拔、温度等环境条件给出，而对于电网内老机组发电机的最大出力，由于设备老化等原因已经不能达到机组投用时的最大出力，这时就需要作业公司根据实际运行情况给出合理的值，但是，在很多时候，由于电网负荷较小，发电机并未达到过最大的稳定连续带载能力，此时，我们也可以以作业公司提供的发电机连续带载能力进行校核，但是，以连续带载能力进行校核时，将不再校核发电机的负荷率。电网的预测负荷需要考虑未来15年至20年平台的规划配产，如果无法提供预测负荷值，我们假设后续的负荷与当前的负荷一致。

鉴于上述数据是电气方案设计的基础，任何一个数据的变动，都有可能使已完成的方案推到重来，因此，在项目开始的阶段，项目组必须和相关的作业公司就设计基础达成一致，形成会议纪要或者以函件的形式确认研究基础，避免后续方案的反复。

2机组负荷率

主电站机组的设计负荷率=总设计电功率/（机组总现场电功率（扣除备用））*100%。设计时要求负荷率≤90%，并力求达到85%90%，使机组的装机功率得以足额利用，以降低初始投资。其次，全部值或者全部设计工况，力求在经济工况区，次之在一般工况区，避免在非工况区长期运行。往复式主电站机组的经济工况区约为70%100%，一般工况区约为40%70%，非经济工况区约为40%以下的额定负荷范围内。

主电站设计负荷率是电网校核的关键参数，前面介绍的是一般设计原则，根据项目的具体情况也略有差异，总的来说，设计负荷率建议控制在80%90%范围内，最大值不宜超过90%。原因如下：①主电站机组按负荷特性运转，最高效率点一般在80%90%负荷率范围内。②考虑主电站机组在运行过程中的功率递减，以及同步并联运行机组间有功功率分配差度等影响，留有10%的负荷余量是必要的。③考虑前期设计阶段，由于设计深度不够，难免有漏项或估算不精确，致使需要的电负荷量可能偏小，为此推荐前期设计阶段取上限值（即80%），后期设计阶段力求控制在90%及其以下。

在项目效益较差，投资偏紧的情况下，也会出现值偏大的情况。此时，若再增加一台机组，不经济或无更适合的机组选型。在此情况下有如下的应对措施：①对值的概率（即最大设计电负荷量出现的概率）作分析，若出现较低，则取值可略高。②对燃气轮机电站而言，夏季35℃时的总现场功率值出现的时间很短（对渤海油田而言，一年内，35℃以上环境温度出现的总累计时间一般只有几十天，而在每天中也只有34个小时），由于最大总现场功率值出现的时间概率很短，在出现时间段内，可采用人工调整限制电网负荷的办法，降低总负荷值或者短时高负荷运行。③高峰时备用机组投入运行。④增设一台小容量风冷柴油发电机组，补充功率差额。

3备用容量

备用容量指为保证系统不间断供电，并保持在额定频率下运行而设置的装机容量。包括负荷备用（即热备用）、事故备用和检修备用。负荷备用是指为担负电力系统一天内瞬时的负荷波动和计划外的负荷增长所需要的发电容量。事故备用是指电力系统中为保证正常供电所需的发电容量。检修备用容量是指在电力系统一年内的低负荷季节，不能满足全部机组按年计划检修而必须增设的发电容量。一般负荷备用容量为最大负荷的2%5%，低值适用于大系统，高值适用于小系统。电力平衡中检修备用容量可按最大发电负荷的8%15%考虑。而事故备用容量根据经验一般为最大发电负荷的10%左右，且不小于系统中一台最大单机容量。

上述的备用原则主要参照《电力系统设计手册》，但是该手册主要针对陆地大型电网及大型的水电厂、火电厂发电机的备用容量。海上油田电网相比于陆地电网有以下特点：①规模小。国内海上最大油田电网装机容量只有175MW，仅相当于陆地一台中型发电机的出力。②负荷可预测。海上油田电网的负荷组成相对简单，可以较为准确的预测电网一年甚至油田全生命周期内的负荷。③油田电网有完善的EMS系统，在发电机故障时可根据预先设定的工况及时卸载负荷。④系统相对简单，油田电网一般采用单母线、单回路供电，网络结构简单，易于分析。⑤油田电网内发电机台数相对较少，国内最大的海上油田电网SZ36-1电网共有16台发电机，每台发电机的大修时间约为15天，总的大修时间为240天，因此，在16台发电机组中备用两台发电机组即可满足维修与备用的要求。

4总结与建议

根据上文的讨论，海上平台电网的校核涉及到一项重要工作即确认电网校核的基础，和两个关键参数即机组负荷率与发电机的备用容量。在项目开始阶段需要将电网中发电机的出力、电网负荷等基础数据以函件或者纪要的形式确定下来，避免后期方案反复。对于主电站的设计负荷率一般要控制在90%以内，在前期研究阶段，最好能控制在85%左右。当然，在项目效益较差，投资偏紧的情况下，结合油田电网的实际情况，综合考虑电网的实际运行状况，并采取相应的控制措施，可以允许负荷率略微偏大。而对于电网的备用容量，不能简单照搬陆地电网的设计方法，需要结合油田电网的特点，在考虑大修时间与倒机后可以减小发电机的备用容量，以充分利用已有发电机，降低投资。

参考文献：

[1]《电力系统设计手册》电力工业部电力规划设计总院编[M]．北京：中国电力出版社，1998

作者简介：

第一作者：金秋（1986-），男，工程师，现主要从事海上油气田开发工程电气研究设计。