蘇里格南電力系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化研究

唐大智，劉炳森，喬 鵬，張雅寧

中國石油長慶油田蘇里格南作業(yè)分公司 （陜西 西安 710018）

蘇里格南電力系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化研究

唐大智，劉炳森，喬 鵬，張雅寧

中國石油長慶油田蘇里格南作業(yè)分公司 （陜西 西安 710018）

蘇南電力系統(tǒng)根據(jù)總體規(guī)劃配套35kV變電站先期建成投運(yùn)，后期生產(chǎn)電力負(fù)荷建設(shè)滯后，存在變電站主變?nèi)萘看?，已投運(yùn)負(fù)載遠(yuǎn)低于主變出功現(xiàn)象。另外，氣田生產(chǎn)和環(huán)境溫度緊密相關(guān)，冬季需要投大功率電伴熱、電暖器等，造成冬季負(fù)荷重、夏季負(fù)荷輕，負(fù)荷變化大，夏季負(fù)荷輕功率因數(shù)低于電網(wǎng)要求的標(biāo)準(zhǔn)值，存在力率調(diào)整電費(fèi)被罰款現(xiàn)象。針對(duì)這些情況，通過分析探討，提出相應(yīng)措施，以此滿足電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，節(jié)約電能、減少不必要的電費(fèi)支出，起到降本增效的作用。

電力系統(tǒng)；主變；功率因數(shù)；電價(jià)

1 電力系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 電源

蘇南區(qū)塊位于鄂爾多斯市鄂托克前旗與烏審旗境內(nèi)，建成并投運(yùn)蘇南-C1站、蘇南-C2站。蘇南-C1站設(shè)35kV變電站1座，電源引自鄂托克前旗城川110kV變電站，為單回路。

1.2 供配電

蘇南-C1站設(shè)35kV變電站，負(fù)責(zé)為蘇南所有生產(chǎn)提供電力保障。蘇南-C1站、蘇南-C2站通過雙回進(jìn)線引自該變電站。站內(nèi)各安裝1臺(tái)200kW應(yīng)急發(fā)電機(jī)，作為備用電源保證外電失電情況下的應(yīng)急供電。

井叢分為含注醇泵系統(tǒng)的BB9′井叢和普通BB9井叢。BB9′井叢供電采用單回10kV線路引自35kV變電站，就地設(shè)置10/0.4kV桿子變壓器，低壓側(cè)設(shè)置動(dòng)力配電箱。普通BB9井叢采用太陽能及風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置作為通信及儀表供電。

1.3 配電線路

蘇南-C1集氣站內(nèi)設(shè)35kV變電站1座，采用單回35kV線路引自城川110kV變電站。單回線路總長約為35km。

蘇南-C1/C2集氣站內(nèi)設(shè)10kV高壓配電間，采用雙回10kV線路至35kV變電站。蘇南-C1站采用地埋敷設(shè)方式，單根長約100m。蘇南-C2站采用架空線路，單回線路長約25km。

井叢供電目前是（BB9′）16座，由35kV變電站10kV高壓出線柜引出至各井叢采用單回路架空線路，線路總長約141km。

2 供電總體規(guī)劃

2.1 規(guī)劃用電負(fù)荷及用電量

主要用電負(fù)荷包括4座集氣站及含注醇泵系統(tǒng)的井場(chǎng)（BB9′）兩部分。

2.1.1 集氣站

1）GGS1設(shè)計(jì)負(fù)荷為487kW，年耗電量為292.2×104kWh。

2）GGS2設(shè)計(jì)負(fù)荷為478.9kW，年耗電量為287.2×104kWh。

3）GGS3/GGS4設(shè)計(jì)負(fù)荷為358.3kW，年耗電量為214.9×104kWh。

2.1.2 井場(chǎng)

注醇井場(chǎng)的計(jì)算負(fù)荷為16.2kW，年耗電量為16×104kWh；普通井場(chǎng)的計(jì)算負(fù)荷為0.4kW。初期規(guī)劃總負(fù)荷見表1。

表1 初期規(guī)劃總負(fù)荷表

2.2 已建成用電負(fù)荷和用電量

由于蘇南建設(shè)進(jìn)度較總體規(guī)劃滯后，規(guī)劃中的GGS3/GGS4暫未實(shí)施，GGS1/GGS2較原設(shè)計(jì)規(guī)劃壓縮機(jī)增壓推后。

2.2.1 集氣站

1）GGS1計(jì)算負(fù)荷為141kW，年耗電量為84.6×104kWh，是設(shè)計(jì)用電量的28.95%。

2）GGS2計(jì)算負(fù)荷為133kW，年耗電量為79.8×104kWh。是設(shè)計(jì)用電量的27.78%。

2.2.2 井場(chǎng)

注醇井場(chǎng)實(shí)際負(fù)荷為3.68kW，年耗電量為3.63×104kWh，是設(shè)計(jì)用電量的22.71%。建成投運(yùn)16座，年耗總電量58.08×104kWh，見表2。

表2 目前實(shí)際安裝負(fù)荷

2.3 35kV變電站

變電站規(guī)劃安裝2×2.5MVA。按照一備一用使用，在功率因數(shù)為0.8時(shí)，單臺(tái)主變壓器可提供2 000kW的有功功率；功率因數(shù)為0.9時(shí)，單臺(tái)主變壓器可提供2 250kW的有功功率。

表2同表1比較，變電站下游負(fù)荷規(guī)劃為2 330.5kW，實(shí)際安裝為332.88kW，為負(fù)荷原先設(shè)計(jì)的14.28%。

3 有功電量

對(duì)蘇南2014年及2015年2年35kV變電站有功電量統(tǒng)計(jì)，分析用電量，找出有功電量的變化趨勢(shì)，見表3。

1）2015年同2014年相比，用電設(shè)備未增加情況下，相同月份電量變化不大。

2）相同年份，不同月份季節(jié)相比，電量波動(dòng)較大。尤其冬季、夏季變化明顯，冬季用電高峰最高值約夏季用電低谷期值的5倍。負(fù)載的大幅波動(dòng)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行造成很大影響。

4 電價(jià)構(gòu)成

4.1 按照國家現(xiàn)行電價(jià)分類

受電變壓器總?cè)萘吭?15kVA及以上的一切工業(yè)生產(chǎn)用電，為大工業(yè)用戶，執(zhí)行大工業(yè)電價(jià)。對(duì)于大工業(yè)用戶的井下、車間、廠房內(nèi)的生產(chǎn)照明和空調(diào)用電，仍執(zhí)行大工業(yè)電價(jià)。

蘇南目前安裝主變壓器容量為2臺(tái)2 500kVA，按照規(guī)定“變壓器總?cè)萘吭?15kVA及以上的一切工業(yè)生產(chǎn)用電，為大工業(yè)用戶”，執(zhí)行大工業(yè)電價(jià)。

大工業(yè)電價(jià)=電度電費(fèi)+基本電費(fèi)+力率調(diào)整電費(fèi)（增加或減少）+代征電費(fèi)。

電度電費(fèi)是指抄表電量乘以電價(jià)。

基本電費(fèi)是指用電容量乘以基本電價(jià)，蘇南用電容量按主變壓器2×2 500kVA計(jì)算。

力率調(diào)整電費(fèi)，即功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)是指（電度電價(jià)+基本電價(jià)）乘以（±）功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)月增減率%（例如功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為0.9，若高于0.9則減收，低于0.9加收電費(fèi)）。

代征電費(fèi)是指根據(jù)政府或有關(guān)部門規(guī)定，供電企業(yè)在向用戶收取電費(fèi)的同時(shí)，還代收或代征其他費(fèi)用。鄂爾多斯市電力局向蘇南代征電費(fèi)主要有，三峽水利建設(shè)費(fèi)、電網(wǎng)建設(shè)、移民扶貧、可再生能源電價(jià)附加等。這部分費(fèi)用約占蘇南總電費(fèi)的2.5%[1-5]。

4.2 電費(fèi)執(zhí)行狀況

2013—2015年蘇南電費(fèi)統(tǒng)計(jì)見表4～表6。從表4～表6，可以看出：

1）蘇南支出電費(fèi)主要由四部分組成，抄表電費(fèi)+容量電費(fèi)+力調(diào)電費(fèi)+代征電費(fèi)。

2）其中容量電費(fèi)即基本電費(fèi)，是按用戶自備的受電變壓器容量計(jì)算，用戶變壓器容量不變的情況下固定收繳。蒙西電網(wǎng)銷售電價(jià)中變壓器容量基本電價(jià)為19元/kW/月，故蘇南每年容量電費(fèi)支出為2×2 500×19×12=114萬元。

3）力調(diào)電費(fèi)即力率調(diào)整電費(fèi)，2013年為-11 107元，2014年為334 189元，2015年為382 768元。2013年為負(fù)值，說明該年度功率因數(shù)高于標(biāo)準(zhǔn)值0.9，作為獎(jiǎng)勵(lì)供電局減免了這部分費(fèi)用。2014、2015年度為正值（表5、表6），說明在部分月份（5月～9月）功率因數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)值0.9，這些月份恰好在年度負(fù)荷變化的波谷期（夏季）。供電局懲罰性加收了這部分費(fèi)用。這部分懲罰電費(fèi)，可以通過投運(yùn)補(bǔ)償電容，以提高功率因數(shù)，做到少罰款。由于蘇南電力負(fù)荷的季節(jié)性波動(dòng)大，需隨時(shí)根據(jù)運(yùn)行工況，采用手動(dòng)方式投運(yùn)或退出補(bǔ)償電容，以此來降低電費(fèi)節(jié)約電能。

表3 2014年、2015年有功電量統(tǒng)計(jì) /kWh

表5 2014年蘇南電費(fèi)統(tǒng)計(jì)表

表6 2015年蘇南電費(fèi)統(tǒng)計(jì)表

5 節(jié)能優(yōu)化方式

5.1 改善用電功率因數(shù)

改善用電功率因數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)負(fù)載波動(dòng)及無功損耗運(yùn)行要求，適當(dāng)投運(yùn)35kV變電站所并聯(lián)電容器，補(bǔ)償無功損耗，提高功率因數(shù)。

由于電網(wǎng)負(fù)載季節(jié)性波動(dòng)大，需隨時(shí)檢測(cè)功率因數(shù)的變化情況，手動(dòng)投切或退出不一定及時(shí)準(zhǔn)確。一旦操作失誤，引起電壓波動(dòng)、諧波增大等，可能增加損耗，還會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)、用電設(shè)備造成危害。所以，這種方式節(jié)約電能、節(jié)省電費(fèi)，效果不大。

5.2 更換主變壓器

變更設(shè)計(jì)，將目前2臺(tái)2 500kVA主變壓器，改為2臺(tái)1 250kVA主變壓器。

單臺(tái)1 250kVA主變壓器市場(chǎng)價(jià)約10萬元。更換完成后，僅在容量電費(fèi)上第一年刨去拆除舊主變壓器及安裝新主變壓器成本，節(jié)省費(fèi)用為57萬元-20萬元=30萬元，若后期產(chǎn)能建設(shè)繼續(xù)滯后，1 250kVA主變壓器滿足使用條件情況下，每年可節(jié)約電費(fèi)2×2 500×19×12-2×1 250×19×12=57萬元。

另外，可將更換下來的2 500kVA主變妥善保管，待后期GGS3/GGS4集氣站及壓縮機(jī)建設(shè)時(shí)，仍可再恢復(fù)安裝利用。

6 結(jié)論

1）目前蘇南電力系統(tǒng)建成規(guī)模和實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀明顯差距，利用率14.28%。

2）按照國家用電收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，每年因變壓器容量過大上交的費(fèi)用高。

3）不改變其他用電設(shè)施情況下，將2臺(tái)2 500kVA主變壓器，改為2臺(tái)1 250kVA主變壓器，每年節(jié)約電費(fèi)高達(dá)57萬元，投資回報(bào)率高。

4）建議將原先主變壓器進(jìn)行更換，等蘇南整體規(guī)劃完畢用電負(fù)荷率在50%時(shí)候，將改造的主變壓器變?yōu)樵仍O(shè)計(jì)。

[1]國家經(jīng)貿(mào)委安全生產(chǎn)局.全國特種作業(yè)人員安全技術(shù)培訓(xùn)考核統(tǒng)編教材：電工作業(yè)[M].北京：氣象出版社,2011.

[2]王孔良,李珞新,祝曉紅.用電管理[M].3版.北京：中國電力出版社,2007.

[3]劉介才.工廠供用電實(shí)用手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社,2000.

[4]張曉鵬,曾登高.蘇里格超大規(guī)模集氣站建設(shè)工程質(zhì)量控制與監(jiān)督[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2015,31(1)：4-7.

[5]陳小虎.工廠供電技術(shù)[M].2版.北京：高等教育出版社,2006.

According to the overall plan,the 35kV substation was built for the electric power system of southern Sulige and put into operation,but because the power load construction in the later stage lagged,the main transformer capacity was large,and the operation load was much lower than the output power of the main transformer.In addition,because gas field production is closely related to environmental temperature,in winter power load is heavy due to the use of electric heating and electric heater,and in summer power load is light,resulting in large load change.The power factor of light load in summer is lower than the standard value of power network,resulting in users being fined due to tariff adjustment.In view of these circumstances,through analysis and discussion,corresponding measures are put forward to meet the stable operation of power network.At the same time,saving energy and reducing unnecessary electricity expenditure will play a role in reducing cost and increasing efficiency.

power system;main transformer;power factor;electricity price

唐大智（1974-），男，維修電工技師，現(xiàn)主要從事電氣運(yùn)行維修管理工作。

2017-07-11