枯竭氣藏儲氣庫電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行探析

孫迪

摘 要 本文主要研究枯竭氣藏儲氣庫電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)谋匾?，并對SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行及補(bǔ)償效果進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞 枯竭氣藏儲氣庫；無功補(bǔ)償；SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置

1 枯竭氣藏儲氣庫電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)

儲氣庫調(diào)峰是天然氣管網(wǎng)季節(jié)調(diào)峰、應(yīng)急調(diào)峰的主要手段，具有調(diào)峰效率高、容量大、儲氣壓力高、經(jīng)濟(jì)、安全可靠性高等優(yōu)勢。

以中石化天然氣分公司某枯竭氣藏儲氣庫為例，該儲氣庫注氣期天然氣壓縮機(jī)、壓縮機(jī)輔助負(fù)荷和其他工藝負(fù)荷為二級負(fù)荷，采氣期脫水等工藝系統(tǒng)負(fù)荷為一級負(fù)荷，注采站儀表風(fēng)、站控系統(tǒng)、消防等重要設(shè)施的電源為一級負(fù)荷，其他負(fù)荷為三級負(fù)荷。經(jīng)統(tǒng)計(jì)并計(jì)算注采期分別投用的設(shè)備負(fù)荷，該儲氣庫注氣期（即每年3月15日至11月14日之間）的總負(fù)荷為45742.5kW，而采氣期（即每年11月15日至3月14日之間）的總負(fù)荷為1453.5kW，其注采氣期負(fù)荷比約為31.5：1。

因此提高儲氣庫電力設(shè)備的功率因數(shù)，降低為儲氣庫供電的變壓器及輸送線路的損耗，提高其供電效率，儲氣庫供電系統(tǒng)中的無功功率補(bǔ)償裝置就處在非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，并根據(jù)儲氣庫運(yùn)行特點(diǎn)研究無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行方式，可以做到最大限度地減少電網(wǎng)損耗、電壓波動及諧波增大等[1]。

2 枯竭氣藏儲氣庫無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行情況分析

2.1 無功補(bǔ)償裝置的選型

以該儲氣庫為例，為滿足華北地區(qū)天然氣管網(wǎng)應(yīng)急調(diào)峰、季節(jié)調(diào)峰要求，儲氣庫注氣能力需達(dá)到2500×104m?/d。而作為儲氣庫注氣期核心設(shè)備的電驅(qū)往復(fù)式壓縮機(jī)，其單臺額定功率為4500kW，單臺注氣能力為150×104m?/d。在調(diào)峰過程中，多臺壓縮機(jī)根據(jù)天然氣管網(wǎng)需求進(jìn)行頻繁啟停會造成儲氣庫用電負(fù)荷變化較大（如下圖1，儲氣庫某年用電量變化統(tǒng)計(jì)表），且該儲氣庫變電所占地面積受限，因此需為儲氣庫電力系統(tǒng)選用能實(shí)現(xiàn)動態(tài)快速連續(xù)調(diào)節(jié)無功輸出、濾除負(fù)載設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流、占地面積小、安全性能高的無功補(bǔ)償設(shè)備，如SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。

2.2 SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置工作原理

SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置工作原理是將自換相橋式電路通過變壓器或者電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)，通過調(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或控制其交流側(cè)電流就可以使該電路吸收或發(fā)出無功電流，實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康模ㄔ砣缦拢瑘D2）。

2.3 SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置構(gòu)成與接入方式

該儲氣庫電力系統(tǒng)采用的是兩組10kVSVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，其每組為15000kvar，其每組均由三個功率柜、一個控制柜、一個啟動柜及連接電抗器等組成。兩組10kVSVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置以雙母線帶母聯(lián)開關(guān)直接接入的方式接入儲氣庫電力系統(tǒng)。

2.4 SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行方式

該儲氣庫電力系統(tǒng)采用的SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行方式分別為功率因數(shù)補(bǔ)償方式、恒無功方式、電壓穩(wěn)定方式和負(fù)荷補(bǔ)償方式。其中功率因數(shù)補(bǔ)償方式是裝置以電力系統(tǒng)的功率因數(shù)穩(wěn)定在用戶設(shè)定值為目標(biāo)調(diào)節(jié)裝置的無功輸出；恒無功方式用于使裝置輸出恒定大小的無功，并通過此方式測量裝置跟蹤無功的準(zhǔn)確性和階躍響應(yīng)速度；電壓穩(wěn)定方式是裝置以系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定在用戶設(shè)定電壓值為目標(biāo)調(diào)節(jié)裝置的無功輸出；負(fù)荷補(bǔ)償方式是裝置通過檢測負(fù)荷側(cè)的電流自動調(diào)節(jié)電流輸出，以提高負(fù)荷電流的電能質(zhì)量。

結(jié)合枯竭氣藏儲氣庫電氣設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，在儲氣庫較穩(wěn)定的生產(chǎn)工況下采用功率因數(shù)補(bǔ)償方式，以確保整個供電區(qū)域的供電質(zhì)量、減少電網(wǎng)輸送電力過程中的無功功率損耗、節(jié)約電能；而在儲氣庫大型用電設(shè)備頻繁啟停階段，我們則短期采用電壓穩(wěn)定方式，以減少沖擊電壓等因素危害供電區(qū)域的電網(wǎng)。

2.5 SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行效果統(tǒng)計(jì)分析

通過對枯竭氣藏儲氣庫電力系統(tǒng)中投用傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置與投用SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置后的功率因數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并對比分析（如下圖3），可以發(fā)現(xiàn)采用SVG無功補(bǔ)償裝置后，電力系統(tǒng)功率因數(shù)波動明顯趨于平穩(wěn)且高于投用傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置后的功率因數(shù)。尤其可見，在采用SVG無功補(bǔ)償裝置后，提高了儲氣庫電力設(shè)備用電效率，減少了其供電損失。

3 結(jié)束語

國家《“十三五”天然氣發(fā)展規(guī)劃》中明確提出了我國天然氣發(fā)展目標(biāo)，而天然氣儲氣庫建設(shè)運(yùn)行不僅是天然氣管網(wǎng)的重要調(diào)峰保供手段，同時(shí)也是解決天然氣管網(wǎng)季節(jié)性供給矛盾的主要方法。因此儲氣庫高效經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)的運(yùn)行不僅能有效調(diào)節(jié)天然氣季節(jié)性消費(fèi)需求的峰谷差，也能節(jié)約國家能源、降低儲氣庫運(yùn)營成本。

本文通過研究分析枯竭氣藏儲氣庫電力設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)及其電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)闹匾?，并對SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置在儲氣庫電力系統(tǒng)中的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，能夠明確采用SVG動態(tài)無功補(bǔ)償裝置替代傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)越性。因此，在未來儲氣庫建設(shè)發(fā)展運(yùn)行過程中，應(yīng)高度重視無功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)發(fā)展，不斷推動其新技術(shù)在儲氣庫中的推廣應(yīng)用，確保儲氣庫的可持續(xù)長遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔玉.智能電力調(diào)度控制系統(tǒng)與電力系統(tǒng)安全運(yùn)行[J].科學(xué)與信息化，2017，（15）：43-44.