淺談海洋平臺電氣節(jié)能技術

海洋石油工程股份有限公司 徐 洋 田 鋒

為積極響應國家的政策和號召，中國海洋石油總公司于2010年頒布Q/HS 13008-2010《海上油氣田工程設計節(jié)能技術規(guī)范》標準文件，海上平臺電氣設計應貫徹節(jié)約能源、合理高效利用能源的原則，從而達到減低能源消耗，提高經濟效益的目的。本文從能源的綜合利用、高效電力變壓器應用、照明節(jié)能設計和節(jié)能型電動機及變頻器應用四個方面對海洋平臺電氣節(jié)能技術進行探討，給出了電氣設計過程中與節(jié)能設計相關的一系列建議，以實現節(jié)能減排的目的。

1 能源的綜合利用

目前，海上油氣田電力供應一般由平臺發(fā)電機發(fā)電供應，發(fā)電機由原動機驅動，原動機的燃料分為天然氣（氣田自產）、原油（油田自產）和油田伴生氣（油氣田自產）等幾種。這種從燃料燃燒到用戶用電的過程，經過化學能-熱能-動能-電能四個環(huán)節(jié)，中間產生大量的損耗，同時也消耗了大量的不可再生能源。近些年來，風能發(fā)電在陸地上的應用已蓬勃發(fā)展。在海洋平臺，風能發(fā)電也已經有了初步的嘗試，通過風力發(fā)電機將豐富的風能轉化為電能給海上平臺供電已經成為現實。在中國渤海海域利用某項目原單點系泊導管架作為風電機組的結構基礎，安裝了一臺1500kW直驅永磁式同步風力發(fā)電機組通過一根5km的復合海底光/電纜將電能送至油田CEP平臺，并與CEP平臺自有電站并網發(fā)電，以滿足平臺生產用電需求。風能作為一種取之不盡、無任何污染的可再生能源，風力發(fā)電與平臺電站聯網供電更多的推廣將使得海上平臺電站減少對燃料的依賴，節(jié)約大量的不可再生能源，提高經濟效益。

2 高效電力變壓器應用

海洋平臺變壓器是海上平臺電力系統配電環(huán)節(jié)的主要能耗大戶。海上平臺主要采用F級絕緣、B級溫升的環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，目前大部分國內廠家生產SCB9系列產品。隨著國家能源政策的出臺，新的國家標準GB 20052-2006《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評價值》于2006年7月1日起正式實施，要求四年后SCB10系列產品的損耗指標將成為干式變壓器市場準入的損耗限定值。

推薦理由:八旬長者士人風范薪火相傳，三十余年治學菁華今朝問世。作者受教于陳寅恪弟子劉節(jié)、師從史學大家白壽彝。全書共九卷：《學術史沉思錄》《史學與中國文化傳統》《中國近代史學的歷程》《歷史編纂與民族精神》《史學與民族精神》《清代春秋公羊學通論》《再建豐碑——班固與〈漢書〉》《梁啟超評傳》《范文瀾學術思想評傳》。

表1給出海洋平臺常用的干式變壓器SCB9與SCB10系列產品所對應的損耗，通過計算可以得出同等容量情況下，SCB10系列變壓器比SCB9系列變壓器損耗降低6%左右。

表1 SCB9型與SCB10型變壓器損耗對比

3 照明節(jié)能設計

海上平臺電氣設備中，電機為能耗最大的生產設備，其中約80%為中小型電機，國產Y系列電機平均效率約87%，而國際先進水平為92%。采用高效率電動機是目前的國際發(fā)展趨勢。最新出臺的IEC 60034-30標準將電機效率分為IE1-4四個等級。我國承諾從2011年7月1日起執(zhí)IE2及以上標準（GB 18613-2006）。

（2）應該摒棄民營企業(yè)中不科學的人力資源管理觀念，及時轉變用人觀念，吸引優(yōu)秀人才。企業(yè)應該意識到人力資源是企業(yè)提高競爭優(yōu)勢的強有力資源，珍惜每一位優(yōu)秀的人才，充分挖掘每一位員工的潛能，做到人盡其用，嚴禁聘任一些沒有能力的人，造成對公司資源的浪費；此外，要嚴格完善崗位管理制度，確定各崗位人才的基本職責與權限，做到權責統一，使人力資源得到高效配置。

通過表2的數據對比可以得出，與傳統光源相比LED燈具光源在效率、使用時長、啟動時間、色溫范圍、顯色性等方面有較大的優(yōu)勢；由于LED燈具的特殊設計，使得后期燈具安裝維修方便。燈具和燈泡使用壽命增加，使得維護工作量對比傳統燈具極大減少；此外，LED燈具在全壽命周期內（包括采辦，電力消耗等）的綜合費用對比傳統燈具，LED燈具的成本優(yōu)勢也非常明顯。表3選取某項目對比選擇LED燈具和傳統燈具的方案所產生的總成本。

表2 LED燈具與傳統燈具性能比較

表3 LED燈與傳統燈具成本對比

從表3數據對比結果分析，LED燈具相比平臺使用的傳統光源燈具有節(jié)約電能，減少燈具維修頻率降低更換費用的特點，能夠顯著降低生產成本?；贚ED的優(yōu)良性能和節(jié)能效果，現在新開發(fā)的海上平臺及生活樓項目已逐漸開始大量使用LED燈具。

4 節(jié)能型電動機及變頻器的應用

4.1 節(jié)能型電動機

現階段海洋石油平臺上燈具的光源還是以傳統光源為主，例如熒光燈、金屬鹵化物燈等。雖然技術成熟，但是也存在一些弊端。比如：效率低、不節(jié)能、壽命短、不環(huán)保等缺點；這些缺點又造成這些燈具需要比較頻繁的維修和燈泡跟換。此外，海上作業(yè)施工環(huán)境較陸地來說更困難更復雜，會給作業(yè)施工人員帶來極高的風險。

4.2 變頻器

變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率的方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢查單元和微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電機的實際需求來提供其所需的電源電壓，進而達到節(jié)能、調速的目的。另外，變頻器還有很多保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。

(1)高巖溫條件下支護結構的溫度分布經歷了支護結構施工溫度急升期、養(yǎng)護期溫度緩降期和運行突降期等3個階段。在支護結構噴層施工前，環(huán)境溫度及洞壁溫度主要受初始巖溫影響，通風后溫度降低幅度較大，可較快形成調熱圈；在噴層施工后，圍巖會出現一定程度溫升，噴層與圍巖交界面出現熱量聚集，可采取降低支護結構的降溫路徑、提高支護結構導熱系數及加大通風等施工措施；在運行期過水時期，過水使得支護結構表面溫度發(fā)生突降，時間主要集中在24 h內，圍巖體內部也將形成一定范圍的低溫圈，對支護結構產生應力沖擊。

結束語：電氣節(jié)能技術是海上油氣田工程設計節(jié)能技術一個非常重要的組成部分，節(jié)能理念應貫穿整個海洋平臺電力系統設計流程。在進行供配電方案設計時，應選用低損耗節(jié)能型變壓器；在照明設計過程中，應根據不同工程的使用要求合理選用高效節(jié)能型光源；在設備選型時，需要與暖通、機械等專業(yè)協調配合，合理采用節(jié)能型電動機及變頻器；需要進一步強調的是，全面系統地實施節(jié)能技術比單一設備節(jié)能更有效。