海上某區(qū)域電力組網(wǎng)電站選型淺析

摘要：海上油田群基于各個平臺電力需求往往需進行電力組網(wǎng)，電站選型需結(jié)合燃料、經(jīng)濟性、伴生氣放空量等各種因素考慮。鑒于此，結(jié)合海上某區(qū)域電力組網(wǎng)電站選型分析，給出電站選型方法。

關(guān)鍵詞：負荷計算;電力組網(wǎng);電站選型

中圖分類號：TE54" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）24-0032-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.24.008

0" " 引言

本文結(jié)合海上某區(qū)域電力組網(wǎng)電站選型分析，給出電站選型方法，對類似項目實施具有一定的參考意義。

1" " 新建海上平臺4簡介

新建海上平臺4為一座四腿的鉆井生產(chǎn)平臺，設(shè)有電站及100人生活樓。平臺共有24個井槽，油井14口，注水井4口，預(yù)留井槽6口，采用7 000 m模塊鉆機進行鉆完井及調(diào)整井作業(yè)，生產(chǎn)井采用電潛泵采油。

2" " 現(xiàn)有區(qū)域主電站介紹

新建海上平臺4組塊、海上平臺4模塊鉆機與現(xiàn)有區(qū)域電網(wǎng)（海上平臺1組塊、海上平臺1模塊鉆機、海上平臺2組塊、海上平臺2模塊鉆機、水下生產(chǎn)系統(tǒng)3）組網(wǎng)供電。

海上平臺1上部組塊已配置3臺7 600 kW的原油電站、1臺10 MW燃氣透平發(fā)電機組，海上平臺1模塊鉆機配置1臺1 600 kW柴油電站，海上平臺2模塊鉆機配置1臺1 600 kW柴油電站，海上平臺2組塊、水下生產(chǎn)系統(tǒng)3均未配發(fā)電機組。

從海上油氣田開發(fā)工程設(shè)計的最初階段（預(yù)可行性階段）到詳細設(shè)計階段的每一個階段，電力負荷計算書是電氣專業(yè)都需要做的工作。除此以外，它還是開展電力系統(tǒng)深入設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)[1]。

現(xiàn)有區(qū)域電網(wǎng)中電站運行優(yōu)先開啟燃氣透平發(fā)電機組，充分使用伴生氣做燃料，節(jié)省原油?，F(xiàn)有區(qū)域逐年鉆井工況均考慮1臺模塊鉆機修井，如表1所示，現(xiàn)有區(qū)域油田詳細設(shè)計階段鉆井工況最大負荷為2026年21 609 kW，鉆井工況最小負荷為2037年19 001 kW，正常生產(chǎn)工況最大負荷為2026年17 790 kW，正常生產(chǎn)工況最小負荷為2037年16 201 kW。

海上平臺4與現(xiàn)有區(qū)域組網(wǎng)后，2024年按照2臺模塊鉆機鉆井考慮電量，2025—2039年考慮2臺模塊鉆機修井（2臺模塊鉆機修井產(chǎn)生電量與1臺模塊鉆機鉆井產(chǎn)生電量相等），組網(wǎng)后梳理逐年正常生產(chǎn)負荷與逐年鉆井工況負荷，如表2所示，正常生產(chǎn)工況最大負荷為2027年22 956 kW，正常生產(chǎn)工況最小負荷為2039年4 356 kW，鉆井工況最大負荷為2024年27 413 kW，鉆井工況最小負荷為2039年4 453 kW。

海上平臺4油田接入后，如表3所示，在鉆井工況下考慮開啟所有電站最大缺口1 809 kW（一期電站未保留備用發(fā)電機組，需要增加電網(wǎng)備用發(fā)電機）、正常生產(chǎn)工況下最大缺口959 kW。按照90%負荷率考慮至少新增2 010 kW發(fā)電能力（且需要在海上平臺4考慮增加備用發(fā)電機組）。

海上平臺4在發(fā)電效率30%、天然氣低熱值42.8 MJ/Sm3（標準立方米）情況下，理論最大發(fā)電量10 993 kW，在1×104 Sm3/d伴生氣放空情況下最大發(fā)電量9 815 kW，因此，配置10 MW規(guī)格發(fā)電機組利用伴生氣。逐年理論發(fā)電量如表4所示，逐年理論發(fā)電量最大為2026年10 993 kW，最小為2039年609 kW。

3" " 海上平臺4電站配置選型

若單獨配置1臺10 MW燃氣透平發(fā)電機組，核實組網(wǎng)后逐年運行工況，發(fā)現(xiàn)由于后期2031—2037年伴生氣產(chǎn)量不足，燃氣透平發(fā)電機組產(chǎn)生電量不滿足鉆井工況下電量需求，若使用模塊鉆機自備柴油發(fā)電機組（見運行功率中柴油部分逐年功率），則伴生氣放空難以控制在1×104 Sm3/d以下，其逐年運行工況如表5所示。

為充分利用海上平臺4自產(chǎn)天然氣，在氣量充足情況下優(yōu)先用平臺伴生氣發(fā)電，節(jié)省原油，提高經(jīng)濟效益。后期2029—2037年伴生氣放空量控制在1×104 Sm3/d以下，考慮到油田伴生氣產(chǎn)量衰減較快，為確保機組運行靈活性從而增加全生命周期伴生氣利用量，在上部組塊新增配置2臺5 MW燃氣透平發(fā)電機組。透平主燃料為天然氣，輔助燃料為柴油。

海上平臺4接入后，區(qū)域電網(wǎng)中發(fā)電機組包括：海上平臺1平臺組塊3臺7 600 kW原油發(fā)電機組、1臺10 000 kW燃氣透平、模塊鉆機1臺1 600 kW柴油發(fā)電機;海上平臺2模塊鉆機1臺1 600 kW柴油發(fā)電機;海上平臺4組塊2臺5 000 kW燃氣透平、模塊鉆機3臺1 600 kW柴油發(fā)電機。

組網(wǎng)后，原油發(fā)電機與柴油發(fā)電機按照最大90%負荷率確定發(fā)電能力，燃氣透平按照逐年最大伴生氣產(chǎn)量確定最大發(fā)電能力。2025—2028年開啟2臺5 MW燃氣透平充分利用伴生氣發(fā)電，2024年、2029—2037年開啟1臺燃氣透平使用伴生氣發(fā)電，另外1臺使用柴油做備用發(fā)電機組。列出參與組網(wǎng)發(fā)電機組逐年開機情況，鉆井工況逐年最大負荷為2024年27 413 kW，鉆井工況逐年最小負荷為2039年4 453 kW。如表6所示，海上平臺4接入電網(wǎng)后，鉆井工況下電站運行滿足要求。

正常生產(chǎn)工況下，原油發(fā)電機組與柴油發(fā)電機按照最大90%負荷率確定發(fā)電能力，燃氣透平按照逐年最大伴生氣產(chǎn)量確定最大發(fā)電能力。列出參與組網(wǎng)發(fā)電機組逐年開機情況，正常生產(chǎn)工況逐年最大負荷為2027年22 956 kW，正常生產(chǎn)工況逐年最小負荷為2039年4 356 kW。前期（2025—2028年）開啟2臺5 MW燃氣透平充分利用伴生氣發(fā)電，后期（2029—2037年）開啟1臺燃氣透平使用伴生氣發(fā)電，另外1臺使用柴油做備用發(fā)電機組。如表7所示，海上平臺4接入電網(wǎng)后，正常生產(chǎn)工況下電站運行滿足要求。

采用新增2臺5 MW燃氣透平發(fā)電機組與原有海上平臺電力組網(wǎng)，區(qū)域圖如圖1所示。

4" " 結(jié)束語

本文通過新建海上平臺4電站選型方案分析，給出了海上平臺電力組網(wǎng)電站選型的方法，對類似項目的實施具有一定的參考意義。

[參考文獻]

[1] 《海洋石油工程設(shè)計指南》編委會.海洋石油工程設(shè)計指南 第3冊 海洋石油工程電氣、儀控、通信設(shè)計[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007.