孫召龍，孫秀玲，安學(xué)先，李萍，郭金枝

（中國石化勝利油田分公司現(xiàn)河采油廠，山東東營 257001）

現(xiàn)河采油廠能耗管理目前仍以月度統(tǒng)計為主，設(shè)備耗能狀況無法實時監(jiān)控，能耗信息管理相對滯后，出現(xiàn)問題響應(yīng)不及時；機(jī)采系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)設(shè)備的能源利用狀況評價，用能診斷及優(yōu)化調(diào)控建議措施等仍依靠人工進(jìn)行，不能實現(xiàn)在線診斷及實時調(diào)控，耗能系統(tǒng)、設(shè)備能源診斷的事后控制存在一定的局限性及滯后性；由于“四化”分批建設(shè)、分批投產(chǎn)等原因，部分設(shè)備、站點能源消耗參數(shù)也不完善，所以急切需要建設(shè)一套能源管控中心來提升能源利用效率和管理水平，達(dá)到企業(yè)節(jié)能降耗的目的。為此，油田選擇節(jié)能基礎(chǔ)較好、“四化”建設(shè)較完善的郝現(xiàn)管理區(qū)進(jìn)行試點建設(shè)工作。

1 能源管控中心技術(shù)架構(gòu)

1.1 建設(shè)目標(biāo)

在已建的信息化建設(shè)成果基礎(chǔ)上，建成“能耗展示、能效報警、能效評價、能效優(yōu)化、統(tǒng)計查詢”5個功能模塊，與已建生產(chǎn)指揮等系統(tǒng)進(jìn)行集成、整合，實現(xiàn)“能流可視化、在線可優(yōu)化、能效最大化”的能源管控中心系統(tǒng)。

1.2 建設(shè)思路

運用“PDCA”管理理念，對5大模塊進(jìn)行功能定位。能耗展示模塊主要是能耗計劃量、實耗量的展示；能效報警先檢查再報警，是短周期檢查識別，能效評價模塊是長周期的檢查識別；能效優(yōu)化即整改與提升；統(tǒng)計查詢?yōu)楣材K。最終實現(xiàn)能源管控的閉環(huán)管理，能源管控中心建設(shè)思路詳見圖1。

圖1 能源管控中心建設(shè)思路

1.3 主要技術(shù)路線

以油田企業(yè)為例介紹能源管控中心建設(shè)的主要方法，油田企業(yè)管理層級包括分公司、采油廠、管理區(qū)三級，要考慮分公司、采油廠、管理區(qū)的各方面需求。從油田層面開發(fā)能源管控模型，通過建立“三層能耗主體、二套指標(biāo)體系、四級責(zé)任主體”框架模型，確定各級責(zé)任主體的職責(zé)，梳理能耗指標(biāo)、參數(shù)，劃分能耗主體，建成簡潔、實用、高效的能源管控系統(tǒng)，并將能源管控系統(tǒng)集成至生產(chǎn)指揮平臺，實現(xiàn)“能流可視化、在線可優(yōu)化、能效最大化”，形成集生產(chǎn)指揮、能源管控于一體的指揮平臺。

2 主要方法體系研究

2.1 指標(biāo)體系研究

通過建立指標(biāo)體系，將郝現(xiàn)管理區(qū)的生產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)單元、用能設(shè)備的各類能耗指標(biāo)界定清晰，為軟件編制做好基礎(chǔ)。

指標(biāo)體系包括基礎(chǔ)參數(shù)、復(fù)合指標(biāo)?；A(chǔ)參數(shù)是儀表直采參數(shù)、數(shù)據(jù)，復(fù)合指標(biāo)是使用基礎(chǔ)參數(shù)計算得到的數(shù)據(jù)。

基礎(chǔ)參數(shù)包括能耗參數(shù)、實物量參數(shù)、分類參數(shù)、生產(chǎn)參數(shù)共399項，其中能耗參數(shù)167項，實物量參數(shù)13項，分類參數(shù)117項，生產(chǎn)參數(shù)102項。復(fù)合指標(biāo)共計21個。

2.2 三層能耗主體

三層能耗主體包括系統(tǒng)、單元、設(shè)備。系統(tǒng)是指機(jī)采系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)、電網(wǎng)運行和其他。單元包括油井、計量站、接轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站。設(shè)備包括電機(jī)、抽油機(jī)、變壓器、輸油泵、注入泵、增壓泵等耗能設(shè)備。

2.3 四級責(zé)任主體

項目以郝現(xiàn)管理區(qū)為試點，從油田層面開發(fā)能源管控模型，分公司、采油廠、管理區(qū)、班站是耗能的四級責(zé)任主體。從各級責(zé)任主體工作的側(cè)重點出發(fā)，確定各自的功能職責(zé)。

分公司級定位于能耗展示、能效評價；采油廠級定位于動態(tài)分析、協(xié)調(diào)組織；管理區(qū)級定位于日常管理，能效優(yōu)化。班組主要職責(zé)是能源數(shù)據(jù)采集、節(jié)能措施執(zhí)行、能耗設(shè)備管理，日常工作由管理區(qū)安排，能源管理職責(zé)歸屬于管理區(qū)。

3 軟件系統(tǒng)開發(fā)

3.1 總體架構(gòu)

能源管控中心作為生產(chǎn)指揮平臺生產(chǎn)管理模塊的一個子模塊，主要包括能耗監(jiān)控、預(yù)警報警、能效評價、能效優(yōu)化、統(tǒng)計分析等功能。采用生產(chǎn)指揮平臺統(tǒng)一的認(rèn)證方式，集成至生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，在底層上共享采集的生產(chǎn)設(shè)備信息，應(yīng)用上與平臺相關(guān)功能整合，做到方便用戶操作，提供更多更全面的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息。

能源管控中心模塊建設(shè)依托于油田云服務(wù)框架，技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

3.2 模塊功能定位

圖2 能源管控中心技術(shù)架構(gòu)

首先明確能耗展示、能效報警、能效評價、能效優(yōu)化、統(tǒng)計查詢五個功能模塊的定位和思路。

1）能耗展示

定位：實時跟蹤能效狀況。

思路：覆蓋全部設(shè)備類型，實時取全基本指標(biāo)。能耗展示模塊能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域內(nèi)各類能源各個節(jié)點的能效狀態(tài)監(jiān)控，對能源利用情況進(jìn)行直觀、生動展示，達(dá)到“能流可視化”的目的。

2）能效報警

定位：發(fā)現(xiàn)能效異常情況。

思路：選擇報警指標(biāo)，制定報警規(guī)則，設(shè)置指標(biāo)閾值，支撐生產(chǎn)運行。根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，通過對趨勢預(yù)測、功能變化、波動異常診斷等分析，預(yù)測可能存在的問題與后果。在確定報警預(yù)警的原因后，能夠通知相關(guān)人員及時采取措施，并對采取的措施情況進(jìn)行跟蹤評價。該部分內(nèi)容與郝現(xiàn)管理區(qū)已經(jīng)試點的生產(chǎn)即時通項目銜接，措施處置與跟蹤在生產(chǎn)即時通中配置實現(xiàn)。

例如，機(jī)采系統(tǒng)示功圖參數(shù)進(jìn)行在線采集與分析，如功圖圖形、載荷差變化較大，則系統(tǒng)報警；由工人現(xiàn)場確認(rèn)出現(xiàn)的問題，并及時處理。

3）能效評價

定位：能效水平分級。

思路：比標(biāo)準(zhǔn)、比計劃、比先進(jìn)、比進(jìn)步。以對標(biāo)提升為手段，以設(shè)施設(shè)備、組織機(jī)構(gòu)為主體，將能耗實際水平與能耗標(biāo)準(zhǔn)對比，與計劃指標(biāo)對比，與同類主體對比，與自身歷史對比，抓兩頭帶中間，以先進(jìn)促后進(jìn)。在子功能設(shè)置上，該模塊主要分為標(biāo)準(zhǔn)評價模塊（比標(biāo)準(zhǔn)）、總量評價模塊（比計劃）和對標(biāo)評價模塊（比先進(jìn)、比進(jìn)步）三個子模塊。

4）能效優(yōu)化

定位：能效決策輔助。

思路：設(shè)備優(yōu)化、系統(tǒng)優(yōu)化、智能優(yōu)化。以實時數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以節(jié)約電、天然氣為重點，依托現(xiàn)有成熟節(jié)能技術(shù)及新型節(jié)能技術(shù)，建立一套分專業(yè)的能效分析模板和工具，兼顧操作性與創(chuàng)新性，從易到難、從單體到系統(tǒng)，針對單臺設(shè)施設(shè)備實現(xiàn)設(shè)備優(yōu)化，針對聯(lián)網(wǎng)一體的設(shè)施設(shè)備實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化，基于大數(shù)據(jù)積累實現(xiàn)智能優(yōu)化，輔助節(jié)能潛力分析和方案制定，提高節(jié)能方案的決策水平。

按照優(yōu)化對象，該模塊分為確定優(yōu)化對象、優(yōu)化方案制定、優(yōu)化方案審批、優(yōu)化方案執(zhí)行和優(yōu)化效果評價等五個子模塊。

5）統(tǒng)計查詢

定位：能效統(tǒng)計查詢。

思路：做全報表設(shè)計，支撐靈活查詢。根據(jù)能源種類、設(shè)備類型、行政單位等因素對各種能耗進(jìn)行分類統(tǒng)計。能源種類分為電、天然氣等；設(shè)備類型有抽油機(jī)、電泵、螺桿泵、外輸泵、加熱爐、三相分離器、注水泵等；行政單位包括勝利油田分公司、現(xiàn)河采油廠、郝現(xiàn)管理區(qū)、基層注采站。

3.3 節(jié)能技術(shù)為支撐

能源管控中心建設(shè)主要依托六大節(jié)能技術(shù)，即能源動力監(jiān)控技術(shù)、主動自我管理技術(shù)、系統(tǒng)能源診斷技術(shù)、多模型優(yōu)化技術(shù)、動力系統(tǒng)管理技術(shù)、一體化綜合集成技術(shù)。

4 節(jié)能效果

能源管控中心投用后，可顯著提高郝現(xiàn)管理區(qū)能源管理水平和生產(chǎn)運行效率，預(yù)計郝現(xiàn)管理區(qū)年可節(jié)約電量215.05萬kW·h，節(jié)約天然氣4.03萬m3，通過能效預(yù)警、報警、能效優(yōu)化等功能，可達(dá)到降低設(shè)備運行故障、減少故障損失、提高主要耗能設(shè)備的運行效率等，預(yù)計年經(jīng)濟(jì)效益182.29萬元。

5 結(jié)論

郝現(xiàn)管理區(qū)能源管控中心作為勝利油田建設(shè)的首家能源管控中心示范區(qū)，實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)管理、能效對標(biāo)管理、能源計量和統(tǒng)計、能效分析等功能，改進(jìn)和優(yōu)化能源平衡，能源規(guī)劃的同時，還能夠有效支撐企業(yè)實施節(jié)能技術(shù)改造等技術(shù)改造工作可行性研究，為勝利油田實施推廣能源管控中心起到引領(lǐng)作用。