海洋石油工程股份有限公司 徐 洋 田 鋒

為積極響應(yīng)國(guó)家的政策和號(hào)召，中國(guó)海洋石油總公司于2010年頒布Q/HS 13008-2010《海上油氣田工程設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)文件，海上平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹節(jié)約能源、合理高效利用能源的原則，從而達(dá)到減低能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。本文從能源的綜合利用、高效電力變壓器應(yīng)用、照明節(jié)能設(shè)計(jì)和節(jié)能型電動(dòng)機(jī)及變頻器應(yīng)用四個(gè)方面對(duì)海洋平臺(tái)電氣節(jié)能技術(shù)進(jìn)行探討，給出了電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中與節(jié)能設(shè)計(jì)相關(guān)的一系列建議，以實(shí)現(xiàn)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(yīng)一般由平臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)電供應(yīng)，發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，原動(dòng)機(jī)的燃料分為天然氣（氣田自產(chǎn)）、原油（油田自產(chǎn)）和油田伴生氣（油氣田自產(chǎn)）等幾種。這種從燃料燃燒到用戶用電的過(guò)程，經(jīng)過(guò)化學(xué)能-熱能-動(dòng)能-電能四個(gè)環(huán)節(jié)，中間產(chǎn)生大量的損耗，同時(shí)也消耗了大量的不可再生能源。近些年來(lái)，風(fēng)能發(fā)電在陸地上的應(yīng)用已蓬勃發(fā)展。在海洋平臺(tái)，風(fēng)能發(fā)電也已經(jīng)有了初步的嘗試，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)將豐富的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能給海上平臺(tái)供電已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。在中國(guó)渤海海域利用某項(xiàng)目原單點(diǎn)系泊導(dǎo)管架作為風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，安裝了一臺(tái)1500kW直驅(qū)永磁式同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過(guò)一根5km的復(fù)合海底光/電纜將電能送至油田CEP平臺(tái)，并與CEP平臺(tái)自有電站并網(wǎng)發(fā)電，以滿足平臺(tái)生產(chǎn)用電需求。風(fēng)能作為一種取之不盡、無(wú)任何污染的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電與平臺(tái)電站聯(lián)網(wǎng)供電更多的推廣將使得海上平臺(tái)電站減少對(duì)燃料的依賴，節(jié)約大量的不可再生能源，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 高效電力變壓器應(yīng)用

海洋平臺(tái)變壓器是海上平臺(tái)電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)的主要能耗大戶。海上平臺(tái)主要采用F級(jí)絕緣、B級(jí)溫升的環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，目前大部分國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)SCB9系列產(chǎn)品。隨著國(guó)家能源政策的出臺(tái)，新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 20052-2006《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》于2006年7月1日起正式實(shí)施，要求四年后SCB10系列產(chǎn)品的損耗指標(biāo)將成為干式變壓器市場(chǎng)準(zhǔn)入的損耗限定值。

推薦理由:八旬長(zhǎng)者士人風(fēng)范薪火相傳，三十余年治學(xué)菁華今朝問世。作者受教于陳寅恪弟子劉節(jié)、師從史學(xué)大家白壽彝。全書共九卷：《學(xué)術(shù)史沉思錄》《史學(xué)與中國(guó)文化傳統(tǒng)》《中國(guó)近代史學(xué)的歷程》《歷史編纂與民族精神》《史學(xué)與民族精神》《清代春秋公羊?qū)W通論》《再建豐碑——班固與〈漢書〉》《梁?jiǎn)⒊u(píng)傳》《范文瀾學(xué)術(shù)思想評(píng)傳》。

表1給出海洋平臺(tái)常用的干式變壓器SCB9與SCB10系列產(chǎn)品所對(duì)應(yīng)的損耗，通過(guò)計(jì)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(duì)比

3 照明節(jié)能設(shè)計(jì)

海上平臺(tái)電氣設(shè)備中，電機(jī)為能耗最大的生產(chǎn)設(shè)備，其中約80%為中小型電機(jī)，國(guó)產(chǎn)Y系列電機(jī)平均效率約87%，而國(guó)際先進(jìn)水平為92%。采用高效率電動(dòng)機(jī)是目前的國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)。最新出臺(tái)的IEC 60034-30標(biāo)準(zhǔn)將電機(jī)效率分為IE1-4四個(gè)等級(jí)。我國(guó)承諾從2011年7月1日起執(zhí)IE2及以上標(biāo)準(zhǔn)（GB 18613-2006）。

（2）應(yīng)該摒棄民營(yíng)企業(yè)中不科學(xué)的人力資源管理觀念，及時(shí)轉(zhuǎn)變用人觀念，吸引優(yōu)秀人才。企業(yè)應(yīng)該意識(shí)到人力資源是企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的強(qiáng)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(yán)禁聘任一些沒有能力的人，造成對(duì)公司資源的浪費(fèi)；此外，要嚴(yán)格完善崗位管理制度，確定各崗位人才的基本職責(zé)與權(quán)限，做到權(quán)責(zé)統(tǒng)一，使人力資源得到高效配置。

通過(guò)表2的數(shù)據(jù)對(duì)比可以得出，與傳統(tǒng)光源相比LED燈具光源在效率、使用時(shí)長(zhǎng)、啟動(dòng)時(shí)間、色溫范圍、顯色性等方面有較大的優(yōu)勢(shì)；由于LED燈具的特殊設(shè)計(jì)，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(hù)工作量對(duì)比傳統(tǒng)燈具極大減少；此外，LED燈具在全壽命周期內(nèi)（包括采辦，電力消耗等）的綜合費(fèi)用對(duì)比傳統(tǒng)燈具，LED燈具的成本優(yōu)勢(shì)也非常明顯。表3選取某項(xiàng)目對(duì)比選擇LED燈具和傳統(tǒng)燈具的方案所產(chǎn)生的總成本。

表2 LED燈具與傳統(tǒng)燈具性能比較

表3 LED燈與傳統(tǒng)燈具成本對(duì)比

從表3數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果分析，LED燈具相比平臺(tái)使用的傳統(tǒng)光源燈具有節(jié)約電能，減少燈具維修頻率降低更換費(fèi)用的特點(diǎn)，能夠顯著降低生產(chǎn)成本?；贚ED的優(yōu)良性能和節(jié)能效果，現(xiàn)在新開發(fā)的海上平臺(tái)及生活樓項(xiàng)目已逐漸開始大量使用LED燈具。

4 節(jié)能型電動(dòng)機(jī)及變頻器的應(yīng)用

4.1 節(jié)能型電動(dòng)機(jī)

現(xiàn)階段海洋石油平臺(tái)上燈具的光源還是以傳統(tǒng)光源為主，例如熒光燈、金屬鹵化物燈等。雖然技術(shù)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(diǎn)；這些缺點(diǎn)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(lái)說(shuō)更困難更復(fù)雜，會(huì)給作業(yè)施工人員帶來(lái)極高的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 變頻器

變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率的方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)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(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢查單元和微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需求來(lái)提供其所需的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。另外，變頻器還有很多保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

(1)高巖溫條件下支護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度分布經(jīng)歷了支護(hù)結(jié)構(gòu)施工溫度急升期、養(yǎng)護(hù)期溫度緩降期和運(yùn)行突降期等3個(gè)階段。在支護(hù)結(jié)構(gòu)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(fēng)后溫度降低幅度較大，可較快形成調(diào)熱圈；在噴層施工后，圍巖會(huì)出現(xiàn)一定程度溫升，噴層與圍巖交界面出現(xiàn)熱量聚集，可采取降低支護(hù)結(jié)構(gòu)的降溫路徑、提高支護(hù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)及加大通風(fēng)等施工措施；在運(yùn)行期過(guò)水時(shí)期，過(guò)水使得支護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度發(fā)生突降，時(shí)間主要集中在24 h內(nèi)，圍巖體內(nèi)部也將形成一定范圍的低溫圈，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力沖擊。

結(jié)束語(yǔ)：電氣節(jié)能技術(shù)是海上油氣田工程設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)一個(gè)非常重要的組成部分，節(jié)能理念應(yīng)貫穿整個(gè)海洋平臺(tái)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。在進(jìn)行供配電方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器；在照明設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同工程的使用要求合理選用高效節(jié)能型光源；在設(shè)備選型時(shí)，需要與暖通、機(jī)械等專業(yè)協(xié)調(diào)配合，合理采用節(jié)能型電動(dòng)機(jī)及變頻器；需要進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)的是，全面系統(tǒng)地實(shí)施節(jié)能技術(shù)比單一設(shè)備節(jié)能更有效。