新疆油田配电系统能耗指标分析与制定

曲鹏（中国石油新疆油田公司工程技术研究院）

为了控制能耗，新疆油田在2014年开始对42家二级单位实行能耗定额管理，并在过程中对能耗超标单位进行预警。为了更科学的制定能耗定额指标和实现能耗过程管控，急需建立一套符合新疆油田实际，全面的能耗指标体系和能耗预测方法，为加强管理、改进工艺、更新设备，充分挖掘节能潜力提供科学依据。

1 存在问题

目前配电系统应用指标为线路网损率和线路功率因数，存在以下两点问题：

1）现行能耗指标较宏观，不能全面反映油田配电系统运行情况。配电系统网损率宏观上反应了电能输送的效率，通过测试总损耗电量计算得出。不能满足配电系统能耗分析和能耗过程管控的要求，因此能耗指标还需进一步加深和细化。

2）能耗统计指标的范围界定不清，导致部分数据失准。一是在油田电量消耗统计中，油田生产系统、生产附属系统及辅助系统之间的界限分不清。由于计量、管理等多方面的原因，油田企业内、外部用能无法分开，导致统计数据不准确；二是供配电系统与各系统之间的范围界定模糊。

2 配电系统能耗指标筛选

2.1 能耗指标筛选的原则

通过梳理油气田各个生产流程，确定能耗节点，在考虑对能耗影响程度和可测量的基础上，对各个参数进行筛选，具体的筛选原则[1]如下：

1）灵敏性原则。对能耗在全流程的分布情况进行分析，删除那些对设备或系统不产生影响的指标，选择的指标应该对系统效率有较大的影响。

2）动态性原则。对于那些指数值变化反映能耗管理水平提高或下降的指标，选入指标体系。

3）可测量原则。确定的指标体系，必须能测量数值，或者利用测量数据进行计算。

4）简明性原则。指标体系要能定量判断，能直观反映设备的运行工况是否达标或者管理是否达到了制度要求。

2.2 能耗影响因素

新疆油田主要划分为机采、集输、处理、注水、注汽、配电以及油气储运六大系统单元。供配电系统的边界为企业受电端至配电变压器的输出端，包含的设备主要为电力变压器和电力线路，配电系统损耗主要在变压器和线路上。供配电系统能量平衡模型如图1所示。

图1 供配电系统能量平衡模型

1）变压器损耗。变压器损耗主要为空载损耗和负载损耗，损耗计算公式如下：

式中：ΔPb——变压器损耗，kW；

P0——空载有功损耗，kW；

PCU——额定铜损耗，kW；

β——平均负载系数；K

T——负载波动系数。

变压器空载损耗是固定的，所以影响负载损耗的主要因素是变压器负载系数。变压器负载系数计算公式为

式中：P——变压器输送有功功率，kW；

S——变压器额定容量，kVA；

cosϕ——变压器功率因数。

2）线路损耗。由于线路使用的导线存在着电阻，电流通过线路时，线路自身要产生有功功率损耗，线路的电流又与功率因数成反比，所以，线路在输送一定的有功功率时，线路自身产生的有功功率损耗与功率因数的平方成反比，线路损耗计算公式如下：

式中：ΔPx——线路损耗，kW；

ΔP——线路有功功率损耗减少量，kW；

I——线路输送的电流，A；

cosϕ——线路功率因数；

P——线路输送的有功功率，kW；

R——线路的电阻，Ω；

U——线路的输送额定电压，kV。以上公式表明线路功率因数越大，线路损耗越小。

3）配电系统网损。公式如下：

配电系统网损主要受变压器负载系数、功率因数和线路功率因数影响，根据以上分析，配电系统能耗指标主要分为3级指标，见表1。

表1 配电系统能耗指标分级表

3 配电系统能耗指标制定

3.1 遵循标准规范

根据标准GB/T 31453—2015《油田生产系统节能监测规范》和GB/T 16664—1996《企业供配电系统节能监测方法》中考核指标制定油田配电系统能耗指标，见表2。

3.2 配电系统指标

综合考虑油田配电系统运行现状，结合国家标准规范要求[2]，初步将6（10）kV配电系统能耗指标制定如下表3。

表2 油田配电系统能耗指标

表3 油田6（10）kV配电系统能耗指标

表4 线路运行指标控制测试情况

4 应用情况

在现场运行管理中，通过及时调整变压器负载系数及补偿提高功率因数，将网损和线路功率因数控制在指标范围内，线路运行指标控制测试情况与控制前进行对比，见表4。

根据测试报告，指标控制前，平均线损率为6.11%。测试结果表明线损率高于6%的线路占55%，功率因数低于0.8的线路占90%。变压器平均负载系数为23.1%，线路功率因数平均为0.632，变压器功率因数平均值为0.33。采取措施进行指标控制后，11条线路运行参数均在指标范围内，与去年同期相比，半年减少损耗电量近20×104kWh，并且线路利率惩罚电量转为奖励电量。

5 认识及结论

目前能耗指标体系仍存在尚待深入分析研究的问题，主要表现在以下方面：一是存在现场计量装置不足[3]，只能粗略估计设备能耗，准确度得不到保证；二是指标是定值不能随着工况变化而变化，比如供电半径不同，线路输送功率不同的情况，但是网损指标要求相同。

通过对油田生产配电系统流程的梳理和能耗影响因素层层分析，建立了能耗指标，分3级共4个指标。根据相关标准，同时结合现场实际确定了能耗具体指标要求，为公司能耗定额管理和配电系统、设备的管理提供了依据。

参考文献：

[1]郭张钧.耗能系统节能评价指标体系的研究与分析[D].长沙：中南大学，2010.

[2]马晓鹏，陈丽英.能效对标与能耗定额管理探索与实践[J].石油石化节能，2013（2）：40-43.

[3]刘丹，李安桂，叶红.基于能耗监测系统的建筑节能管理模式研究[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2011，43（2）：281-287.