(大慶油田工程有限公司，大慶 163000)

0 引 言

近幾年我國天然氣發(fā)電發(fā)展速度較快，因天然氣價高，發(fā)電成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)煤電，未來規(guī)模發(fā)展受政策影響較大。新能源發(fā)電穩(wěn)定性不佳，調(diào)峰能力不足，為天然氣發(fā)電與新能源融合發(fā)展創(chuàng)造了條件。天然氣發(fā)電與風(fēng)電、光伏融合發(fā)展可解決棄風(fēng)、棄光問題，提高發(fā)電小時數(shù)，降低發(fā)電成本。

當(dāng)前，風(fēng)電、光伏等新能源的快速發(fā)展已是大勢所趨，天然氣作為傳統(tǒng)能源在能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的大背景下，必須要重新定位，處理好與新能源之間的發(fā)展關(guān)系，擴(kuò)大天然氣利用領(lǐng)域，探索天然氣與風(fēng)能、光能等清潔能源融合發(fā)展路徑。確保在未來能源體系中占據(jù)有利地位。

1 油田多能互補(bǔ)能源優(yōu)化利用

多能互補(bǔ)系統(tǒng)是傳統(tǒng)分布式能源應(yīng)用的拓展，多種能源按照不同資源條件和用能對象，采取多種能源互相補(bǔ)充和梯級利用，從而提升能源系統(tǒng)的綜合利用效率，緩解能源供需矛盾，構(gòu)成豐富的清潔、低碳供能結(jié)構(gòu)體系。

1.1 油田多能互補(bǔ)能源站建設(shè)優(yōu)勢

1.1.1 風(fēng)力資源

大慶地區(qū)風(fēng)能源開發(fā)潛力大。春秋風(fēng)速偏大，冬夏風(fēng)速較小，呈季風(fēng)特征。年有效風(fēng)速持續(xù)時間長，年平均風(fēng)速3.8 m/s，個別地區(qū)在7 m/s以上，年大于6級風(fēng)日數(shù)為30天，70 m輪轂高度全年有效風(fēng)速可利用小時數(shù)為2 816 h以上，全市可供開發(fā)風(fēng)電資源總量在500萬kW以上。

1.1.2 地?zé)豳Y源

大慶油田低溫余熱豐富，用熱需求大。油田最大可利用地?zé)豳Y源為含油污水。回注含油污水量195.17×104m3/d，含油污水的溫度基本在30-35℃之間，蘊(yùn)含豐富的熱能。按照水源熱泵最高提取溫度10 ℃計(jì)算，每年可提取余熱量折算101.8萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。

1.1.3 油田電網(wǎng)

大慶油田電力網(wǎng)消納能力強(qiáng)。作為最大油田，疆域廣闊，擁有自己的電廠與企業(yè)電網(wǎng)，電力網(wǎng)消納能力強(qiáng)。同時擁有總量大，相對平穩(wěn)的電力、熱力需求，年發(fā)電量約50億kW·h，年供電量150億kW·h。

1.1.4 技術(shù)路線

油田多能互補(bǔ)分布能源站適合采用“終端模式”，實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同供應(yīng)和能源梯級利用。油田站場進(jìn)行風(fēng)、氣、地?zé)豳Y源相互融合，氣電、風(fēng)電相互補(bǔ)充，最大限度消納風(fēng)電，氣電調(diào)峰，穩(wěn)定輸出電量接入油田電網(wǎng)；燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組高溫?zé)煔庥酂峄厥?，煙氣型補(bǔ)燃吸收式熱泵機(jī)組，回收含油污水余熱，供站場用熱。

技術(shù)路線框圖如圖1所示。

2 油田多能互補(bǔ)分布式能源站

油田分布式能源站采用風(fēng)電-氣電多能互補(bǔ)方式，保持發(fā)電系統(tǒng)輸出功率在一段時間內(nèi)相對穩(wěn)定，以風(fēng)力發(fā)電為主，不足的電量由燃?xì)獍l(fā)電進(jìn)行補(bǔ)充，機(jī)組產(chǎn)生的余熱全部回收利用。風(fēng)力發(fā)電與燃?xì)獍l(fā)電在能源站升壓至35 kV后就近接入油田110 kV變電所。

為提高上網(wǎng)電量，風(fēng)電場控制在最大功率跟蹤模式，以最大程度利用風(fēng)能。同時向區(qū)域電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)上傳輸出功率等信息。能量管理系統(tǒng)綜合風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和風(fēng)電場傳輸?shù)膶?shí)時數(shù)據(jù)，得到燃機(jī)出力的基準(zhǔn)值，對燃機(jī)出力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

油田典型站場冬季生產(chǎn)、供暖供熱負(fù)荷約9.5 MW，夏季生產(chǎn)供熱負(fù)荷4.8 MW，選用2臺燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，額定發(fā)電功率5.838 MW；每臺機(jī)組配1臺煙氣型補(bǔ)燃吸收式熱泵機(jī)組，供熱負(fù)荷5 MW。風(fēng)力發(fā)電站規(guī)模可按照4臺3 MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

本工程工藝系統(tǒng)流程框圖如圖2所示。

3 油田多能互補(bǔ)分布式能源站節(jié)能分析

3.1 分布式能源站運(yùn)行機(jī)制

燃?xì)鈾C(jī)組余熱負(fù)荷與站場熱負(fù)荷相匹配，最大限度實(shí)現(xiàn)能源梯級利用。全年發(fā)電功率分階段穩(wěn)定輸出保持在8～12 MW之間，年發(fā)電量約8 250×104kW·h。風(fēng)力發(fā)電功率與燃?xì)獍l(fā)電功率互補(bǔ)曲線圖、油田站場用熱負(fù)荷與氣電提供熱負(fù)荷曲線分別如圖3-4所示。

3.2 多能互補(bǔ)能源站輸出調(diào)節(jié)

分布式能源站以分階段輸出穩(wěn)定電量為基本原則，風(fēng)電全部消納，燃?xì)獍l(fā)電做調(diào)峰，燃機(jī)余熱全部回收，做到能源梯級利用。氣電最大發(fā)電功率根據(jù)供熱負(fù)荷的季節(jié)變化做調(diào)整。

風(fēng)力電站與燃?xì)獍l(fā)電功率變化曲線，燃?xì)怆娬竟嶝?fù)荷變化曲線分別如圖5-6所示。

風(fēng)電與氣電電力輸出互補(bǔ)關(guān)系如圖7所示。

風(fēng)力發(fā)電站4臺3 MW風(fēng)電機(jī)組，經(jīng)計(jì)算全年利用小時數(shù)約2 816小時，年發(fā)電量3 380×104kW·h。燃?xì)怆娬?臺5.838 MW燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，受供熱負(fù)荷與總發(fā)電功率的限制，全年利用小時數(shù)約4 173小時，年發(fā)電量4870×104kW·h。

3.3 分布式能源站消耗及產(chǎn)出

分布式能源站夏季發(fā)電輸出功率8 MW，冬季發(fā)電輸出功率12 MW。年發(fā)電量為8 250×104kW·h，年供熱量為19.8×104GJ，年消耗天然氣量為1 096×104Nm3。與同等規(guī)模燃?xì)獍l(fā)電比較節(jié)省天然氣約600×104Nm3。

4 結(jié)束語

天然氣多能互補(bǔ)分布式能源站燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組做風(fēng)電調(diào)峰，負(fù)荷變化頻率高，變化范圍大，對國內(nèi)燃?xì)獍l(fā)動機(jī)組運(yùn)行性能，發(fā)電系統(tǒng)調(diào)控技術(shù)提出較高要求。

設(shè)備性能、調(diào)節(jié)技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、能源梯級利用，可以為用戶提供安全、穩(wěn)定、可靠的電力和熱力等能源保障，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。