（工商管理专业论文）油田电力节能降耗管理研究.pdf

i 摘 要 摘 要 油田电力系统是为适应石油勘探开发需要逐步建设形成的。经过多年的发 展，该系统已经成为一个集发电、输电、配电、用电为一体的大型企业电力系 统，主要担负油田生产和居民生活的发、供电任务。本研究是在搜集大量国内 外节能降耗的研究文献的基础上，以电力节能降耗的理论电力需求侧管理 理论和智能电网理论为基础，结合油田电力系统节能降耗管理的工作实际及其 特点，科学地评价了其节能降耗管理的现状。 通过实地调研，采用 ahp/ism 研究 方法分析了油田电力系统在节能降耗管理方面存在的问题。然后针对其存在的 问题一一提出相应的节电降耗措施。 节能降耗管理的关键是找准耗能的发生点，并对其进行细致的分析。机采 系统、注水系统、集输系统、供配电系统以及热力系统是油田企业生产耗能的 “五大系统”，其中供配电系统作为电力体系组成中不可或缺的一个环节，其 电能传递效率的高低与质量的好坏直接影响到其他系统的用电效果，机采、注 水系统则是电力消耗的主要组成部分。因此，分别从供配电系统、机采系统和 注水系统提出相应的节能降耗对策将是本文的重点。 通过对油田发电、输配电和用电三个方面各环节所实施的节能降耗措施的 阐述，本研究认为要促进油田的节能降耗管理，应从实行电力的需求管理、 推行 节能精细化管理、加强油田能源管理以及改善节能降耗资金管理四个方面来考 虑。 关键词：关键词：油田，电力，节能降耗，智能电网，dsm ii abstract abstract shengli oilfield power system is built for petroleums exploration and development. after several years of development, shengli oilfield power system has become a large-scale enterprise, a union of power generation, transmission, distribution and utilization. the main responsibility is for shengli oilfields production and the residents life. this study is on the basis of domestic and abroad literatures. demand side management theory and smart power grids theory are this papers theory foundation. with combining shengli oilfield power systems characteristic and its energy consumption management work, we evaluate the present situation of shengli oilfield power saving energy management scientifically and reasonally. through on-the-spot investigation, the analytic hierarchy process (ahp/ism) method is adapt to analyze the saving energy and reducing consumption management problems in shengli oilfield power system. then propose scientific, reasonable and effective measures for improvement of shengli oilfield in power system energy saving management based on the existing problems of electricity consumption. the critical curl of saving energy management is to find the key point of energy consumption. mechanical recovery system, water injection system, airtight gathering and transportation system, power supply system and thermodynamic system are the five system of energy consumption in oilfield enterprises. as an indispensable link, power supply and distribution systems efficiency and quality will affects other systems. mechanical recovery system and water injection system are the main component of power consumption. therefore, the thesis will put forward the corresponding countermeasures of energy-saving and consumption reducing from mechanical recovery system, water injection system and power supply and distribution system. through the electric saving energy and reducing consumption management analysis of generation, transmission and distribution, shengli oilfield can from demand management, strengthening the administration of energy and improve oil energy consumption funds management, broaden sources of energy saving money to promote the electric energy company midway management. key words: energy saving and consumption reducing; shengli oilfield; electric power; smart power grids; dsm 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文， 是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外， 本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成 果。 对本文所涉及的研究工作做出重要贡献的个人和集体， 均已 在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律责任由本 人承担。 本人郑重声明： 所呈交的学位论文， 是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外， 本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成 果。 对本文所涉及的研究工作做出重要贡献的个人和集体， 均已 在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律责任由本 人承担。 特此声明特此声明 学位论文作者签名：学位论文作者签名： 年年 月月 日日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本人完全了解对外经济贸易大学关于收集、保存、使用学位 论文的规定， 同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的 印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版， 并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有 权提供目录检索以及提供本学位论文全文或部分的阅览服务； 学 校有权按照有关规定向国家有关部门或者机构送交论文； 学校可 以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 保密的学位论 文在解密后遵守此规定。 本人完全了解对外经济贸易大学关于收集、保存、使用学位 论文的规定， 同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的 印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版， 并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有 权提供目录检索以及提供本学位论文全文或部分的阅览服务； 学 校有权按照有关规定向国家有关部门或者机构送交论文； 学校可 以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 保密的学位论 文在解密后遵守此规定。 学位论文作者签名：学位论文作者签名： 年年 月月 日日 导师签名：导师签名： 年年 月月 日日 1 1 绪言 1 绪言 1.1 选题背景 （1）我国能源现状紧迫 能源作为一个人国家国民经济的砥柱， 决定了社会、 经济的发展力度与步伐， 如何合理地开发和利用资源，是任何一个国家制定发展战略的依据和源泉。进入 本世纪， 能源供应成为了我国国民经济发展的瓶颈。 我国接连出现电力供应不足、 能源开采与使用过程中造成严重的污染、石油对外依赖程度高，其供应面临着无 法保障的威胁等能源问题1。随着全球能源形势的深刻演变，我国“十一五”时 期的能源政策进行了适当调整： 坚持节约优先、 立足国内、 多元发展、 依靠科技、 保护环境、加强国际互利合作，努力构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体 系，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展2。 我国的能源问题主要表现在能源利用效率低和环境问题突出两个方面。 在经 济飞速发展、人民生活水平大幅度提高的当今，能源消费的增长速度极为迅速。 考虑到我国能源现状的紧迫形势，如何提高能源利用率；减少资源损耗及浪费就 成为了左右我国社会经济发展的重大问题。国家统计局统计数据显示，在能源利 用效率方面，我国比世界先进水平的 45%低了 10 个百分点；高能耗产品单位耗 能率比发达国家高出了近一倍； 国民经济每生产万元产值的综合能耗则是世界平 均水平的 2.3 倍。 表 1-1 我国主要产品单耗国际比较 1980 2005 表 1-1 我国主要产品单耗国际比较 1980 2005 名称 单位 国内平 均水平 国外先 进水平 国内外 差距(%) 国内平 均水平 国外先 进水平 国内外 差距(%) 名称 单位 国内平 均水平 国外先 进水平 国内外 差距(%) 国内平 均水平 国外先 进水平 国内外 差距(%) 火电供电耗媒 火电供电耗媒 gee/kwh 448 338 +32.5 374 312 +19.9 吨钢比可能耗 吨钢比可能耗 kgee/t 1201 705 +70.4 741 610 +21.5 水泥综合能耗 水泥综合能耗 kgee/t 230.8 135.7 +50.2 149 127.3 +17.0 乙烯能耗 乙烯能耗 kgee/t 2013 1100 +83 986 629 +56.8 载货汽车油耗 载货汽车油耗 l/100tkm 8.7 3.4 +155.9 6.0 3.4 +76.5 注：数据摘引自中国能源发展报告,实现“十一五”节能目标工业部门面 临的挑战与对策研究与能源研究所内部研究报告。国外先进水平数据摘引自可持续能源 发展财政和经济政策研究参考资料之 2005 年能源数据 。其中：文中火电为 6000kw 以上； 钢铁行业 2005 年数据为吨钢综合能耗； 水泥为大型回转窑； 载货汽车油耗为 2004 年运营车 辆数据。 2 由上表可以看出，中国的能源效率水平与国外先进水平相比有很大的差距。 因此，降耗节能是我国生产型企业普遍应关注的重点问题之一，对于以能源开发 为主，产能耗能双高的油田企业来说显得更为重要。作为油田，节能降耗责无旁 贷。油田应以降耗节能管理为中心，重点抓好节能目标责任制管理，建立和完善 节能监督机制、自我激励和自我约束相结合的节能降耗运行机制，实现节能达标 工作及节能目标预评价考核，大力实施系统节能改造和节能现场监测工作，进一 步提升基层节能降耗工作水平。 同时， 油田本身发展也要求企业必须以节约资源、 提高资源综合利用率、发展技术及降低成本为手段提升自身的发展空间。因此， 有学者就提出这样的理论： “如何改善能源消耗结构，减少能源消耗，降低单位 增加值能耗及提高能源使用效率，建立有效的管理方式，制定切实可行的节能降 耗举措，降低成本、提高效益，对油田企业的长期可持续发展起着举足轻重的作 用”3。 （2）我国的电力需求逐渐增大 目前， 我国正处于工业化中期的重工业化阶段， 对电力需求的拉动依然强劲。 2002 年底以来，在新一轮电力体制改革的推动下，我国电力工业发生了翻天覆 地的变化，装机容量、输变电设备规模也大幅增加，供电服务水平进一步提高。 随着电力体制改革和一系列新的政策的提出：厂网分开，重组发电和电网企 业；竞价上网，实行新的电价机制，建立电力市场运行规则和政府监管体系；制 定发电排放的环境折价标准，形成激励清洁电源发展的新机制；开展发电企业向 大用户直接供电的试点工作，改变电网企业独家购买电力的格局，同时，输、配 电分离以及加快建设区域电力市场的工作正在试点开展。 这都给油田电力系统的 发展带来了巨大的机遇和挑战45。 （3）油田的发展需要电力系统运行的优化 提液是油田企业生产的主要工作, 没有电力的保障，油田生产则无法维持； 但若不对电耗进行有效控制(电费一般占油气开发操作成本的 30%以上), 降本 增效又成为一句空话。 伴随着东部老油田稠油区块以及注聚区块开采等三次采油 规模的扩大，电费控制与原油生产之间的矛盾日益突出，如何做好电力系统管理 工作已成为油田企业实现可持续发展的一个重大课题6。 随着油田原油上产和产能建设的实施，用电量逐步攀升，2008 年油田全局 负荷达到 975mw。随着油田产能建设的发展，油、水井数量每年增加近 2000 口， 老区稳产难度大，含水量不断上升，液量每年递增。预计到 2012 年电力缺额为 593 mw，到 2015 年电力缺额将达到 730mw。随着东营电网负荷的增长，电力缺 额逐年增加， 2012 年东营电网电力缺额为 1760mw， 到 2015 年电力缺额为 2760mw； “十一五”、“十二五”期间山东省电力供应较为紧张，2012 年山东省电力缺 3 口约 6430mw，2015 年山东省电力缺口约 20620mw。由此可以看出，电力缺口还 是比较大的。 油田集中供热发展已具有相当规模，目前电厂二期集中供热额定抽汽量为 700t/h，可以供 938 万平方米的采暖面积, 截止到 2007 年底实际供热面积已达 900 万平方米，供热能力已经趋于饱和。三期工程供热能力为 1200 万平方米， 电厂总供热能力为 2566 万平方米。据东营市供热规划， “十二五”期间，胜利电 厂供热范围内采暖供热面积需求为 3000-5000 万平方米。按此计算，电厂供热能 力远远不能满足城市用热要求，存在较大缺口。 一方面，油田的发展必须重点抓紧抓好电网的建设和发展，要把电网的建设 摆到一个重要的位置， 只有发展电网才能为油田分散的能源开发提供连续供电的 条件；另一方面，节能降耗和污染减排是“十一五”期间一项全社会任务，是构 建和谐社会的重要因素。国家在“十一五”规划中提出 2010 年单位 gdp 能耗下 降 20，这个任务非常艰巨。抓好油田能源生产中的节能降耗，要从降低发电 能耗，优化调度模式，降低综合线损，电网规划优化，电力变压器节能，电网无 功配置优化，用电需求侧管理，改变用户用电方式，提高终端用电效率等多方面 入手。对于油田这一拥有发、供、用系统一体化优势的特大企业来说，做好发供 用一体化管理，也是做好电力节能工作的重要组成部分。 1.2 选题意义 1）实现哥本哈根大会的承诺 2009 年 12 月，联合国气候变化大会在丹麦首都哥本哈根召开。这次大会将 “节能减排”再次推到世界舆论的中心。中国在此次大会上承诺，到 2020 年, 中国单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 40%-45%。 中国在后哥本哈根阶段的路究竟怎么走？这是一个错综复杂的问题， 它已经 远远超出了单纯的环境问题的范畴。 作为进入工业化中期阶段的后发国家， 中国一方面要受制于工业化发展阶段 的一般规律，在技术进步和产业外向度方面与先发国家有所不同，另一方面既受 到既定的资源环境约束和国际分工格局等后发劣势的影响， 又要借鉴先行国家和 地区推进工业化的经验并勇于创新。 2）为油田带来更大经济效益和环境效益 油田是国内较早引入 dsm 理念的大型企业。1995 年油田电费占采油成本的 1/3，高于全国油田的平均水平。控制采油用电成本成为油田经营管理必须解决 的一个重大问题。1997 年 8 月国家计委能源研究所与油田管理局合作，开展了 以企业为主体实施需求侧管理的试点研究与示范工程，1998 年 7 月完成了预期 任务。油田总体目标是以实用的节电技术为基础，以提高节电收益为中心，对油 4 田进行短期需求侧管理的整体规划。 该项目启动以电力拖动和“绿色照明”节电 为中心的两项示范工程。在照明方面，采取了以紧凑型荧光灯代替普通白炽灯、 细管荧光灯代替粗管荧光灯、高压钠灯代替高压汞灯等三种典型替代方案。在电 力拖动方面，采取了超高转差率电动机、空载启动次数可调装置、电磁离合器电 动机、变级调速电动机、变频调速器、液力耦合器等六种典型替代方案。此外， 为了鼓励用电终端移峰填谷和减少油田电费开支， 油田在油田内部实行峰谷分时 电价制度。 油田示范项目以技术和管理为切入点，在实行有效的节电管理的同时，将 dsm 技术运用于机械采油、注水、油气集输、照明、供配电系统中。电力拖动示 范工程投资 433 万元，削减峰荷 1826kw，一年节电 1447 万 kwh ，直接节电效 益 564 万元，投资回收期 9.2 个月；“绿色照明”示范工程投资 135.5 万元，削 减峰荷 1670kw，一个季度节电 96 万 kwh，直接节电效益 67 万元，投资回收期 6.1 个月。 从油田实施 dsm 的成果来看，企业获得了相当显著的经济效益，随着时代 的进步，油田事业的发展，油田需要在市场激烈竞争、技术不断进步的环境下， 发扬先进技术理念，从更多方面、更先进的技术、更为有效措施开展节能降耗工 作，必定为油田带来更大的经济效益和环境效益。 1.3 国内外节能管理措施现状 （1）行政措施 英国为了鼓励节省能源，英国在提高能效方面有一系列立法保障和政策引 导。例如，鼓励商业和公共部门实施最佳能源措施；要求私人天然气和电力供应 商做出能源效率承诺；英国政府自 2001 年起，每年拿出 5000 万英镑的“能源效 率基金”，鼓励企业节约能源。 埃及政府从 2003 年久开始在 8 个省开展“全民节约饮用水”运动，并逐步 将其推广到全国其他地区。全民节水运动包括：通过讲座和培训等形式，提高国 民特别是儿童和家庭主妇的节水意识，使他们掌握各种行之有效的节水办法；杜 绝对水资源的浪费现象，限制工业用水等。这一活动最终实现了把饮用水的消费 量降低 40%的目标7。 我国是能源资源严重短缺的国家。石油、天然气人均剩余可采储量仅有世界 平均水平的 7.7%和 7.1%，储量比较丰富的煤炭也只有世界平均水平的 58.6%。 改革开放 30 年间，我国的节能减排工作取得了巨大成效：80 年代初：制定了 开发与节约并重，近期把节约放在首要位置的能源发展方针；80 年代中期：提 出以效益为核心的能源开发利用战略和以电力为中心的能源消费结构调整战略； 90 年代：进一步将各项方针具体化，如进一步强调了能源发展的总方针，即开 5 发与节约并举，把节约放在首位。 （2）法律措施 国外能源战略的重要目标是节能降耗，提高能效。美国在上世纪 70 年代经 历了两次大的能源危机，此后，美国认识到节能是提高经济效益、涉及人类生存 发展的大问题。于是，先后于 1998 年和 2005 年制定并颁布了国家综合能源战 略和能源政策法案 。这些法律法规对能源密集型工业部门的能源消耗做出 了消费总量 12 年内减少 25%规定，燃煤发电效率则要求提高近一倍。 日本最新的节能法是 2003 年 4 月 1 日实施的修正节能法 。该法律规定： 有一定规模、耗电每年在一定数量之上的工厂、办公楼、学校、政府机关有义务 报告过去能源的使用量，提出节能措施，由管理专家制定中长期节能计划，提交 给国土交通省所辖有关部门。计划通过之后，能源消耗者要定期向有关部门提交 节能报告。 20 世纪 80年代以来， 我国制定并完善了一系列与节能减排相关的法律法规、 标准、标志及认证。在 2008 年对能源管理部门进行改革，基本建立了节能减排 的法律法规及管理体系。 中国节能产品目录的制定于 2009 年 12 月 14 日通过 了该项目办组织的审查，出席会议的专家及代表共 8 人。该目录旨在充分掌 握国内外节能产品、技术现状及其相关激励政策的基础上，制定高效节能产品的 评价工具， 提出配套政策建议和保障措施， 提高节能产品的使用率和市场占有率， 为最终实现高效市场转型及行业良性发展提供必要条件。 （3）经济措施 比利时不缺电，但节约用电的观念却深入人心。比利时生活用电的价格是分 段计算的。一天之内，时段不同，电价也不同。这样，人们就可以选择在价格最 低的时候做一些并不是特别急迫的事，如洗衣服等，省钱又省电。 最近几年，日本在进入夏季时，政府机构的工作人员和许多民间大公司都要 求职员除非在正式场合，可以不用系领带和穿西装外衣，并且将办公室的空调温 度设定在 28 oc 左右，以减少能源的消耗。冬季节能则要求日本公务员换上保暖 的秋冬装，机关办公室温度调至 20 oc 以下，并挂上深颜色的厚窗帘，以响应政 府提出的“温暖商务”节能号召。2006 年的统计得出，通过实行“cool blz” 的节能运动，使得二氧化碳的排放量减少 114 万吨，相当于 250 万户普通家庭一 个月的能耗所排放出的二氧化碳排放量。 就电力方面来说，为了应对两次世界能源危机以及日益严重的环境压力，国 外自 20 世纪 70 年代开始研究推广了电力需求侧管理（dsm） 。 美国等西方国家通过电力需求侧管理，实现了节约能源、保护环境的目的， 其成功的关键就是为电力需求侧管理建立了一整套完善的机制和措施8。 6 我国温家宝总理于 2010 年 4 月 28 日主持召开国务院常务会议， 部署进一步 加大工作力度确保实现“十一五”节能减排目标。会议强调， “十一五”前四年， 全国单位国内生产总值能耗累计下降 14.38%， 但与“十一五”降低 20%左右的目 标仍有较大差距。 实现“十一五”节能减排目标是政府向全国人民做出的庄严承 诺， 今年是决战之年， 现在只有 8 个月时间了， 各地区、 各部门必须采取强有力、 见效快的措施，确保目标的实现。 （4）技术措施 在节能技术措施方面， 发达国家普遍把提高能源使用效率和节约能源作为主 要考量点。 美国通过发展节能产品、推广高效节能设备来达到节能降耗的目标。上世纪 70 年代中期，美国广泛投入节能电动机，与普通电动机相比，这种新式的节能 设备每年可为美国减少数亿美元，每年耗损费用减少近 4 成。 在意大利，供暖设备既可供暖，也可供热。供热系统全年使用；供暖系统只 在冬季使用。供暖系统上有两个仪表：一个像时钟的仪表是控制时间的，可设定 每天自动开启与关闭的时间；另一个是控制温度的，可根据家庭需要及室外温度 的变化进行调整。 “供热供电结合”是德国政府推动的能源节约新政策。政府鼓励能源公司通 过发电余热用于供暖的措施提高能源使用效率。此外，德国不断开发出新的矿物 能源发电技术，如高压煤尘焚烧技术、煤炭汽化技术等，从而使矿物能源发电效 率不断提高。 上世纪晚期， 德国电力生产部门在采用这种矿物能源发电新技术后， 能源使用率已创新高达到了 46，预计十年后这一比率将进一步提高到 55。 1.4 研究内容 本研究主要以电力节能降耗的理论基础和研究方法的选择为出发点， 分析油 田电力系统的管理现状，找出其在节能降耗方面存在的问题，并结合油田电力系 统节能降耗管理工作的实际及特点，旨在提出切合油田管理实际的比较科学、合 理、有效的改进措施。主要研究内容如下： 第 1 章，绪论。主要阐述选题意义及主要研究内容等。 第 2 章，电力节能管理理论和研究方法概述。介绍电力节能降耗管理的相关 理论基础，明确分析油田电力系统节能降耗管理所需要采用的研究方法，为下面 油田电力系统的降耗节能管理所存在的问题奠定坚实的理论基础及方法概要。 第 3 章，油田的电力系统运行现状分析。本部分将从供输配电和用电两个方 面剖析油田电力系统管理中存在的问题：油田作为大型耗电企业，应以用电环节 涉及到的主要耗电系统之现状及其耗能结构作为立脚点进行分析， 科学地评价其 节能降耗管理的现状， 并以油田实施 dsm 成功案例明确油田电力系统实施节能降 7 耗管理的必要性。 第 4 章，油田电力系统节能降耗管理的措施。本部分是电力系统节能降耗管 理在油田电力系统中的实际应用。 本章将重点对应第三章中油田电力存在问题的 三个方面分别从油田电力系统供电、 输配电和用电环节对油田电力系统节能降耗 管理进行详细地阐述。主要步骤为：通过第三章对油田电力系统节能降耗管理中 存在的问题分析的基础上，同时结合第二章的电力节能管理理论，试图提出与油 田电力系统实际相符合的节能降耗管理对策。 节能降耗管理的重点是分析耗能的 关键发生点，从而制定出符合油田电力系统实际的节能降耗管理体系；电力需求 侧管理能带来直接的经济效益和良好的社会效益， 有效的技术手段是实施需求侧 管理的基础，研究掌握好能效技术、负荷管理技术，采用先进技术来提高终端用 电效率，将对实现电力需求侧管理的目标起到保障作用。 第 5 章，结论。 1.5 研究方法和技术路线 1.5.1 主要研究方法 本研究在借鉴国外先进节能降耗管理技术的基础上， 通过对油田电力系统节 能降耗现状的分析，探求该管理技术的加强途径。研究方法如下： （1）理论研究与实证分析相结合，使研究更加突出实用性。本研究在广泛 搜集国内外先进的节能技术与经验的基础上构建理论框架， 结合油田电力系统在 节能方面存在的问题，指出了油田电力系统节能降耗的实际运作，使本研究成果 紧靠实际。 （2）归纳与演绎的逻辑方法，即普遍性与特殊性相结合。本研究从节能降 耗管理的理论与实际出发，在一般、普遍中找规律从而推断出普遍适用的节能降 耗管理方法， 再以油田自身的实际情况为出发点总结出符合油田自身实际情况的 特殊节能降耗管理体系。 （3）ahp/ism 分析方法。解释结构模型（ism）与层次分析法（ahp）相结 合，澄明油田电力系统在发电、输配电和用电环节存在的问题的层次，用图形和 矩阵描述各种已知关系，为本研究最后一部分的节能管理对策奠定基础。 1.5.2 本研究的技术路线 （1）查阅资料，总结国内外节能降耗管理办法的具体措施，重点关注电力 行业在此领域的研究思路与现状 （2）通过调查研究分析出油田电力系统的耗能现状。 （3）针对问题，进一步分析油田电力系统节能降耗管理中存在的问题。 8 （4）在分析总结问题的基础上提出加强油田电力系统节能降耗管理的具有 科学性、有效性的对策。 本论文框架如下图 1-1： ahp/ism 研究方法 图 1-1 本研究的框架图 图 1-1 本研究的框架图 国内外关于节能降耗研究现状 文献分析 电力节能管理理论 实证研究、问 卷调查、访谈 油田电力系统节能降耗管理 现状及存在的问题分析 油田电力系统实施节能降耗的必要性 理论研究 油田电力节能降耗措施 9 2 电力节能降耗管理理论与方法概述2 电力节能降耗管理理论与方法概述 电力方面主要是从两个途径来实现节能降耗：一个是管理途径，其最重要方 面为需求侧管理；另一个是硬件建设，最重要的实现方法为智能电网。 2.1 电力需求侧管理 2.1.1 需求侧管理基本概念 “需求侧管理”是从英文“demand side management”直译过来的，缩写为 dsm，指通过采取有效的激励措施，引导电力用户改变用电方式，提高终端用电 效率，优化资源配置，改善和保护环境，实现用电管理活动最小成本化，是促进 电力工业与国民经济协调发展的一项系统工程。 需求侧管理通过政府、电力公司和用户等各个方面的密切配合、共同努力， 实施电力需求侧管理，优化用电方式和提高用电效率，可以减少或推迟电网发电 装机容量，减少电网建设资金的投入，减少发电燃料消耗，改善环境质量，以实 现能源、经济和环境的协调发展9。 2.1.2 dsm 的主要实施手段 综合资源规划（irp）方法与需求方管理（dsm）技术是 80 年代国际上倡导 和推行的一种资源计划方法和管理技术。90 年代初介绍到我国。积极采取多种 手段实施需求侧管理，目的是为了完成综合资源规划。总结而言，需求侧管理的 手段应以科学的管理方法和先进的节电技术为基础，以经济效益为核心，以法制 为保障，以政策为先导。因此，我们可以总结出 dsm 的主要事实手段包括： ：技 术手段、财政手段、诱导手段和行政手段四种。 （1）技术手段 dsm 的技术手段主要是指采用当前先进的节电技术和管理技术及其相适应 的设备改变电力用户以前耗能较大的生产、生活习惯，大道提高终端用电效率或 改变用户的用电方式10。 需求侧管理需要高效用电设备和日常节电产品，采用高效节能技术。例如大 力推广蓄能，包括蓄冷、蓄热等转移负荷类技术措施等，这就需要用户能多的理 解和配合。以我国湖北省为例，湖北省用电量中工、商业用电比非常的大，因此 应对工业中的用电大户大力推广变频传动装置，削减电动机耗电量。此外，由于 湖北省夏季温高，有相当比例的用户使用空调进行降温，为了控制夏季空调带来 的负荷压力，此时可以考虑冰蓄冷空调技术，可以明显的起到缓解供给电压矛盾 的作用。 （2）财政手段 10 财政手段是提高用户对 dsm 节电响应能力最主要的鼓励手段，包括：电价鼓 励、折让鼓励、借贷优惠鼓励、免费安装鼓励、节电设备租赁鼓励、节电特别奖 励、节电招标鼓励等。这些措施的用户在对不参与节电的用户不予经济激励，但 也不应损害其经济利益1011。 通过这些鼓励手段可以刺激和鼓励用户安装并使用新型高效设备， 更重要的 是改变了消费行为和用电方式已达到减少电力需求和电量无谓的消耗12。由供 应侧在清楚市场需求的情况下制定出带有鼓励性质的优惠电价， 用户只能被动响 应，属于控制性经济手段；积极利用免费安装鼓励和节电特别奖励之类的直接经 济激励和需求侧竞价措施为社会做出增益贡献的同时也降低了供电企业自己的 生产成本，甚至获得了一些效益。 （3）诱导手段 节电是全民参与的节约型环保活动。因此，要全面实行以鼓励为主的节能节 电政策，以激励用户主动参与；鼓励用户节电或改变用电方式，但不等于限电。 要做到既满足于用户用电需求又达到节电的目的。 不同用户对相同的经济激励和同样的收益可能出现不同的反应， 关键在于诱 导方式的不同。对用户群进行分类，采取用户愿意接受的措施加以引导，引导用 户在使用电能的全过程中自觉挖掘节能的潜力。 用最少的资金获得最大的节能效 果。 通过电视、广播、报刊等媒介方式把相关信息传递给用户或者与用户直接接 触提供各种能源服务的关键是选准引导方向和建立起引导信誉11。 （4）行政手段 企业实施任何一项新的措施都是由大背景和国家相关政策、法规所决定的。 由于政府的宏观调控可以保障市场健康运转，具有权威性、指导性和强制性。政 府及其有关职能部门出台相应的法律法规、标准、政策、制度等规范电力消费和 市场行为，更能够有效推动节能增效、避免浪费、保护环境的管理活动。 我国已经将综合资源规划和需求侧管理纳入国家能源战略， 推行能效标准标 识及合同能源管理、清洁发展机制，激励、扶持节能技术。本研究认为，最简单 有效的调节用电高峰的办法之一为调整企业作息时间和休息日， 在不牺牲人们生 活舒适度的情况下谨慎、 优化地使用这一手段不失为一种响应节约型社会的措施 之一11。 2.1.3 dsm 沟通及其实施意义 电力需求侧管理(dsm)工作是一项庞大的社会系统工程，包括发电企业、电 网企业、 企业用户、 居民用户、 能源服务公司、 节能设备制造商等多个利益主体， 涉及到法规、标准、环保、财税、物价等诸方面。对其沟通是多个沟通过程的组 11 合或者说是多个连续的沟通过程。在以“厂网分离”为主要标志的电力市场条件 下，发电企业成为 dsm 受益者之一，发电企业也应该被列为沟通参与者，同时把 各级政府及其部门、电力客户、能源服务公司简化为参与用户，这样形成沟通过 程的参与三方，其中电网企业为沟通者，发电企业、参与用户为沟通对象13。 2.2 智能电网 2.2.1 智能电网的概念 截至目前，对智能电网还没有一个确定统一的定义，目前普遍认可的一般定 义是： 在最低程度的人工干预下， 利用各种燃料来源 （例如煤炭、 太阳能、 风能） ， 将其转换成电力，供消费者最终使用（热、光及温水）的智能化自动平衡、自我 监测电网。智能电网能够察觉系统组成部分所出现的过载现象，并能变更电流的 路程，以降低过载，防止潜在的停电。此外，智能电网促使消费者和公用事业之 间进行实时交流， 从而允许公用事业基于人类环境和价格参考对消费者能源的使 用进行优化14。 2.2.2 智能电网提出的背景 当前全球电网的基本结构主要是满足大型传统化石燃料发电厂的远距离输 电，而如今的能源问题使全球面临改变发电规划的现状。低碳发电技术的发展和 需求侧管理效率的大幅提高，将使用户能与电网互动。以用户为中心的网络结构 正朝我们走来，但这些根本性的改变，会给电网设计和控制带来很大影响。 （1）环境问题突出 鉴于当今地球不可再生能源急剧减少、环境污染严重，世界各国纷纷采取节 能减排措施：大力提高已有能源利用率、积极发展可再生能源。化石燃料发电会 排放出二氧化碳、 二氧化硫、 氮氧化物和其它污染物， 温室气体会引起气候变化， 这是人类面临的最大的环境和经济挑战之一。要研究出最经济的技术和措施，发 展可再生能源和分布式发电，是当今全球应对环境问题的基本战略。 （2）电力供应安全的需要 首先， 化石燃料日益减少， 威胁电力的安全供应； 其次， 人们对电能可靠性、 供电质量，以及发电和输电容量的要求不断增长。输配电系统基础设施正日益老 化，越来越威胁到电网安全、可靠和高质量供电，需要在考虑电网新功能和新挑 战下重新设计电网。这需要进行大量投资，只有综合利用创新方案、技术和电网 结构，才能以最有效的方式达到目的。 （3）电力市场的需要 全球电力市场的不断发展， 市场监管框架不断完善， 在促进经济发展的同时， 也影响着全球的竞争战略。不断加剧的竞争鼓励电力工业提高效率，发展和创新 12 技术。最终人们期望电力市场能带来各种益处，如更多选择的服务方案和更低的 电价。同时，随着科学技术的发展，电网、通信、传感、测量、控制（包括智能 决策系统） 、制造、管理等技术相互渗透，为形成一个巨大的智能网络提供了技 术支持。 2.2.3 智能电网的基本特征 智能电网基本特征是：技术上实现自动化、信息化、互动化、数字化；管理 上实现集约化、 集团化、 标准化、 精益化。 这些特征从功能上描述了电网的特性， 而不是最终应用的具体技术，它们形成了智能电网完整的景象。 2.2.4 智能电网的技术支持 附属于美国能源部的国家能源技术实验室对“现代电网”中的技术作出了这 样的定义：有电网技术、通信技术、量测技术、设备技术、控制技术和标准体系。 2.2.5 智能电网的目标 智能电网的目标是实现电网可靠、安全、经济、高效运行；使用安全。能够 同时实现这些目标的电网，就是智能电网。 电网的可靠性是指智能电网可随时为身处任何地方的用户提供可靠的电力 供应。 可靠电网在受到大多数电网扰动的情况下扔能对各突发问题作出充分准备 以保护用户，避免断电15。 安全是指智能电网能够经受物理的、网络的攻击，也不容易受到自然灾害的 影响，即使受到影响，也会尽量降低恢复费用。 经济是指智能电网的运行在供求平衡的基本规律之下， 供应充足的同时电价 也很公平。 高效是指智能电网可通过利用低成本投资、 减少电力输送与分配过程中的损 耗来提升电力资产的利用效率。 2.3 电力节能降耗管理研究方法的选择 本研究要求其分析要有层次性，ahp（层次分析法，analytic hierarchy process）是对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活而又实用的多准则决策 方法。该方法能将复杂问题中的各种因素通过划分为相互联系的有序层次，使之 条理化， 根据对一定客观现实的主观判断结构(主要是两两比较)把专家意见和分 析者的客观判断结果直接而有效地结合起来， 将一层次元素两两比较的重要性进 行定量描述。然后利用数学方法计算反映每一层次元素的相对重要性次序的权 值，通过所有层次之间的总排序计算所有元素的相对权重并进行排序。该方法的 特点是定性与定量相结合地处理各种决策因素。ahp 作为一种综合评价方法,很 好地解决了多因素的排序问题,加之其在解决由定性到定量化问题方面的优越性, 13 已经在越来越多的领域得到应用和发展1617。 2.4 本章小结 本章主要对电力节能管理理论和研究方法做了介绍。 节能降耗主要是从两个 方面来实现，一个是管理方面，其最重要方面为需求侧管理；另外一个是从硬件 建设上，最重要的实现方法为智能电网。因此，电力需求侧管理和智能电网理论 为下文的节能管理过程中存在的问题以及提出的措施奠定了理论基础。其中 ahp/ism 研究方法是后续章节中通过实地调研分析现存问题的方法论。 14 3 油田电力系统运行现状及存在的问题分析 3 油田电力系统运行现状及存在的问题分析 油田电力系统是为适应石油勘探开发需要逐步建设形成的。经过多年的发 展，油田电力系统已经成为一个集发电、输电、配电、用电为一体的大型企业电 力系统，主要担负油田生产和居民生活的发、供电任务。 目前油田有发电厂1座， 总装机为1040mw。 有变电站190座， 总容量为455.34 万 kva，其中 220kv 变电站 3 座，110kv 变电站 37 座，35kv 变电站 150 座；有 6 220kv 输配电线路 1269 条，总长度为 11316.55km，其中 220kv 线路 9 条，长 度为 358.2km；110kv 线路 68 条，长度为 1096.27km；35kv 线路 213 条，长度为 1987.8km；6(10)kv 线路 979 条，长度 7874.28km。胜利发电厂目前总装机为 1040mw 燃煤机组。其中一期工程 2220mw，二期 2300mw 燃煤热电联供机组， 2008 年通过了国家电力公司国际一流火力发电厂的考评验收，成为全国第一家 企业自备“国际一流”电厂。 油田电网以 220kv 网络为构架， 110kv 网络为主网， 35kv 网络遍布胜利油区工作面积达 3.2 万平方公里，主营业务包括供发电、输 配电、供用电及电力施工和技术服务等18。. 3.1 解析阶梯模型（ism）的建立 解释结构模型法（ism）是以图论中的关联矩阵原理来分析复杂系统的个提 结构，将系统的结构分析转化为同够有向图的拓扑分析，继而转化为代数分析， 通过关联矩阵的运算来明确系统的结构特征19。 本研究通过专家访谈，得知油田的电力系统存在的问题可以从发电、输配电 和用电三个环节来分析，油田电力系统存在的问题：发电，输配电，用电，无功 补偿不合理，燃烧效率低，发电机效率低，官网能量损失大，泵机组损耗大，线 路电压波动大，供电半径不合理，变压器陈旧，容量过小。 这些因素之间的相关关系： v v v s1 变压器陈旧，容量过小 v v v s2 供电半径不合理 v v v a as3 线路电压波动大 v v s4 泵机组损耗大 v v s5 管网能量损失大 v v s6 发电机效率低 v v s7 燃烧效率低 v v s8 无功补偿不合理 v s9 发电 v s10 输配电 v s11 用电 s12 节能降耗 图 3-1 油田电力系统