海上平台备用机组容量设置策略研究

高阳马进喜王万旭金秋许晓英

摘要：本文以规范内容为基础，根据海上平台运行特点，对海上平台备用机组容量不同工况进行分析，总结出了一种适应于海上平台的备用机组容量设置策略。该策略在保证电网安全稳定的基础上，最大程度降低了经济成本，为其它项目提供了参考。

关键词：海上平台；备用机组容量；工况

0、前言

海上平台的生产、生活、安全等设备的电能都是通过海上平台设置的主发电机组提供，为了满足海上油气田不同工况下的生产、生活用电需求，必须对主发电机的容量和台数进行正确的选择。海上平台的主电站通常至少由两台发电机组构成，根据生产工况不同，分别对不同的机组进行备用。

由于海上平台存在负荷波动、大电机启动、发电机组检修停运等不确定性，随时会破坏电力系统功率实时平衡状态，为了保证电力系统稳定运行，需配置一定的备用容量。配置备用容量的最终目的为，保证系统安全稳定运行，提高系统运行可靠性。

显而易见，海上平台设置的备用机组容量越大，电力系统越稳定，但随之经济性也就越低，因此备用容量的的合理选择，是在保证系统稳定性基础上，最大程度的降低经济成本。

1、研究背景

根据电力工业部电力规划设计总院编制的《电力系统设计手册》中内容，当运行中部分机组因异常或事故而强迫停运时，为了保证在规定的时间内不间断地向用户供电，需要设置事故备用容量。事故备用在国外多数是按可靠性计算结果来确定的，但我国各电力系统的可靠性准则尚未规定，在电力平衡计算中常用传统的百分率法，即根据经验一般考虑事故备用容量为最大电负荷的10%左右，并且不小于系统1台最大单机容量。

海上平台在进行电力系统校核时，会对每种发电机组备用工况均考虑，如果不对电力系统设计手册中要求的备用容量不小于系统1台最大单机容量加以深入分析，简单的理解为发电机组各备用工况均需满足不小于系统最大单机容量，就会出现备用机组冗余情况。

2、应用案例分析一

某一平台已有发电机组情况如下，2台2850kW发电机组，1台3800kW发电机，由于后期生产需要，需要新增发电机组，若按各工况备用机组不小于系统最大单机容量要求，发电机组运行工况如下，

表1发电机组运行工况

工况一、工况二情况均是为了考虑备用机组容量不小于系统内最大单机容量，备用了2台发电机。当容量小的机组作为备用，若仅备用1台，当在网运行机组中大机组故障，备用小机组替换运行大机组，可能存在供电风险问题。所以，设置不论是哪种工况，备用机组的容量都大于在网运行的任何1台机组的容量，即运行的1台机组故障，备用机组容量均能替换或大于故障机组。

针对以上可能存在的供电风险问题进行分析。工况一，仅备用1台2850kW，在网运行机组为1台2850kW，1台3800kW，2台4500kW，发电机出力按0.9计算，发电机总出力14.9MW。若在网运行的4500kW电站有一台故障，备用的2850kW电站启动。此时工况一转换为工况三，故可能存在供电风险问题不存在。

3、应用案例分析二

A平台设置4台现场出力为10000kW发电机组，其总负荷峰值为26MW，正常运行工况下三用一备，由于生产需要，需与B平台组网供电，B平台用电负荷为3MW，A平台与B平台总用电负荷为28.84MW。根据负荷以及发电机出力情况，拟考虑新增发电机组。

首先，分析一下按备用容量不小于系统内一台最大单机容量原则备用，发电机运行工况如下：

表2发电机组运行工况

经分析校核，工况一剩余电量8.06WM，负荷率70.34%，工况二剩余电量7.16，负荷率72.10%。工况一、工况二剩余电量均较大，负荷率较低，经济性较差。若不受限于备用容量不小于系统内最大单机容量要求，充分考虑各工况，则只需新增1台5500kW发电机，运行工况如下。

表3电力系统校核结果

对新增1台发电机工况二进行风险性分析。工况二为备用1台5500kW发电机，在网运行机组为4台10000kW电站。若在网运行的10000kW电站有一台故障，备用的5500kW电站启动，可能存在5500kW电站不能完全顶替10000kW风险。

针对这一风险进行深入分析，出现风险情况后，在网运行机组为3台10000kW，1台5500KW机组，运行工况由工况二转变为工况一，剩余电量以及负荷率均满足要求。由于充分考虑了备用机组情况，可能存在风险是不成立的。

工况一剩余电量3.11WM，负荷率81.24%，工况二剩余电量7.16WM，负荷率72.10%。工况一、工况二剩余电量以及负荷率都满足要求，且较之备用2台5500kW机组更为合理，同时降低了项目成本。

4、结束语

海上平台发电机组备用容量的设置，关系到海上油气田生产的安全稳定，备用容量的合理设置应在保证系统安全稳定运行的基础上，综合考虑经济成本。本文在对规范标准的深入研究基础上，针对海上平台运行特点，对海上平台备用机组容量不同工况进行分析，总结出了一种适应于海上平台的备用机组容量设置策略。该策略不仅保证电网安全稳定，同时降低经济成本，为其它项目提供了参考。

参考文献：

[1]《海洋石油工程设计指南》编委会编著.海洋石油工程电气、仪控、通信设计[M]．北京：石油工业出版社，2007.6

[2]李怡静．考虑负荷预测可信度和负荷时间弹性的备用容量优化方法［D］．湖南大学，2015：2-15．

[3]王建学，王锡凡，别朝红．电力市场中的备用问题［J］．电力系统自动化，2001，25（15）：7-14．

作者简介：

第一作者：高阳（1986.02-），女，电气工程师，现主要从事海上油气田电力系统设计及研究。