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   第8版:中国石化报08版
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胜利油田在国内油气行业首家探索搭建“源网荷储”一体化智慧能源管控平台

打造能源领域的“网约车平台”

胜利油田是国内油气行业首家探索搭建“源网荷储”一体化智慧能源管控平台的企业。“源网荷储”一体化运行,促进了供需精准匹配,保障了电力供应的可靠性和安全性;优化了能源消费结构,降低了用能成本;支撑了新能源规模化消纳,实现了绿色低碳发展。
2023年04月17日 来源: 中国石化报  作者: 王维东 王 刚 陈天婧 王维国 孙育涛 张晨烁
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?胜利油田基南变电站。

    □本报记者 王维东

    通讯员 王 刚 陈天婧 王维国 孙育涛 张晨烁 文/图

    走进胜利油田电力分公司电力调度中心,一块巨大的可视化大屏展示着胜利油田实时的能源供需关系,一条“凹”形的火电机组运行负荷,一条“凸”形的光伏电站负荷,还有一条跌宕起伏的电力现货交易价格曲线,三条曲线相互耦合,反映了油气生产电力消费情况。

    曲线背后折射的是胜利油田正在掀起的一场能源转型和产业变革。

    2022年,胜利油田统筹火电、绿电等电源资源,搭建“源网荷储”一体化智慧能源管控平台,实现多能平衡互济、源荷高效匹配、新能源友好消纳,从能源消费向能源调节转型,不断提高资源的配置质量和效率。

    在胜利石油管理局有限公司执行董事、党委书记,胜利油田分公司代表牛栓文看来,“源网荷储”智慧能源管控平台就像能源领域的网约车平台,电网相当于道路网络,以前路上只有火电这种“传统出租车”,智慧能源管控平台将风光等新能源电源、储能等“社会车辆”都纳入平台,不仅满足了更多人“打车”的需求,而且通过算法精准匹配供需,提高了整个道网的运营效率。

    电量型电源变为调节型电源

    绿色化、低碳化是经济社会高质量发展的鲜明底色。党的二十大对能源清洁低碳转型作出全面部署,要求“推动能源清洁低碳高效利用,推进工业、建筑、交通等领域清洁低碳转型”。

    2021年,胜利油田吹响进军新能源号角。短短两年,新能源产业蓬勃发展,光伏发电装机规模达285兆瓦,年发绿电能力3.4亿千瓦时,已初具规模。

    新能源的快速发展改写了火电的功能定位。作为中国石化最大的企业自备电厂,装机规模1040兆瓦的胜利发电厂是油气生产的“动力源”和“压舱石”。胜利石油管理局有限公司副总工程师兼胜利发电厂党委书记谈晓辉说,一直以来,火电是我国电力供应的“主体电源”,如今,为了给新能源让路,推动新能源规模化消纳,胜利发电厂由确定性可控连续电源转向不确定性随机波动电源,由电量型电源转向调节型电源。

    胜利发电厂生产运行管理中心值长宋国勇的工作内容是,优化调节燃煤机组的负荷,保证机组安全经济运行。过去,他电脑上的机组运行轨迹基本是一条平滑的直线;如今,他需要实时和电网负荷同频共振,耦合新能源发电,机组运行轨迹由直线变凹线,他笑称自己每天的工作就是“挖坑”。

    动态变化的油气生产负荷、随机变化的新能源发电,瞬息万变的电力供需“冲击”着宋国勇的工作,“有时天空突然飘来几片云,光伏发电负荷可能瞬间跌落”,他需要实时跟踪电网负荷变化,动态调节机组负荷运行参数。

    指着电脑屏幕上一条高低起伏的电网运行负荷曲线,宋国勇说,曲线最高点是“尖峰”、最低点是“低谷”,在“尖峰”意味着用电量大,这时候电厂机组要“多出力”,在“低谷”时,需要降负荷减少发电量。根据生产负荷调节发电负荷的这个过程就是“调峰”。

    低煤价时期,多发电就是多创效;高煤价时期,根据峰谷电价和新能源出力情况,优化火力发电机组负荷,多发效益电。

    贾敏,胜利油田电力分公司客户服务中心用电技术主任师,她的主要职责是精准匹配电源侧和负荷侧的供需平衡,保证整个电网安全经济运行,是连接发电侧和用电侧的枢纽。像是一名股票操盘手,每天,她需要实时跟踪电力现货交易情况,根据价格变化调整购买策略,形成价值传导机制。

    自发火电、自发绿电和外购电构成了胜利油田的生产用电。贾敏说,2022年,胜利油田外购电9亿千瓦时,自发绿电2.8亿千瓦时,剩余是火电。

    外购国网电分为中长期交易电和现货交易电,其中前者相当于提前批发购买,电量占比90%,后者相当于零售,根据电力现货交易市场价格,实时调整购买策略——当外购电价低于自发电价时,应购尽购;反之,应发尽发。

    查阅历史电力现货交易电价,每天的现货交易电价波动较大,峰电价高达1.3元,谷电价有时会跌到-0.08元。

    2022年,通过谷段应购尽购、峰段应发尽发,优化现货交易策略,胜利油田降低外购电成本260万元。

    新业态催生电的“搬运工”

    此起彼伏的电力曲线,从电源侧向电网侧传导,通过一张蜘蛛网般的电网延伸向末端负荷侧。

    胜利油田东辛采油厂辛一采油管理区信息化采油工刘志勇,每天的工作多了一项内容——启停泵。原来,站上24小时不间断运行3台大泵,每小时保持100立方米的恒定注水量。如今,早、晚电价峰期,他关停1台大型泵、增开1台中型泵,每小时注水90立方米;绿电期,则关停中型泵、增开大型泵,每小时注水108立方米。

    稳定生产变柔性生产,营72注水泵站的运行策略实现了少用高价电、多用谷价电、全额消纳新能源,日节电费1000元。

    胜利油田电力分公司经理刘玉林说,原来,电网调控的模式是“源随荷动”,用电负荷侧决定电源侧的供应;如今,由于大规模、高比例新能源并网,打破了传统电力系统供需平衡,从“源随荷动”转向“源荷互动”。

    “我们不生产电,我们只是电的‘搬运工’。”在潜移默化的变化中,贾敏的职能正从电网运行变为电力运营——均衡管理各类电源资源,促进新能源大规模消纳,实现多能平衡互济。

    胜利油田既是油气能源生产者,又是能源消费者,每年55亿千瓦时的电量支撑了油田2340万吨的油气生产,用电成本占操作成本的1/5。建设“源网荷储”智慧能源管控平台,既是提升能源供给质量、利用效率和减碳水平,实现绿色低碳发展的必由之路,又是适应能源转型和产业变革、降低用能成本的必然选择。

    构建“源网荷储”智慧能源管控平台,胜利油田具有得天独厚的资源禀赋:独立配套的发供用系统、丰富的油气生产多元用能场景、柔性可调的采注输负荷,以及油气开采、炼油化工完整产业链,各种要素叠加为“源网荷储”一体化能源管控平台建设提供了资源基础。

    在数字化的赋能下,“源网荷储”一体化能源管控平台不仅装上了“智慧”大脑,对油田实时用能态势进行智能感知和全景监测,而且催生了能源新业态——虚拟电厂。胜利油田经营管理部业务管理室高级主管严川说,虚拟电厂是聚合发电侧、用电侧和储能等灵活可调资源,在物联网、大数据、人工智能等技术的加持下,增强电力系统的调节能力。

    2022 年 8 月,山东省迎峰度夏用电高峰负荷破亿千瓦,创历史新高。胜利油田聚合“源网荷储”一体化资源优势,在山东省用电负荷紧张期间,作为省内首个且唯一响应顶峰邀约的“虚拟电厂”,主动把“胜利电”送上“山东网”,创效百万元,既凸显了央企保供职责,又实现了价值创造。

    “源网荷储”一体化能源管控平台不仅通过聚合可调节资源参与电网互动创造价值,更利用平台汇聚的海量资源、链接的用户和数据创造衍生价值。牛栓文说,这就好像滴滴通过平台汇集了千万辆可调度的车辆、美团通过平台汇集了千万个骑手,借助信息化技术,构建一个能源、资源共享平台,通过能量流调度、信息流流通和价值流分配,实现平台生态。

    1.0版本的“源网荷储”智慧能源管控平台初步实现了胜利油田整体层面上电力供需的状态感知、均衡管理和策略响应。目前,胜利油田正在对智慧能源管控平台进行升级改造,打造2.0版本的“源网荷储”平台。

    横向上联通各个区域、纵向上贯穿每一台用能设备,是严川对2.0版本“源网荷储”平台的愿景。他的设想是,利用大数据、云计算、人工智能和边缘计算等信息技术,实现电力、算力和生产力的深度融合,让平台具备超强感知能力、智慧决策能力和快速响应能力。

    打破能源“不可能三角”

    遍地开花的新能源发展热潮,让宋国勇对自己的工作感到困顿。

    尖峰顶得上、低谷压得下,这是火电机组在深度调峰发挥“顶梁柱”作用的表现。未来,一旦新能源规模化,他担心火电和绿电会“顶牛”:白天绿电高发期,火电机组即使降到最低运行下限,也难以保证绿电全额消纳;晚上用电高峰期,即使马力全开,也顶不上去。

    根据规划,至“十四五”末,胜利油田将建成500兆瓦的分布式光伏和200兆瓦的集中式光伏,生产直接用能中新能源占比突破40%。

    储能是新能源产业化发展的“标配”。全国各地对新能源配套储能提出明确要求,配储占比在15%~30%,其中山东省要求,配储占比不低于新能源装机规模的20%。

    当新能源的渗透率达到20%时,就会给电网带来冲击和扰动,而配置储能可以平抑新能源的随机性和波动性,提高电力系统的安全性和稳定性。严川说,在电源侧配储,可以提升新能源并网友好性和容量支撑能力,促进新能源大规模开发消纳,提升传统电源调节能力;在电网侧,储能可以提供调峰、调频等辅助服务,提升系统应急保障能力,提高电网安全稳定运行水平;在负荷侧,可以建设分布式供能系统,提高用能质量、降低用能成本。

    根据不同储能技术特点,胜利油田因地制宜,探索在电源侧、电网侧和负荷侧等不同应用场景配储,提高新能源清洁利用水平和电力系统运行效率。目前,胜利发电厂电机组熔融盐储热、氢电耦合正处于论证阶段。2022年,胜利油田首个集中式光伏项目在孤东油区启动,项目装机规模106兆瓦,规划配储20兆瓦。

    白天绿电高峰期充电,晚上储能电池吸收谷价电,在用电高峰时反哺油气生产。在营72注水泵站,一座880千瓦的电化学储能电站利用峰谷价差,使油气生产用电成本下降35%。

    储能,不仅仅是能量的储集器,更是能量的调节器。

    低谷电价时,利用电能将空气压缩进圈闭中;尖峰电价时,再释放空气,推动膨胀机发电。在胜利油田试验的压缩空气储能项目中,地下几千米的闲置油气藏或水藏,正化身空气“充电宝”,探索能源转化的方式。

    储能是“源网荷储”一体化智慧管控平台的重要一环,亦是构建以新能源为主体的新型电力系统不可或缺的一翼,更是能源革命的“刚需”。集团公司高级专家倪承波说,储能被誉为新能源产业链上“皇冠上的明珠”,谁掌握了储能,谁就站在了新能源产业链价值创造的制高点。

    不同储能技术路线有利有弊。传统的抽水蓄能技术成熟、效率高、容量大、寿命长,但受地理条件和建设周期长等因素制约。而电化学储能、熔融盐储热、压缩空气储能等新型储能,选址灵活、建设周期短、响应速度快,但安全性和经济性不容忽视。

    柔性负荷是最佳的储能。胜利油田的年平均用电负荷约700兆瓦,自备电厂的调峰能力达50%,一旦生产负荷实现大幅度调节,相当于有了超级“充电宝”,可以有效降低油气生产用电成本。

    当然,柔性生产不仅对现有的油气生产工艺技术和设备设施是一种挑战,而且冲击着人们的传统观念和行为。严川说,当前,保障油气能源安全是压倒一切的政治责任和经济责任,采油厂和油公司的主责主业是推动油气增储上产,对参与响应柔性生产的积极性需要市场化机制刺激和引导。

    2022年,胜利油田出台了注采输柔性生产激励政策、分时段用电价格激励政策和自备电厂调峰补偿政策,激励发供用全链条主动响应智慧能源管控策略。严川相信,在激励政策的刺激下,油气生产的可调柔性负荷资源将被充分唤醒。

    既要能源供应的稳定,又要能源利用清洁低碳,还要能源价格低廉,这是困扰化石能源行业多年的能源“不可能三角”命题。胜利石油管理局有限公司副总经理舒华文说,“源网荷储”一体化运行,促进了供需精准匹配,保障了电力供应的可靠性和安全性;优化了能源消费结构,降低了用能成本;支撑了新能源的规模化消纳,实现了绿色低碳发展,变能源“不可能三角”为“稳定三角”。

 

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