天然气分布式能源在油田领域的应用..

CompanyLogo2014年8月18日天然气分布式能源在油田领域的应用一、能源与环境的现状二、国内外三联供系统的发展状况三、天然气分布式能源技术四、石油石化领域用能特点五、在石油石化生产过程中的应用一、能源与环境的现状能源利用现状世界能源利用效率平均43%,发达国家52-55%，中国33.4%）；我国能源消费占GDP的13.5%,而美国仅占7%；能源消费持续走高！！！能源的现状能源的现状环境的现状环境的现状小结冷热电联供是在热电联供的基础上发展起来的，属于分布式能源系统的范畴，是分布式能源发展的主要方向和形式，也是世界第二代能源技术发展的重要方向之一。它是一种建立在能量梯级利用基础上的综合产、用能系统，分散在用户端附近，首先利用一次能源驱动发电机组供电，再通过各种余热利用设备对余热进行回收利用，最终实现更高能源利用率、更低能源成本、更高供能安全性以及更好环保性能等多功能目标。我国把降低能耗、提高能源利用效率和减少环境污染作为21世纪的能源战略依据。冷热电联供的优点符合当前能源、环境协调发展的总趋势，受到了国内外越来越多的关注，研究不断深化。二、国内外天然气分布式能源的发展状况从国外情况看，发达国家通过规划引领、技术支持、优惠政策以及建立合理价格机制和统一并网标准，有效推动了分布式能源发展。发达国家分布式能源占比相当之高。在丹麦已达60%德国分布式发电装机达到20%日本和印度分别达到14%和18%美国已有6000多座分布式能源站，占总装机容量7.8%，以天然气热电联供和冷热电联供为主。这些国家的能源利用效率高达50%以上，而中国目前仅为33.4%。发展状况（其他国家）发展状况（美国）发展状况（德国）随着我国能源环境的紧张形势，国家相关部门加大了促进天然气分布式能源事业发展的力度。特别是随着我国大力开发和引进天然气资源战略的实施，以天然气为燃料、以分布式为特征的冷热电联产事业在我国出现了极好的发展前景。但目前国内的三联供示范项目仍然不多，且由于采用进口设备造价和运行费用高、供货周期长、并网难等原因，没有真正起到示范性的作用。发展状况（中国）关于发展天然气分布式能源的指导意见发展建立1000个示范工程2020年全国装机容量达到5000万千瓦对试点项目将给与财政补贴投资分布式能源的能源服务公司可列入可获财政补贴的能源服务公司范畴发展状况（中国）国家政策支持发改委能源[2007]2155号文———国家发改委《关于印发天然气利用政策的通知》天然气利用顺序：优先类：城市居民、分布式热电联产、热电冷联产用户等；允许类：集中式采暖用气（指中心城区的中心地带）、分户式采暖用气、中央空调、工业燃料、调峰发电和部分天然气化工等限制类：天然气发电（非重要用电负荷中心）、天然气化工等禁止类：天然气发电（十三个大型煤炭基地所在地）、部分天然气化工发展状况（中国）2013年2月，国家电网公司出台了《关于做好分布式能源电源并网服务工作的指导意见》，为10kV、6MW以下的中小型分布式能源项目破除了电力掣肘，对产业发展具有重大助推作用。2013年7月，国家发改委下发《分布式发电管理暂行办法》，明确对符合条件的分布式发电给予建设资金补贴或单位发电量补贴。以下文件已在征求意见中民营资本投资鼓励政策1000个示范项目评选办法上海、长沙、北京等部分地方已经出台相关补贴办法（北京针对分布式能源推出2.67元/m3的优惠气价；2000元/kW奖励补贴申请）总体看来，天然气分布式能源产业政策环境和措施持续向好。国家政策支持发展状况（中国）现在全国正在运行的分布式能源三联供项目有50多座2002年冷热电三联供系统应用于胜利油田2003年北京燃气大楼三联供系统运行2008年北京南站三联供项目建设完成2013年胜动集团国家住建部冷热电联供节能示范项目投运2014年中石油北京数据中心三联供项目即将投运发展状况（中国）三、天然气分布式能源技术天然气热电冷三联供技术是一项高效的供能技术，实现了能量的梯级利用，效率达到80～90%，其中：30～40%的高品位能源（电能）和50%的低品位能源（热能）。该技术适用于油田企业分布式能源、边远井伴生气和无电源区域应用。可替代油田企业天然气直燃水套炉，同时改善员工工作环境。中石化集团公司天然气年产量约125亿立方米，按照2%的排空比例，可回收发电天然气2.5亿方，发电10亿千瓦时，烟气-热水换热器可减少水套炉燃气约1.2亿立方米。该技术利用石油抽采过程中产生大量的伴生气，在油田生产井、联合站、集输站及偏远生产生活区有热电冷需求，在油气生产区就近建设适当规模的热电联供项目，并逐步推广，对推进中石化节能减排工作有重要意义。天然气分布式能源技术辅助系统余热利用系统动力系统•燃气轮机•燃气内燃机•微燃机•冰蓄冷装置·电制冷机•蓄热装置·燃气锅炉•热泵•余热锅炉•吸收式制冷机•换热装置设备组成天然气分布式能源技术（20%）（30%）天然气补燃天然气采暖负荷制冷负荷能源综合利用率80%-90%（40%）损失（10-20%）热水负荷燃气发电机组余热烟气冷却水地源热泵机组电力负荷三联供系流程图天然气分布式能源技术安全、可靠节能、环保节约成本管理方便削峰填谷增加防灾能力燃气冷热电三联供已被欧美等发达国家广泛利用，尤其适用于高耗能企业及商务区、医院等建筑安全节能减排经济高效移峰填谷天然气分布式能源技术大型电厂发电效率40-50%，由于冷热传输受距离限制和庞大输配系统能耗严重，50%以上的能源被浪费。分布式能源三联供系统分散在用户附近，在获得35%-40%的发电效率后，可将45%-50%的废热就近用于供冷供热，能源效率达到80%-90%，输送能耗近于零。与传统方式相比，可节能30-40%。天然气分布式能源技术与常规供冷供热系统相比节能效果显著采用燃气冷热电三联供技术，可以有效地缓解天然气冬夏季峰谷差，提高燃气设施的利用效率，同时减少电力设备的峰值装机容量，具有很好的社会和经济效益。对天然气和电力具有双重“移峰填谷”作用天然气分布式能源技术天然气是清洁能源，相比目前我国以煤发电为主的模式，排放大幅降低，一般每万平方米综合区域采用分布式三联供模式后，每年可以减少二氧化碳排放400吨。注：不同类型建筑的节能减排表02004006008001,0001,2001,400传统联产温室气体(t/a)大电网分散发电分散供热吸收式制冷减少22.7%写字楼医院酒店l商场体育场所减少61.4%减少34.3%减少34.4%减少22.7%传统联产传统联产传统联产传统联产02004006008001,0001,2001,400传统联产温室气体(t/a)大电网分散发电分散供热吸收式制冷减少22.7%写字楼医院酒店l商场体育场所减少61.4%减少34.3%减少34.4%减少22.7%传统联产传统联产传统联产传统联产有利于环境保护天然气分布式能源技术天然气分布式能源技术燃气发电机组选型性能参数天然气分布式能源技术机组型号发电量kW耗气量Nm3/h可利用热能供暖面积m2供冷面积m2供热水15至90℃t/h烟气kW高温水kW低温水kW300kW3008419712575496334364.5500kW500140331208125830057597.5700kW7001854172731661070073329.51200kW1200302674432258170501178615.5注：供暖按80w/m2，供冷按100w/m2计算。四、油田领域用能特点电动机是石油生产的主要动力，其耗电量占原油生产的比重很大，机械采油、注水、油气集输三大系统的电力驱动装置几乎全部为电动机，因此可以说电动机是油田的主要用电设备，占油田总耗电量的80%，是名副其实的电老虎。——《我的能源网》油田领域用能特点油田领域用能特点在油田采油、储油、输油过程中有稳定的热量需求，并具有以下特点：能源需求种类多：主要为蒸汽和热水；用热范围大多在50～140℃之间。温度恒定：温度要求变化范围较小，一般在60～90℃之间。用能连续、安全性要求高：工作时要求热量必须连续的供给，供能不能中断，避免影响生产。用能时间长、能耗波动小：主要为生产工艺用能，主要与计划生产量有关，能耗随季节或时间等波动较小。综合上述，我国石油、石化企业目前普遍存在持续大量的电、热需求，这种情况非常适合开展热电联供项目，在不增加或少量增加能耗的前提下，首要满足热需求，同时能够产生额外相当可观的电收益。小结五、在石油石化生产过程中的应用油田某联合站热电联产项目示例一项目概述：电负荷：该联合站主要用电设备包括注水泵3台（2用1备），热水循环泵及生产办公用电，日用电量8500kW.h，考虑联供项目增加部分用电负荷，整个联合站电负荷约350kW左右。气量：联合站夏季伴生气产量9000m³/d，大部分用于加热；冬季天然气产量7000m³/d，全部用于加热。用热情况：主要包括工艺用热及采暖，站内1#燃气蒸汽锅炉主要用于来液加热，2#燃油蒸汽锅炉用于冬季来液补充加热，3#燃油水套加热炉用于储油罐维稳和部分来液加热，4#燃气水套加热炉主要用于外输原油加热。联合站每天来液量为2500-2800m³/d，温度45℃-50℃，含水量85%左右，加热至63℃，进行三相分离。油田某联合站热电联产项目示例一项目概述：用热情况：夏季（4月-10月）：用热负荷约为2500kW，每天消耗伴生气9000m³（燃气热值31.5MJ/m3,锅炉效率75%计算）；冬季（11月-3月）：考虑到储油罐等设备散热，热负荷需求有所增加（联合站现有储油罐5座，容量2000m3/座，散热面积按照3000m2计算,夏季散热25W/m2，冬季散热100W/m2,，冬季比夏季多散热200kW。加之管线散热等，总负荷比夏季大300kW）用热负荷约为2800kW。随着冬季产气量的减少和热负荷需求增加，冬季开启燃油锅炉补充热量的可能性较大。冬季按照产气量7000m³计算，约有800kW热负荷缺口，需要燃油2t/天。油田某联合站热电联产项目示例一根据项目各项需求及条件选配2台500GFZ1-PwT燃气发电机组匹配相应余热利用系统：油田某联合站热电联产项目示例一简要流程图：油田某联合站热电联产项目示例一综合计算1、发电量：本项目用电电价0.75元/kW·h，上网电价0.4/kW·h元计算。夏季，单台发电机组运行功率500KW，满足联合站和离心式热泵用电，其余电力并入大网。发电量500kW×2×24h×210天/10000=504万kW·h节省自用电收益：350kW×24h×210天×0.75元/kW·h=132.3万元上网售电收益：（500kW×2-350kW-260kW）×24h×210天×0.4元/kW·h=78.6万元冬季，单台发电机组运行功率400KW，满足联合站和离心式热泵用电，其余电力并入大网。冬季发电量400kW×2×24h×150天/10000=288万kW·h节省自用电收益：350kW×24h×150天×0.75元/kW·h=94.5万元上网售电收益：（400kW×2-350kW-260kW）×24h×150天×0.4元/kW·h=27.3万元全年电收益=132.3+78.6+94.5+27.3=332.7万元油田某联合站热电联产项目示例一综合计算2、节能原油：本项目每吨原油按照4000元计算。本项目为了联合站用热，经计算每年10月至次年3月，按180天计算，每天消耗2吨，则年消耗原油量=2吨/天×180天=360吨。年省原油费用=4000元/吨×360吨=144万元油田某联合站热电联产项目示例一综合计算3、电站运营成本：发电机组运行成本：主要包括机油消耗、人员工资、设备维护等，按照经验，发电设备运行成本按0.15元/kWh测算：1)年运行成本＝设备运行成本×年总发电量＝0.15×（504+288）＝118.8万元2)发电机组年均大修费:10万元（单台大修费用20万元，大修期4年）3)能源站自用电费用：20万元电站年运营成本=118.8+