史晶瑩（大慶油田設(shè)計(jì)院有限公司）

全面開展節(jié)能減排，建設(shè)綠色低碳高效企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展是我國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。節(jié)能減排的主體責(zé)任在企業(yè)，開展節(jié)能減排，優(yōu)化用能管理是企業(yè)自身發(fā)展的必然要求。作為油田開發(fā)企業(yè)開展節(jié)能減排和用能分析，加強(qiáng)用能管控是一項(xiàng)十分重要的工作。一方面，國(guó)家“十三五”節(jié)能規(guī)劃及中國(guó)石化集團(tuán)公司“能效倍增”計(jì)劃都明確要求重點(diǎn)用能企業(yè)建立能源管控中心，加強(qiáng)節(jié)能管理，實(shí)施綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略。另一方面，隨著油田“四化”建設(shè)的深入推進(jìn)，開發(fā)區(qū)塊信息化和智能化程度不斷提高，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)參數(shù)自動(dòng)化采集、傳輸、處理和集中數(shù)據(jù)分析能力得到不斷提升，為油田能源管控中心的構(gòu)建與應(yīng)用提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。為此，提出開展《采油廠能源管控中心構(gòu)建與應(yīng)用》這一攻關(guān)課題，并取得了良好的技術(shù)攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。

1 能源管控中心的體系架構(gòu)

企業(yè)能源管控中心是指采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)建立的一體化能源集中管控系統(tǒng)。在節(jié)能目標(biāo)管理、能源計(jì)量統(tǒng)計(jì)、節(jié)能潛力識(shí)別、能效分析優(yōu)化的同時(shí)，有效支撐企業(yè)實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造、促進(jìn)企業(yè)用能水平不斷提升。

1.1 功能定位

為充分發(fā)揮能源管理信息化對(duì)油田公司體制機(jī)制建設(shè)的支撐作用，經(jīng)過深入研究，廣泛論證，確定了能源管控系統(tǒng)三級(jí)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)三級(jí)聯(lián)動(dòng)、上下貫通、層層穿透。油田分公司級(jí)主要抓好整體能效考核、采油廠級(jí)抓好能效監(jiān)控、采油管理區(qū)主要抓好能效優(yōu)化。

1.2 功能模塊

能源管控中心功能模塊主要包括能效監(jiān)控、報(bào)警預(yù)警、能效評(píng)價(jià)、能效優(yōu)化和統(tǒng)計(jì)分析5大功能模塊，23個(gè)子模塊，128項(xiàng)業(yè)務(wù)功能。系統(tǒng)功能模塊見圖1。

1.2.1 能效監(jiān)測(cè)

以GIS為基礎(chǔ)，以PCS單井、單設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與源頭數(shù)據(jù)為支撐，整合集成供電系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（電量、電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)）、增加后勤輔助、轉(zhuǎn)供用電數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量、能耗情況實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)預(yù)警，達(dá)到“能流可視化”的目的[1-3]。在四化單點(diǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，將供電系統(tǒng)與GIS結(jié)合，將提升、注水集輸和生活用電，以線路為單位，進(jìn)行了一個(gè)整體的展示，包括線路用電負(fù)荷情況，以及線路異常報(bào)警，供電線路基礎(chǔ)電器接線圖，從而實(shí)現(xiàn)整體到部分的能流可視化。點(diǎn)擊任意一條有網(wǎng)線路，可以穿透至線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)情況[4-6]。

圖1 系統(tǒng)功能模塊

以采油管理區(qū)某供電線路為例：以供電線路為載體，以電力能源閉環(huán)管理為主線，以能流可視化方式，實(shí)時(shí)展現(xiàn)供電線路上變電站供電數(shù)據(jù)、生產(chǎn)用電數(shù)據(jù)、辦公用電數(shù)據(jù)以及民用電數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)視圖，實(shí)現(xiàn)層層穿透，實(shí)時(shí)查詢，并對(duì)線路失電進(jìn)行精準(zhǔn)扣產(chǎn)計(jì)算。

1.2.2 能效報(bào)警預(yù)警

能效報(bào)警模塊主要包括采油報(bào)警預(yù)警、注水報(bào)警預(yù)警、集輸報(bào)警預(yù)警和電網(wǎng)報(bào)警預(yù)警等四個(gè)子模塊。采油報(bào)警預(yù)警包括停機(jī)報(bào)警、管網(wǎng)壓力報(bào)警、機(jī)采系統(tǒng)效率過低報(bào)警、空抽報(bào)警等；注水報(bào)警預(yù)警包括停機(jī)報(bào)警、壓力高低報(bào)警、溫度過高報(bào)警以及注水系統(tǒng)效率低報(bào)警等；集輸系統(tǒng)報(bào)警預(yù)警包括停機(jī)報(bào)警、壓力高低報(bào)警、溫度過高報(bào)警、硫化氫和可然氣體濃度超標(biāo)報(bào)警以及集輸系統(tǒng)效率低報(bào)警等；電網(wǎng)報(bào)警預(yù)警就是通過對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)供電變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)負(fù)荷變化大預(yù)警、電網(wǎng)功率因數(shù)低報(bào)警以及電網(wǎng)損耗大預(yù)警。以電網(wǎng)報(bào)警預(yù)警子模塊為例：某供電線路2018年4月18日，線路供電負(fù)荷發(fā)生波動(dòng)，并推送預(yù)警信息。

1.2.3 能效評(píng)價(jià)

依據(jù)5類標(biāo)準(zhǔn)和文件要求，建立采油、注水、集輸、供配電四大系統(tǒng)的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，12類指標(biāo)[7-9]。為基層的節(jié)能監(jiān)測(cè)、三基驗(yàn)收以及績(jī)效考核，提供管理平臺(tái)，減少工作量。

針對(duì)評(píng)價(jià)體系中不同指標(biāo)，應(yīng)用“兩線三區(qū)”分類法，實(shí)現(xiàn)分單位、分油藏類型、分舉升方式，自動(dòng)對(duì)標(biāo)追標(biāo)，促進(jìn)基層能源管控水平不斷提升。

1.2.4 能效優(yōu)化

主要包括模型構(gòu)建、方案推送、優(yōu)化實(shí)施、效果跟蹤4個(gè)子模塊25項(xiàng)業(yè)務(wù)功能，依托專業(yè)知識(shí)體系和信息技術(shù)，建立能效優(yōu)化模型，自動(dòng)推送優(yōu)化方案，自動(dòng)跟蹤優(yōu)化過程，自動(dòng)分析優(yōu)化效果，實(shí)現(xiàn)了“在線可優(yōu)化”，為節(jié)能管理工作提供強(qiáng)有力的抓手。通過實(shí)時(shí)的感知、實(shí)時(shí)的分析，促進(jìn)實(shí)時(shí)的決策，由原來“人工判斷、聽人指揮”向“模型判斷、聽數(shù)字指揮”轉(zhuǎn)變，輔助基層管理人員素質(zhì)提升，推動(dòng)生產(chǎn)組織方式轉(zhuǎn)變。

從源頭數(shù)據(jù)庫(kù)、生產(chǎn)指揮數(shù)據(jù)庫(kù)獲取油井實(shí)時(shí)、日度數(shù)據(jù)，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)法，聚類方法，關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)掘方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等算法對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、預(yù)處理，然后進(jìn)行對(duì)標(biāo)評(píng)價(jià)，篩選低效不達(dá)標(biāo)對(duì)象形成主題數(shù)據(jù)，利用各類優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化，形成最終的數(shù)據(jù)挖掘成果[10]。通過大數(shù)據(jù)分析，利用多種算法建立目標(biāo)值與影響參數(shù)間的數(shù)據(jù)模型，根據(jù)相關(guān)性大小篩選最優(yōu)模型，產(chǎn)液量穩(wěn)定的情況下，能耗最低。在進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化時(shí)，以調(diào)整幅度最小化，安全性最大化，避免影響生產(chǎn)為原則，以標(biāo)桿對(duì)照法獲取參數(shù)作為參考邊界條件，將理論計(jì)算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算結(jié)果有條件性取交集，結(jié)合優(yōu)化對(duì)象本身參數(shù)邊界條件，形成最終能效優(yōu)化方案。

1.2.5 統(tǒng)計(jì)分析

主要包括設(shè)備臺(tái)賬、能耗報(bào)表、文檔管理、能效報(bào)告4個(gè)子模塊31項(xiàng)業(yè)務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)不同維度、不同層級(jí)的報(bào)表自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、分析，將能耗數(shù)據(jù)管理由月度管理轉(zhuǎn)變?yōu)槿斩裙芾?，同時(shí)減少大量人工抄表工作，提升工作效率，滿足管理區(qū)日常管理分析需求。

2 應(yīng)用及效果

該能源管控中心于2018年在勝利油田某采油廠投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。該采油廠管理區(qū)2017年操作成本10877萬元，其中人工、作業(yè)、電費(fèi)占比86.5%，不考慮人工因素，電力成本占比39.6%，考慮人工因素占比26.5%。在系統(tǒng)背景部分增加項(xiàng)目覆蓋的范圍：業(yè)務(wù)系統(tǒng)（采油、注水、集輸、辦公后勤、轉(zhuǎn)供農(nóng)用）；能耗節(jié)點(diǎn)（抽油機(jī)、計(jì)量間、注水站、接轉(zhuǎn)站、供電線路、變電站）；能源類別（電、天然氣、伴生氣）等內(nèi)容。

應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1）實(shí)現(xiàn)能流可視化、在線可優(yōu)化、能效最大化。以供電系統(tǒng)為載體，深入挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，基于“四化”實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)能效數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)能流可視化。通過供電線路負(fù)荷波動(dòng)檢測(cè)和失電報(bào)警功能，可以實(shí)時(shí)掌控分線路負(fù)載變化及電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，提升管理效率，降低了因線路失電或負(fù)荷波動(dòng)對(duì)生產(chǎn)造成的影響。運(yùn)行一年推送線路波動(dòng)報(bào)警信息132次，推送大線故障停電信息14條次。能源管控中心上線運(yùn)行后，系統(tǒng)推出優(yōu)化方案97項(xiàng)，實(shí)施46項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電83290kWh，平衡度調(diào)整21井次，作業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)化32井次，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電342412kWh，日均節(jié)電951kWh。系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行12個(gè)月，提升單耗平均下降16%，注水單耗平均下降6%，用電量降低230.5×104kWh，實(shí)現(xiàn)年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益173萬元。能源管控中心建設(shè)投入456.1萬元，其中軟件研發(fā)359.1萬元，硬件配套投入97.1萬元，投資回收期約為2.63a。

2）厘清能源管理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)能源管理明日帳。設(shè)備及站庫(kù)能耗數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)計(jì)算、實(shí)時(shí)分析，能源分析數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)月度匯總分析轉(zhuǎn)變?yōu)槿斩染珳?zhǔn)分析。

3）促進(jìn)了采油管理區(qū)能源管理模式轉(zhuǎn)變。能管中心建設(shè)較好的契合了新型管理區(qū)經(jīng)營(yíng)決策優(yōu)化機(jī)制，改變傳統(tǒng)的條塊分割、分散、粗放式能源管理模式，實(shí)現(xiàn)以遠(yuǎn)程綜合監(jiān)控為基礎(chǔ)的扁平化、集中化、精細(xì)化、科學(xué)化的高效能源管控模式。

4）實(shí)現(xiàn)了能源“管”與“控”的互聯(lián)網(wǎng)+跨越式發(fā)展。項(xiàng)目著力探索石油行業(yè)能源管控中心建設(shè)的實(shí)現(xiàn)方法和路徑，以提質(zhì)增效為目標(biāo)，以能源精細(xì)化、科學(xué)化、集中化管理為主線，深化信息技術(shù)應(yīng)用，完善體系標(biāo)準(zhǔn)，形成成熟的技術(shù)路線，推動(dòng)石油行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)深度融合創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)“能流可視化”、“在線可優(yōu)化”、“能效最大化”，促進(jìn)能源“管”與“控”的互聯(lián)網(wǎng)+跨越式發(fā)展。

5）實(shí)現(xiàn)了油藏經(jīng)營(yíng)價(jià)值最大化。能耗管理方面實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)全過程各節(jié)點(diǎn)耗電情況，向注水、采油、集輸?shù)葘I(yè)共享節(jié)點(diǎn)監(jiān)控結(jié)果，與各專業(yè)協(xié)同優(yōu)化，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行宏觀管理、宏觀優(yōu)化、宏觀分析和宏觀考核，實(shí)現(xiàn)油藏經(jīng)營(yíng)價(jià)值最大化。

6）實(shí)現(xiàn)了油田開發(fā)數(shù)據(jù)資源共享。圍繞電網(wǎng)、管網(wǎng)、井網(wǎng)開展需求分析和基于油藏、單元、井組的油藏工程、注采輸工程間的協(xié)同分析，堅(jiān)持橫向到邊，縱向到底，充分利用共享資源，堅(jiān)持價(jià)值引領(lǐng)、閉環(huán)控制、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、協(xié)同推進(jìn)，發(fā)揮油氣生產(chǎn)大數(shù)據(jù)對(duì)于促進(jìn)油田提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型發(fā)展的支撐作用，實(shí)現(xiàn)了開發(fā)數(shù)據(jù)資源共享。

3 結(jié)束語

實(shí)踐證明，開展能源管控中心建設(shè)是企業(yè)加強(qiáng)能源管理工作一種創(chuàng)新管理模式，具有良好的節(jié)能減排效果。該中心能效監(jiān)控、報(bào)警預(yù)警、能效評(píng)價(jià)、能效優(yōu)化和統(tǒng)計(jì)分析5大功能模塊，23個(gè)子模塊，128項(xiàng)業(yè)務(wù)功能完全能滿足油田能源管控工作需要。它的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)能流可視化、在線可優(yōu)化、能效最大化，厘清能源管理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)能源管理明日帳，促進(jìn)了采油管理區(qū)能源管理模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了能源“管”與“控”的互聯(lián)網(wǎng)+跨越式發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了油田開發(fā)數(shù)據(jù)資源共享，實(shí)現(xiàn)了油藏經(jīng)營(yíng)價(jià)值最大化，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。