海上電力平臺市場前景分析

靳建濤，李君華，歷 超

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

0 引言

海上電力平臺作為海洋工程的電力供應(yīng)保障，是海洋石油資源開發(fā)利用的重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)，海上電力平臺的順利運行以及運行安全對海上平臺存在著直接影響。目前，我國對石油資源的需求量越來越大，海洋工程越來越多并且規(guī)模越來越大，意味著海洋工程的開展對電力的需求以及要求越來越高。因此，針對海上電力平臺市場前景進行分析具有重要意義，已經(jīng)成為近幾年海洋工程的熱點以及重點研究對象。

1 海上電力平臺市場的發(fā)展

海上電力平臺系統(tǒng)又稱海上電力系統(tǒng)，其主要價值體現(xiàn)在專門為海上工程而設(shè)計的電力平臺，能夠滿足海洋工程特殊的工作環(huán)境。海上電力平臺市場的發(fā)展可以從3 個階段進行分析。

（1）第一個階段從20 世紀60 年代末到90 年代初，在這個階段，海上電力平臺市場的主要發(fā)展體現(xiàn)在電力設(shè)備對海洋工程中特殊的工作環(huán)節(jié)適應(yīng)性的相關(guān)研究方面，實現(xiàn)了將船舶電力技術(shù)運用在海洋工程電力系統(tǒng)，成功實現(xiàn)為海上固定工程平臺以及半固定工程平臺供電。在此過程中，相關(guān)研究工作人員發(fā)現(xiàn)海洋工程平臺對電力提出了非常嚴苛的要求，海洋工程平臺對電力系統(tǒng)的要求以及船舶電力技術(shù)兩者之間存在著本質(zhì)上的區(qū)別。此外，建立在海洋氣候的基礎(chǔ)上對電力系統(tǒng)以及發(fā)電機的影響作用進行分析探究，提出了諸多典型海洋環(huán)境條件的電力系統(tǒng)以及發(fā)電機的運行意見和保護意見。

（2）第二個階段從20 世紀90 年代初到21 世紀初，這個階段的主要研究目標為海上電力系統(tǒng)的本征原理，針對電力設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及運行控制等方面進行研究，在此基礎(chǔ)上海上電力平臺已經(jīng)逐漸成為一個較為完善的體系。但海上電力平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在著非常復(fù)雜的特點，海上平臺電力系統(tǒng)已經(jīng)從以往最初的由船舶單獨供電或者是由海上平臺單獨供電轉(zhuǎn)變成為海上工程平臺群聯(lián)合供電，在此過程中手動電站被自動化代替，海上電力平臺開始趨向于自動化、集成化、無人化、系統(tǒng)化以及多極化控制發(fā)展。建立在海上電力平臺可靠性的基礎(chǔ)上進行分析探究，針對海上電力平臺的電能質(zhì)量、保護整定以及負荷潮流等等方面的問題進行研究，提出了海上電力平臺保持運行穩(wěn)定性的建議[1]。

（3）第三個階段是從21 世紀初到目前，在這個階段對海上電力平臺的研究以及相關(guān)市場的發(fā)展情況主要體現(xiàn)在探究基本原理，最為突出的特征就是在海上電力平臺當中大量的運用到信息化技術(shù)，以及開展了清潔能源相關(guān)的實驗研究。近幾年來，我國對可再生能源極其重視，隨著對清潔能源的日益關(guān)注，更多的可再生能源形式進入到海上電力平臺的清潔能源，大大減少有害物質(zhì)排放。

經(jīng)過多年來對海上電力平臺的探索研究，海上電力平臺已經(jīng)從以往最初的單向單一網(wǎng)絡(luò)形式轉(zhuǎn)變?yōu)楫斍暗暮Ｉ洗舐?lián)網(wǎng)形式，海上電力平臺的每一次進步發(fā)展都給我國帶來了非常大的經(jīng)濟效益以及環(huán)保效益。

2 海上電力平臺面臨的主要問題

2.1 電源控制問題

海上電力平臺主要的電源形式為燃氣輪機，其在運行的過程中會產(chǎn)生一定的溫室氣體，以及會排放有害物質(zhì)。另外，由于燃氣輪機的運行成本也非常高，因此國內(nèi)以及國外都在積極針對電源控制的問題尋找引入清潔能源的方法[2]。但是，清潔能源的運用存在著非常強的隨機性、不可控性以及波動性等特點，這會在一定程度上導(dǎo)致海上電力平臺出現(xiàn)電壓穩(wěn)定性以及電網(wǎng)頻率受到不利影響的現(xiàn)象。對于電源控制問題，海上電力平臺方面的專家以及相關(guān)技術(shù)人員進行了很多的研究，提出了在海上電力平臺中運用電壓源變換器、高壓直流傳輸技術(shù)電源控制策略，不僅如此，運用CMS專門對海上風(fēng)電機組的狀態(tài)監(jiān)控進行分析探究，同時還在可靠性的基礎(chǔ)上對海上風(fēng)電基礎(chǔ)狀態(tài)監(jiān)控的運行維護等進行分析探究，使風(fēng)電場接入之后，電網(wǎng)運行的可靠性獲得明顯提升。

2.2 電力組網(wǎng)問題

目前，海洋工程的規(guī)模在不斷擴大，傳統(tǒng)的海上電力平臺一臺一站模式已經(jīng)不能滿足于海洋工程的實際生產(chǎn)電力需求，需要針對于海上電力平臺的特殊特點進行電站資源整合以及統(tǒng)一規(guī)劃，以使海上油氣田群電力組網(wǎng)得以有效實現(xiàn)。但是，在海上油氣田群電力組網(wǎng)相關(guān)系統(tǒng)建設(shè)投入到海洋工程進行實際運行的過程中發(fā)現(xiàn)了許多的問題，例如發(fā)電機自激勵過大、許多勵磁涌流過大、海纜充電功率過大等一系列相關(guān)問題，針對這些問題也提出了采用能源管理系統(tǒng)加以解決相關(guān)方案，使減少投資以及提高可靠性等方面得以有效實現(xiàn)[3]。此外，在海上電力平臺EMS當中進行安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的建設(shè)，能夠更好地促使整個網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性獲得有效提升，針對監(jiān)視電網(wǎng)運行實效性還存在著非常大的幫助，有助于提升處理故障的及時性。

2.3 電能質(zhì)量問題

通過對海上電力平臺存在的電能質(zhì)量問題分析能夠看出，問題主要體現(xiàn)在諧波以及過電壓方面。諧波問題主要產(chǎn)生于海上電力平臺中的大容量變壓器、鉆井機器設(shè)備、電潛泵變頻器等。對于電能質(zhì)量問題，相關(guān)學(xué)者、專家以及技術(shù)人員開展研究，主要通過建設(shè)變頻調(diào)速系統(tǒng)諧波模型，對負載靜態(tài)特性以及負載動態(tài)特性進行研究，并利用MATLAB 對內(nèi)河船舶電力推進系統(tǒng)諧波分析實現(xiàn)了數(shù)字仿真，在此基礎(chǔ)上通過新型感應(yīng)濾波技術(shù)實現(xiàn)了有效抑制諧波[4]。隨著海洋工程海上電力平臺規(guī)模的不斷擴大，電纜長度的不斷延長，過電壓問題逐漸出現(xiàn)，主要體現(xiàn)在參數(shù)諧振過電壓以及工頻過電壓。想要解決過電壓相關(guān)問題，需要在計算以及構(gòu)建EMTDC 以及PSCAD 仿真模型的基礎(chǔ)上，運用雙機帶空載海纜黑啟動，避免海纜的實際長度超出臨界長度，避免過電壓問題和電能質(zhì)量問題。

3 海上電力平臺市場前景分析

目前我國已經(jīng)成為世界最大的石油進口國，今后對石油的依賴會越來越強，“十三五”計劃為我國海洋工程的發(fā)展創(chuàng)造了更好的機遇，在這種情況下保證海上電力平臺滿足海洋工程的生產(chǎn)以及發(fā)展實際需求，保證經(jīng)濟效益以及兼顧環(huán)保，成為海上電力平臺市場的發(fā)展方向，也成為研究人員的重點研究方向。

3.1 安全穩(wěn)定高效的海上電力平臺系統(tǒng)

目前我國海洋工程規(guī)模越來越大，海上電力平臺規(guī)模也越來越大，其網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜，無論是在生產(chǎn)方面還是在日常生活方面，海洋工程對海上電力平臺的穩(wěn)定性以及可靠性、安全性的要求越來越高，但是海上電力平臺的可靠性還存在不足，對可靠指標來說也存在著不夠明確的問題，因此對海上電力平臺可靠性方面進行分析研究是必需的，這將對我國海洋工程的建設(shè)以及發(fā)展有著重要作用。

3.2 平臺獨立燃氣輪機電源以及電荷

海上電力平臺在各個工程平臺中都有著獨立的燃氣輪機電源以及負荷，能夠?qū)崿F(xiàn)獨立控制燃氣輪機電源以及負荷，因此可以將其當做微電網(wǎng)，所以海上電力平臺逐漸構(gòu)建成為一個多微電網(wǎng)系統(tǒng)。但是，此多微電網(wǎng)系統(tǒng)具有特殊性，海上電力平臺市場未來的發(fā)展方向可以從海上電力平臺較為特殊的工作特征以及較為特殊的物理結(jié)構(gòu)方面出發(fā)，建立在微電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究內(nèi)容以及理論研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上，使得存在著交互性特征、合作性特征、協(xié)商性特征等多種智能化特征的海上電力平臺多微電網(wǎng)控制的構(gòu)建得以有效實現(xiàn)，進一步推進我國海洋工程的健康發(fā)展[5]。

4 總結(jié)

隨著我國海洋工程的規(guī)模越來越大，海洋工程對于電力的需求也越來越高，通過對海上電力平臺發(fā)展實際情況分析能夠看出目前海上電力平臺存在的問題，得出未來海上電力平臺市場的發(fā)展方向以及海洋工程領(lǐng)域研究的重點問題為提高海上電力平臺安全性、可靠性以及運行效率、運行質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)。