基于绿色发展战略的能源管控构建研究——以胜利油田能源管控中心为例

解宇欣,李来俊

(1.哈尔滨工业大学(威海) 经济管理学院,山东 威海 264209；2.中国石化胜利油田分公司 安全环保质量管理部， 山东 东营 257000)

能源是国家重要的战略资源，是经济社会可持续发展的物质基础和根本保障。节约能源和提升能效水平已成为解决我国能源短缺和优化能源结构问题的首选思路。胜利油田作为老油田的典型代表，面临着能耗总量居高不下，能效管理水平不高等问题，严重制约油田高质量发展，亟需通过实施节能减排实现绿色发展，持续增强企业核心竞争力,能源管控是油田高质量发展的必然选择。从国家对石油化工企业的要求看，工业和信息化部明确要求，年耗能30万吨标准煤当量(Tons of Carbon Equiudent, 以下简称tce)以上的石油化工企业要建设能源管控中心；从油田能源消耗强度看，传统的能源管理模式已无法满足油田高质量发展的要求，油田能耗对比美孚、壳牌等国际先进油公司仍有较大差距，能源管理模式依然粗放。陈由旺[1]针对节能提效面临的问题与挑战，提出发展节能工艺技术、能量系统优化、智能化能源管控、余热余压等余能高效利用、新能源技术等方面的节能技术发展方向。杨波[2]总结大数据综合能源所呈现的优势，从创新综合能源服务理念、加强综合能源管控与运营统筹、加强技术创新、加强监督与管理4个方面提出建议。魏文勇[3]通过能源管控系统的研究与应用，以互联网、能源管理数据库为基础，通过能源在线计量，初步解决“能耗数据人工抄录实时性差、采集数据不同步，能耗指标实效性差，能源消耗构成不清”等问题。魏吉祥[4]从我国工业企业能源管理现状出发结合能源管理体系标准研究，分析能源建设失败的普遍原因，提出企业加强能源管控项目建设的质量管理方式。研究针对胜利油田能源管控现状提出构建能源管控的具体举措。

1 胜利油田能源管控存在的问题

胜利油田是我国重要的石油工业基地, 目前有东部、西部两个探区。东部探区济阳凹陷主要分布在山东省东营市等8个市的28个县(区)内以及海上辽东东地区，主体部分位于东营市；西部探区分布在新疆等4个省(自治区)，主要工区位于准噶尔盆地。下设16个开发单位、1个集输总厂、1个自备电厂、32个专业化和后勤辅助单位。截止2020年末，油水井总数32 019口、注水站388座、接转站77座、联合站66座、供电线路962条，具有点多线长面广的特点。胜利油田能耗主要涉及油气提升、注水注聚、油气集输等开发过程，能耗形式主要为电能。2019年胜利油田产液29 199万t，年消耗电能515 931万kW·h，消耗天然气37 828万m3，消耗汽柴油3.18万吨，吨油气综合能耗103.92 kg标煤，每年能源消耗成本占操作成本的28%。尽管在节能技术与管理方面采取许多措施，但由于耗能节点多、能耗总量大，在能源管控方面还存在信息不能有效集成利用等问题。

1.1 信息化建设缺乏整体规划

信息化建设存在部分供电线路、耗能设备能源消耗计量不完善、不准确，信息系统之间不贯通，节能减排工作缺乏数字化支撑。如，中国石化勘探开发业务协同平台(Sinopec E&P Business Cooperation Platform ，以下简称EPBP)、生产指挥系统(Product Control System，以下简称PCS)、电力系统、设备管理等系统开发时缺乏整体规划，相关系统之间没有能源消耗数据集成，造成“信息孤岛”，导致能源管控的统计周期长、岗位关联性和协同性差等问题。虽然每年层层下达目标，但由于缺少过程管控平台和针对性强的措施，导致管理效率低，数据权威性存疑。

1.2 能源优化动态性不强

能源有效利用率偏低，从胜利油田注采结构看，含水超95%油井产液量占2/3，产油量仅占1/6，这部分油井与低含水油井耗电基本相当，造成低效能耗占比高，产液结构亟待优化。从稠油产量占比看，稠油约占全部产量19%，能耗占比却高达55.1%，采油工艺技术优化力度仍需加强，开采方式需要进一步改进。从地面设施整体布局看，部分油藏产能与地面设施匹配度不足，存在“大马拉小车”现象，需要动态优化地面设施，降低地面系统能耗。

1.3 能源消费结构不合理

从能源实物量消费来看，2019年胜利油田能源消费总量达到242万吨标准煤当量，采油污水余热、地热、太阳能、风能等可再生能源仅占4.5%，2020年新能源占比为7.66%，新能源利用率偏低，新能源替代和应用力度仍需进一步加强。

2 能源管控中心构建

2020年以来，胜利油田大力践行绿色低碳发展战略，聚焦绿色发展、绿色能源、绿色生产、绿色服务、绿色科技、绿色文化等六大行动，明确绿色发展目标和路径，加快能源管控中心建设，推进能效提升工程，坚持把地热、太阳能、氢能等新型能源发展作为战略性任务来抓，加快形成多能互补的综合能源利用模式，“十四五”末，力争油田碳排放总量和综合能耗均下降10%以上。

2.1 能源管控中心建设目标、系统架构与职责定位

能源管控涉及到胜利油田的地质开发、生产运行、信息及财务等多个部门，要符合法律法规及地方政府节能减排等要求，要从组织机构、制度标准及管控机制建设等方面进行全面梳理完善，确保能源管控建设高标准顺利建设实施。充分发挥能源管理信息化对油田建设的支撑作用，加强全过程和关键节点监控，实施油藏、地面、区域一体化的节能优化，提高能源利用率和能效管理水平，最终实现能流可视化、在线可优化、效能最大化。

在油田层面成立领导小组，统一能源管控长效计划的审定、实施和考核，统筹实施运行协调，明确构建“油田—开发单位—管理区”三级贯通系统架构，搭建“能耗监控、报警预警、能效评价、能效优化、统计考核”5个功能模块，遵循智云总体架构，统一认证、统一标准、统一风格，构建“351”能源管控体系[5]。油田层级定位为宏观监控与指挥运行，开发单位层级定位为动态分析与协调组织，管理区层级定位为现场操作与日常管理。力求基于EPBP日度生产数据、经营数据以及PCS实时数据，实现能流供配可视化。在此基础上，通过攻关设备优化技术、区域一体化节能技术，实现设备在线可优化、系统提效一体化，最终达到能效最大化(见图1)。

2.2 能源管控中心主要建设内容

围绕胜利油田能源管控中心建设，主要从能耗监控、能效评价、能效优化、能效预警、统计考核等重点环节开展以下5个方面工作：

2.2.1 完善计量，搭建能耗监控平台

能源消耗数据集成监控是基础也是难点。针对油田能耗设备存在点多、线长、面广，导致电量计量不清，责任不明。通过分析经营需求与业务现状，完善供电线路及用电消耗点、电力自动化数据采集，打通量价耗精准管控“最后一公里”。按照“组件化”思路，以电力拓扑库为主线，集成整合EPBP、PCS、电力系统等数据资源，匹配设备档案库静态参数，形成“网结构、能流向、点能耗”的电力供、配、用拓扑关系网，打通电力系统、设备系统等“信息孤岛”，有效集成能源消耗数据资源，解决能耗统计周期长，岗位关联性、协同性差的问题，实现全方位、立体式能流可视化供配，做到分线路能耗异常的实时感知、日度预警分析，实现电量、电价、电费精准核算，解决“用电不管电、管电不用电”，用电管理“两张皮”的问题，油气开发单位可以参考分析油气产量波动分析电量波动，进行电量趋势分析[6](见图2)。

图1 油田能源管控中心“351”体系架构

图2 胜利油田能源管控中心数据集成

2.2.2 创建图版，建立能效评价系统

依据国家、行业和企业标准，通过建立涵盖采油、注水、集输、供配电4大系统12类指标的1套评价图版(见图3)。分系统通过自动采集能耗数据，依据不同系统指标，围绕能耗设备耗能的合理性实现智能化评价。改变以往以点带面的评价模式，形成一整套标准化、集成化在线评价体系。评价以对标提升为手段，以设施设备、组织机构为主体，将能耗实际水平与能耗标准、计划指标、同类主体，自身历史对比。评价指标涵盖油田生产过程中百米吨液耗电、电机功率因数、采油和注水系统效率、单耗、平衡度、泵效、线损率、变压器功率因数等关键指标。依据能效判识标准和设备实际能效平均水平绘制出标准线、平均线，利用分系统能效评价图版，每日对所有能耗设备在线评价，依次分出高效区、潜力区、低效区，实现重点设备耗能水平全样本、全时段、实时在线评价，满足日常生产过程中能耗分析评价需求。如，现河郝现管理区，根据不同油藏类型评价图版，对稀油区高含水、低效益油井291口评价吨油耗电不达标油井占比16.7%，通过技术人员分批次优化治理后日节电量1.04万kW·h。依据注水系统能效评价，结合注水泵等重点设备能耗变化情况，合理运用“机泵调整、削峰填谷”等技术改善供需匹配，深挖节能降耗潜力，对河111注水泵站内3#柱塞泵改造，更换了泵头+大柱塞直径,河111注水站内注水泵由两台运行改为一台大泵运行，日节电792 kW·h ，年节电28.9万kW·h 。

图3 胜利油田能效在线评价图版

2.2.3 智能诊断，构建能效优化模型

应用标杆对照、理论计算、神经网络法等方法，构建智能诊断模型，进行自动优化分析，自动推送优化方案，自动跟踪优化过程，自动分析优化效果，提升智能化能效管理水平。标杆对照法，根据不同油井能耗和工艺类型有强关联的特点，从油藏和工艺一体化角度，确定5级对比的推荐策略。第一层级优选同开发单元、同层位、同泵径等工艺类型达标且提液单耗最低油井，在无此条件下进行第二层条件推荐，逐级对比，并通过产液量、平衡度、沉没度、回压、冲次、粘度等六个工艺参数维度对比分析，找出短板推荐优化治理方案。理论计算法，以采油工程原理与设计为理论基础，搭建数学模型，借助信息化手段实现参数输入、迭代计算、结果筛选和对比输出4个过程自动化，融合实际经验参数，保障计算结果准确性，建立一井一模型，理论计算优化空间及潜力。神经网络法，通过数据清洗、数学建模、等距取样、模型训练、预测应用5个步骤建立与实际生产高拟合度模型，对于低效区用能单元，运用训练成熟的BP神经网络模型，预测设备能效运行最佳状态，择优筛选形成备选技术方案。通过建立能效优化模型，自动推送、跟踪优化方案和过程，自动分析优化效果，开展生产过程在线优化，实现系统提效一体化，为节能管理工作提供强有力的支撑。如,按照“降次不降液、供排关系最优”原则，由系统推送出可实施的低效井待审方案，供技术人员审核确认后实施。2020年至今，现河郝现管理区通过方案优化推送、技术人员审核，共实施间开9口井，日节电472 kW·h；参数优化40口井，日节电739 kW·h，合计年节电56.7万kW·h。

2.2.4 划小单元，建立能效预警机制

能耗阶段数据趋势分析，结合技术人员业务经验，以“单井”为最小单元，设置诊断预警模型9大类48项，通过分单位、分类别、分时段、分责任人统计各管理区报警处置情况，自动跟踪评价日常运行，倒逼管理区提升系统应用水平和运行时率水平,实时感知能耗过程细微变化，实现管控实时化、分析智能化。运用分线路用电总量、线损波动、运行质量3类预报警模型，实现从宏观到具体指标的实时报警和超前预警。通过预报警提示、预报警处置、处置结果跟踪、处置情况考核，实现分公司、厂、区电量管控的闭环提升。利用单拉井能耗预警管理，实现“错峰填谷”。如，现河采油厂管辖的单拉井139口，单拉罐128个，过去由于能耗情况不清，部分单拉井电费居高不下，通过实施单拉井在线数据监控和“尖峰平谷”各时段电价差异，有效促进加温时长、时段匹配的优化，2020年谷期加温用电占比提升至79.9%，单井加温电价由0.63元/kW·h下降至0.45元/kW·h，使各管理区之间形成“比学赶超”的浓厚氛围，充分体现岗位人员的劳动价值，大大提升员工节能降耗的主动性。2020年现河、胜利两个采油厂分别同比节电6 256万kW·h、2 486万kW·h，用电降幅分别为14.9%、3.57%，实现了能耗管控优化。

2.2.5 转变模式，精准能效统计考核

依托能源管控中心这一平台，加强业财融合，建立分系统、分设备的用电消耗标准，配套科学电费预算形成机制，避免上下博弈、鞭打快牛现象。按照“比计划、比先进、比进步”3个维度，根据油藏类型、陆地/海上的不同，建立多维度、分主体、重效益的对标考核管理体系。形成油田季度督导讲评、年度考核，厂级日运行、周评估、月总结、季考核的能源管控运行机制。通过创新开展“争红旗、夺奖杯、打擂台、创品牌”劳动竞赛，为压实节能降耗主体责任，设立“节能降耗优胜杯”，积极践行 “岗岗都是效益源泉，人人都是创效主体”理念，将“大罐电加热”“电量”“提液单耗”“注水单耗”“集输单耗”纳入到比学赶帮超劳动竞赛中，通过指标数据自动提取指标可比、对标可追，能效管理变评为比，实现能源精准管控，效益运行，持续提升能效管理水平。

3 取得的初步成效

运用“PDCA”管理方法，针对胜利油田开发生产特点，分为试点建设、推广应用、功能提升3个阶段。2016年至2017年，油田优选信息化配套建设相对完善的现河郝现管理区试点建设，建成中石化上游板块首个管理区能源管控中心，实现管理区级能流可视化、在线可优化、能效最大化的建设目标；2019年拓展建设现河采油厂二级能管中心，在此基础上，2020年9月底，采用“人才+平台+服务”的市场服务模式完成其余15家开发单位推广应用，标志着胜利油田用电能源管控中心建设基本到位。目前胜利油田各用能设备和站库等能耗数据全部自动采集、实时计算、实时分析，实现以供电线路为载体的电力能源闭环管理,同时也为胜利油田实现绿色低碳发展战略的实施培养专业化技术人才。通过能源管控中心运行，2020年胜利油田16家开发单位同比节电2.28亿度，节约电费1.6亿元，平均吨液综合耗电由2019年16.51 kW·h/t下降到2020年15.55 kW·h/t,同比下降0.96 kW·h/t，吨油综合耗电由2019年214.87 kW·h/t下降到2020年202.29 kW·h/t，同比下降12.58 kW·h/t。能源管控体系的建设和应用，促进油气开发成本结构优化调整，将降低的消耗性成本优化调整到油藏治理、稳产基础投入上，提升成本投入效益，推动油藏经营管理良性循环，实现增储稳油降本的目标和任务。

4 持续提升建议

胜利油田通过能源管控中心建设和应用，着力打造“数在转、云在算、人在干”能源“管+控”新模式，实现了用电能源消耗的精准管控，推动了油田的节能减排绿色发展。但能源管控是一项系统工程，要围绕胜利油田能源消耗点多面广的现状，立足能源消耗流程再审视、要素再组合、潜力再挖掘，持续探索油气生产与能源消耗深度融合，不断拓展能源管控中心功能，通过电力供应及油气生产大数据分析，从源头减少能源消耗点，实现能源消耗和生产的最佳匹配，提升能效水平。同时着眼长远，加快天然气、风能、太阳能、地热等新能源模块以及碳资产管理模块建设，实现电能、太阳能等新能源一体化运行和管控，为油田内部碳资产的管理及交易模式，探索一条降能耗、减损耗、控排放的多能互补的绿色企业发展之路，促进油田绿色低碳发展。

5 结束语

胜利油田以能源精细化、科学化、集中化管理为主线，完善标准，深化信息技术应用，构建“351”能源管控体系，夯实绿色发展根基。同时与互联网深度融合创新，广泛集成涵盖勘探开发、生产运行、设备管理等数据信息，深化信息技术应用，打造具有胜利特色的能源管控平台，有力地促进企业能效水平地提升。下一步将拓展能源管控中心范围和功能，形成支持碳资产管理和多能一体化的管理格局，实现高质量跨越式发展。