海上电力平台市场前景分析

2023-01-14靳建涛李君华

设备管理与维修 2022年2期

靳建涛，李君华，历超

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

0 引言

海上电力平台作为海洋工程的电力供应保障，是海洋石油资源开发利用的重要关键环节，海上电力平台的顺利运行以及运行安全对海上平台存在着直接影响。目前，我国对石油资源的需求量越来越大，海洋工程越来越多并且规模越来越大，意味着海洋工程的开展对电力的需求以及要求越来越高。因此，针对海上电力平台市场前景进行分析具有重要意义，已经成为近几年海洋工程的热点以及重点研究对象。

1 海上电力平台市场的发展

海上电力平台系统又称海上电力系统，其主要价值体现在专门为海上工程而设计的电力平台，能够满足海洋工程特殊的工作环境。海上电力平台市场的发展可以从3 个阶段进行分析。

（1）第一个阶段从20 世纪60 年代末到90 年代初，在这个阶段，海上电力平台市场的主要发展体现在电力设备对海洋工程中特殊的工作环节适应性的相关研究方面，实现了将船舶电力技术运用在海洋工程电力系统，成功实现为海上固定工程平台以及半固定工程平台供电。在此过程中，相关研究工作人员发现海洋工程平台对电力提出了非常严苛的要求，海洋工程平台对电力系统的要求以及船舶电力技术两者之间存在着本质上的区别。此外，建立在海洋气候的基础上对电力系统以及发电机的影响作用进行分析探究，提出了诸多典型海洋环境条件的电力系统以及发电机的运行意见和保护意见。

（2）第二个阶段从20 世纪90 年代初到21 世纪初，这个阶段的主要研究目标为海上电力系统的本征原理，针对电力设备的系统设计、结构设计以及运行控制等方面进行研究，在此基础上海上电力平台已经逐渐成为一个较为完善的体系。但海上电力平台的系统结构存在着非常复杂的特点，海上平台电力系统已经从以往最初的由船舶单独供电或者是由海上平台单独供电转变成为海上工程平台群联合供电，在此过程中手动电站被自动化代替，海上电力平台开始趋向于自动化、集成化、无人化、系统化以及多极化控制发展。建立在海上电力平台可靠性的基础上进行分析探究，针对海上电力平台的电能质量、保护整定以及负荷潮流等等方面的问题进行研究，提出了海上电力平台保持运行稳定性的建议[1]。

（3）第三个阶段是从21 世纪初到目前，在这个阶段对海上电力平台的研究以及相关市场的发展情况主要体现在探究基本原理，最为突出的特征就是在海上电力平台当中大量的运用到信息化技术，以及开展了清洁能源相关的实验研究。近几年来，我国对可再生能源极其重视，随着对清洁能源的日益关注，更多的可再生能源形式进入到海上电力平台的清洁能源，大大减少有害物质排放。

经过多年来对海上电力平台的探索研究，海上电力平台已经从以往最初的单向单一网络形式转变为当前的海上大联网形式，海上电力平台的每一次进步发展都给我国带来了非常大的经济效益以及环保效益。

2 海上电力平台面临的主要问题

2.1 电源控制问题

海上电力平台主要的电源形式为燃气轮机，其在运行的过程中会产生一定的温室气体，以及会排放有害物质。另外，由于燃气轮机的运行成本也非常高，因此国内以及国外都在积极针对电源控制的问题寻找引入清洁能源的方法[2]。但是，清洁能源的运用存在着非常强的随机性、不可控性以及波动性等特点，这会在一定程度上导致海上电力平台出现电压稳定性以及电网频率受到不利影响的现象。对于电源控制问题，海上电力平台方面的专家以及相关技术人员进行了很多的研究，提出了在海上电力平台中运用电压源变换器、高压直流传输技术电源控制策略，不仅如此，运用CMS专门对海上风电机组的状态监控进行分析探究，同时还在可靠性的基础上对海上风电基础状态监控的运行维护等进行分析探究，使风电场接入之后，电网运行的可靠性获得明显提升。

2.2 电力组网问题

目前，海洋工程的规模在不断扩大，传统的海上电力平台一台一站模式已经不能满足于海洋工程的实际生产电力需求，需要针对于海上电力平台的特殊特点进行电站资源整合以及统一规划，以使海上油气田群电力组网得以有效实现。但是，在海上油气田群电力组网相关系统建设投入到海洋工程进行实际运行的过程中发现了许多的问题，例如发电机自激励过大、许多励磁涌流过大、海缆充电功率过大等一系列相关问题，针对这些问题也提出了采用能源管理系统加以解决相关方案，使减少投资以及提高可靠性等方面得以有效实现[3]。此外，在海上电力平台EMS当中进行安全稳定控制系统的建设，能够更好地促使整个网络稳定性获得有效提升，针对监视电网运行实效性还存在着非常大的帮助，有助于提升处理故障的及时性。

2.3 电能质量问题

通过对海上电力平台存在的电能质量问题分析能够看出，问题主要体现在谐波以及过电压方面。谐波问题主要产生于海上电力平台中的大容量变压器、钻井机器设备、电潜泵变频器等。对于电能质量问题，相关学者、专家以及技术人员开展研究，主要通过建设变频调速系统谐波模型，对负载静态特性以及负载动态特性进行研究，并利用MATLAB 对内河船舶电力推进系统谐波分析实现了数字仿真，在此基础上通过新型感应滤波技术实现了有效抑制谐波[4]。随着海洋工程海上电力平台规模的不断扩大，电缆长度的不断延长，过电压问题逐渐出现，主要体现在参数谐振过电压以及工频过电压。想要解决过电压相关问题，需要在计算以及构建EMTDC 以及PSCAD 仿真模型的基础上，运用双机带空载海缆黑启动，避免海缆的实际长度超出临界长度，避免过电压问题和电能质量问题。

3 海上电力平台市场前景分析

目前我国已经成为世界最大的石油进口国，今后对石油的依赖会越来越强，“十三五”计划为我国海洋工程的发展创造了更好的机遇，在这种情况下保证海上电力平台满足海洋工程的生产以及发展实际需求，保证经济效益以及兼顾环保，成为海上电力平台市场的发展方向，也成为研究人员的重点研究方向。

3.1 安全稳定高效的海上电力平台系统

目前我国海洋工程规模越来越大，海上电力平台规模也越来越大，其网络也越来越复杂，无论是在生产方面还是在日常生活方面，海洋工程对海上电力平台的稳定性以及可靠性、安全性的要求越来越高，但是海上电力平台的可靠性还存在不足，对可靠指标来说也存在着不够明确的问题，因此对海上电力平台可靠性方面进行分析研究是必需的，这将对我国海洋工程的建设以及发展有着重要作用。

3.2 平台独立燃气轮机电源以及电荷

海上电力平台在各个工程平台中都有着独立的燃气轮机电源以及负荷，能够实现独立控制燃气轮机电源以及负荷，因此可以将其当做微电网，所以海上电力平台逐渐构建成为一个多微电网系统。但是，此多微电网系统具有特殊性，海上电力平台市场未来的发展方向可以从海上电力平台较为特殊的工作特征以及较为特殊的物理结构方面出发，建立在微电网相关技术研究内容以及理论研究内容的基础上，使得存在着交互性特征、合作性特征、协商性特征等多种智能化特征的海上电力平台多微电网控制的构建得以有效实现，进一步推进我国海洋工程的健康发展[5]。