截至6月11日，國(guó)內(nèi)首臺(tái)（套）兆瓦級(jí)天然氣壓差發(fā)電項(xiàng)目在華北油田蘇橋儲(chǔ)氣庫(kù)已穩(wěn)定運(yùn)行26天，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)天然氣余壓、余熱資源化利用正式開(kāi)啟新模式。項(xiàng)目采用工程建設(shè)公司華北分公司自主研發(fā)的壓差耦合余熱發(fā)電技術(shù)，并由華北分公司承擔(dān)全過(guò)程設(shè)計(jì)服務(wù)。
投運(yùn)期間，項(xiàng)目按照設(shè)計(jì)要求完成試壓、氮?dú)庵脫Q、系統(tǒng)調(diào)試工作，供配電、空氮系統(tǒng)、復(fù)熱系統(tǒng)投運(yùn)正常后，透平膨脹機(jī)組、發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)開(kāi)始投運(yùn)。5月17日投運(yùn)當(dāng)天，單臺(tái)機(jī)組發(fā)電功率達(dá)到2600千瓦，發(fā)電3萬(wàn)千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)儲(chǔ)氣庫(kù)一個(gè)注氣周期雙機(jī)發(fā)電量可超2000萬(wàn)千瓦時(shí)，節(jié)約標(biāo)煤6000多噸，減少二氧化碳排放近2萬(wàn)噸，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、顯著的社會(huì)和環(huán)境效益。
全力以赴
應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)首個(gè)挑戰(zhàn)
天然氣壓差發(fā)電是一種零碳能源創(chuàng)新技術(shù)，其原理是利用天然氣壓力能，將高壓天然氣導(dǎo)入膨脹機(jī)做功，將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，輸出電能，實(shí)現(xiàn)“壓力能到機(jī)械能再到電能”的轉(zhuǎn)化。這一過(guò)程不消耗天然氣、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程零碳化。
據(jù)了解，這是國(guó)內(nèi)第一個(gè)在儲(chǔ)氣庫(kù)項(xiàng)目上應(yīng)用壓差發(fā)電技術(shù)的項(xiàng)目。位于京津冀核心地帶的蘇橋儲(chǔ)氣庫(kù)群，是全國(guó)埋藏最深、壓力等級(jí)最高的儲(chǔ)氣庫(kù)群。隨著近年來(lái)不斷擴(kuò)容達(dá)產(chǎn)，注采氣量再創(chuàng)歷史新高，為天然氣壓差發(fā)電項(xiàng)目的應(yīng)用創(chuàng)造了良好條件。但是，國(guó)內(nèi)已經(jīng)投運(yùn)的膨脹發(fā)電機(jī)承壓低、處理量小、裝機(jī)規(guī)模小，行業(yè)內(nèi)無(wú)可供借鑒工程案例，項(xiàng)目還面臨儲(chǔ)氣庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備多、工藝管網(wǎng)復(fù)雜、建設(shè)場(chǎng)地受限等諸多限制條件。膨脹機(jī)及發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行稍有差池，將影響儲(chǔ)氣庫(kù)12臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行。
面對(duì)一系列挑戰(zhàn)，工程建設(shè)公司針對(duì)蘇橋儲(chǔ)氣庫(kù)生產(chǎn)運(yùn)行現(xiàn)狀，利用在“儲(chǔ)氣庫(kù)+”綜合能源業(yè)務(wù)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用儲(chǔ)氣庫(kù)壓力能綜合利用技術(shù)、儲(chǔ)氣庫(kù)節(jié)能技術(shù)等關(guān)鍵核心技術(shù)，開(kāi)展管網(wǎng)與壓縮機(jī)之間的壓差能利用研究工作。組建了以華北分公司孟紅儲(chǔ)氣庫(kù)專家工作室為主導(dǎo)的壓差發(fā)電設(shè)計(jì)項(xiàng)目組，配備專家咨詢團(tuán)隊(duì)，全面開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、方案研討與審查、與設(shè)備廠家對(duì)接等工作。從充分調(diào)研已建裝置現(xiàn)場(chǎng)情況入手，結(jié)合實(shí)地勘察測(cè)量，收集完整的實(shí)時(shí)及歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)多方案論證比選，深入開(kāi)展膨脹發(fā)電機(jī)選型技術(shù)研討并對(duì)方案持續(xù)優(yōu)化，最終高質(zhì)量完成了初步設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)。
全時(shí)支撐
保障項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度
項(xiàng)目設(shè)計(jì)期間，在設(shè)計(jì)周期短、技術(shù)難度大、生產(chǎn)任務(wù)重面前，項(xiàng)目組各設(shè)計(jì)人員通力合作，運(yùn)用三維協(xié)同設(shè)計(jì)與橇裝化建造技術(shù)，在保證工程功能與質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)最優(yōu)、建造高效。根據(jù)設(shè)備訂貨進(jìn)度，擬定圖紙?zhí)峤挥?jì)劃，分批將圖紙?zhí)峤唤o現(xiàn)場(chǎng)，保障了現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度。
項(xiàng)目建設(shè)期間，專家及設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持“今日事，今日畢”原則，當(dāng)天發(fā)生的施工問(wèn)題當(dāng)天解決，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供了全過(guò)程技術(shù)支持。由于已建埋地管道現(xiàn)場(chǎng)位置與設(shè)計(jì)圖紙存在偏差，在發(fā)電橇基礎(chǔ)實(shí)施過(guò)程中，基槽正好有兩根埋地管線穿過(guò)，而且管線無(wú)法調(diào)整，只能重新選擇發(fā)電橇位置。
發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題后，項(xiàng)目組所有專業(yè)人員立即開(kāi)展研討，充分考慮與已建設(shè)施的間距、避繞地下管網(wǎng)等因素，終于在深夜12時(shí)確定了發(fā)電橇最新位置，受影響專業(yè)的所有變更也于2天內(nèi)全部完成。“為了保障現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)進(jìn)度，我們必須不遺余力。”項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人孟紅說(shuō)。
全面攻堅(jiān)
實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)創(chuàng)新突破
從技術(shù)開(kāi)發(fā)、可行性論證、設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)投產(chǎn)，項(xiàng)目歷時(shí)1年半。在此期間，技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)就如何提高系統(tǒng)能量利用效率、膨脹機(jī)發(fā)電效率，降低對(duì)已有系統(tǒng)的影響開(kāi)展了持續(xù)技術(shù)攻關(guān)，解決了事故停機(jī)對(duì)電網(wǎng)及儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行產(chǎn)生沖擊、膨脹機(jī)橇基礎(chǔ)在軟土地基沉降、在已建壓縮機(jī)管廊受限空間內(nèi)新建管架、采用拼接方式完成12米高繞管換熱器框架柱等技術(shù)問(wèn)題。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)創(chuàng)新：成功研發(fā)壓差耦合工藝氣余熱發(fā)電技術(shù)，相比常規(guī)壓差發(fā)電技術(shù)提高發(fā)電效率約78%；開(kāi)發(fā)自動(dòng)優(yōu)化分析軟件，形成用于壓差耦合余熱發(fā)電的高效補(bǔ)熱技術(shù)，發(fā)電效率提高8.4%，節(jié)省壓縮機(jī)電耗5.5%；成功研制高壓高效的多股流換熱器，承壓能力達(dá)到22兆帕，負(fù)荷達(dá)到5兆瓦；為滿足多參數(shù)自動(dòng)匹配和隨動(dòng)調(diào)節(jié)需要，自主開(kāi)發(fā)高效自動(dòng)控制模型，保障裝置平穩(wěn)運(yùn)行；研發(fā)寬壓比、寬負(fù)荷膨脹機(jī)技術(shù)，技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)與膨脹機(jī)供貨商經(jīng)過(guò)十余次的技術(shù)研討、交流，共同開(kāi)發(fā)了適應(yīng)參數(shù)變化范圍大并能同步調(diào)整的膨脹機(jī)組。
儲(chǔ)氣庫(kù)采氣井口每100萬(wàn)立方米氣量每天壓差發(fā)電約370千瓦時(shí)，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氣庫(kù)已形成230億立方米工作氣量，規(guī)劃將超1000億立方米，具有較大的壓差發(fā)電潛力。該項(xiàng)目的成功投運(yùn)，為后續(xù)壓差發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。
近年來(lái)，工程建設(shè)公司根據(jù)客戶實(shí)際需求，已陸續(xù)為華北油田、國(guó)家管網(wǎng)、北京昆侖燃?xì)夤镜葐挝患案鲗俚赜鄩嘿Y源制定了近、遠(yuǎn)期規(guī)劃。工程建設(shè)公司將持續(xù)攻關(guān)余熱、余壓等余能綜合利用技術(shù)，拓展清潔高效分布式能源應(yīng)用場(chǎng)景，不斷增強(qiáng)戰(zhàn)略支持作用，為推動(dòng)油氣與新能源融合發(fā)展，落實(shí)中國(guó)石油“清潔替代、戰(zhàn)略接替、綠色轉(zhuǎn)型”三步走總體部署增添新的解決思路。
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