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截至6月11日，國內(nèi)首臺（套）兆瓦級天然氣壓差發(fā)電項目在華北油田蘇橋儲氣庫已穩(wěn)定運行26天，標志著國內(nèi)天然氣余壓、余熱資源化利用正式開啟新模式。項目采用工程建設公司華北分公司自主研發(fā)的壓差耦合余熱發(fā)電技術，并由華北分公司承擔全過程設計服務。

  
投運期間，項目按照設計要求完成試壓、氮氣置換、系統(tǒng)調(diào)試工作，供配電、空氮系統(tǒng)、復熱系統(tǒng)投運正常后，透平膨脹機組、發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)開始投運。5月17日投運當天，單臺機組發(fā)電功率達到2600千瓦，發(fā)電3萬千瓦時。預計儲氣庫一個注氣周期雙機發(fā)電量可超2000萬千瓦時，節(jié)約標煤6000多噸，減少二氧化碳排放近2萬噸，具有良好的經(jīng)濟效益、顯著的社會和環(huán)境效益。

  
全力以赴

  
應對國內(nèi)首個挑戰(zhàn)

  
天然氣壓差發(fā)電是一種零碳能源創(chuàng)新技術，其原理是利用天然氣壓力能，將高壓天然氣導入膨脹機做功，將壓力能轉化為機械能，進而驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，輸出電能，實現(xiàn)“壓力能到機械能再到電能”的轉化。這一過程不消耗天然氣、不會對環(huán)境造成影響，實現(xiàn)全過程零碳化。

  
據(jù)了解，這是國內(nèi)第一個在儲氣庫項目上應用壓差發(fā)電技術的項目。位于京津冀核心地帶的蘇橋儲氣庫群，是全國埋藏最深、壓力等級最高的儲氣庫群。隨著近年來不斷擴容達產(chǎn)，注采氣量再創(chuàng)歷史新高，為天然氣壓差發(fā)電項目的應用創(chuàng)造了良好條件。但是，國內(nèi)已經(jīng)投運的膨脹發(fā)電機承壓低、處理量小、裝機規(guī)模小，行業(yè)內(nèi)無可供借鑒工程案例，項目還面臨儲氣庫現(xiàn)場設備多、工藝管網(wǎng)復雜、建設場地受限等諸多限制條件。膨脹機及發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)運行稍有差池，將影響儲氣庫12臺壓縮機運行。

  
面對一系列挑戰(zhàn)，工程建設公司針對蘇橋儲氣庫生產(chǎn)運行現(xiàn)狀，利用在“儲氣庫+”綜合能源業(yè)務的領先優(yōu)勢，應用儲氣庫壓力能綜合利用技術、儲氣庫節(jié)能技術等關鍵核心技術，開展管網(wǎng)與壓縮機之間的壓差能利用研究工作。組建了以華北分公司孟紅儲氣庫專家工作室為主導的壓差發(fā)電設計項目組，配備專家咨詢團隊，全面開展現(xiàn)場調(diào)研、方案研討與審查、與設備廠家對接等工作。從充分調(diào)研已建裝置現(xiàn)場情況入手，結合實地勘察測量，收集完整的實時及歷史運行數(shù)據(jù)，經(jīng)過多方案論證比選，深入開展膨脹發(fā)電機選型技術研討并對方案持續(xù)優(yōu)化，最終高質(zhì)量完成了初步設計與施工圖設計。

  
全時支撐

  
保障項目建設進度

  
項目設計期間，在設計周期短、技術難度大、生產(chǎn)任務重面前，項目組各設計人員通力合作，運用三維協(xié)同設計與橇裝化建造技術，在保證工程功能與質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)了設計最優(yōu)、建造高效。根據(jù)設備訂貨進度，擬定圖紙?zhí)峤挥媱?，分批將圖紙?zhí)峤唤o現(xiàn)場，保障了現(xiàn)場施工進度。

  
項目建設期間，專家及設計團隊堅持“今日事，今日畢”原則，當天發(fā)生的施工問題當天解決，為現(xiàn)場施工提供了全過程技術支持。由于已建埋地管道現(xiàn)場位置與設計圖紙存在偏差，在發(fā)電橇基礎實施過程中，基槽正好有兩根埋地管線穿過，而且管線無法調(diào)整，只能重新選擇發(fā)電橇位置。

  
發(fā)現(xiàn)這一問題后，項目組所有專業(yè)人員立即開展研討，充分考慮與已建設施的間距、避繞地下管網(wǎng)等因素，終于在深夜12時確定了發(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)場建設進度，我們必須不遺余力。”項目總負責人孟紅說。

  
全面攻堅

  
實現(xiàn)多項創(chuàng)新突破

  
從技術開發(fā)、可行性論證、設計及現(xiàn)場投產(chǎn)，項目歷時1年半。在此期間，技術研發(fā)團隊就如何提高系統(tǒng)能量利用效率、膨脹機發(fā)電效率，降低對已有系統(tǒng)的影響開展了持續(xù)技術攻關，解決了事故停機對電網(wǎng)及儲氣庫運行產(chǎn)生沖擊、膨脹機橇基礎在軟土地基沉降、在已建壓縮機管廊受限空間內(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問題。該項目實現(xiàn)了多項創(chuàng)新：成功研發(fā)壓差耦合工藝氣余熱發(fā)電技術，相比常規(guī)壓差發(fā)電技術提高發(fā)電效率約78%；開發(fā)自動優(yōu)化分析軟件，形成用于壓差耦合余熱發(fā)電的高效補熱技術，發(fā)電效率提高8.4%，節(jié)省壓縮機電耗5.5%；成功研制高壓高效的多股流換熱器，承壓能力達到22兆帕，負荷達到5兆瓦；為滿足多參數(shù)自動匹配和隨動調(diào)節(jié)需要，自主開發(fā)高效自動控制模型，保障裝置平穩(wěn)運行；研發(fā)寬壓比、寬負荷膨脹機技術，技術研發(fā)團隊與膨脹機供貨商經(jīng)過十余次的技術研討、交流，共同開發(fā)了適應參數(shù)變化范圍大并能同步調(diào)整的膨脹機組。

  
儲氣庫采氣井口每100萬立方米氣量每天壓差發(fā)電約370千瓦時，國內(nèi)儲氣庫已形成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。該項目的成功投運，為后續(xù)壓差發(fā)電項目的實施提供了堅實的技術保障。

  
近年來，工程建設公司根據(jù)客戶實際需求，已陸續(xù)為華北油田、國家管網(wǎng)、北京昆侖燃氣公司等單位及各屬地余壓資源制定了近、遠期規(guī)劃。工程建設公司將持續(xù)攻關余熱、余壓等余能綜合利用技術，拓展清潔高效分布式能源應用場景，不斷增強戰(zhàn)略支持作用，為推動油氣與新能源融合發(fā)展，落實中國石油“清潔替代、戰(zhàn)略接替、綠色轉型”三步走總體部署增添新的解決思路。