Improving the efficiency of autonomous electrical complexes of oil and gas enterprises

Boris Abramovich,Ivan Bogdanov

doi:10.31897/pmi.2021.3.10

Abstract

In accordance with the Energy Strategy until 2035, the possibility of increasing the efficiency of energy use of secondary energy resources in the form of associated oil and waste gases has been substantiated by increasing the energy efficiency of the primary energy carrier to 90-95 % by means of cogeneration plants with a binary cycle of electricity generation and trigeneration systems with using the energy of the waste gas to cool the air flow at the inlet of gas turbine plants. The conditions for maintaining the rated power of the main generator with variations in the ambient temperature are shown. An effective topology of electrical complexes in a multi-connected power supply system of oil and gas enterprises according to the reliability condition is presented, which allows increasing the availability factor by 0.6 %, mean time between failures by 33 %, the probability of failure-free operation by 15 % and reducing the mean time of system recovery by 40 %. The article considers the use of parallel active filters to improve the quality of electricity and reduce voltage drops to 0.1 s when used in autonomous electrical complexes of oil and gas enterprises. The possibility of providing uninterrupted power supply when using thyristor systems for automatic reserve input has been proven. A comparative analysis was carried out to assess the effect of parallel active filters and thyristor systems of automatic transfer of reserve on the main indicators of the reliability of power supply systems of oil and gas enterprises.

Highlights

В соответствии с Энергетической стратегией до 2035 г. обоснована возможность повышения эффективности использования энергии вторичных энергоресурсов в виде попутного нефтяного и отработанного газов путем повышения коэффициента использования энергии первичного энергоносителя до 90-95 % посредством когенерационных установок с бинарным циклом генерации электроэнергии и тригенерационных систем с использованием энергии отработанного газа для охлаждения потока воздуха на входе газотурбинных установок
Согласно техническим характеристикам работы газотурбинных установок (ГТУ), мощность на выходе генератора может варьироваться в зависимости от температуры воздуха окружающей среды в пределах 40 %: при росте температуры от 15 до 40 С выходная мощность ГТУ снижается на 25-28 % [2], а удельный расход топлива повышается до 8 %
The system of trigeneration with binary cycle for use as an energy source for gas fuel / B.N.Abramovich, I.A.Bogdanov, A.V.Kopteva, V.I.Malarev // International Scientific Electric Power Conference 2019 (ISEPC 2019), 23-24 May, 2019, St. Petersburg, Russian Federation

Summary

Технологические установки добычи нефти высокочувствительны к качеству

0,15 с могут привести к остановке добычТемпература на входе в компрессор, С ных электродвигателей и нарушению технологических процессов, восстановление. Согласно техническим характеристикам работы ГТУ, мощность на выходе генератора может варьироваться в зависимости от температуры воздуха окружающей среды в пределах 40 % (рис.1): при росте температуры от 15 до 40 С выходная мощность ГТУ снижается на 25-28 % [2], а удельный расход топлива повышается до 8 %. С использованием передаточной функции процесса теплообмена [3] и модели системы автоматического управления аппаратом воздушного охлаждения [20, 31] дана оценка возможности поддержания мощности на выходе турбогенератора при изменении температуры окружающей среды T1 от 10 до 40 С (рис., а) и относительной влажности от 0 до 100 % по синусоидальной зависимости от времени. Т2 = 15 С на входе ГТУ при вариации параметров окружающей среды в указанных выше пределах и, как следствие, возможность снижения установленной мощности на 25 %. Для выбора более оптимальной топологии была проведена сравнительная оценка надежности разделенной и мостиковой силовых структур (рис.3) [28]. Схема функциональной целостности с указанием параметров составляющих компонентов, представленных в таблице, структуры с одинарной разделенной системой сборных шин показана на рис., а, мостиковой структуры на рис., б

Автоматические выключатели

Наиболее ответственные технологические потребители

ПАФ и ТАВР

Моделирование и расчет надежности в СФЦ системы электроснабжения с применением