勝利油田全面推廣柔性生產(chǎn)，深度挖掘“源網(wǎng)荷儲”鏈條上負(fù)荷資源的價值，既提升電力系統(tǒng)可再生能源消納水平，又降低油田用能成本

□本報記者 徐永國 于 佳 通訊員 劉連杰

“還是那些井，表面運行變化不大，但內(nèi)部參數(shù)一直都在動態(tài)調(diào)整，比以前更節(jié)能，更高效了。”經(jīng)過一年的柔性生產(chǎn)試點，勝利油田東辛采油廠辛一管理區(qū)主管崔曉霖對管轄的油水井了解更深了。

2022年4月，勝利油田提出柔性生產(chǎn)理念，沿襲多年的穩(wěn)定生產(chǎn)模式被柔性生產(chǎn)所取代。注水、舉升、加熱等所有用能環(huán)節(jié)，在柔性生產(chǎn)模式下被改寫。

勝利油田以“大資源觀”統(tǒng)籌各類資源，樹立“一切用能資源都可調(diào)可控”理念，柔性生產(chǎn)所帶來的不僅是運行模式的轉(zhuǎn)變，更是發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型。

“直線”變“曲線”

每天18時，渤南26號注水泵站水井義11-39注水排量從每小時4.5立方米自動下調(diào)到0.5立方米，注水泵運行頻率自動從50赫茲穩(wěn)速下調(diào)到35赫茲。

截至目前，河口采油廠49座注水站中，有25座站實現(xiàn)了這樣的柔性注水。

長期以來，油田注水站都是采用“恒壓恒溫”連續(xù)注水模式，生產(chǎn)運行“一條道跑到黑”；如今，這條直線變成了“因時而變、按需而調(diào)”的柔性調(diào)節(jié)曲線。

該廠注采專家許飛介紹，1971年投入開發(fā)的渤南油田具有油藏類型多、單井液量低、水井注入壓力高等特點，其中注采系統(tǒng)用電占比98%，是推行柔性生產(chǎn)的主陣地。

2020年以來，該廠頂層設(shè)計了柔性注水、柔性壓驅(qū)、柔性舉升和柔性加溫四種類型，形成分時恒壓變排量注水、分時分壓變排量注水、分時變排量、柔性間開等模式，打通了集輸、采油和注水三大系統(tǒng)。

許飛眼中的柔性注水，是以水量不欠、井況契合、壓力不超、能力匹配為前提，充分利用峰谷電價差異，谷期多注、峰期少注，實現(xiàn)節(jié)電降費。恒溫恒壓連續(xù)注水模式，變?yōu)楸镁?lián)動調(diào)控在線耦合優(yōu)化注水模式，注入壓力和排量聯(lián)動優(yōu)化調(diào)控，降低閥控?fù)p失，提高運行效率。

他們?yōu)槿嵝宰⑺偨Y(jié)了12字秘訣：合理“分”、定量“算”、實時“調(diào)”、動態(tài)“優(yōu)”。

合理“分”，根據(jù)電網(wǎng)定價機制，選取兩個時段分別作為峰谷時段，根據(jù)井況，確定合理的柔性注水模式。

定量“算”，按照配注不降、壓力不超、能力匹配等約束條件，建立分時分壓算法和分時恒壓變排量算法兩種計算模型，求取注水站理論上最佳柔性工作制度。

實時“調(diào)”，將計算出來的工作制度推送至工作平臺，跟蹤分析實時運行數(shù)據(jù)，進行聯(lián)動微調(diào)，修正理論偏差，優(yōu)化制度運行。

動態(tài)“優(yōu)”，根據(jù)井況、油藏動態(tài)變化，持續(xù)優(yōu)化柔性制度，確保系統(tǒng)長效運行。

一組數(shù)據(jù)直觀說明效果：10座柔性注水站，日調(diào)控水量307立方米，度電價格下降4.3%，年節(jié)約電費42.6萬元。

柔性舉升同樣效果明顯。原油從油層舉升到地面，抽油機沖程和沖次不同，產(chǎn)液量和耗電量也不一樣。該廠基于“日度總沖數(shù)不變”的分時調(diào)頻算法，實行連續(xù)生產(chǎn)油井“峰慢谷快”、間開油井“峰停谷啟”的柔性舉升措施。截至目前，60口油井實現(xiàn)柔性舉升，度電價格降幅超過16%。

勝利油田經(jīng)營管理部副經(jīng)理張海鵬以河口采油廠為例算了一筆賬：用電負(fù)荷為5萬千瓦，若柔性生產(chǎn)響應(yīng)能力達到10%，即5000千瓦，可增加新能源消納2萬千瓦時/日，每年600萬千瓦時，年節(jié)約購電成本180萬元，減少碳排放5300噸；能夠提升外部電力現(xiàn)貨市場交易的主動響應(yīng)能力，通過柔性資源長時間尺度調(diào)節(jié)與煤電系統(tǒng)調(diào)節(jié)耦合協(xié)同，減少峰期外購電成本300萬元。柔性生產(chǎn)是長時間尺度、規(guī)?；\行的優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)資源，可減少電網(wǎng)調(diào)峰容量、釋放火電機組的調(diào)峰能力。柔性生產(chǎn)調(diào)節(jié)方式比現(xiàn)有成熟的電化學(xué)儲能調(diào)節(jié)方式，減少投入3600萬元。

相差近4倍的電價

每天9時，河口采油廠管理五區(qū)技術(shù)人員胡營都會準(zhǔn)時坐到電腦前，在中國石化油氣生產(chǎn)信息化平臺（PCS）系統(tǒng)調(diào)高26號高壓注水泵站的頻率。相較以往，這是他每天多出來的工作，但他覺得非常值。

不同于上世紀(jì)用電緊張時被動削峰填谷，胡營每天調(diào)整注水泵頻率，是對電價變化的主動響應(yīng)。

勝利油田2022年6月發(fā)布《電力發(fā)供電平衡激勵補償機制》，將每天用電分為4個時段，其中高峰時段6個小時、低谷時段9個小時、尖峰時段3個小時、平段6個小時，電價分別為0.9657、0.3218、1.1588、0.6438元/千瓦時。

“該機制依據(jù)的是國家和山東省電力改革政策、山東省現(xiàn)貨交易電價變化規(guī)律、油田新能源發(fā)電特性和油田現(xiàn)行電價政策?！睆埡ｙi說，“進一步拉大峰谷價差，旨在激勵生產(chǎn)用能單位實施柔性生產(chǎn)，同時最大限度利用和消納油田的光伏發(fā)電?！?/p>

近年來，勝利油田新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，光伏發(fā)電裝機規(guī)模達到了285兆瓦，年發(fā)綠電能力3.4億千瓦時。新能源規(guī)?；l(fā)展，其間歇性、隨機性、波動性的特點對電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力提出了巨大要求，柔性負(fù)荷的調(diào)度和調(diào)節(jié)是緩解供需矛盾的重要手段之一。

勝利油田電力發(fā)供電平衡激勵補償機制于2022年5月在東辛采油廠辛三管理區(qū)7條線路進行試點，柔性生產(chǎn)谷峰比持續(xù)提升，最高到153%，綜合電價最低降至0.6062元/千瓦時，比油田關(guān)聯(lián)交易電價降低10%。2023年起，該機制在孤島、現(xiàn)河、勝利等采油廠部分區(qū)域及河口采油廠全部生產(chǎn)區(qū)域推廣。

張海鵬特別強調(diào)“積極適應(yīng)”和“主動響應(yīng)”?！胺e極適應(yīng)”，是適應(yīng)電力市場交易規(guī)則的變化，推動油田“源網(wǎng)荷儲”一體化發(fā)展；“主動響應(yīng)”，是激勵發(fā)供用全環(huán)節(jié)主動響應(yīng)智慧能源管控策略，提升電力系統(tǒng)可再生能源消納水平，降低油田用能成本。

山東省現(xiàn)貨交易電價變化頻繁。據(jù)統(tǒng)計，去年12個月，山東電網(wǎng)電價調(diào)整了11次。2023年1月1日起，山東省實行電價新政策。將原來峰谷上下50％的浮動比例調(diào)整為高峰時段上浮70％、低谷時段下浮70％、尖峰時段上浮100％、深谷時段下浮90％。其最明顯的調(diào)整是將光伏發(fā)電最好時段放在了谷時甚至深谷時段，電價低為0.3~0.4元。

在這樣的政策背景下，油田主動探索并適應(yīng)能源轉(zhuǎn)型與產(chǎn)業(yè)變革，原油生產(chǎn)負(fù)荷通過柔性調(diào)節(jié)，主動參與油田電網(wǎng)運行控制，與電網(wǎng)進行能量互動，改變原本負(fù)荷單向、被動接受調(diào)節(jié)的歷史，在持續(xù)促進供需精準(zhǔn)匹配、確保電力可靠供應(yīng)和安全運行的同時，為新能源友好消納、規(guī)?；l(fā)展提供重要支撐。

柔性生產(chǎn)不是單純的削峰填谷節(jié)費，而是源網(wǎng)荷儲鏈條上負(fù)荷資源的價值化深度挖掘。勝利油田原油生產(chǎn)年耗電近50億千瓦時，這樣的體量使勝利油田有望通過能源優(yōu)化實現(xiàn)從能源生產(chǎn)、能源消耗到能源調(diào)節(jié)的跨越。

動動手就能做的事

調(diào)整注水泵站的頻率，只需動動手指。

“動動手指”的背后，離不開兩只無形的“手”——自動化配套和信息化支撐。

以前，調(diào)整注水壓力僅憑借員工“眼力”和“手感”，不夠精準(zhǔn)。如今，應(yīng)用泵井聯(lián)調(diào)技術(shù)，9座柱塞泵站實現(xiàn)分時分壓柔性注水。

河口采油廠在注水、加溫、舉升、壓驅(qū)等耗能終端，配備306臺流量計量、壓力調(diào)控和流量采集設(shè)備，實時采集各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為智能聯(lián)控平臺提供支撐，在工控平臺，借助泵井聯(lián)調(diào)、智能溫控等算法，對采集到的數(shù)據(jù)整體分析后輸出生產(chǎn)操作指令。

“以前用能調(diào)控完全憑經(jīng)驗，缺乏定量的參數(shù)和高效的手段，調(diào)得怎么樣只能依靠事后分析?！痹S飛說。

現(xiàn)在依托信息化、智能化手段，河口采油廠建立配套系統(tǒng)優(yōu)化方法、模型，促進了用能和管控方式的變革，實現(xiàn)了油藏生產(chǎn)經(jīng)營效益最大化。

“動動手指”依托的是泵井聯(lián)調(diào)技術(shù)?！氨镁?lián)調(diào)技術(shù)是基于分時電價差異，通過信息化軟硬件集成配套，實現(xiàn)泵井工控平臺遠程設(shè)置，現(xiàn)場泵井聯(lián)鎖自動調(diào)控?！眲倮吞锕こ碳夹g(shù)管理中心經(jīng)理馬珍福介紹。

目前，勝利油田攻關(guān)形成了4類11項柔性生產(chǎn)技術(shù)。其中，泵井聯(lián)調(diào)技術(shù)可進行分時分壓注水，智能調(diào)優(yōu)技術(shù)可實現(xiàn)柔性調(diào)參與工況優(yōu)化融合，相變儲熱與智能溫控技術(shù)可以實現(xiàn)加熱系統(tǒng)谷峰100%調(diào)節(jié)，節(jié)電降費效果顯著。

“智能平臺實時接收數(shù)據(jù)，通過分析計算示功圖、動液面、產(chǎn)液量等變化動態(tài)，自動優(yōu)化調(diào)整油井生產(chǎn)參數(shù)，目前各開發(fā)單位已經(jīng)實施智能調(diào)優(yōu)1563井次。”馬珍福以“油井智能調(diào)優(yōu)”技術(shù)為例做了說明。

3月28日，國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推進能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見》，明確要求提高負(fù)荷側(cè)預(yù)測精度和新型電力負(fù)荷智能管理水平，推動負(fù)荷側(cè)資源分層分級分類聚合及協(xié)同優(yōu)化管理，加快推動負(fù)荷側(cè)資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

今年以來，勝利油田把柔性生產(chǎn)作為能耗與碳排放雙控的一項主要任務(wù)，充分考慮對不同類型油藏的影響，全面推進柔性生產(chǎn)示范區(qū)建設(shè)，大力實施項目化管理，在15家開發(fā)單位、近2000口油水井落實柔性舉升、間開、注水措施。

張海鵬介紹，勝利油田下一步將“建立柔性生產(chǎn)智能調(diào)控系統(tǒng)”，以源網(wǎng)荷儲建設(shè)引領(lǐng)管理理念、經(jīng)營觀念的轉(zhuǎn)變，推動發(fā)供用電全環(huán)節(jié)主動響應(yīng)智慧能源管控策略，打造提液上產(chǎn)、提效降耗和降本節(jié)費多目標(biāo)協(xié)同的柔性智能安全調(diào)控新模式。

主動響應(yīng)就是發(fā)電側(cè)轉(zhuǎn)變“依靠發(fā)電量創(chuàng)效”的觀念，向系統(tǒng)調(diào)節(jié)型電源轉(zhuǎn)型；供電側(cè)轉(zhuǎn)變“依靠收電費掙效益”的觀念，向油電一體化服務(wù)轉(zhuǎn)型；用電側(cè)樹立“能源有限、經(jīng)營無限，少用電和多用電都能創(chuàng)造價值”的理念，加快柔性生產(chǎn)模式的變革。

集團公司黨組成員、副總經(jīng)理兼勝利石油管理局有限公司執(zhí)行董事、黨委書記，油田分公司代表牛栓文心中有兩個目標(biāo)：油氣生產(chǎn)柔性化和需求響應(yīng)價值化。油氣生產(chǎn)柔性化，即充分發(fā)揮油田整體生產(chǎn)負(fù)荷優(yōu)勢，逐步打造柔性可調(diào)的內(nèi)部平衡資源；需求響應(yīng)價值化，即推動油田柔性負(fù)荷與外部電力系統(tǒng)高效互動、互為支撐，將油田“源、荷”的有效匹配和逆周期運行作為經(jīng)營資源，通過負(fù)荷聚合商、虛擬電廠運營商等新模式，參與外部電力系統(tǒng)需求響應(yīng)、輔助服務(wù)等新業(yè)態(tài)，力爭電力需求側(cè)響應(yīng)能力達到最大負(fù)荷的10%，增能不增費，度電價格降低10％。

鏈接

什么是柔性生產(chǎn)？

柔性生產(chǎn)是以“制造系統(tǒng)響應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化的能力”建設(shè)為核心的生產(chǎn)方式與方法論。強調(diào)對資源的廣泛協(xié)調(diào)與有效利用，對市場需求的快速響應(yīng)與品質(zhì)保障，對主體生產(chǎn)流程間的銜接效率與價值適配，通過精益生產(chǎn)、并行生產(chǎn)、敏捷制造和智能制造等形式，提升制造系統(tǒng)響應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化的能力，創(chuàng)造最佳社會價值與經(jīng)濟效益。

柔性生產(chǎn)的概念，于1965年由英國的Molins公司首次提出，它是在柔性制造的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)市場需求多變和市場競爭激烈而產(chǎn)生的市場導(dǎo)向型的按需生產(chǎn)的先進生產(chǎn)方式，其優(yōu)點是增強制造企業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率和員工勞動生產(chǎn)率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，是一種具有旺盛需求和強大生命力的生產(chǎn)模式。

柔性生產(chǎn)是我國制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢之一

當(dāng)前，制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)取得初步進展，但轉(zhuǎn)型需要進一步深化，其中，柔性制造將成為制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主導(dǎo)模式之一。

目前，消費方式正逐步由標(biāo)準(zhǔn)化、單調(diào)統(tǒng)一向定制化、個性差異轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)大規(guī)模量產(chǎn)的生產(chǎn)模式已無法在可控成本范圍內(nèi)滿足個性化需求的敏捷響應(yīng)和快速交付。工廠亟須通過構(gòu)建柔性化生產(chǎn)能力，以大批量規(guī)模化生產(chǎn)的低成本，實現(xiàn)多品種、變批量和短交期的個性化訂單的生產(chǎn)和交付。當(dāng)前，主要通過四個方面的協(xié)同來實現(xiàn)“柔性”：

⒈產(chǎn)品模塊化快速開發(fā)

基于數(shù)字化建模工具和數(shù)據(jù)管控平臺，依托產(chǎn)品模塊庫、設(shè)計知識庫和配置規(guī)則庫等，根據(jù)設(shè)計需求，選擇、配置和組合產(chǎn)品模塊，并通過參數(shù)化設(shè)計快速修改模塊設(shè)計，進而產(chǎn)生定制化產(chǎn)品的設(shè)計方案、工藝方案等。

⒉柔性資源配置與動態(tài)調(diào)度

泛在連接各類生產(chǎn)資源，實時感知生產(chǎn)要素狀態(tài)，面向小批量定制工單，精確制訂主生產(chǎn)計劃、物料需求計劃、車間排產(chǎn)計劃，柔性配置和組織生產(chǎn)資源，并實時根據(jù)訂單狀態(tài)和異常擾動，動態(tài)調(diào)整計劃排程，調(diào)度生產(chǎn)資源。

⒊柔性與自適應(yīng)加工

依托柔性可重構(gòu)生產(chǎn)線、柔性工裝夾具和柔性線上物流搬運系統(tǒng)，基于數(shù)據(jù)對單件或小批量產(chǎn)品進行精準(zhǔn)識別、資源匹配和生產(chǎn)全過程的精確控制，進而實現(xiàn)工藝流程不同、作業(yè)內(nèi)容差異的多品種變批量定制產(chǎn)品的柔性生產(chǎn)。

⒋柔性供應(yīng)鏈系統(tǒng)

打通產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，建立面向研發(fā)、生產(chǎn)、運營等業(yè)務(wù)的供應(yīng)鏈協(xié)同機制，基于跨企業(yè)的數(shù)據(jù)共享和實時反饋增強供應(yīng)鏈資源柔性配置、業(yè)務(wù)動態(tài)協(xié)同和變化快速適應(yīng)能力，進而實現(xiàn)供應(yīng)鏈對定制需求的敏捷響應(yīng)和快速交付。