Энергетика будущего для нефтегазовых месторождений

АО «ТЭСС»: энергетика будущего для нефтегазовых месторождений

Текст: Андрей Халбашкеев.

По мере того, как добыча нефти и газа всё больше смещается в районы Крайнего Севера, обеспечение месторождений электроэнергией становится всё сложнее и дороже. Основным решением остается локальная газовая генерация, однако для обеспечения надежности необходим резерв, который может достигать значительной доли установленной мощности.

Совместная разработка АО «ТЭСС» и учёных Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) позволяет объединять локальные системы энергоснабжения (ЛСЭ) соседних месторождений и/или подключать их к централизованным энергосетям, тем самым снять необходимость в установке резерва. Это снижает себестоимость вырабатываемой энергии, повышает надежность энергоснабжения и делает локальную генерацию более эффективной.

Локальные сети: гарантируем надёжность, снижаем затраты

В чём суть новой разработки? На большей части территории России отсутствует возможность подключения к централизованным энергосетям, что вынуждает месторождения использовать автономные источники энергии, основанные чаще всего на газопоршневых установках. Однако такая разобщенность создает серьезные риски: при аварии или отказе оборудования замена мощностей может оказаться невозможной. В результате объект может полностью лишиться электроснабжения, что приведет не только к значительным финансовым потерям, но и к угрозе жизни и здоровью людей, а также нанесению ущерба окружающей среде.

«ЛСЭ на основе газопоршневых установок не отличается высокой надёжностью. Но если такие ЛСЭ объединить между собой, то они будут взаимно резервировать друг друга, что кратно увеличивает надёжность. И наша система как раз позволяет это реализовать, тем самым создав Локальные интеллектуальные системы энергоснабжения (ЛИЭС)», ― объяснил инженер-разработчик ЛИЭС (АО «ТЭСС») Ефим Ивкин.

Новая разработка позволяет не только обеспечить бесперебойность работы, но и сберечь средства заказчиков.

«Представьте, что месторождению требуется мощность 2 МВт. Чтобы обеспечить надежность, обычно устанавливают два генератора, один из которых остается в резерве. Это необходимо не только для аварийных ситуаций, но и для планового технического обслуживания, которое проводится ежегодно. Однако, используя ЛИЭС, можно подключиться к соседнему месторождению, тем самым снизив потребность в резервных мощностях. Элементы локальной сети будут автоматически балансировать нагрузку, обеспечивая более эффективное и экономичное энергоснабжение», ― отметил руководитель проекта ЛИЭС (АО «ТЭСС») Дмитрий Холдин.

Предугадывать и быстро устранять аварийные ситуации комплексу помогает искусственный интеллект экспертного типа.

«Нашу разработку в этом году отметили на федеральном уровне. АНО „Цифровая экономика” при участии O2Consulting и Ассоциации лабораторий по развитию искусственного интеллекта проанализировали отечественные ИИ-решения в сфере ТЭК. Лучшие проекты, в том числе наша разработка, вошли в итоговый отчёт [1]», ― рассказал Дмитрий Холдин.

ЛИЭС и РАО ЕЭС: сотрудничество, а не конкуренция

Возникает закономерный вопрос: как в ЛИЭС осуществляется управление объектами малой генерации? В системе РАО ЕЭС для этого требуется дорогостоящая инфраструктура, и не приведут ли аналогичные издержки к потере экономического эффекта от внедрения новой системы?

Дмитрий Холдин развеивает эти опасения:

«В РАО ЕЭС объекты подключены через подстанции и высоковольтные линии электропередачи, а управление осуществляется диспетчерскими центрами. Если применять такой же подход в ЛИЭС, экономический эффект действительно будет утрачен. Однако в ЛИЭС генерация, как правило, подключается на уровне генераторного напряжения, а управление построено на основе алгоритмов мультиагентного взаимодействия. Это позволяет обойтись без централизованной системы управления и сопутствующих затрат на инфраструктуру»― объяснил руководитель проекта.

В АО «ТЭСС» не противопоставляют свой продукт централизованным сетям, а рассматривают их как взаимодополняющие решения.

«Централизованные системы обеспечивают более высокое качество электроэнергии, особенно в части поддержания частоты, тогда как ЛИЭС выигрывают за счет коротких сроков ввода в эксплуатацию и быстрой окупаемости. Оптимальным решением является создание ЛИЭС с возможностью подключения к централизованной сети, даже если на первых этапах не предусмотрены потребление или выдача мощности. Однако наибольший эффект достигается при двустороннем взаимодействии, когда ЛИЭС может как получать, так и отдавать энергию во внешнюю сеть. При этом внешняя сеть также выигрывает за счет снижения нагрузки на магистральные линии и улучшения стабильности напряжения» ― рассказал Ефим Ивкин.

ЛИЭС рассчитана для объектов с газовой генерацией. Всё это делает продукт ещё более привлекательным для добывающих компаний. Ведь на месторождениях, как правило, нет недостатка в попутном нефтяном газе, который как раз и может выступить в роли топлива. Плюс здесь вырабатывают не только электроэнергию, но и тепло, которое тоже можно использовать на месторождении. Например, отапливать вахтовые посёлки.

«ЛИЭС делает локальные энергосистемы более эффективными, надёжными и экономически выгодными, открывая новые возможности для предприятий и инфраструктурных объектов. Планы у нас большие: распространение нашей технологии по всей территории РФ, где возможно создать генерацию и начать объединять её элементы между собой или с централизованной сетью», ― резюмировал Дмитрий Холдин.

Решения для импортозамещения от АО «ТЭСС»

Помимо проекта ЛИЭС, в АО «ТЭСС» ведется разработка блочной автоматики для мониторинга и управления поршневыми генераторами. Новая система будет легко адаптироваться к различным конфигурациям оборудования, обеспечивая автоматическое управление параметрами, диагностику и удаленный мониторинг.

«По нашим данным, российских аналогов на рынке сейчас нет — в основном используется импортное оборудование. Мы планируем представить нашу разработку уже в этом году на выставке „Нефтегаз”», ― рассказал Дмитрий Холдин.

ВРЕЗ: Особенности и преимущества комплекса ЛИЭС:

· адаптивное присоединение ― интеграция объектов малой генерации в централизованную энергосистему на генераторном напряжении, автоматическая конфигурация схем присоединения;

· минимизация потерь ― адаптивное управление нагрузками и генерацией снижает потери и повышает КПД генерации и распределительной сети;

· высокая степень автоматизации ― использование современных алгоритмов для автономного управления и прогнозирования нагрузок;

· гибкость и масштабируемость ― возможность адаптации к разным объектам от промышленных предприятий до изолированных энергоузлов.

ВРЕЗ: Эффекты от внедрения комплекса ЛИЭС:

· сокращение затрат на технологическое присоединение к сетям централизованного энергоснабжения в несколько раз;

· снижение удельного расхода газа на выработку электроэнергии на 10-15 % за счёт оптимизации режимов работы генераторов;

· повышение надёжности электроснабжения потребителей «Минигрид» за счёт интеллектуального управления балансом мощности;

· снижение аварийных погашений электростанции «Минигрид» при коротких замыканиях в сети в несколько раз благодаря системе мгновенной диагностики и защиты;

· сокращение потерь электроэнергии при передаче мощности во внешнюю сеть;

· увеличение фактического ресурса энергоблоков за счёт стабилизации режима выработки электроэнергии.

На фото слева направо: Дмитрий Холдин и Ефим Ивкин

Схема подключения ЛИЭС к внешней сети