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沙特阿美开采隐藏在沙漠下的宝藏
沙特阿美的 Shaybah是世界上最大的油气田之一。, Schweitzer Engineering Laboratories (SEL)公司通过在这个油田实施并布署基于zenon 软件平台的电源管理系统(PMS)及电力系统自动化(PSA)系统。从而显著提高了 Shaybah 电网的安全性、可靠性和效率。
尽管已经做出了重大的政治承诺并实施了旨在向可再生能源过渡的雄心勃勃的目标,但全球对化石燃料的需求是持续的。仅就原油而言,仅在2022年全球的石油消耗所产生的发电量为53,000太瓦时(TWh),相当于 355 亿桶或 67 亿立方米 。
满足全球需求
沙特阿拉伯多年来一直是工业化国家能源需求的主要化石燃料供应国。沙特阿美是该国国有的石油和天然气公司,在勘探、运输和炼油方面发挥着不可或缺的作用。总部位于达兰,是全球市值第二大的上市公司(截至 2023 年)。
自1938年开始从事原油生产以来,沙特阿美不断扩大其经营范围,目前有在管理着沙特王国的100多个油气田,其可以生产五种不同等级的原油。该公司拥有世界第二大的已探明原油储量,同时也是所有产油公司中日产量最大的公司。
在沙特阿拉伯的最东端,靠近阿布扎比边境,坐落着世界上最大的沙漠Rub' al-Khali 。1968 年,在这片偏远而未开垦,平均夏季气温超过50摄氏度,巨大的沙丘高达300多米的土地上,发现了当时世界上最大的石油和天然气田。该区域宽约13公里,长约64公里。其总产能为每天100万桶阿拉伯超轻质原油。Shaybah 油田位于 Rub' al Khali 沙漠的北部边缘,被称为沙特阿拉伯的“空域”。
控制供给以实现高效运行
Shaybah计划包括为145口单独的油井、645公里的管道、一个 2GW 的发电厂,以及一个由20个变电站组成的配电系统实现自给自足。另外为了对上述系统进行控制和监控,Shaybah项目中还配备了分布式控制系统(DCS)。
DCS 旨在监测和控制生产过程,并不适合承担实时监测电网所需的任务。由于缺乏实时监控电力系统的能力,DCS 无法全面监控、管理和控制电力系统,以防止可能导致停电的干扰。提高可靠性和效率
为了使Shaybah电气系统的运行更加可靠、安全和高效,沙特阿美决定为Shaybah投资一套具有电力系统自动化 (PSA)功能的电力管理系统(PMS)。PMS可以通过控制发电、快速减载和电压/频率控制来确保网络稳定性,而PSA将为运营商和维护团队提供安全有效地操作并维护电网所需的信息。为了让Shaybah项目计划具有进一步开发,以超越当前状态的能力,该系统还需要具有足够的可扩展性和灵活性,以便轻松适应未来的变化。
由于该项目的主要目标是安全、实时地监测和控制电气系统,沙特阿美希望该系统能够提供易于使用和导航的人机界面(HMI),让操作员和维护团队能够全面了解电网。允许他们轻松访问所需的信息,会帮助他们快速识别和响应问题。实现提高电网效率,降低停电和其他中断的风险的目标,并从总体上提高电网的安全性。利用 zenon 软件平台,SEL 为 Shaybah 电力供应实施了电力管理系统和电力系统自动化。
基于zenon软件实施的系统
最终是 Schweitzer Engineering Laboratories(SEL)公司赢得了实施上述PMS和PSA系统的合同。这家总部位于美国的公司专业设计和制造嵌入式电力系统产品,其产品用于保护、监控、控制和计量电力系统。SEL在沙特阿拉伯设有三个办事处,其业务范围还覆盖巴林和约旦。
为了实施PMS和PSA系统,SEL选择了zenon软件,一个由奥地利软件制造商 COPA-DATA 推出的综合低代码软件平台。zenon使工程师无需编程即可创建高度可扩展的控制、监控和自动化系统,只需进行参数设置即可完成。 zenon软件平台具有与数百种当今流行的硬件产品及第三方软件系统的本地接口通讯的能力,轻松集成现有安装。
zenon可被用于各种行业,从能源、基础设施到食品及饮料行业,生命科学及制药行业 ,以及再到过程工业和离散制造业。除了自动化工程设计之外,该软件平台还提供广泛的行业特定功能库,使各个行业的最佳实践可供所有其他行业使用。在上述特性中,有许多功能是其专门为电网的实时监测和控制而设计的。zenon与所有发电和配电相关的设备供应商兼容,这使其能够在短时间内实施符合所有相关标准的PMS和PSA系统。面临恶劣的天气条件和长距离以太网通信等挑战性环境 , zenon 的实施有助于提高 Shaybah 供电的安全性、可靠性和效率。
优化数据传输
SEL 在分散在不同区域(相距 10 至 25 公里)的四个油气分离厂(GOSP),以及一个天然气液化(NGL) 工厂内实施了上述这些系统 。此外,在该解决方案中还包括一个位于45分钟路程外的外部站点。
系统的各个地点内都有自己的控制室,所有这些控制室都与中央控制室(CCR)无缝集成。从而克服了遥远距离和恶劣天气条件所带来的挑战,期间以太网上的骨干通信被证明是调试系统的主要障碍。
SEL 工程服务经理 Kotb Eldeihey 解释说:“尽管使用了光纤线路来连接各个工厂的系统,但确保快速和同步的数据传输对于及时响应频率下负载转移等事件至关重要。这特别难以克服。
SEL 的专业知识和创新方法成功地解决了通信和集成的障碍, 这为分布式工厂带来了高效且互连的控制系统。
平稳实施
使用zenon软件平台进行实施对 SEL 来说并不是一个障碍。“我们的专家在几周内就完成了开发任务,部分归功于我们能够得到COPADATA的出色支持,”SEL ES沙特分公司经理Ali Safwan说。“最终客户对随后的工厂验收测试印象深刻,我们是通过与硬件一起在实时仿真中进行了这些测试。”
ES 沙特分公司经理 Ali Safwan 表示:“与不同系统的无缝集成、集中控制的功能、允许整个电网实时监控的功能,以及提供历史数据进行深入分析的能力共同构建了 SEL 的PMS和PSA解决方案,并辅以使用zenon构建的 HMI,这是对先前DCS系统的重大更新。Shaybah 还配备了天然气液化 (NGL) 装置和大型供 配电装置,使其在电力上自给自足。
突出:
zenon 作为沙特阿美 Shaybah 石油和天然气项目电力供应的高级能源自动化系统:
' 运行可靠性高、安全性高安全
' 经批准的能源控制和管理体系
' 无需编程技能的快速工程设计
' 运维高度自主
' 为客户开发的标准化用户界面