我国长输管道断电不停机技术获重大突破 保障能源动脉稳定运行

问题:天然气长输管道沿线跨区域、跨地形运行,对压缩机连续稳定运转依赖度高。

压缩机承担增压输送任务,一旦停机,管网输气能力与下游用气保障将受到影响。

长期以来,电驱压缩机在电网波动、雷击等突发事件中容易因短时断电而触发停机保护,导致机组非计划停运、天然气放空以及恢复过程中的能耗增加。

行业常规方案对短时失电的跨越能力有限,难以满足复杂电网环境下对“不断气、少扰动”的运行要求,成为制约管网韧性的重要环节。

原因:其一,电驱压缩机属于高惯量、重负载设备,断电瞬间电磁转矩骤降,若没有稳定的过渡供能与控制策略,机组转速快速下滑,易引发变频器、保护系统动作而停机;其二,长输管道站场分布广、工况差异大,低动能、重负载等不利工况下,传统控制策略对电压、转速变化的响应速度和稳定性不足;其三,突发断电具有随机性,运维人员难以及时到场处置,特别是在推进少人值守、无人站场建设背景下,对设备自适应、自恢复能力提出更高要求。

影响:从运行层面看,压缩机停机可能导致管网压力波动和输气量下降,叠加冬季采暖期、工业用气高峰等因素,风险更为突出;从安全层面看,频繁停启与放空不仅带来能耗和成本上升,也增加站场工艺调整与应急切换的复杂度;从经济与民生层面看,非计划停机可能造成企业生产受限、居民用气波动等连锁反应,影响能源保供与社会稳定。

如何提升关键设备对电网扰动的“跨越能力”和“自愈能力”,成为提升管网安全韧性的重要课题。

对策:针对上述痛点,国家管网集团华中公司研发“基于双反馈控制的压缩机长时断电不停机连续运行技术”,通过控制策略与能量管理协同,在断电瞬间利用电机剩余动能实现快速接替,为机组提供平稳过渡所需的持续电能支撑,避免因电能中断导致的转速骤降与保护停机。

经现场实测,改造后机组可稳定实现18秒失电带载不停机,并已形成40秒失电跨越技术试验方案,跨越能力显著提升。

在华中公司所属潜江、利川等重点站点应用中,改造效果和工况适应性得到验证:潜江作业区部分机组失电跨越时间由原有2秒提升至14秒;利川压气站多台机组完成多次18秒带载断电试验均平稳跨越,电力恢复后约3.2秒即可恢复至原有转速。

与此同时,技术已适配多种主流变频器平台,在低动能、重负载等工况下保持稳定运行,并获得国家发明专利授权。

规模化应用数据显示,该技术已在川气东送管道湖北段覆盖20台电驱压缩机组,累计避免非计划停机579次,减少天然气放空损失935.87万元,体现出较为明显的综合效益。

前景:业内人士认为,随着电气化、智能化在能源基础设施领域加速推进,压缩机等关键设备的抗扰动能力将成为衡量管网运行水平的重要指标。

该项技术的推广应用,有望推动运维模式由“事后处置、被动响应”向“预测预控、主动调控”转变,并为少人值守、无人压气站建设提供可复制的应急调控方案。

华中公司表示,下一步将加快技术推广,计划到2026年覆盖集团内部10座压气站,2027年实现20座以上压气站覆盖,并持续完善技术体系,开发商业化控制软件,探索向炼化、冶金等行业压缩机场景延伸。

随着企业标准草案的形成并推动向更高层级标准转化,该技术有望在更大范围内促进关键装备运维能力提升,为能源基础设施安全稳定运行提供支撑。

这项技术突破充分体现了国有能源企业在关键领域自主创新的能力和担当。

通过攻克压缩机断电不停机这一行业难题,华中公司不仅为天然气管网的安全稳定运行提供了有力支撑,更为国家能源安全战略的实施奠定了坚实基础。

当前,我国正面临能源保供的长期挑战,这类原创性、系统性的技术创新,正是推动能源产业高质量发展的重要驱动力。

随着该技术的进一步推广应用和标准化建设,必将为我国天然气产业的健康发展注入新的活力,同时为其他能源领域的技术创新树立示范标杆。