Til hovedinnhold
Optimal kraftproduksjon på Statoils Gullfaks A og C
Relaterte tema

Publisert 2. juni 2005

Statoil installerte i februar 2003 programvare fra SINTEF som styrer elkraftsystemet på Gullfaks plattformene A og C. Programvaren, kalt GFOptimal, beregner optimal fordeling av kraftproduksjonen på fire gassturbindrevne generatorer på Gullfaks A og tre tilsvarende generatorer på Gullfaks C, samt bestemmer overføring av kraft på sjøkabelen som knytter plattformene sammen.

Prosjektet startet høsten 2000, da SINTEF Energiforskning ble engasjert av Statoil til å utvikle en algoritme for bestemmelse av optimal kraftproduksjon på plattformene. Bakgrunnen var at en sjøkabelforbindelse, som gjorde det mulig å samordne kraftproduksjonen på de to plattformene, var etablert. Hensikten med sjøkabelen er i første rekke å sørge for nødkraft til ”motsatt” plattform, da det var for liten kapasitet på eksisterende nødkraftgenerering, spesielt på Gullfaks A. Kabelen gjorde det mulig å overføre elektrisitet fra en plattform til den andre, dersom en plattform fikk problemer med elproduksjonen.

Reduserte kostnader
Da kabelen var ferdig montert, ønsket Statoil å se på muligheten for å utnytte kabelen til å redusere kostnaden forbundet med elproduksjon. Kostnaden for en dags produksjon av elektrisitet ved de to plattformene ligger i størrelsesorden flere hundre tusen kroner (CO2 avgifter inkludert), slik at selv en liten forbedring i effektiviteten ville gi god avkasting. Ved produksjonen av el benyttes gass produsert på feltet - gass som har en høy verdi ved salg på det kommersielle markedet i Europa. Samtidig betaler Statoil CO2 avgift ved forbrenning av gass på sokkelen.

Forstudien viste at potensialet for effektivitetsforbedring ved optimalisering var interessant. Normal strategi ved fordeling av en gitt last er ”MW sharing” dvs å fordele elproduksjonen på alle turbiner i drift, basert på operatørvalgte settpunkt. Ved å redusere produksjonen på generatorer som har dårlig virkningsgrad (lavere ytelse i produsert MW per forbruk av brensel), og overføre kraft på kabelen fra plattform C til A (Plattform C har høyere brennverdi på gassen) er det mulig å redusere brenselskostnadene med i størrelsesorden fra 1-10% avhengig av belastning på plattformene.

Optimal kraftproduksjon
Statoil bestemte seg for å implementere algoritmen i den løpende driften av generatorene på de to plattformene. Dette ble gjort ved at algoritmen ble realisert som et ”real-time” program og fikk navnet ”GFOptimal”. Programmet korresponderer hvert minutt med det sentrale styresystemet for elproduksjonen (EMS-systemet levert av ABB). Fra EMS mottar GFOptimal data som indikerer løpende driftsparametre for produksjonen, dvs aktiv og reaktiv last på plattformene, målt aktiv og reaktiv produksjon på hver generator, ”Running” (som viser om generatoren er i drift) ”Fixed” (om generatoren er låst til en gitt produksjon) etc. PC-programmet beregner så den optimale produksjonsfordelingen, og sender denne til EMS-systemet. EMS-systemet benytter deretter den beregnede lastfordelingen som et utgangspunkt for spennings- og frekvensstyringen av generatorene (slik at spenning på 13,8 kV og frekvensen på 60 Hz holdes).

Da virkningsgradene på turbinene er et avgjørende element i bestemmelsen av driftsstrategien, er det nødvendig å løpende bestemme disse for hver turbin. Til dette formålet mottar PC-programmet data som viser brennstoff forbruket samt ytelse i MW, slik at virkningsgradene kan bestemmes. Det viste seg ved implementeringen av programmet at virkningsgradene varierte betydelig fra minutt til minutt, på grunn av fluktuasjoner i brennstoffmålingene. Det var dermed nødvendig å endre strategi, og nye sett av virkningsgrader bestemmes nå hver hele time basert på et større antall data som samles inn hvert 10 sekund fra løpende drift.

Erfaringer
Erfaringer fra installasjon av systemet viser at det ble nødvendig å gjennomføre enkelte tilpasninger av softwaren. Blant annet viste det seg at brenselsmengden for en av generatorene på C- plattformen ikke ble målt korrekt, slik at beregningen av virkningsgraden for angjeldende generator ble feilaktig. Problemet ble løst ved at en innførte funksjonalitet i programmet slik at det er mulig å utelate beregning av nye virkningsgrader fra gitte generatorer. I stedet blir nye virkningsgrader fra den gitte generatoren holdt uforandret inntil den blir endret manuelt.

Etter to måneders drift viser det seg at GFOptimal fungerer utmerket som et nytt element i et komplekst styresystem for offshore kraftproduksjon. Generelt regner man med at bruken av GFOptimal vil redusere de årlige elproduksjonskostnadene på Gullfaksfeltet med ca 1-5 mill. kr, og samtidig bidra til reduserte utslipp av CO2. Prosjektkostnadene på i størrelsesorden 1 mill. kr vil således tjenes inn relativt tidlig - man regner derfor med at den utviklede teknologien vil kunne ha stor interesse for flere offshore installasjoner i Nordsjøen og ellers i verden.

Bildetxt:
Gullfaks A og C. Plattformene ligger ca 8 km fra hverandre og er forbundet gjennom en sjøkabel. Foto: Øyvind Hagen, Statoil

Gullfaks
Plattformene A og C ligger ca 8 km fra hverandre og er forbundet gjennom en sjøkabel.
Foto: Øyvind Hagen, Statoil

Kontakt: Nicolai Feilberg
 
  Line Dahl Hjelle, Statoil