试验数据采集与分析

        本着全面真实对比的原则，在完全相同的边界条件下，分别测试原有电机系统和更换新电机系统后的能耗数据。能耗数据由天津市节能中心和大港油田节能监测中心工作人员测试提供。为了避免检测设备和井况变化对能耗数据测试的影响，天津节能中心和大港油田节能监测中心工作人员分别用经过标定的功率分析仪和电能表，测试改造前后，系统短时和长期能耗数据，具体数据如下表1所示。
        需要说明的，原电机由于功率因数较低，因此加装了功率因数补偿电容，而GY-N系列45kw电机由于自身功率因数较高，因此没有加装补偿电容，下表1中关于无功功率的数据对比是“原电机+补偿电容”VS“GY-N系列智能电机系统”，如果原电机取消补偿电容，功率因数会更低。对于长期检测法，这里也检测了采液量的变化，节能对比的原则是采液量基本相同。       

这里以1#油井为例，进行实际运行数据的对比分析。

表1：1#油井节能改造前后新老系统能耗数据对比

参考标准：
《 SY/T 6422-2016石油企业用能产品节能效果测定》；
《GB/T 12479-2006 三相异步电动机经济运行》；

节能效果评估

　　这里采用短时检测法和长期检测法两种方法进行对比。短时检测法通过连续测试1小时，求取采样时间段内数据平均值，其优点是能够全面采集有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等多项指标，并且能够考虑抽油杆下放时候倒发电对综合能耗的影响，评价更加全面，缺点是。由于采样时间相对较短，无法考虑长周期范围内，井况负载变化的影响。长期统计法采用电能表的方式进行计量，优点是能够考虑长周期内井况变化的影响，但是缺点是无法计及倒发电工况的影响。

　　根据表1所示试验数据可以发现，在有功功率、无功功率、视在功率、累计消耗电能等多个方面，GY-N系列智能电机系统都占据全面优势。根据大港油田方面反馈，1#油井井况相对平稳，相对来说更有代表性
　　对比短时检测法和长期检测法获得的能耗数据可知，二者数据虽然略有差别，但是差别不大，基本上可以比较全面的评价GY-N系列智能电机系统相比原有系统的节能表现。
关于新老电机系统在能耗方面的对比，可以从如下五个角度分析：

节能效果评估——1. 有功功率节电率

　　有功功率是评价电机系统能耗水平的核心数据，通过测量一个时间段内的平均功率，基本可以得到抽油机这种周期往复类负载的能耗水平。从表1中数据可知，对比新老系统，有功功率平均节电率达到26.3%。

节能效果评估——2. 无功功率节电率

　　无功电能并不作为电网跟终端用户的计费依据，但是考虑到过大的无功功率会拉低整体电网的功率因数和电能品质，同时增加输变电和供配电网络上的电能损耗，因此电网通常会要求终端用户采用无功补偿的方式，提高功率因数，降低无功功率。根据1#油井试验数据，新电机系统相比原电机（带终端无功补偿电容），无功电能降低44.3%，如果取消原电机的补偿电容，原电机无功电能会更大，新电机系统的无功电能节电率会更高。如果新系统大面积推广，会大大降低电网无功补偿的投资。

节能效果评估——3. 视在功率节电率

　　视在功率跟无功功率类似，虽然不作为电网跟终端用户的直接计费标准，但是过高的视在功率会导致电网输变电和供配电线路负荷过大，线路损耗高。从表1可知，新系统相比原系统，视在功率节电率达到43.3%，因此采用新系统会大幅度降低无功补偿设备投资。

节能效果评估——4. 累计电能节电率

　　累计电能也就是通过电能表的方式计量，是电网跟油田终端用户计费的直接依据。从表1可知，通过连续2个月的稳定运行和数据采集，从电能表反应出来的节电率达到29.3%。由于目前试验油井的电能表为传统电能表，无法计量倒发电工况以及抽油机电机反向给电网发电的电能数据，但是实际情况是，抽油机运行中倒发电工况周期性存在，并且根据现场实测数据显示，由于GY-N系列智能电机系统在轻载工况下的超高效率，在轻载倒发电工况下，平均每个工作周期GY-N系列电机相比原电机多发电能2.4倍。在GY-N系列智能电机大范围推广时，多个抽油机电机之间可以互相发电利用，这样就减少了区域井场对电网的有功电能需求，这样实际的节电率相比现在的29.3%会进一步提高，这对于油田整体供配电网络的节能具有重要意义。

节能效果评估——5. 综合节电率

　　参考国标《SY/T 6422-2016石油企业用能产品节能效果测定》中关于综合节电率的计算方法，如下式所示。

　　根据以上方法，综合考虑有功（暂不考虑发电有功电能）和无功的情况下，1#油井综合节电率28.4%。

　　抽油机能耗影响因素较多，同时受到地下井况变化、外界因素、计量方法、采液量、人为因素等多方面因素影响，如果电机自身效率提升不超过5%，最终的油田电能计费几乎看不到变化，这才造成了之前抽油机电机节能改造推广过程中，综合节能很少有超过5%的案例（据油田一线反馈）。GY-N系列智能电机系统针对油田负载进行了针对性设计和算法优化，因此能够实时完美匹配负载需求，做到全负载率高效率运行，从而带来可观的节电率，实测综合节电率可达28%以上。