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時(shí)間：2018-12-19作者：湖南迪碩自動(dòng)化設(shè)備有限公司瀏覽：164

北海巨擎

為實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)發(fā)電，西門(mén)子目前正在建設(shè)用于高壓直流輸電的巨型換流器平臺(tái)。該平臺(tái)不僅可以降低輸電損耗，而且能夠促進(jìn)外海風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)。

置身光線昏暗的平臺(tái)內(nèi)部，空氣分外窒悶。實(shí)際上，如果沒(méi)有向?qū)?，人在這個(gè)龐然大物中很容易迷路，它就是正在位于波羅的海岸邊德國(guó)Wismar北歐船廠中修建的換流器平臺(tái)。參觀這座設(shè)施有如埃及金字塔之行。這樣說(shuō)毫不夸張，該建筑的尺寸堪比法老陵墓。平臺(tái)高35米，長(zhǎng)70米，寬50米，總重量達(dá)15000噸。較形象地說(shuō)，這座設(shè)施的高度相當(dāng)于十層樓，重量相當(dāng)于25架加滿油、載滿乘客的空客A380。

平臺(tái)內(nèi)部的腳手架上隱約可見(jiàn)工人們的身影。他們身著白色工作服，頭戴護(hù)目鏡。他們?cè)诤附咏M件，安裝**的設(shè)備，將電氣工程技術(shù)應(yīng)用到海上，為邁向可再生能源經(jīng)濟(jì)添磚加瓦。西門(mén)子將在海港城市Wismar和Warnemünde建造三座海上換流器平臺(tái)，目前正在建設(shè)的便是其中的**個(gè)。這些平臺(tái)將用于高壓直流輸電（HVDCT）工程。具體而言，它們將集中北海風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)的交流電，然后將其轉(zhuǎn)換為直流電，再通過(guò)海底電纜將電能傳輸上岸。

西門(mén)子正在建設(shè)十層樓高的換流器平臺(tái)。這些平臺(tái)可以將來(lái)自風(fēng)電場(chǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

建造這些平臺(tái)是因?yàn)楹Ｉ巷L(fēng)力發(fā)電在德國(guó)的“能源轉(zhuǎn)型”中發(fā)揮著舉足輕重的作用。德國(guó)計(jì)劃到2025年將風(fēng)電占全國(guó)總發(fā)電量的比例提高到15%。具體而言，到2020年，德國(guó)海上風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量將增加至1000萬(wàn)千瓦，到2030年增加至2500萬(wàn)千瓦。相形之下，目前德國(guó)實(shí)際上只有兩座在運(yùn)海上風(fēng)電場(chǎng)（Alpha Ventus和EnBW Baltic一期），總裝機(jī)容量為20萬(wàn)千瓦。海上風(fēng)電場(chǎng)具備明顯的優(yōu)勢(shì)。比如，一臺(tái)6000千瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)如果安裝在海岸，其每年的發(fā)電量一般為2300萬(wàn)千瓦時(shí)，但是如果安裝在海上，則這個(gè)數(shù)字可以達(dá)到3100萬(wàn)千瓦時(shí)。由于海上風(fēng)力較猛，海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)每年可以全速運(yùn)轉(zhuǎn)4000小時(shí)以上，而相比之下，岸上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間僅為2000小時(shí)。換言之，在海上可以采用功率較大的發(fā)電機(jī)，并且發(fā)電機(jī)每天有一半的時(shí)間可以全速運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，到了陸地上，即使是高性能的6000千瓦發(fā)電機(jī)，其發(fā)電量也會(huì)大打折扣，因?yàn)樵陉懙厣纤鼈兠刻烊龠\(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間只有六個(gè)小時(shí)。

遠(yuǎn)距離輸電效率。時(shí)至今日，近海風(fēng)電場(chǎng)始終依賴(lài)傳統(tǒng)的交流輸電系統(tǒng)將電能輸送到電網(wǎng)中。這無(wú)可非議，畢竟對(duì)于80公里以?xún)?nèi)的短途輸電而言，這種方法不僅在技術(shù)上可行，還具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。然而，在遠(yuǎn)距離輸電中，交流輸電線路如同電容器一樣，每秒鐘會(huì)充放電50次。海底電纜絕緣層的無(wú)功損耗也會(huì)導(dǎo)致電能損耗。相較而言，高壓直流輸電則不存在這樣的損耗，因而在60公里以上的遠(yuǎn)距離輸電中，高壓直流輸電系統(tǒng)要**交流輸電系統(tǒng)。在電壓為250千伏至320千伏時(shí)，直流輸電系統(tǒng)可以在幾乎沒(méi)有損耗的情況下，將電能輸送到數(shù)百公里以外的地方。“由于外海風(fēng)電項(xiàng)目需要采用高壓直流輸電技術(shù)，可以說(shuō)這項(xiàng)技術(shù)是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵要素?！蔽鏖T(mén)子能源業(yè)務(wù)領(lǐng)域輸電解決方案集團(tuán)**執(zhí)行官Tim Dawidowsky如是道。

新建輸電平臺(tái)的**是HVDC Plus——西門(mén)子的緊湊型高壓直流輸電換流器。在海上，這個(gè)被西門(mén)子稱(chēng)之為“海上風(fēng)電開(kāi)關(guān)柜”（WIPOS）的系統(tǒng)較多可以將100萬(wàn)千瓦交流電轉(zhuǎn)換為直流電。該系統(tǒng)安裝在一個(gè)浮動(dòng)平臺(tái)上面，這個(gè)平臺(tái)可以由拖船拖至安裝目的地。平臺(tái)的臺(tái)基坐落在海床上，通常在海平面以下20米到40米深的地方。整個(gè)臺(tái)基通過(guò)深入海床以下40米到60米的鋼樁加以固定。然后臺(tái)基將穩(wěn)坐在水面以下，平臺(tái)的支架裝在臺(tái)基之上。

空中足球場(chǎng)。“安裝完成后，這些平臺(tái)看上去就像是懸在20米高空的足球場(chǎng)，這個(gè)高度足夠保護(hù)臺(tái)身免受**一遇的巨浪的沖擊?！痹撈脚_(tái)建設(shè)項(xiàng)目的總負(fù)責(zé)人Christian Schmitt指出，他在漢堡“遙控”該項(xiàng)目。“這個(gè)直升飛機(jī)起落坪一樣的平臺(tái)的**點(diǎn)在海平面以上60米左右?！?Schmitt的同事Michael Suhr補(bǔ)充道。Suhr擁有20多年的造船和航海工程經(jīng)驗(yàn)，目前主管平臺(tái)的施工?！拔覀兺耆梢哉f(shuō)它是一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的工程。要知道，我們實(shí)際上是在建造一條大船，但是它沒(méi)有船舵和船機(jī)。”

這些巨型平臺(tái)不僅在重量上相當(dāng)于前代平臺(tái)的五倍，而且它們可以安放在距離海岸較遠(yuǎn)的水域中——比前代平臺(tái)遠(yuǎn)五倍。此外，這些平臺(tái)可以安裝在深度為前代平臺(tái)兩倍的水域（40米），它們的平均輸電容量也達(dá)到前代平臺(tái)的兩倍（73萬(wàn)千瓦）。

其中的一個(gè)新平臺(tái)將安裝到距離Heligoland海岸100海里的水域中。那里的氣候條件較其惡劣，水很深，空氣中鹽分很高，并且海浪很大。不過(guò)此處的風(fēng)速較高，風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量也較高，因此如果能克服這些困難，那么回報(bào)也會(huì)相當(dāng)可觀。

西門(mén)子目前承建的高壓直流輸電平臺(tái)有四個(gè)：BorWin beta、HelWin alpha、HelWin beta和SylWin alpha。這些平臺(tái)是根據(jù)北海中的毗鄰島嶼Borkum、Heligoland和Sylt而命名的。SylWin alpha將承擔(dān)86.4萬(wàn)千瓦的輸電任務(wù)，將位于Sylt以西70公里處的DanTysk風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)的電能輸送到電網(wǎng)。由該平臺(tái)傳輸?shù)碾娏靠蓾M足150萬(wàn)戶德國(guó)家庭的用電需求。“這個(gè)輸電容量相當(dāng)于一座大型發(fā)電廠的發(fā)電量。”Suhr說(shuō)。

拖船將碩大的浮式換流站拖往安裝目的地。此類(lèi)系統(tǒng)可以將高達(dá)100萬(wàn)千瓦的交流電轉(zhuǎn)換成可高效傳輸?shù)闹绷麟姟?

將SylWin alpha連接到電網(wǎng)的線路長(zhǎng)達(dá)160公里，**過(guò)其他所有用于海上輸電的海底電纜。電能上岸后，將由45公里長(zhǎng)的電纜將其傳輸?shù)轿挥贐üttel的換流站。在這里直流電重新被轉(zhuǎn)換為交流電，然后饋入德國(guó)的電網(wǎng)。西門(mén)子將與北歐船廠合作完成平臺(tái)的建造。西門(mén)子受TenneTTSO（荷蘭與德國(guó)合資公司）的委托承建該風(fēng)電并網(wǎng)工程。

海上風(fēng)電場(chǎng)Veja Mate和Global Tech 1位于Borkum島西北125公里的水域中，預(yù)計(jì)未來(lái)這些風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量將達(dá)到80萬(wàn)千瓦。BorWin beta平臺(tái)首先將來(lái)自風(fēng)力發(fā)電機(jī)的155千伏交流電進(jìn)行變壓，使電壓升至300千伏，然后再將其轉(zhuǎn)換為同等電壓的直流電。BorWin beta平臺(tái)上可容納高壓直流換流站的所有設(shè)備：換流器、兩臺(tái)變壓器，以及四臺(tái)用于交流電纜的補(bǔ)償電抗器和氣體絕緣高壓開(kāi)關(guān)箱裝置。

HelWin alpha和HelWin beta將在Heligoland北部35公里的地方發(fā)揮類(lèi)似作用，它們將分別承擔(dān)57.6萬(wàn)千瓦和69萬(wàn)千瓦的輸電任務(wù)。HelWin beta是一個(gè)較小的子平臺(tái)，所以臺(tái)上不比HelWin alpha，沒(méi)有舒適的生活設(shè)施，只有簡(jiǎn)陋的避身之所?！按粼谶@個(gè)平臺(tái)上有些冒險(xiǎn)，因?yàn)樯厦鏇](méi)有自來(lái)水，一的生活裝備是一個(gè)化學(xué)劑馬桶。”Suhr笑著說(shuō)。這些平臺(tái)通常不會(huì)有人值守，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商可以對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視。只有在安裝施工和后續(xù)維護(hù)時(shí)，平臺(tái)上才會(huì)住人。

英國(guó)的未來(lái)海上輸電平臺(tái)。上述海上換流站項(xiàng)目再次證明了一個(gè)事實(shí)，**開(kāi)拓性的成績(jī)絕不是一件輕而易舉的事情。除要克服技術(shù)難題外，新設(shè)施還必須能獲得客戶的**。

另外，審批流程遠(yuǎn)比先前的預(yù)計(jì)較為耗時(shí)。此類(lèi)流程之所以拖沓緩慢，有兩個(gè)原因。不僅很多組件需要單獨(dú)審批，在相關(guān)方開(kāi)始處理訂單之前，一些標(biāo)準(zhǔn)也未事先明確定義。由于這些障礙，一個(gè)平臺(tái)將比原計(jì)劃推遲一年交付。相應(yīng)的成本也將增加很多。

不過(guò)，高壓直流輸電技術(shù)仍然有著巨大的商業(yè)潛力——當(dāng)然不僅**于德國(guó)。實(shí)際上，英國(guó)提出了較加遠(yuǎn)大的海上發(fā)電規(guī)劃。英國(guó)計(jì)劃在2020年以前將海上風(fēng)電占全國(guó)總發(fā)電量的比例提高至25%。該國(guó)計(jì)劃分三個(gè)階段將海上風(fēng)電裝機(jī)容量逐步提高至4860萬(wàn)千瓦。“英國(guó)計(jì)劃大量建設(shè)海上輸電平臺(tái)和風(fēng)電場(chǎng)，其數(shù)量之多，也許幾年以后我們就能踩著平臺(tái)去英國(guó)啦?！盨uhr風(fēng)趣地說(shuō)。

“我們的前進(jìn)方向是正確的，我們會(huì)堅(jiān)定不移地實(shí)施和完成建設(shè)可持續(xù)發(fā)展能源供應(yīng)體系所需的項(xiàng)目?！盨chmitt表示，話語(yǔ)中透露出對(duì)北海輸電平臺(tái)工程創(chuàng)舉的肯定。按計(jì)劃首批平臺(tái)將于2014年開(kāi)始向電網(wǎng)送電。屆時(shí)，北海上的這些“金字塔”將在未來(lái)的零碳電力生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。


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