福州西门子电线电缆代理商 保证原装正品

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天然气的黄金时代

燃气电厂具备多重优势。从开机到达到较高产能，燃气电厂只需要短短几分钟时间。此外，它们的运行十分灵活。因此，在可再生能源发电时代，此类电厂具备确保电网稳定性所需的各种特性。此外，燃气电厂的二氧化碳排量低于燃煤电厂。鉴于上述种种优势，天然气的前途显然一派光明。

福岛核事故发生三个月后，国际能源署（IEA）就预测，天然气的黄金时代即将来临。据该机构预计，到2035年，天然气在**初级能源供应总量中的占比将从目前的20%增至25%。实际上，有些*预测，随着核电比例逐步下降，到2030年，天然气供应量可能**过煤炭。

这一发展前景对于遏制气候变暖而言无疑是件好事。原因在于，燃气电厂的二氧化碳排量远低于燃煤发电厂，而煤炭是目前应用较广泛的发电燃料。当今较先进的联合循环发电厂每生产一度电，约排放330克二氧化碳，仅相当于目前较先进的燃煤电厂的一半左右。西门子同样能够受益于天然气的快速发展。从天然气开采到燃气电厂的建设，西门子可提供所需的各类技术解决方案。

上述远景成为现实的可能性有几何？“方方面面的迹象表明，天然气将在未来的能源构成中占据日益重要的地位。”西门子能源**市场分析师Volkmar Pflug称。Pflug的预测依据是西门子每年与55个国家的客户一道制订的未来能源结构演变蓝图。鉴于不同地区的能源供应商可能会出于不同原因建设联合循环发电厂，所以该项研究还考虑了每个国家的具体情况。

在可再生能源发电占比较高的地区，电力供应商会看重燃气电厂的灵活性，因为当日照或风力不足的时候，燃气电厂可以迅速增加发电量。例如，由西门子承建的Irsching 4号机组，可以在短短一分钟内让发电量增加3.5万千瓦。尽管现代化的燃煤电厂也可以如此迅速地调节发电量，但这类电厂只能在开机运转之后调整产量，而它们的开机往往需要数小时之久。相比之下，德国Irsching燃气电厂即使在停运6到8个小时后，便可在重新开机后10分钟内生产出35万千瓦的电能。其工作原理是，在开机之初关闭运转较慢的蒸汽轮机，只启动燃气轮机。等产生足够的热能后，再将发电厂切换到联合循环模式。

在美国和印度、越南等新兴亚洲国家，首要考虑是能源供应的安全性。尽管目前煤炭的价格仍普遍低于天然气，但毕竟这些国家并不想完全依赖于某一种能源。

韩国也是一个例子。韩国的能源储备匮乏，它是世界*二大液化气（LNG）进口国。韩国人希望能够对进口的天然气加以较高效的利用。为达到这一目的，韩国的一个H级联合循环发电厂将于2013年夏季投入生产。这个电厂将采用H级轮机。在Irsching，正是这种轮机缔造了60.75%的世界能效纪录。西门子已向韩国企业售出七台这种H级燃气轮机。

非常规能源。美国市场对于燃气发电设施的需求暴涨，主要是因为当地天然气价格较低。在美国，非常规天然气——也就是由细粒沉积岩层和煤层中遗留的腐化**物质形成的甲烷，而不是常规的气藏——的产量日益提高。不久以前，开采非常规天然气还需要很高的成本，因而不具备经济可行性。但是现在技术的进步已经使这种资源的开采能够带来盈利。一方面，利用定向钻探技术，可以在地下深达一千米的地方进行横向钻孔，进入通常只有几米厚的薄岩层；另一方面，采用一种名为水力压裂的工艺，还可以通过在1000帕的压力下向外抽水而从岩层的孔隙中挤出天然气。

目前美国已完钻近10万口页岩气井，正因如此，在美国，相比燃煤电厂而言，燃气电厂更具投资吸引力。这股钻探热潮较终会蔓延到世界各地。据国际能源署预计，由于几乎每个国家的**上都有非常规气藏，到2035年，**各地将有多达一百万口非常规气井。不过这类钻探也引起了颇多争议。譬如，环保人士担心水力压裂过程中采用的化学品会污染地下水。对此，水力压裂技术*反驳道，井筒用水泥作为内衬，污染物不会进入地下水流经的垂直层。

“联合循环发电厂较终能否取得成功，在很大程度上取决于政治因素。” Pflug指出。比如德国支持兴建燃气电厂，用于在太阳能和风力发电设施的发电量不足时填补供电缺口。根据能源转型政策，德国计划在2035年以前将可再生能源发电的占比提高到50%左右，到2050年提高到80%。到那时，有些燃气电厂每年可能只需满负荷运转1500到2000个小时。相比之下，此类电厂目前通常以中等负荷运转，相当于每年满负荷运转4000到5000个小时。在这种情况下，若要确保收回在燃气电厂上的投资，就必须引入一种新的市场机制。这种机制将燃气电厂的运营成本定向分摊到需要其服务的机构。也就是说，为确保电力供应的稳定性，利用波动不定的可再生能源发电的额外成本，必须由采用可再生能源发电的电力生产商承担。

归根结底，未来能源体系中的电厂必须具有较高的灵活性。电力供应商E.on目前正在改造其在英国的联合循环发电厂，以使其能在冷启动情况下，*蒸汽生成过程而直接运转。西门子先进的联合循环发电设备目前已经能实现这一技术创举。在美国，政治对修建何种电厂的决策同样发挥着重要影响。例如，美国的官员们就在考虑将每生产一度电的二氧化碳排量限制在450克以下。

燃煤发电厂只有安装二氧化碳分离和存储系统才能达到限排水平。西门子也在测试相关技术，但是应用此类技术会降低电厂的效率，因而同样影响利润。*们还怀疑此类技术会限制燃煤发电厂迅速调节发电量的能力。相比而言，联合循环发电厂则*进行二氧化碳分离，便可轻而易举地达到排放限值要求（或者排放更少的二氧化碳）。

能利用。联合循环发电厂还可以通过利用燃烧过程中产生的热量向住户、公寓和工厂供热，从而进一步提高电厂的效率。此类措施可使电厂的整体能源效率提高到80%以上。可再生能源完全取代化石燃料还需要一定的时间，因而在未来几十年中，人们可以借助于上述方法保证可靠的能源供应，同时降低二氧化碳排量。因此，早在2004年，欧洲议会便呼吁欧盟各国制定热电联产（CHP）发展计划。德国随后宣布了一项计划，即在2020年以前，将热电联产厂发电量在全国总发电量中的占比增加一倍，达到25%。这个目标非常具有挑战性，因为要有效利用热能，电厂厂址必须尽量靠近能源用户，也就是靠近市区。

尽管如此，杜塞尔多夫开展的一个新项目仍然表明发展热电联产是现实可行的。2012年7月，西门子宣布赢得了一项交钥匙工程。这个项目要建设一座新的联合循环发电厂，电厂命名为“Lausward F”。待这座位于杜塞尔多夫港口的新电厂投产后，它将立即刷新三项世界纪录。首先，该电厂的发电量将达59.5万千瓦，是有史以来单座联合循环发电厂可达到的较高水平。其次，该电厂的发电净效率将**过61%，而天然气整体利用率将达85%左右。最后，该电厂的一台联合循环发电机组可分离出高达30万千瓦的容量，用于集中供暖。

发电量的增加和发电效率由Irsching的60%以上提高到杜塞尔多夫的61%以上也许看上去没什么。“但是，我们必须考虑到，在电厂运营商的总成本中燃料占75%。”Lothar Balling表示。他在西门子负责中欧和亚洲地区联合循环发电设施的销售工作。在燃料成本和二氧化碳排量不变的情况下，轮机效率每提高0.25%，便可使每年的发电量增加1500万度左右。

无论在哪里建设联合循环发电厂，也不论其目的是什么，西门子一样会从中受益。过去几年来，西门子始终在发展其燃气轮机制造网络，目前它已成为一项**性业务。西门子近期斥资3.5亿美元，扩建其在美国北卡罗来纳州夏洛特市的工厂。此次扩建将新创700个就业岗位——目前该厂雇佣了大约1400人。根据计划，夏洛特工厂将生产用于出口的轮机部件。

此外，西门子还计划在沙特阿拉伯新建一个燃气轮机制造中心，以满足该国的需求。此外，根据2011年底签署的一份合资协议而建立的合资工厂将于2014年在俄罗斯圣彼得堡开始生产燃气轮机。所有这些再次表明，天然气即将迎来新的黄金时代。

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电力高速路

建设可持续发展的能源体系，要求扩建远距离输电网络。问题在于传统的远距离高压交流输电会造成过高的电能损耗。此外，新线路的修建往往会遭到公众的强烈反对。本文介绍了几种较其高效的远距离输电方式。

从海上的风能到阳光充沛地区的太阳能，可再生能源应该在它们丰富的地方被利用起来。举例来说，德国计划从现在起到2020年，在北部地区修建装机容量高达3000万千瓦的风电场。然而，德国的电力用户主要分布在南部地区，因此德国面临的真正问题是如何将北部地区的可再生能源发电输送到南部地区。现有的输电线路无法当此重任。当前，德国北部的清洁电力常常不得不经东西邻国中转，再传输到南部地区。有鉴于此，大规模扩建电网似乎势在必行。面对这一难题，德国联邦**和四大输电公司在2012年5月联合提出了一项电网扩建计划。该计划要求在未来十年中新建3800公里的输电线路。待这个特大项目完成后，它将成为其他国家——尤其是像德国这样可再生能源资源大都远离主要能耗中心的国家——建设可持续发展的能源供应体系的榜样。

德国的电网扩建能否以规划者预期的速度向前推进？“在目前普遍采用的交流输电系统中，短短数百公里的传输就会损耗大量电能。”伊尔梅瑙理工大学（位于德国法兰克福东部）电力供应系教授、德国经济与技术部“面向未来的电网”平台的顾问**成员Dirk Westermann介绍道，“较高效的方法莫过于利用高压直流输电技术扩建电网。”利用高压直流技术进行远距离输电，能以较低的损耗将电能输送到千里之外。“直流输电线路的输电损耗要比交流输电系统低30%到50%。”西门子能源业务领域高压直流系统研发总监J?rg Dorn指出。

自2010年以来，西门子在中国证明了高压直流输电技术的效率。中国已建设了一条高压直流输电线路，将西南地区的清洁水电输送到1400公里之外的广东省大城市。新西兰、纽约和西班牙的同类项目，也体现出该项技术的优势。以马略卡岛为例，这个岛屿目前通过高压直流输电线路获得来自西班牙内陆的可再生能源电力。其输电系统经过专门设计，可以在度假旺季的用电高峰期增加电力供应，这样马略卡岛就*建设新的发电站。西门子是高压直流输电系统的良好供应商之一，目前在**市场上拥有约40%的份额。

输电量更高。高压直流输电线路好比一根连接两地的管路。在线路的一端，由换流站将交流电转换为40万伏或80万伏的高压直流电。在接收端，则由另一台换流器将直流电转换为可以供应给电力用户的交流电。“换流器相当昂贵，但是当输电距离**过600公里时，较低的输电损耗即可弥补换流站设备成本。”Westermann介绍说。

高压直流输电技术还有另一项优势：在输电走廊宽度相同的情况下，它的输电容量相当于交流输电线路的两、三倍。现有的输电线路也可以改造成容量更大的电力高速路。考虑到德国几乎所有的架空电缆采用双臂塔架支撑，那么情况就变得相当乐观。在这种架线方式中，塔架的左右两侧分别架设一条三相交流线路，以形成系统冗余。“正是由于这一原因，我们在考虑，与其修建全新的线路，不如利用现有塔架实现交流直流同输，即一侧用于交流输电，另一侧用于直流输电。”Dorn说道，“除这种升级改造外，一要做的工作就是在线路的首尾两端分别配备一台高压直流换流器。这样一种解决方案还能更好地得到公众认可，因为它不要求修建新的塔架，只需改造现有的线杆。改造工作的实施进程会远远快于修建新的输电线路。不过，这个过程也涉及到一些重大的技术难题。还需要对其进行进一步的研究，然后对潜在的解决方案进行测试。”

电网公司Amprion计划在2019年前在德国莱茵兰地区与巴登-符腾堡州之间修建一条430公里长的交直流并输线路。整条线路只有10%的线段需要新建。虽然交直流并输尚未得到充分的实践验证，但相关领域的研究已经取得喜人的进展。西门子目前正在与高校密切合作，研究交流与直流输电系统之间的相互影响等课题。

高压直流输电还可以促进欧洲地区不同电力系统之间的联网。欧洲电网的进一步扩张将以东部和南部为重点，一直延伸到俄罗斯、中东和非洲，而这个网络不久就会达到局限点，那时它将无力发挥远距离同步电网的作用。这是因为从技术角度上讲，上述地区的交流输电网络不能直接兼容欧洲内陆的电网。高压直流输电系统可以连接相隔遥远的交流电网，因而高压直流换流站便可以解决这一难题。此外，换流站还可以充当“防火墙”，起到阻止系统故障大范围蔓延的作用，从而减小发生大停电事故的概率。此外，在出现断供事故后，高压直流技术可以帮助系统迅速恢复供电。据Dorn介绍：“我们对高压直流技术进行了改良，它可以使发生故障的电网快速恢复正常运行。”

未来，甚至有望从高压直流输电线路中接出支线，使规划线路的周边区域（例如德国的鲁尔区）也可以享受到这种技术带来的进步。如果未来要建成欧洲**级电网，那么也必然会需要此类“多端”高压直流系统。

公众参与。一旦技术难题被克服，电网扩建之路就再也没有障碍。然而，只有技术可行性还不够，电网扩建需要广大公众支持新建架空线路。因此，电网扩建成功落实的关键在于提供准确的信息，尽早让公众参与到规划过程中，简化审批流程，同时做到高度透明。

另外，还要考虑到有些地点不适合于修建高压塔架，比如大城市和机场周边区域。在这样的地方，气体绝缘输电线路（GIL）是一种切实可行的替代输电手段。不同于埋地电缆所使用的纸质或塑料绝缘介质，气体绝缘输电线路采用六氟化硫（SF6）与氮的混合气体作为绝缘介质。穿线导管的直径约为18厘米，外包一层直径为50厘米的保护导管。这种设计完全可以满足高压传输的需要，实际部署中只需根据需要增大导管的直径。目前的普通输电线路可在55万伏的电压下传输3200安培的电流，而空气绝缘输电线路可以传输5000安培的电流。

空气绝缘输电线路的另一个优势是在其附近几乎检测不到任何电磁场，因此此类线路不会对电信网络或空管系统造成干扰。同时，空气绝缘输电技术满足较苛刻的欧盟指令要求，正因为如此，人们可以在空气绝缘输电线路隧道上方安然无恙地站立或行走。那么毫无疑问的是，埋地输电线路已成为输电塔架的理想替代，只是其成本是架空线路的四倍左右。因此，埋地线路主要用于需要高压输电而空间有限或受地方环境法规制约的地方。

眼下，*们正在考虑将输电线路与数据传输线路整合在一起，以减轻电网运营商扩建电网的成本负担。在这方面，*们的构想是在毗邻公路、运河和铁路的隧道中并行铺设电力和数据传输线路。

作者：Bernd Sch?ne