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為實現(xiàn)海上風電場并網(wǎng)發(fā)電，西門子目前正在建設用于高壓直流輸電的巨型換流器平臺。該平臺不僅可以降低輸電損耗，而且能夠促進外海風電場的開發(fā)。

置身光線昏暗的平臺內(nèi)部，空氣分外窒悶。實際上，如果沒有向導，人在這個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Wismar北歐船廠中修建的換流器平臺。參觀這座設施有如埃及金字塔之行。這樣說毫不夸張，該建筑的尺寸堪比法老陵墓。平臺高35米，長70米，寬50米，總重量達15000噸。更形象地說，這座設施的高度相當于十層樓，重量相當于25架加滿油、載滿乘客的空客A380。

平臺內(nèi)部的腳手架上隱約可見工人們的身影。他們身著白色工作服，頭戴護目鏡。他們在焊接組件，安裝*的設備，將電氣工程技術應用到海上，為邁向可再生能源經(jīng)濟添磚加瓦。西門子將在海港城市Wismar和Warnemünde建造三座海上換流器平臺，目前正在建設的便是其中的*個。這些平臺將用于高壓直流輸電（HVDCT）工程。具體而言，它們將集中北海風電場生產(chǎn)的交流電，然后將其轉換為直流電，再通過海底電纜將電能傳輸上岸。

西門子正在建設十層樓高的換流器平臺。這些平臺可以將來自風電場的交流電轉換為直流電。

建造這些平臺是因為海上風力發(fā)電在德國的“能源轉型”中發(fā)揮著舉足輕重的作用。德國計劃到2025年將風電占全國總發(fā)電量的比例提高到15%。具體而言，到2020年，德國海上風電場的發(fā)電量將增加至1000萬千瓦，到2030年增加至2500萬千瓦。相形之下，目前德國實際上只有兩座在運海上風電場（Alpha Ventus和EnBW Baltic一期），總裝機容量為20萬千瓦。海上風電場具備明顯的優(yōu)勢。比如，一臺6000千瓦級風力發(fā)電機如果安裝在海岸，其每年的發(fā)電量一般為2300萬千瓦時，但是如果安裝在海上，則這個數(shù)字可以達到3100萬千瓦時。由于海上風力更猛，海上風力發(fā)電機每年可以全速運轉4000小時以上，而相比之下，岸上風力發(fā)電機的滿負荷運轉時間僅為2000小時。換言之，在海上可以采用功率更大的發(fā)電機，并且發(fā)電機每天有一半的時間可以全速運轉。然而，到了陸地上，即使是高性能的6000千瓦發(fā)電機，其發(fā)電量也會大打折扣，因為在陸地上它們每天全速運轉的時間只有六個小時。

遠距離輸電效率。時至今日，近海風電場始終依賴傳統(tǒng)的交流輸電系統(tǒng)將電能輸送到電網(wǎng)中。這無可非議，畢竟對于80公里以內(nèi)的短途輸電而言，這種方法不僅在技術上可行，還具有經(jīng)濟優(yōu)勢。然而，在遠距離輸電中，交流輸電線路如同電容器一樣，每秒鐘會充放電50次。海底電纜絕緣層的無功損耗也會導致電能損耗。相較而言，高壓直流輸電則不存在這樣的損耗，因而在60公里以上的遠距離輸電中，高壓直流輸電系統(tǒng)要優(yōu)于交流輸電系統(tǒng)。在電壓為250千伏至320千伏時，直流輸電系統(tǒng)可以在幾乎沒有損耗的情況下，將電能輸送到數(shù)百公里以外的地方。“由于外海風電項目需要采用高壓直流輸電技術，可以說這項技術是能源轉型的關鍵要素。”西門子能源業(yè)務領域輸電解決方案集團*執(zhí)行官Tim Dawidowsky如是道。

新建輸電平臺的核心是HVDC Plus——西門子的緊湊型高壓直流輸電換流器。在海上，這個被西門子稱之為“海上風電開關柜”（WIPOS）的系統(tǒng)最多可以將100萬千瓦交流電轉換為直流電。該系統(tǒng)安裝在一個浮動平臺上面，這個平臺可以由拖船拖至安裝目的地。平臺的臺基坐落在海床上，通常在海平面以下20米到40米深的地方。整個臺基通過深入海床以下40米到60米的鋼樁加以固定。然后臺基將穩(wěn)坐在水面以下，平臺的支架裝在臺基之上。

空中足球場。“安裝完成后，這些平臺看上去就像是懸在20米高空的足球場，這個高度足夠保護臺身免受百年一遇的巨浪的沖擊。”該平臺建設項目的總負責人Christian Schmitt指出，他在漢堡“遙控”該項目。“這個直升飛機起落坪一樣的平臺的頂點在海平面以上60米左右。” Schmitt的同事Michael Suhr補充道。Suhr擁有20多年的造船和航海工程經(jīng)驗，目前主管平臺的施工。“我們*可以說它是一項開創(chuàng)性的工程。要知道，我們實際上是在建造一條大船，但是它沒有船舵和船機。”

這些巨型平臺不僅在重量上相當于前代平臺的五倍，而且它們可以安放在距離海岸更遠的水域中——比前代平臺遠五倍。此外，這些平臺可以安裝在深度為前代平臺兩倍的水域（40米），它們的平均輸電容量也達到前代平臺的兩倍（73萬千瓦）。

其中的一個新平臺將安裝到距離Heligoland海岸100海里的水域中。那里的氣候條件極其惡劣，水很深，空氣中鹽分很高，并且海浪很大。不過此處的風速更高，風電場的發(fā)電量也更高，因此如果能克服這些困難，那么回報也會相當可觀。

西門子目前承建的高壓直流輸電平臺有四個：BorWin beta、HelWin alpha、HelWin beta和SylWin alpha。這些平臺是根據(jù)北海中的毗鄰島嶼Borkum、Heligoland和Sylt而命名的。SylWin alpha將承擔86.4萬千瓦的輸電任務，將位于Sylt以西70公里處的DanTysk風電場生產(chǎn)的電能輸送到電網(wǎng)。由該平臺傳輸?shù)碾娏靠蓾M足150萬戶德國家庭的用電需求。“這個輸電容量相當于一座大型發(fā)電廠的發(fā)電量。”Suhr說。

拖船將碩大的浮式換流站拖往安裝目的地。此類系統(tǒng)可以將高達100萬千瓦的交流電轉換成可高效傳輸?shù)闹绷麟姟?/p>

將SylWin alpha連接到電網(wǎng)的線路長達160公里，超過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換為交流電，然后饋入德國的電網(wǎng)。西門子將與北歐船廠合作完成平臺的建造。西門子受TenneTTSO（荷蘭與德國合資公司）的委托承建該風電并網(wǎng)工程。

海上風電場Veja Mate和Global Tech 1位于Borkum島西北125公里的水域中，預計未來這些風電場的發(fā)電量將達到80萬千瓦。BorWin beta平臺首先將來自風力發(fā)電機的155千伏交流電進行變壓，使電壓升至300千伏，然后再將其轉換為同等電壓的直流電。BorWin beta平臺上可容納高壓直流換流站的所有設備：換流器、兩臺變壓器，以及四臺用于交流電纜的補償電抗器和氣體絕緣高壓開關箱裝置。

HelWin alpha和HelWin beta將在Heligoland北部35公里的地方發(fā)揮類似作用，它們將分別承擔57.6萬千瓦和69萬千瓦的輸電任務。HelWin beta是一個較小的子平臺，所以臺上不比HelWin alpha，沒有舒適的生活設施，只有簡陋的避身之所。“呆在這個平臺上有些冒險，因為上面沒有自來水，的生活裝備是一個化學劑馬桶。”Suhr笑著說。這些平臺通常不會有人值守，電網(wǎng)運營商可以對其進行遠程監(jiān)視。只有在安裝施工和后續(xù)維護時，平臺上才會住人。

英國的未來海上輸電平臺。上述海上換流站項目再次證明了一個事實，取得開拓性的成績絕不是一件輕而易舉的事情。除要克服技術難題外，新設施還必須能獲得客戶的首肯。

另外，審批流程遠比先前的預計更為耗時。此類流程之所以拖沓緩慢，有兩個原因。不僅很多組件需要單獨審批，在相關方開始處理訂單之前，一些標準也未事先明確定義。由于這些障礙， 平臺將比原計劃推遲一年交付。相應的成本也將增加很多。

不過，高壓直流輸電技術仍然有著巨大的商業(yè)潛力——當然不僅僅限于德國。實際上，英國提出了更加遠大的海上發(fā)電規(guī)劃。英國計劃在2020年以前將海上風電占全國總發(fā)電量的比例提高至25%。該國計劃分三個階段將海上風電裝機容量逐步提高至4860萬千瓦。“英國計劃大量建設海上輸電平臺和風電場，其數(shù)量之多，也許幾年以后我們就能踩著平臺去英國啦。”Suhr風趣地說。

“我們的前進方向是正確的，我們會堅定不移地實施和完成建設可持續(xù)發(fā)展能源供應體系所需的項目。”Schmitt表示，話語中透露出對北海輸電平臺工程創(chuàng)舉的肯定。按計劃*平臺將于2014年開始向電網(wǎng)送電。屆時，北海上的這些“金字塔”將在未來的零碳電力生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。