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2020年，在海底開采石油和天然氣的自給自足型工廠將投入運(yùn)行。西門子的電網(wǎng)將為其供電。

Jan Erik Lystad說，他并不擔(dān)心壓力問題。現(xiàn)年60歲的Lystad是挪威人，作為一名工程師，他已在西門子工作了12年。他說話時(shí)的那副神情，讓人一看就不由得信服。他身穿一件藍(lán)格子法蘭絨襯衫和牛仔褲，站在那兒，雙手插在褲袋里，仿佛什么事都難不倒他的樣子。Lystad這輩子都沒離開過特隆赫姆，他在這里念大學(xué)，在這里養(yǎng)育子女。Lystad身上有股與這座風(fēng)景如畫的小城相通的氣質(zhì)。在這座僅有18萬居民的小城里，處理違章停車的女騎著自行車沿街巡邏，一切看上去都有條不紊。然而，特隆赫姆恬靜的表面背后，隱藏著一座迸發(fā)了無數(shù)奇思妙想和創(chuàng)新的火山，像Lystad這樣的科學(xué)家、數(shù)十所研究機(jī)構(gòu)和位于特隆赫姆的挪威科技大學(xué)數(shù)以千計(jì)的莘莘學(xué)子，便是其中沸騰的巖漿。引爆這座火山的震中，往往是距特隆赫姆市中心僅幾公里的西門子Bratsbergveien研究中心。2012年，西門子Bratsbergveien研究中心的研究人員開發(fā)了艘電動(dòng)渡輪?，F(xiàn)在，另一次噴發(fā)即將來臨，因?yàn)長ystad的實(shí)驗(yàn)室正在名副其實(shí)的“高壓”下工作。

他說：“我們有一間專門用于‘折磨’各種技術(shù)組件的測試室。我們將部件置于巨大的壓力之下。這項(xiàng)技術(shù)必須能承受高達(dá)460巴的壓力。海平面以下4600米的地方的水壓就是這么高。”然而，Lystad的這間的“折磨室”并不是什么了不得的創(chuàng)舉。實(shí)驗(yàn)室里，10位工程師正在對各種供電網(wǎng)絡(luò)組件進(jìn)行測試。由這些組件構(gòu)成的電網(wǎng)將向未來的海底工廠輸送電力。從2020年開始，挪威能源企業(yè)Statoil公司計(jì)劃采用這樣的自給自足型工廠，在海底開采石油和天然氣。

西門子解決方案將為泵機(jī)和壓縮機(jī)供應(yīng)電力。到那時(shí)，各網(wǎng)絡(luò)組件將不得不證明，它們能夠承受至少3000米深海底的條件。這是一項(xiàng)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因?yàn)樵谌绱酥畹暮５?，網(wǎng)絡(luò)組件要在無邊無盡的黑暗中承受每平方厘米300公斤的壓力，而在這方面，研究人員沒有任何經(jīng)驗(yàn)可談。Lystad指出，“變壓器、變頻器和開關(guān)等組件必須在這樣的環(huán)境里始終保持正常運(yùn)行。更重要的是，它們必須在長達(dá)30年的時(shí)間內(nèi)保證*，因?yàn)榈胶５讓@些組件進(jìn)行維修是極其困難的。只有在能夠提供可靠的電力供應(yīng)時(shí)，才能把現(xiàn)在的開采平臺(tái)轉(zhuǎn)移到海底。”

一臺(tái)變壓器已順利通過淺水測試。在此之前，其組件均在壓力罐中進(jìn)行測試（下圖）。

在海底工作。這種配備自有電源系統(tǒng)的自給自足型海底工廠尚未問世。不過，已經(jīng)有少數(shù)設(shè)施可在海底工作，它們與浮式平臺(tái)相連接，必須通過數(shù)十條電纜單獨(dú)為其輸送電力。此外，這些設(shè)施從海底開采的石油和天然氣仍需由海面上的浮式設(shè)施進(jìn)行加工。目前，海底系統(tǒng)僅可在淺水區(qū)工作，并且成本不菲，十分復(fù)雜。因此，如今海上生產(chǎn)的石油和天然氣大多數(shù)都是由傳統(tǒng)生產(chǎn)平臺(tái)開采的，只有一小部分是直接在海底開采的。Lystad認(rèn)為，這個(gè)比例以后會(huì)顛倒過來。他說：“在海底深處和北極地帶等開采過去從未開發(fā)過的油氣藏是大勢所趨。但采用傳統(tǒng)技術(shù)很難觸及這些地方。”因此，在這些區(qū)域，自給自足型水下工廠不失為明智之選。Lystad解釋道，“盡管相比于海面條件，海底條件非常，但海底條件也很穩(wěn)定。在海底，水溫常年保持在4℃左右，既不會(huì)發(fā)生風(fēng)暴，也沒有冰山。因此，深海設(shè)施比常規(guī)系統(tǒng)的故障率低得多，也更加經(jīng)濟(jì)劃算。”它們與海面的聯(lián)系是一條電力電纜和一根管道，只要這些海底設(shè)施距離海岸不太遠(yuǎn)，這些電力電纜和管道就能連接至陸地系統(tǒng)。適于在深海工作的電源系統(tǒng)也能提升海底設(shè)施的生產(chǎn)能力，比如，它能確保更多泵機(jī)持續(xù)運(yùn)行。Lystad說：“拜這項(xiàng)新技術(shù)所賜，我們可將海底油氣藏的采收率提高至60%左右，而利用現(xiàn)有的海底技術(shù)，采收率多不超過40%。”

“折磨室”里傳來低沉的嗡嗡聲。地板上井然有序地鋪放著電纜和接頭。研究人員在這座嶄新的“壓力測試實(shí)驗(yàn)室”里開展研究工作已有大約一年時(shí)間；過去，這棟建筑物曾是一座電熱采暖系統(tǒng)工廠。戴好護(hù)目鏡，Lystad緩步穿過走廊。他身旁是一排采用加固型混凝土建成的測試室。這樣的測試室一共有19間，其中每間都有一扇藍(lán)色的金屬門。每扇門上都懸掛著一臺(tái)便攜式電腦，屏幕上顯示了各種圖表和數(shù)據(jù)。透過一扇開著的門，可以看到一個(gè)銀色的圓筒位于測試室中部。幾條電纜從這個(gè)長約兩米的管狀圓筒兩端伸出。Lystad一邊敲擊其中一個(gè)圓筒，一邊說道，“這些是我們的壓力罐。每個(gè)圓筒都是由重達(dá)150公斤的金屬制成。如果我們想要測試某個(gè)組件，我們就將之放到這種圓筒中。然后，在圓筒中灌滿油并將之密閉。這樣一來，圓筒內(nèi)部壓力將升高至460巴。”

在3000米深的海底，組件必須能夠承受每平方厘米300公斤的壓力。

Lystad透露，油的作用是讓這種巨大的壓力在筒內(nèi)均勻分布。他說：“在實(shí)際將電網(wǎng)組件安裝到海底之前，將在其整個(gè)外殼內(nèi)灌滿油。這樣，相比于常規(guī)充氣式容器，我們的系統(tǒng)更加小巧。更重要的是，我們不再需要復(fù)雜的散熱系統(tǒng)，因?yàn)橛湍軌蛳崃俊?rdquo;Lystad走了三步，來到測試室的另一頭。他說：“圓筒周圍的小空室是從頂部開口的，能夠起到安全屏障的作用。如果壓力測試期間發(fā)生任何差錯(cuò)，圓筒可通過這個(gè)頂部開孔釋放壓力，被測部件則飛快地打到內(nèi)壁上。”

晶體管、接頭及其他組件均在圓筒內(nèi)部持續(xù)運(yùn)行長達(dá)6個(gè)月時(shí)間，備受“折磨”。工程師不僅要查驗(yàn)這些組件能否經(jīng)受住這樣的高壓，始終保持正常功能；他們還想查明這些部件在經(jīng)過20年的工作之后，是否會(huì)被用壞。為了進(jìn)行這樣的耐用性測試，工程師為圓筒配備了一個(gè)加熱回路，以保持95℃的恒溫，從而模擬老化過程。當(dāng)西門子專家“折磨”完這些組件之后，他們將從壓力罐中取出部件并清除其上殘余的油——過濾后，這些油將被重復(fù)使用。Lystad說：“然后，我們將進(jìn)行機(jī)械檢查?；旧?，我們的檢查是將組件拆開，并查看是否有細(xì)微的裂縫或變形。”直到檢查員憑其訓(xùn)練有素的火眼金睛也找不出任何缺陷時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)才能被視為適于在海底深處使用。然而，Lystad指出，部件并不總是能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。“找到能夠承受這樣的條件的組件是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，因?yàn)闆]有哪家制造商提供專門針對如此之深的海底而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。我們不斷進(jìn)入未知領(lǐng)域。”

西門子研究人員正在位于挪威特隆赫姆的壓力測試實(shí)驗(yàn)室對開關(guān)組件（上圖）等深海電網(wǎng)組件進(jìn)行測試。

無邊無盡的黑暗。當(dāng)所有部件都順利通過測試之后，將把這些部件裝配成網(wǎng)絡(luò)組件，并利用螺絲將之牢牢地固定到一個(gè)平臺(tái)上——這個(gè)平臺(tái)四周包裹著一層鋅板，以防止含鹽水造成腐蝕。后，工程師將把系統(tǒng)裝到一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。他們已經(jīng)完成了臺(tái)深海變壓器，并將這個(gè)巨型容器沉入了大海，盡管這次“泡澡”只是在特隆赫姆港灣執(zhí)行的一項(xiàng)測試。Lystad和他的團(tuán)隊(duì)打算在今年裝配一臺(tái)重達(dá)35噸的開關(guān)站。這個(gè)已完成一半的龐然大物矗立在大廳內(nèi)靠近壓力實(shí)驗(yàn)室的位置，看起來就像是一艘停在干船塢內(nèi)的潛水艇。工程師計(jì)劃在2014年年底之前裝配一臺(tái)變頻器，它的作用是確保為油泵或天然氣壓縮機(jī)提供適當(dāng)工作電壓的電源。屆時(shí)，該裝置的重量將達(dá)到約100噸。Lystad說：“然后，我們將把這三個(gè)組件組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行終測試。”測試期間，這些組件將*被沉入海底，陷入無邊無盡的黑暗之中。

Lystad得意地?fù)狭藫虾?。他說：“能在大多數(shù)人都認(rèn)為人類無法到達(dá)的地帶工作，是多么令人心馳神往啊。”他為他的年輕同事們?nèi)〉玫倪M(jìn)展而欣喜。“我們是一個(gè)幸福的大家庭，我們與位于特隆赫姆的挪威科技大學(xué)合作密切，那是我和我們團(tuán)隊(duì)的所有工程師的母校。”Lystad不僅在西門子Bratsbergveien研究中心的工作中體現(xiàn)了一以貫之、再接再厲的精神，他在生活中也始終懷有一顆進(jìn)取之心。在特隆赫姆附近的一座小島上，他有一塊小農(nóng)場。他經(jīng)常與孫子一起到那兒去垂釣——坐在海邊，思緒卻飄到了另一個(gè)他傾注畢生熱情的地方——幽暗的海底深處。