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打造未來電網(wǎng)的*骨干

西門子推出的HVDC PLUS輸電技術(shù)將在今后幾十年內(nèi)為基于可再生能源的電力供應(yīng)打下基礎(chǔ)。

在理想情況下，可再生能源本應(yīng)取自何處，就用之何處。然而，現(xiàn)況并非始終如此。譬如，海上風(fēng)電場生產(chǎn)的電力必須輸送至沿海地區(qū)。這一過程通常需要使用高壓直流輸電線路（HVDC）。當(dāng)輸電電纜長度超過80公里時，HVDC是較為高效的解決方案。HVDC系統(tǒng)通過換流站將海上風(fēng)電場產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。這些直流電在被輸送至陸地后，又會經(jīng)換流站轉(zhuǎn)換回交流電。舉例來說，通過這一過程，北海上的一條海上直流輸電線路可以實現(xiàn)低于4%的輸電損耗。

陸地上的太陽能發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)電場和水電站產(chǎn)生的電力往往需要跨越遙遠(yuǎn)的距離才能到達(dá)城市地區(qū)。例如，為了將德國北部風(fēng)電場產(chǎn)生的電能傳輸至南部地區(qū)，一條總長度達(dá)3800公里的新輸電線路正在規(guī)劃之中。這一項目同樣采用直流輸電。西門子能源業(yè)務(wù)的HVDC換流器產(chǎn)品開發(fā)主管Jörg Dorn表示：“這些電力高速公路將構(gòu)成未來電力網(wǎng)絡(luò)的骨干。”

圖為工人在西門子紐倫堡工廠內(nèi)進(jìn)行HVDC PLUS傳輸單元的最后組裝。

這并不足為奇。因為輸電容量為2500兆瓦的三相交流輸電系統(tǒng)在800公里的輸電距離內(nèi)會產(chǎn)生約9%的輸電損耗，而直流輸電可以將損耗降低30%到50%不等。從2010年起，西門子在中國建成的一套HVDC系統(tǒng)就證明了直流輸電線路能夠成功運(yùn)行。這套系統(tǒng)的輸電容量高達(dá)5000兆瓦，可將在云南的水電站生產(chǎn)的電力輸送至遠(yuǎn)在1400公里之外的廣東省內(nèi)的大城市。通過取代由燃煤產(chǎn)生的補(bǔ)充電力，廣東省每年可減排二氧化碳約3000萬噸。

不僅如此，HVDC輸電還有一個*的優(yōu)點，它可以將由于電網(wǎng)頻率不同而在技術(shù)上不可兼容的三相交流電網(wǎng)連接起來。因此，對西門子來說，繼續(xù)優(yōu)化HVDC技術(shù)是明智之舉。目前，西門子是全球*的HVDC系統(tǒng)制造商之一，擁有約40%的*。

隔離故障

在一些應(yīng)用場景中，使用傳統(tǒng)HVDC技術(shù)需要耗費大量的精力且成本高昂，西門子為此開發(fā)出了專門的HVDC解決方案。比如說，2010年，HVDC PLUS技術(shù)被首次使用，通過一條穿越東灣區(qū)的長85公里的電纜將坐落于加利福尼亞州州匹茲堡的天然氣電廠生產(chǎn)的電力輸送至舊金山市中心。

鞋盒大小的設(shè)備被捆綁安裝到像這樣的換流塔中。這種塔有助于穩(wěn)定輸電系統(tǒng)。

HVDC PLUS設(shè)施能帶來諸多益處。比方說，不同于傳統(tǒng)HVDC系統(tǒng)，HVDC PLUS通常不要求在電網(wǎng)中使用交流濾波器。這是因為在HVDC PLUS系統(tǒng)中，電流轉(zhuǎn)換所需的絕緣柵雙極晶體管（IGBT）模塊能夠以高度智能的方式實現(xiàn)精準(zhǔn)開關(guān)，從而讓換流過程產(chǎn)生接近理想的電流和電壓波形。這樣就無需使用濾波器，從而節(jié)省了空間，使HVDC PLUS解決方案極其適用于如海上風(fēng)電場等系統(tǒng)。當(dāng)然，西門子還在堅持不懈地改進(jìn)其電力電子系統(tǒng)。例如，在2016年8月于巴黎舉辦的國際大電網(wǎng)委員會（CIGRE）展會上，西門子發(fā)布了性能是以往型號的兩倍的IGBT模塊。這意味著實現(xiàn)規(guī)定性能所需的模塊數(shù)量更少，從而可以節(jié)省更多空間。

不僅如此，盡管常規(guī)HVDC系統(tǒng)需要在有輸電干線電壓的情況下才能從交流電轉(zhuǎn)換為直流電，HVDC PLUS設(shè)施可自行產(chǎn)生這種電壓。由此帶來的好處是，當(dāng)輸電線上的電壓發(fā)生中斷，或當(dāng)某個電廠*停機(jī)時，這項新技術(shù)能夠自行生成干線電壓，實現(xiàn)“黑啟動”，從而降低斷電風(fēng)險。

除此之外，如果高架電力線遭遇雷擊，那么采用全橋技術(shù)的新一代發(fā)電換流器將允許系統(tǒng)在短短數(shù)百毫秒內(nèi)多次重新啟動，確保故障被隔離而不擴(kuò)散。

圖為在法國與西班牙間的HVDC輸電線路上位于法國境內(nèi)的Baixas換流站的換流廳。

深埋地底還是架空

傳統(tǒng)HVDC技術(shù)已融合了40多年持續(xù)研發(fā)所取得的成果，而HVDC PLUS技術(shù)則相對較新。不過，西門子已在對其進(jìn)行進(jìn)一步研發(fā)。目前，功率最大的HVDC PLUS系統(tǒng)連接法國Baixas與西班牙Santa Llogaia。它長65公里，有兩套系統(tǒng)，通過兩條輸電容量各為1000兆瓦的地下電纜輸送電力。迄今為止，HVDC PLUS技術(shù)一直被用于地下電纜線路。然而，借助采用全橋技術(shù)的新型IGBT模塊，計劃在2022年之前竣工的貫穿德國南北、長340公里的Ultranet輸電線路，將能夠使用輸電容量高達(dá)2000兆瓦的靈活、可靠的高架線路。Ultranet項目只是朝著未來覆蓋全歐洲的、基于可再生能源的直流電網(wǎng)邁出的*步，歐洲電力輸電系統(tǒng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)預(yù)計將在2050年建成這個電網(wǎng)。這些系統(tǒng)以及其他概念都旨在滿足今后幾十年的能源供應(yīng)要求。

曼谷交通擁堵的一劑良藥

作為重要的商業(yè)中心，曼谷正在打造全新本地公共交通網(wǎng)絡(luò)，為未來發(fā)展做好準(zhǔn)備。西門子為這座特大城市的建設(shè)給予了*的支持。

眾所周知，泰國首都曼谷的交通擁堵極為惡劣，因堵車導(dǎo)致產(chǎn)婦無法及時達(dá)到醫(yī)院而在車中分娩的情況屢見不鮮。每天，數(shù)百萬輛汽車在由運(yùn)河填平而成的曼谷街道上首尾相連，緩慢移動。一眼望不到盡頭的汽車長龍間，電動三輪車（又稱嘟嘟車）和摩托出租車在縫隙中穿行。

減少車流量

如果沒有現(xiàn)有的公共交通，曼谷交通系統(tǒng)可能早已崩潰。在生活著1100萬人口的大都會區(qū)，機(jī)動車保有量高達(dá)700萬。從20世紀(jì)90年代初開始，曼谷居民選擇公交車、私家車、輕便摩托車或出租車出行的比例已高達(dá)約80%。高峰時段，市中心的平均車速不到每小時10公里。這顯然需要采取相應(yīng)的措施。由于曼谷的空間資源匱乏，新建道路這一方案不具可行性。因此，市政府決定以公共交通為解決之道。近年來，有關(guān)項目已經(jīng)改善了曼谷的交通狀況，西門子在這一積極發(fā)展的過程中扮演了至關(guān)重要的角色。

1994年，曼谷的城市和交通規(guī)劃師制定了一項名為《曼谷大眾捷運(yùn)開發(fā)計劃》的大師級規(guī)劃方案。這項方案旨在于世紀(jì)之交，建成12條以上新的地鐵和快捷城市軌道線路。盡管從那時起計劃幾經(jīng)調(diào)整，但基本結(jié)構(gòu)保持不變。近幾年，西門子交通集團(tuán)已經(jīng)設(shè)計并建成了該計劃中的前三條軌道系統(tǒng)，這些軌道線路現(xiàn)已構(gòu)成曼谷未來交通基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)建的基礎(chǔ)。

泰國首都曼谷擁有800多萬居民，是如今泰國最大的城市。目前，整個曼谷大都會區(qū)生活著超過1100萬人。

曼谷地標(biāo)

這項計劃的*個重大成果是“天鐵綠線”（Skytrain Green Line），這條線路由西門子于1998年建成。天鐵建設(shè)在高度12米至30米不等的高架橋上，列車在曼谷擁堵的街道上方疾馳。高峰時段，天鐵每隔兩分鐘發(fā)車，每天運(yùn)送乘客70萬人次，已經(jīng)成為曼谷地標(biāo)。

此外，西門子還建造了曼谷的*條地鐵線路。2001年，西門子贏得了建造“藍(lán)線”（Blue Line）的合同。在曼谷最重要同時也最擁堵的交通動脈下方，藍(lán)線圍成了一個半圓形，將城北的Chatuchak區(qū)與西南部的Pathum Wan區(qū)連接起來。這條線路的建造有些棘手，這是因為曼谷地處泰國最大河流湄南河的沿岸低地。建筑工程師必須確保地鐵隧道不會滲水，在雨季尤其如此。藍(lán)線每天運(yùn)送乘客25萬人次。隨著時間的推移，這兩條市內(nèi)軌道公共交通線路已經(jīng)擴(kuò)建，現(xiàn)在包括三條從曼谷市中心分別通往城北、東南和西南的線路，經(jīng)停52個車站。

2010年，西門子為曼谷建成了“機(jī)場快線”（Airport Rail Link）?，F(xiàn)在，這條線路的空調(diào)車每天往返于曼谷市中心與28公里之外的素萬那普機(jī)場之間，運(yùn)送乘客多達(dá)6萬人次。天鐵、地鐵和機(jī)場快線可在幾個共同車站?？恳詫崿F(xiàn)方便換乘。正是由于所有這些項目，曼谷街道的平均車速已提高至每小時18公里。

西門子建造了曼谷*條地鐵線。“藍(lán)線”于2004年投入運(yùn)營。

機(jī)場快線每天往返于曼谷市中心與素萬那普機(jī)場之間，運(yùn)送乘客多達(dá)6萬人次。

天鐵——汽車的替代之選

擴(kuò)建公共交通網(wǎng)絡(luò)

從長遠(yuǎn)上看，這些線路還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。世界銀行預(yù)計，到本世紀(jì)中葉，泰國約60%的人口將居住在曼谷及其周邊城區(qū)——比這個區(qū)域當(dāng)前的居民數(shù)量多1000萬。屆時，現(xiàn)有公共交通網(wǎng)絡(luò)將不堪重負(fù)。為此，擴(kuò)建公共交通網(wǎng)絡(luò)的計劃預(yù)計在2021年前將搭乘公共交通工具的人數(shù)從今天的40%提升至60%。2012年推出的“兔卡”（Rabbit Card）智能交通卡，為天鐵和公交車乘客帶來了便利。不久之后，兔卡也將應(yīng)用于地鐵系統(tǒng)。

明確目標(biāo)：曼谷下定決心，全力打造亞洲的區(qū)域軌道交通系統(tǒng)之一。

《曼谷大眾捷運(yùn)開發(fā)計劃》的下一個重要階段性目標(biāo)是分兩階段建成18條新的公共交通線路（地鐵和快捷城市軌道）。新的線路將從市中心通往郊區(qū)，另將有一條線圍繞市中心形成環(huán)線。*階段要求在2019年之前斥資80億歐元擴(kuò)建曼谷市內(nèi)網(wǎng)絡(luò)；第二階段預(yù)計在2029年之前，將交通網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大至覆蓋曼谷郊區(qū)及周邊地區(qū)。曼谷打算逐步將大都會區(qū)的快捷軌道線路總長度延長至500公里以上，較當(dāng)前總長度翻了一番。在這方面，西門子可以提供全面的產(chǎn)品，包括軌道列車，以及列車運(yùn)營所需的信號系統(tǒng)、運(yùn)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)和供電系統(tǒng)等等。除此之外，西門子還能夠交付軌道系統(tǒng)的交鑰匙工程，并提供維護(hù)服務(wù)。

乘客數(shù)量翻番

西門子在泰國參與的項目可以追溯到1900年。2011年11月，曼谷遭遇嚴(yán)重洪災(zāi)。期間，西門子員工加班加點，保障天鐵平穩(wěn)運(yùn)行，防止城市陷入混亂。西門子也在泰國高校積極助力軌道工程學(xué)生的培養(yǎng)和教育。

專家認(rèn)為，在今后幾年，如果快速擴(kuò)建公共交通系統(tǒng)的計劃進(jìn)展順利，乘客數(shù)量將急劇增長。比如，曼谷大眾運(yùn)輸系統(tǒng)公司（BTSC）的天鐵管理部門認(rèn)為，今后四年內(nèi)，新線路竣工將使得天鐵乘客數(shù)量翻番，日均乘客運(yùn)送量將增至120萬人次。專家稱，如果一切按計劃進(jìn)行，曼谷最終將擁有亞洲的公共交通系統(tǒng)之一。

合同續(xù)期至2029年

移動助產(chǎn)士：迄今為止，曼谷警方的一支特殊小分隊已經(jīng)在這座特大城市的街頭巷尾迎接120多名嬰兒來到人世。

曼谷*無需擔(dān)心軌道交通系統(tǒng)的可靠性，因為按照一系列全面服務(wù)合同的規(guī)定，西門子將負(fù)責(zé)維護(hù)天鐵和地鐵。合同涵蓋列車、信號系統(tǒng)和信號塔設(shè)備、控制中心，以及包括列車電力供應(yīng)在內(nèi)的整個供電系統(tǒng)。服務(wù)合同還包括維護(hù)軌道、車輛段設(shè)備、維修車間，以及建筑物和通信系統(tǒng)等。西門子還保證99%以上的列車將準(zhǔn)點運(yùn)行。維護(hù)合同最初簽訂期限為五到10年，在2014年，天鐵和地鐵的合同期分別續(xù)簽了15年和10年。

不論在街上還是搭乘列車，曼谷居民出行都將變得更加快捷。對于即將分娩的產(chǎn)婦，這更是個好消息。然而，倘若她們被堵在路上，曼谷也有一套應(yīng)急預(yù)案。1993年，警方成立了一支摩托車小分隊。這支由訓(xùn)練有素的助產(chǎn)士組成的小分隊能夠在曼谷擁擠的車流中穿梭前往幫助產(chǎn)婦。她們已經(jīng)通過這種方式，將120多名嬰兒帶到人世。