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液化天然气业务，方兴未艾！

在能源市场上，很少有哪个细分市场的增长速度赶得上液化天然气（LNG）生产。世界各地正在拟建十几座价值数十亿欧元的全新LNG工厂。国际能源署（IEA）预计，LNG市场的年增速将高达40%。西门子已为**约40座LNG工厂提供了压缩机、传动系统和电气化组件，并将参与上述所有新项目。

远远地就能看见，一座纤细、高耸的工业建筑物直插云霄。这座高40米的建筑物里安装着一个巨型冷箱，这是一台高度复杂的热交换器。类似于一台特大号冰箱，它是液化天然气（LNG）工厂的技术核心。建筑物内安装了一系列交错排列的冷却循环装置，它们可以将天然气的温度降至零下160摄氏度，使之变为液态。在这个过程中，天然气的体积将缩小至其气态标准体积的六百分之一，从而更加便于运输。其他技术组件则部署在冷箱周围，如压缩机、燃气轮机、变压器，有时还包括一座完整的电厂，比如在安哥拉索约。一个中型LNG工厂所需占用的空间有几个足球场加起来那么大。尽管如此庞大，但很少有人亲眼见过这些工业设施。大多数LNG工厂都坐落于沿海地区，通常远离繁华区域。通过管道输送天然气，将之液化并装载到运输船上。

造价不菲

为液化天然气生产设施制定计划时，必须要有远见，且要准备投入大笔资金。西门子发电与天然气集团压缩机业务部销售战略项目负责人J?rg Drüen指出：“从较初勘探钻井到工厂试运转，大约需要10到15年时间。”LNG工厂成本高昂，一座年产500万公吨LNG的中型设施的造价，可高达50亿欧元左右。尽管如此，大概从2005年开始，LNG市场却蒸蒸日上。牛津能源研究所2014年展开的调查表明，从那时起，LNG已经从冷门能源，发展成为较重要的矿物燃料之一。如果所要开采的天然气储量位于距消费者约2,000多公里的地方，那么，投资于技术复杂的天然气液化工艺就是值得的。然后，运输船和运输车将把液化天然气运输至需求中心。抵达目的地后，液化天然气将被转换回气态，并送入全国性供气管网。

早在20世纪60年代，商业上成熟的液化天然气生产工艺便已问世。*一座LNG出口设施建在阿尔及利亚，所生产的液化天然气被运输至法国和英国。从那时起，这项技术本质上并未改变。

靠电能提供动力

西门子发电与天然气集团压缩机业务部LNG专家Theodor Loscha 指出，LNG出口设施是**技术性能的**，它是一个“无比复杂的”系统。譬如，由动辄重达150公吨以上的巨型压缩机进行冷却循环。

在LNG历史的头30年，这些压缩机所需电能主要由燃气轮机供应。它们的优势是直接用所开采的天然气来发电，这样一来系统运行便*外部供电。Loscha指出，但大型燃气轮机欠缺灵活性，不能适应多种生产水平，无法实现非常高的效率。

解决方案在于可控制速度的燃气轮机。得益于收购罗尔斯?罗伊斯能源旗下的燃气轮机和压缩机业务，现在，西门子可提供这种类型的航改型燃气轮机。

较大限度提高效率

另一种为压缩机提供动力的方法是使用电机。所以，西门子可以紧挨着LNG工厂建造一座完整的发电厂。这种方式实现了持续供电，从而提高了LNG工厂的效率，延长了其正常运行时间。

电气化LNG工厂需要各式各样的电网技术，包括开关、变流器及自动化方案。2008年投入运行的挪威Snovhit LNG工厂便是这类项目的**。在这个项目中，西门子使用了可控制速度的大型电机，这对于这种规模的工厂而言尚属**。此后，西门子建造了约40座规模较小的LNG工厂，主要位于中国。这些由电机驱动的工厂年产量大约在0.4公吨。

Loscha表示：“规划建设新设施，首先取决于所要开采的天然气储量规模和天然气类型。”目前，液化天然气需求正在稳定增长。英国商业杂志《经济学人》报道称，以色列、新加坡和马来西亚等国均已建造了新的进口接收站。

欧洲也在考虑建造新的进口接收站。因此，出口设施的运营者也日益寻求设法提高现有系统的效率。一个方法是降低能耗。就压缩机而言，可以使用特殊的可调节入口导叶阀（IGV），引导气体以较佳方式流经叶片，从而实现增效节能。

朝着FLNG发展？

大型液化天然气设施产生了所谓的“蒸发气体”。尽管具备隔热层，当液化天然气在储罐中变热、蒸发并从中逸出时， 就会发生这种现象。同压缩机的情况一样，这里也值得使用IGV。Loscha表示：“如果储罐的位置距离冷箱很远，那么，明智之举应当是为蒸发气体建造专用液化装置，而不是来回输送这些天然气，在此过程中招致更多损耗。”对蒸发气体进行二次处理，可能造成LNG体积大幅波动，这取决于从储罐逸出了多少气体。

“由于相关气体温度较低，因此，用于处理蒸发气体的压缩机装置，是LNG领域较为艰巨的技术挑战之一。”Drüen指出。早在1972年，西门子就为文莱的一个LNG系统开发了蒸发气体压缩机，从此以后，西门子一直在坚持不懈地优化这项技术。Drüen说：“如今，基本上所有的蒸发气体系统，都配备了西门子技术，因此，我们创立了一个行业标准。”

近年来，LNG运营商们，即**的跨国能源企业，已经建造了年产能达1,000万公吨以上的**大型设施。但如今的趋势是，中型设施越来越受青睐。Drüen说：“几座**大型设施**出了预算。”普遍认为，在一个地方部署一连串额定功率较低的多压缩机组的做法，更为经济划算。Drüen说：“目前，主要在澳大利亚、印度尼西亚和马来西亚，西门子正在参与建造十几个系统。”

LNG市场的另一个发展趋势，是浮式LNG装置，或被称为“FLNG”。这种设施可用于将从海底开采的天然气直接液化。利用FLNG，运营商便*部署成本高昂的海底管道。世界上较大的海上浮式设施，是荷兰**壳牌正在建造的Prelude项目。它将从2015年开始，在澳大利亚近海的名为Prelude天然气田进行作业。西门子在这个市场上也占有一席之地----提供了闪发气体/蒸发气体压缩机。另外，还有两座FLNG设施正在建造中，它们将用于印度洋帝汶海海域。

特高压的三千公里传输路

西门子将为长约3300公里的高压直流输电（HVDC）线路提供变压器。它能够传输1100千伏的特高压，这也是目前商用输电线路和变压器实现的较高输电电压。

西门子将为中国一条创纪录的输电线路提供电压高达1100千伏（kV）的变压器。从西北的昌吉到东部的古泉，绵延3284公里，输电容量高达12000兆瓦，这条全新的HVDC线路是世界上较大的HVDC项目，而一座现代核电站的发电量仅在1000到2000兆瓦之间。

西门子为这个项目提供了创纪录的单相变压器，容量高达587兆伏安（MVA）。三台这样的单相变压器在连接后可为输电站提供1761兆伏安的容量。

这条HVDC线路将由国家电网公司运营，预计将于2018年底投入运行。以在德国纽伦堡的西门子变压器工厂为首，西门子的多家工厂正与其在中国广州的HVDC变压器工厂和当地合作伙伴一起完成这个具有挑战性的项目。

HVDC技术可以降低远距离输电过程中的电力损耗。在每条HVDC线路的起点和终点，直流电与交流电可经换流站互相转换。变压器将向换流站输送电力，并提供高电流与高电压。

为了将绵延3000公里的**长输电线路上的电力损耗降至较低，并尽可能提高输电效率，必须以较低电流输送电力。而这只有利用高输电电压才能实现。因此，变压器的目标是达到±1100千伏输电电压。输电电压越高，输电损耗就越低。

尺寸和电压控制

西门子在HVDC技术领域居于良好地位。2008年，西门子为**首条800千伏HVDC线路提供了**技术，这次在中国也是如此。针对这个1100千伏的项目，工程师必须专门设计这批变压器，以使其能够处理新的较高电压和电力。几年前，他们曾借助一台原型机来展示将高压电送入变压器的过程。

工程师们所面临的挑战在于控制大型电场。要实现这一点就需要重新设计变压器的绝缘系统。为了使用基于纤维素（固态材料）和矿物油（绝缘液体）的常规绝缘材料，必须全面、详细地掌握这些材料的属性。现在，工程师对绝缘材料进行了巧妙的安排，可**变压器运行与测试的安全。而如将电流与电压引入变压器的套管等组件也必须适应新要求。另一个需要考虑的因素是杂散电磁场。它会导致框架和箱组件损耗。为了较大限度地降低损耗，西门子专家开发出了一种特殊的屏蔽物。

**较大的单相变压器

这台变压器是有史以来较大的单相变压器。它的长度**过37米，宽度达到5米，未装配套管时的运输高度为5.9米。待套管装配完毕后，其高度将达到约13.5米。这样一台变压器的初始重量为490吨。但在现场灌入绝缘液体，并装配好诸如套管等全部组件后，其重量将在800吨以上。目前，西门子是一一家能将这样的变压器整体搬运至较终目的地完成交付的供应商。