北京西门子电线电缆授权代理商 原装正品

上海西齐机电设备有限公司

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供需平衡法案

可再生能源发电的特点要求对能源供应进行灵活管理。这意味着不仅要管理能源生产，同时也要管理用电需求。解决方案：智能网络和智能电表。在奥地利，西门子正在同时测试能源生产管理和需求管理解决方案。

在德国莱比锡的电力交易市场中流行一句话，大意是说每逢经纪人忙到抓狂的时候，就是电价上涨之时。此言不虚，在需求达到高峰的时候，为稳定电网就必须立即增加发电量，这要求启动“备用调峰电厂”，而此类电厂的运营成本往往异常高昂。促使需求达到高峰的原因常常是意外事件，例如很多用户同一时间使用电器，电厂出现故障或输电线路出现故障等。在这些情况下，电力供应商的采购电价通常是平时的10到20倍，这意味着用户的用电价格也可能相应上涨。相反，当电力生产供过于求时，电价也可能会跌破底线。例如，风电场所在地区夜间风力强劲时，便可能出现这种情况。发电量过剩，却无人问津，这时的电力可能要拱手相送，甚至倒贴钱。事实上，德国在2012年第一季度就出现过五次倒贴供电的情况。

上述反常现象背后的本质原因是技术问题。要确保电网的稳定性，就必须控制好电力生产与需求之间的关系，达到产需大体平衡。然而解决此问题的出路并非只有启动或关闭备用电厂。降低需求是一种更高效的解决方案。例如，自2011年起，慕尼黑的宝莱纳啤酒厂与服务提供商Entelios公司建立了“需求响应”合作关系。

当电力生产网络出现供应不足时，宝莱纳啤酒厂可以将耗电量很大的制冷设备短时关闭。有时候，例如酿造“白啤酒”时，制冷设备短暂关闭并无大碍。通过这种方式，宝莱纳可以获得两种形式的经济效益：一是节约用电成本，另一方面，电力生产商向Entelios支付的需求管理费用将分给宝莱纳一部分。

在美国，此类模式早已不是新鲜事物。西门子目前就在测试一个自动需求响应系统，该系统可以帮助调节数千座建筑物的用电需求。整体而言，此类措施将大大减轻电网的负荷。

目前欧洲正在大力推进旨在提高可再生能源发电占比的电力生产系统改革，类似于宝莱纳啤酒厂的需求响应项目将大有可为。需求管理与综合考虑当前发电量与预期需求的电厂管理系统相结合，可以保证电网的稳定性与经济性。通常这种模式被称作DSI，即需求侧集成。

在有些行业，大型电力用户根据与电力生产商签署的协议灵活关闭和重启非关键设备已是司空见惯的举措。将来商业建筑和住户也可以采用这种模式。

到那时，智能电表和智能化的能源管理系统基本上可以做到完全自动化。欧盟正在朝此方向努力，采取的第一步是鼓励智能电表的快速推广应用。到2020年，欧盟绝大部分住户将用上智能电表。与传统的机电式电表相比，智能电表具有诸多优势，包括面向电力公司的上行数据接口，该接口可用于远程超表。

智能电表还具备面向用户的下行通信功能。例如，电力供应商可以向用户传输实时电价信息。这种多费率功能可成为新型业务模式的基础。根据用户输入的偏好设置，智能电表可以决定对电价变化做出何种响应。它们可以切断电器的电源、关闭电器，也可以在电价走低时再重新开启电器。它们可以按设定规则运行，比如：“电价低于X分/度时启动洗衣机，但是无论电价如何，明天晚上之前务必启动洗衣机。”

楼宇自动化系统在智能化需求管理中发挥着重要作用。例如，德国电气、电子与信息技术协会（VDE）开展的“需求侧集成”研究项目估计，在德国，只要电力用户可以接受些许不便，每天就能对85亿瓦的电能进行管理。住户、商业建筑、工业和服务设施占该数字的一半。但理论上讲，若考虑到所有可想到的用电负荷，那么这一数字可增加至250亿瓦。

该研究预计，随着热水机、空调机和电动汽车使用量的增加，在2030年以前，可纳入管理的电量将不断提高。将来，每天都有相当比例的用电需求可以纳入管理。要知道，在正常情况下，德国目前的日均电力需求约为6000万千瓦。其中约有五分之一的需求由间歇性可再生能源发电满足，这对电网稳定性提出了特殊挑战。

打开节电之门。即使研究做得再好，如果没有实践探索，一切构想也不过是纸上谈兵。因此，自2009年底起，西门子奥地利公司参与了在萨尔茨堡开展的智能电网示范项目。在该地区，萨尔茨堡电力公司已安装了大约1000台西门子智能电表。人们对该项新技术的反响如何？在得到当事人同意之后，维也纳科技大学与奥地利科技学院（AIT）联合委派的研究小组对智能电表用户的行为及其对需求管理的影响进行了跟踪研究。

利用软件工程师Green Pocket 开发的网络门户，项目参与者可以使用智能手机或平板电脑实时了解当前的用电情况。这相当于为他们打开了节电之门。当电费超过预设的金额时，该软件会发出警告，研究人员可以观察此类警告是否会影响参与者的行为。此外，研究人员还计划根据相关的用电规则改造智能电网。升级改造之后，一台智能电表就可以搞定一切。西门子萨尔茨堡分公司负责人Wolfgang Schneider表示：“理想情况下，用户根本不会觉察到改造过程，舒适度和便利性不会受到丝毫影响。”

“西门子已经开发出一种支持智能电表与电力公司进行通信的解决方案。在这个方案中，数据可通过电线稳定可靠地传输。”西门子奥地利公司的Wolfgang Bauer补充道，“此外，它还为集成提供了充足的空间，包括集成未来的智能电表功能，以及目前的网络自动化和能源管理基础设施。”在该项研究中开展的一个项目对十栋建筑物的电力负荷进行了调节，而在另一个项目中，研究人员则为萨尔茨堡附近的K?stendorf社区配备了大量光伏系统和电动汽车，以期测试它们与电网的相互影响。

初步的研究结果已经出炉。个人用电需求管理（例如将洗衣机设置为在夜间启动）的效果基本上局限于心理作用。“此类需求管理对用电需求的影响超不过3%”Schneider介绍道。然而，建筑物本身则另当别论。如果建筑物的供暖或空调系统依靠电力运转，那么一栋建筑物最多可以有85%的调荷空间。究其原因，部分上是因为一种称作热惯性的现象，Schneider对此解释如下：“当室外温度为10℃时，一座具有普通隔热能力的大楼在切断供热后，40小时内室温只会下降2℃。多数人不会觉察到这种温度变化。”

另外，在一个前瞻性研究项目中，萨尔茨堡正在建设配备大量传感器的新楼宇。举例而言，该项目修建了18米高的热水蓄水罐，用它来增强大楼的热惯性，同时在需求达到高峰时做出响应。根据计划，整个项目的首批详细研究结果将于2013年春季揭晓。

在十年内，萨尔茨堡目前所实现的一切可能会推广到世界各地，成为人们日常生活的一部分。但是在此之前，要制定出明确的指导方针，同时首要的条件是实现相关设备的互操作性。若没有相应标准，便无法形成规模化市场。欧盟在2012年出台了针对智能电网的硬性标准，预期该标准将促进整个欧洲地区电力行业由智能电表走向智能电网。专家们也在相应调整设备标准和应用方案，信息安全和数据保护是其中的重点考虑事项。在关于新标准的讨论中，西门子目前在萨尔茨堡所采用的技术的影响不可小觑。

在德国，“智能电表网关”也是眼下的一个热门话题，用户不仅可以通过这种网关获取数据，还能借以管理家用电器。在美国，这一领域的应用已经率先迈出一步，美国的西门子客户已经用上一种类似于智能电表的装置。这种“智能能源盒”可以对电价的浮动自动做出响应。在此类装置中，实现节能的核心要素同样是存储在装置中的各种规则。未来，这种能源管理盒可望通过控制宝莱纳啤酒厂的制冷装置这样的设备来防止出现不必要的负荷高峰。

电力市场

展望未来，根据欧盟构想的蓝图，商业用户，甚至个人用户均有望通过“智能市场”（智能化的地方市场）始终享受最低电价。智能市场可通过切断设备的电源或关闭设备来降低电力需求，也可以将此任务委托给“集成商”。集成商将统筹明确表示同意的用户，将其电耗需求调整到不同的时段。具体此类市场将按何种规则运行尚未可知，具体的电价水平也未确定。另外，可以预见软件代理可能还会出售存储容量及电能和断电额度。电动车电池将成为理想的中间存储设备。对于电池发生的损耗，所有者将通过电价或补贴金形式得到补偿。

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北海巨擎

为实现海上风电场并网发电，西门子目前正在建设用于高压直流输电的巨型换流器平台。该平台不仅可以降低输电损耗，而且能够促进外海风电场的开发。

置身光线昏暗的平台内部，空气分外窒闷。实际上，如果没有向导，人在这个庞然大物中很容易迷路，它就是正在位于波罗的海岸边德国Wismar北欧船厂中修建的换流器平台。参观这座设施有如埃及金字塔之行。这样说毫不夸张，该建筑的尺寸堪比法老陵墓。平台高35米，长70米，宽50米，总重量达15000吨。更形象地说，这座设施的高度相当于十层楼，重量相当于25架加满油、载满乘客的空客A380。

平台内部的脚手架上隐约可见工人们的身影。他们身着白色工作服，头戴护目镜。他们在焊接组件，安装先进的设备，将电气工程技术应用到海上，为迈向可再生能源经济添砖加瓦。西门子将在海港城市Wismar和Warnemünde建造三座海上换流器平台，目前正在建设的便是其中的第一个。这些平台将用于高压直流输电（HVDCT）工程。具体而言，它们将集中北海风电场生产的交流电，然后将其转换为直流电，再通过海底电缆将电能传输上岸。

建造这些平台是因为海上风力发电在德国的“能源转型”中发挥着举足轻重的作用。德国计划到2025年将风电占全国总发电量的比例提高到15%。具体而言，到2020年，德国海上风电场的发电量将增加至1000万千瓦，到2030年增加至2500万千瓦。相形之下，目前德国实际上只有两座在运海上风电场（Alpha Ventus和EnBW Baltic一期），总装机容量为20万千瓦。海上风电场具备明显的优势。比如，一台6000千瓦级风力发电机如果安装在海岸，其每年的发电量一般为2300万千瓦时，但是如果安装在海上，则这个数字可以达到3100万千瓦时。由于海上风力更猛，海上风力发电机每年可以全速运转4000小时以上，而相比之下，岸上风力发电机的满负荷运转时间仅为2000小时。换言之，在海上可以采用功率更大的发电机，并且发电机每天有一半的时间可以全速运转。然而，到了陆地上，即使是高性能的6000千瓦发电机，其发电量也会大打折扣，因为在陆地上它们每天全速运转的时间只有六个小时。

远距离输电效率。时至今日，近海风电场始终依赖传统的交流输电系统将电能输送到电网中。这无可非议，毕竟对于80公里以内的短途输电而言，这种方法不仅在技术上可行，还具有经济优势。然而，在远距离输电中，交流输电线路如同电容器一样，每秒钟会充放电50次。海底电缆绝缘层的无功损耗也会导致电能损耗。相较而言，高压直流输电则不存在这样的损耗，因而在60公里以上的远距离输电中，高压直流输电系统要优于交流输电系统。在电压为250千伏至320千伏时，直流输电系统可以在几乎没有损耗的情况下，将电能输送到数百公里以外的地方。“由于外海风电项目需要采用高压直流输电技术，可以说这项技术是能源转型的关键要素。”西门子能源业务领域输电解决方案集团首席执行官Tim Dawidowsky如是道。

新建输电平台的核心是HVDC Plus——西门子的紧凑型高压直流输电换流器。在海上，这个被西门子称之为“海上风电开关柜”（WIPOS）的系统最多可以将100万千瓦交流电转换为直流电。该系统安装在一个浮动平台上面，这个平台可以由拖船拖至安装目的地。平台的台基坐落在海床上，通常在海平面以下20米到40米深的地方。整个台基通过深入海床以下40米到60米的钢桩加以固定。然后台基将稳坐在水面以下，平台的支架装在台基之上。

空中足球场。“安装完成后，这些平台看上去就像是悬在20米高空的足球场，这个高度足够保护台身免受百年一遇的巨浪的冲击。”该平台建设项目的总负责人Christian Schmitt指出，他在汉堡“遥控”该项目。“这个直升飞机起落坪一样的平台的顶点在海平面以上60米左右。” Schmitt的同事Michael Suhr补充道。Suhr拥有20多年的造船和航海工程经验，目前主管平台的施工。“我们完全可以说它是一项开创性的工程。要知道，我们实际上是在建造一条大船，但是它没有船舵和船机。”

这些巨型平台不仅在重量上相当于前代平台的五倍，而且它们可以安放在距离海岸更远的水域中——比前代平台远五倍。此外，这些平台可以安装在深度为前代平台两倍的水域（40米），它们的平均输电容量也达到前代平台的两倍（73万千瓦）。

其中的一个新平台将安装到距离Heligoland海岸100海里的水域中。那里的气候条件极其恶劣，水很深，空气中盐分很高，并且海浪很大。不过此处的风速更高，风电场的发电量也更高，因此如果能克服这些困难，那么回报也会相当可观。

西门子目前承建的高压直流输电平台有四个：BorWin beta、HelWin alpha、HelWin beta和SylWin alpha。这些平台是根据北海中的毗邻岛屿Borkum、Heligoland和Sylt而命名的。SylWin alpha将承担86.4万千瓦的输电任务，将位于Sylt以西70公里处的DanTysk风电场生产的电能输送到电网。由该平台传输的电量可满足150万户德国家庭的用电需求。“这个输电容量相当于一座大型发电厂的发电量。”Suhr说。

将SylWin alpha连接到电网的线路长达160公里，超过其他所有用于海上输电的海底电缆。电能上岸后，将由45公里长的电缆将其传输到位于Büttel的换流站。在这里直流电重新被转换为交流电，然后馈入德国的电网。西门子将与北欧船厂合作完成平台的建造。西门子受TenneTTSO（荷兰与德国合资公司）的委托承建该风电并网工程。

海上风电场Veja Mate和Global Tech 1位于Borkum岛西北125公里的水域中，预计未来这些风电场的发电量将达到80万千瓦。BorWin beta平台首先将来自风力发电机的155千伏交流电进行变压，使电压升至300千伏，然后再将其转换为同等电压的直流电。BorWin beta平台上可容纳高压直流换流站的所有设备：换流器、两台变压器，以及四台用于交流电缆的补偿电抗器和气体绝缘高压开关箱装置。

HelWin alpha和HelWin beta将在Heligoland北部35公里的地方发挥类似作用，它们将分别承担57.6万千瓦和69万千瓦的输电任务。HelWin beta是一个较小的子平台，所以台上不比HelWin alpha，没有舒适的生活设施，只有简陋的避身之所。“呆在这个平台上有些冒险，因为上面没有自来水，唯一的生活装备是一个化学剂马桶。”Suhr笑着说。这些平台通常不会有人值守，电网运营商可以对其进行远程监视。只有在安装施工和后续维护时，平台上才会住人。

英国的未来海上输电平台。上述海上换流站项目再次证明了一个事实，取得开拓性的成绩绝不是一件轻而易举的事情。除要克服技术难题外，新设施还必须能获得客户的首肯。

另外，审批流程远比先前的预计更为耗时。此类流程之所以拖沓缓慢，有两个原因。不仅很多组件需要单独审批，在相关方开始处理订单之前，一些标准也未事先明确定义。由于这些障碍，首个平台将比原计划推迟一年交付。相应的成本也将增加很多。

不过，高压直流输电技术仍然有着巨大的商业潜力——当然不仅仅限于德国。实际上，英国提出了更加远大的海上发电规划。英国计划在2020年以前将海上风电占全国总发电量的比例提高至25%。该国计划分三个阶段将海上风电装机容量逐步提高至4860万千瓦。“英国计划大量建设海上输电平台和风电场，其数量之多，也许几年以后我们就能踩着平台去英国啦。”Suhr风趣地说。

“我们的前进方向是正确的，我们会坚定不移地实施和完成建设可持续发展能源供应体系所需的项目。”Schmitt表示，话语中透露出对北海输电平台工程创举的肯定。按计划首批平台将于2014年开始向电网送电。届时，北海上的这些“金字塔”将在未来的零碳电力生产中发挥重要作用。