西門子能源:構建新型電力系統,創新電網技術不可或缺

隨著全球能源轉型步伐加快,電氣化程度提高,可再生能源在發電組合中的份額持續增長。根據國家規劃的“雙碳”工作目標,到2030年非化石能源消費比重將達到25%左右,2060年將達到80%以上。這意味著可再生能源將主導未來中國電力消費的增量,同時逐步實現對傳統能源的替代。

文|  西門子能源有限公司電網科技集團總經理 王肩雷

“十四五”期間,隨著九大陸上新能源基地和五大海上風電基地的持續建設,可再生能源裝機和發電量將保持高速增長,未來風光大比例接入電網將使電網來源復雜性加劇,電力系統調節能力受到考驗。為此,國家電網和南方電網相繼研究制定了相關行動方案,提出了構建堅強主網、柔性配網、電力技術創新等重點任務。

構建新型電力系統、推動電力系統向適應大規模高比例新能源方向演進、確保電力運營的穩定性和靈活性,成為電網的重任,同時也是新時代電網升級所帶來的行業機遇。

用高效輸電技術助力清潔能源消納

面對時代機遇,要認清其背后的實際需求,同時要結合中國電力系統的實際情況來選擇最為適合的方案。

中國西部水電豐富,遠海風能資源豐富,清潔能源的生產與消費存在地域距離,想要保證經濟實惠低損耗的電力長途運輸,高壓直流輸電(HVDC)就是眼下最好的答案。一般而言,與傳統的交流架空線路相比,在相同電壓等級下,HVDC輸電線路的損耗要少30%-50%。在輸電走廊寬度相同時,HVDC輸電線路將比交流架空輸電線路至少多輸送30%-40%的電力。

目前,西門子能源的HVDC技術已在全球多個地區得到應用,包括意大利970公里的高壓直流輸電線路、德國390公里的海上風電場輸送項目、愛爾蘭500公里的海底電纜線路等。

在中國,截至2021年,西門子能源已助力中國34個高壓直流輸電項目順利投運,包括葛洲壩-上?!?00kV直流輸電、貴州天生橋至廣州±500kV直流輸電、云南至廣東±800kV直流輸電、昌吉-古泉±1100kV特高壓直流輸電、烏東德電站送電至廣東廣西±800kV多端柔性直流工程等。

云廣特高壓直流輸電系統

多年來,西門子能源的HVDC技術已經證明了其高性能和可靠性,并且高度契合中國可再生能源快速增長帶來的電網升級需求。

電力基礎設施也要減排

HVDC已成為構建堅韌的電網系統的關鍵技術之一,但這只是實現能源系統轉型的一部分。隨著低碳技術的進步,我們應對氣候變化的責任也愈發重大。電網是能源系統的核心環節,以創新減排技術、新型環保電力裝備提升電力系統的現代化水平亦是能源工作的重點。

比如,目前廣泛應用的高壓開關設備仍在使用對氣候有害的六氟化硫(SF6)。該氣體是一種優異的絕緣氣體,但其全球變暖潛能(GWP)為25200,是對氣候影響最大的氣體之一,已被國際認定為禁止排放的六種溫室氣體之一。在近日舉行的中國電機工程學會2023年工作會議上,“如何實現環保絕緣氣體等壓替代SF6氣體并實現工程應用”被審定為“2023年度電力領域重大科學問題、工程技術難題和產業技術問題?!?/p>

西門子能源結合自身的經驗開發了Blue環保型產品組合,采用真空斷路器滅弧實現電路開合功能,并應用“潔凈空氣”作為絕緣介質。該技術可用于氣體絕緣開關設備、斷路器和互感器,在設備的整個生命周期內實現二氧化碳當量排放均為零。

去年底,西門子能源首次將66 kV零碳無氟環保型氣體絕緣開關(66 kV Blue GIS)規?;瘧迷趪译娡兜纳袢I巷L電項目。按照國家標準的正常泄漏率算,西門子能源提供的36臺設備全生命周期總共可以減少7303噸二氧化碳排放量。此外,在無錫的國內首座110千伏“零碳”變電站也采用了該技術,預計全生命周期內將減少碳排放1.8萬噸。

西門子能源66 kV Blue GIS

除了Blue環保型產品組合,西門子能源也成功研發了“綠色”變壓器——采用可生物降解的天然酯絕緣技術替代傳統礦物油。西門子能源酯類油變壓器結構緊湊、重量輕,抗腐蝕能力強、抗震性能優異,尤其適用海上環境。

目前,西門子能源已為中國首個商用66kV海上風電場——浙江華電臺州玉環海上風電一期項目提供了22臺酯類油變壓器,預計減少約58.4萬噸二氧化碳排放;此外為神泉二項目提供了36臺酯類油變壓器,運行損耗遠低于國家標準要求值,可確保神泉二項目實現穩定、安全、高效和環保地并網運行。

西門子能源酯類油變壓器

海上風電作為國家可再生能源發展的重要方向之一,如今正朝朝深遠海開發。這對海上風電技術提出了更高的要求,且海上升壓站建設點離岸距離越遠,建設的成本也越來越高。

西門子能源結合自身海上風電電網接入系統解決方案的先進經驗聯合中國合作伙伴共同為中國開發300MW和500MW變電容量的預裝式模塊化海上變電站(簡稱PMOS)解決方案,并已獲得中國船級社(CCS)頒發的原則性批準證書(AIP)。在海上風電降本的大環境下,西門子能源的PMOS解決方案采用緊湊型輕量化設計,大幅降低建設周期及成本,為中國海上風電伙伴帶來了直接的降本解決方案。

加深本土化,融入中國電力升級道路

伴隨著中國可再生能源的快速發展,電網每時每刻都在面對升級的考驗。從目前對電網的評估來看,我們還有許多工作亟待完成,不僅需要對現有電網基礎設計進行擴容,還需要創新的技術解決方案,以應對可再生能源帶來的波動性。

在這一過程中,我們需要不斷協調可持續性、可靠性和經濟性三者之間的平衡。能源轉型的復雜性決定了這一工作不是單獨一個國家、企業、組織所能實現的,需要匯集全球合作伙伴的力量,才能在全球各地以及各行各業中減緩甚至逆轉氣候變化帶來的負面影響。

西門子能源基于自身長期且豐厚的技術儲備和本地化舉措,持續打磨出更適合中國電力系統的產品和技術方案。在中國,西門子能源擁有一個創新中心和五個工程技術中心,致力于全球先進技術的引進與本地化、本地技術研發、技術成果的產業化與商業化以及試驗示范項目的試點實施。西門子能源在生產制造中也在加深本地化進程,并踐行低碳路線,位于廣州、上海和沈陽的三家工廠在近期榮獲國家級綠色工廠的認證。

西門子能源將以本地化價值鏈和全球資源繼續與中國伙伴深入合作,支持中國的能源綠色轉型,共同深化電網技術創新,攜手推進中國電網的現代化建設,助力中國“雙碳”目標實現。

本文為轉載內容,授權事宜請聯系原著作權人。

西門子能源

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西門子能源:構建新型電力系統,創新電網技術不可或缺

隨著全球能源轉型步伐加快,電氣化程度提高,可再生能源在發電組合中的份額持續增長。根據國家規劃的“雙碳”工作目標,到2030年非化石能源消費比重將達到25%左右,2060年將達到80%以上。這意味著可再生能源將主導未來中國電力消費的增量,同時逐步實現對傳統能源的替代。

文|  西門子能源有限公司電網科技集團總經理 王肩雷

“十四五”期間,隨著九大陸上新能源基地和五大海上風電基地的持續建設,可再生能源裝機和發電量將保持高速增長,未來風光大比例接入電網將使電網來源復雜性加劇,電力系統調節能力受到考驗。為此,國家電網和南方電網相繼研究制定了相關行動方案,提出了構建堅強主網、柔性配網、電力技術創新等重點任務。

構建新型電力系統、推動電力系統向適應大規模高比例新能源方向演進、確保電力運營的穩定性和靈活性,成為電網的重任,同時也是新時代電網升級所帶來的行業機遇。

用高效輸電技術助力清潔能源消納

面對時代機遇,要認清其背后的實際需求,同時要結合中國電力系統的實際情況來選擇最為適合的方案。

中國西部水電豐富,遠海風能資源豐富,清潔能源的生產與消費存在地域距離,想要保證經濟實惠低損耗的電力長途運輸,高壓直流輸電(HVDC)就是眼下最好的答案。一般而言,與傳統的交流架空線路相比,在相同電壓等級下,HVDC輸電線路的損耗要少30%-50%。在輸電走廊寬度相同時,HVDC輸電線路將比交流架空輸電線路至少多輸送30%-40%的電力。

目前,西門子能源的HVDC技術已在全球多個地區得到應用,包括意大利970公里的高壓直流輸電線路、德國390公里的海上風電場輸送項目、愛爾蘭500公里的海底電纜線路等。

在中國,截至2021年,西門子能源已助力中國34個高壓直流輸電項目順利投運,包括葛洲壩-上?!?00kV直流輸電、貴州天生橋至廣州±500kV直流輸電、云南至廣東±800kV直流輸電、昌吉-古泉±1100kV特高壓直流輸電、烏東德電站送電至廣東廣西±800kV多端柔性直流工程等。

云廣特高壓直流輸電系統

多年來,西門子能源的HVDC技術已經證明了其高性能和可靠性,并且高度契合中國可再生能源快速增長帶來的電網升級需求。

電力基礎設施也要減排

HVDC已成為構建堅韌的電網系統的關鍵技術之一,但這只是實現能源系統轉型的一部分。隨著低碳技術的進步,我們應對氣候變化的責任也愈發重大。電網是能源系統的核心環節,以創新減排技術、新型環保電力裝備提升電力系統的現代化水平亦是能源工作的重點。

比如,目前廣泛應用的高壓開關設備仍在使用對氣候有害的六氟化硫(SF6)。該氣體是一種優異的絕緣氣體,但其全球變暖潛能(GWP)為25200,是對氣候影響最大的氣體之一,已被國際認定為禁止排放的六種溫室氣體之一。在近日舉行的中國電機工程學會2023年工作會議上,“如何實現環保絕緣氣體等壓替代SF6氣體并實現工程應用”被審定為“2023年度電力領域重大科學問題、工程技術難題和產業技術問題?!?/p>

西門子能源結合自身的經驗開發了Blue環保型產品組合,采用真空斷路器滅弧實現電路開合功能,并應用“潔凈空氣”作為絕緣介質。該技術可用于氣體絕緣開關設備、斷路器和互感器,在設備的整個生命周期內實現二氧化碳當量排放均為零。

去年底,西門子能源首次將66 kV零碳無氟環保型氣體絕緣開關(66 kV Blue GIS)規?;瘧迷趪译娡兜纳袢I巷L電項目。按照國家標準的正常泄漏率算,西門子能源提供的36臺設備全生命周期總共可以減少7303噸二氧化碳排放量。此外,在無錫的國內首座110千伏“零碳”變電站也采用了該技術,預計全生命周期內將減少碳排放1.8萬噸。

西門子能源66 kV Blue GIS

除了Blue環保型產品組合,西門子能源也成功研發了“綠色”變壓器——采用可生物降解的天然酯絕緣技術替代傳統礦物油。西門子能源酯類油變壓器結構緊湊、重量輕,抗腐蝕能力強、抗震性能優異,尤其適用海上環境。

目前,西門子能源已為中國首個商用66kV海上風電場——浙江華電臺州玉環海上風電一期項目提供了22臺酯類油變壓器,預計減少約58.4萬噸二氧化碳排放;此外為神泉二項目提供了36臺酯類油變壓器,運行損耗遠低于國家標準要求值,可確保神泉二項目實現穩定、安全、高效和環保地并網運行。

西門子能源酯類油變壓器

海上風電作為國家可再生能源發展的重要方向之一,如今正朝朝深遠海開發。這對海上風電技術提出了更高的要求,且海上升壓站建設點離岸距離越遠,建設的成本也越來越高。

西門子能源結合自身海上風電電網接入系統解決方案的先進經驗聯合中國合作伙伴共同為中國開發300MW和500MW變電容量的預裝式模塊化海上變電站(簡稱PMOS)解決方案,并已獲得中國船級社(CCS)頒發的原則性批準證書(AIP)。在海上風電降本的大環境下,西門子能源的PMOS解決方案采用緊湊型輕量化設計,大幅降低建設周期及成本,為中國海上風電伙伴帶來了直接的降本解決方案。

加深本土化,融入中國電力升級道路

伴隨著中國可再生能源的快速發展,電網每時每刻都在面對升級的考驗。從目前對電網的評估來看,我們還有許多工作亟待完成,不僅需要對現有電網基礎設計進行擴容,還需要創新的技術解決方案,以應對可再生能源帶來的波動性。

在這一過程中,我們需要不斷協調可持續性、可靠性和經濟性三者之間的平衡。能源轉型的復雜性決定了這一工作不是單獨一個國家、企業、組織所能實現的,需要匯集全球合作伙伴的力量,才能在全球各地以及各行各業中減緩甚至逆轉氣候變化帶來的負面影響。

西門子能源基于自身長期且豐厚的技術儲備和本地化舉措,持續打磨出更適合中國電力系統的產品和技術方案。在中國,西門子能源擁有一個創新中心和五個工程技術中心,致力于全球先進技術的引進與本地化、本地技術研發、技術成果的產業化與商業化以及試驗示范項目的試點實施。西門子能源在生產制造中也在加深本地化進程,并踐行低碳路線,位于廣州、上海和沈陽的三家工廠在近期榮獲國家級綠色工廠的認證。

西門子能源將以本地化價值鏈和全球資源繼續與中國伙伴深入合作,支持中國的能源綠色轉型,共同深化電網技術創新,攜手推進中國電網的現代化建設,助力中國“雙碳”目標實現。

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