王肩雷：构建新型电力系统创新电网技术不可或缺-北极星输配电网

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随着全球能源转型步伐加快，电气化程度提高，可再生能源在发电组合中的份额持续增长。根据国家规划的“双碳”工作目标，到2030年非化石能源消费比重将达到25%左右，2060年将达到80%以上。这意味着可再生能源将主导未来中国电力消费的增量，同时逐步实现对传统能源的替代。

“十四五”期间，随着九大陆上新能源基地和五大海上风电基地的持续建设，可再生能源装机和发电量将保持高速增长，未来风光大比例接入电网将使电网来源复杂性加剧，电力系统调节能力受到考验。为此，国家电网和南方电网相继研究制定了相关行动方案，提出了构建坚强主网、柔性配网、电力技术创新等重点任务。

构建新型电力系统、推动电力系统向适应大规模高比例新能源方向演进、确保电力运营的稳定性和灵活性，成为电网的重任，同时也是新时代电网升级所带来的行业机遇。

用高效输电技术助力清洁能源消纳

面对时代机遇，要认清其背后的实际需求，同时要结合中国电力系统的实际情况来选择最为适合的方案。

中国西部水电丰富，远海风能资源丰富，清洁能源的生产与消费存在地域距离，想要保证经济实惠低损耗的电力长途运输，高压直流输电（HVDC）就是眼下最好的答案。一般而言，与传统的交流架空线路相比，在相同电压等级下，HVDC输电线路的损耗要少30%-50%。在输电走廊宽度相同时，HVDC输电线路将比交流架空输电线路至少多输送30%-40%的电力。

目前，西门子能源的HVDC技术已在全球多个地区得到应用，包括意大利970公里的高压直流输电线路、德国390公里的海上风电场输送项目、爱尔兰500公里的海底电缆线路等。

在中国，截至2021年，西门子能源已助力中国34个高压直流输电项目顺利投运，包括葛洲坝-上海±500kV直流输电、贵州天生桥至广州±500kV直流输电、云南至广东±800kV直流输电、昌吉-古泉±1100kV特高压直流输电、乌东德电站送电至广东广西±800kV多端柔性直流工程等。

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云广特高压直流输电系统

多年来，西门子能源的HVDC技术已经证明了其高性能和可靠性，并且高度契合中国可再生能源快速增长带来的电网升级需求。

电力基础设施也要减排

HVDC已成为构建坚韧的电网系统的关键技术之一，但这只是实现能源系统转型的一部分。随着低碳技术的进步，我们应对气候变化的责任也愈发重大。电网是能源系统的核心环节，以创新减排技术、新型环保电力装备提升电力系统的现代化水平亦是能源工作的重点。

比如，目前广泛应用的高压开关设备仍在使用对气候有害的六氟化硫（SF6）。该气体是一种优异的绝缘气体，但其全球变暖潜能（GWP）为25200，是对气候影响最大的气体之一，已被国际认定为禁止排放的六种温室气体之一。在近日举行的中国电机工程学会2023年工作会议上，“如何实现环保绝缘气体等压替代SF6气体并实现工程应用”被审定为“2023年度电力领域重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题。”

西门子能源结合自身的经验开发了Blue环保型产品组合，采用真空断路器灭弧实现电路开合功能，并应用“洁净空气”作为绝缘介质。该技术可用于气体绝缘开关设备、断路器和互感器，在设备的整个生命周期内实现二氧化碳当量排放均为零。

去年底，西门子能源首次将66 kV零碳无氟环保型气体绝缘开关（66 kV Blue GIS）规模化应用在国家电投的神泉二海上风电项目。按照国家标准的正常泄漏率算，西门子能源提供的36台设备全生命周期总共可以减少7303吨二氧化碳排放量。此外，在无锡的国内首座110千伏“零碳”变电站也采用了该技术，预计全生命周期内将减少碳排放1.8万吨。

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西门子能源66 kV Blue GIS

除了Blue环保型产品组合，西门子能源也成功研发了“绿色”变压器——采用可生物降解的天然酯绝缘技术替代传统矿物油。西门子能源酯类油变压器结构紧凑、重量轻，抗腐蚀能力强、抗震性能优异，尤其适用海上环境。

目前，西门子能源已为中国首个商用66kV海上风电场——浙江华电台州玉环海上风电一期项目提供了22台酯类油变压器，预计减少约58.4万吨二氧化碳排放；此外为神泉二项目提供了36台酯类油变压器，运行损耗远低于国家标准要求值，可确保神泉二项目实现稳定、安全、高效和环保地并网运行。

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西门子能源酯类油变压器

海上风电作为国家可再生能源发展的重要方向之一，如今正朝朝深远海开发。这对海上风电技术提出了更高的要求，且海上升压站建设点离岸距离越远，建设的成本也越来越高。

西门子能源结合自身海上风电电网接入系统解决方案的先进经验联合中国合作伙伴共同为中国开发300MW和500MW变电容量的预装式模块化海上变电站（简称PMOS）解决方案，并已获得中国船级社（CCS）颁发的原则性批准证书（AIP）。在海上风电降本的大环境下，西门子能源的PMOS解决方案采用紧凑型轻量化设计，大幅降低建设周期及成本，为中国海上风电伙伴带来了直接的降本解决方案。

加深本土化，融入中国电力升级道路

伴随着中国可再生能源的快速发展，电网每时每刻都在面对升级的考验。从目前对电网的评估来看，我们还有许多工作亟待完成，不仅需要对现有电网基础设计进行扩容，还需要创新的技术解决方案，以应对可再生能源带来的波动性。

在这一过程中，我们需要不断协调可持续性、可靠性和经济性三者之间的平衡。能源转型的复杂性决定了这一工作不是单独一个国家、企业、组织所能实现的，需要汇集全球合作伙伴的力量，才能在全球各地以及各行各业中减缓甚至逆转气候变化带来的负面影响。

西门子能源基于自身长期且丰厚的技术储备和本地化举措，持续打磨出更适合中国电力系统的产品和技术方案。在中国，西门子能源拥有一个创新中心和五个工程技术中心，致力于全球先进技术的引进与本地化、本地技术研发、技术成果的产业化与商业化以及试验示范项目的试点实施。西门子能源在生产制造中也在加深本地化进程，并践行低碳路线，位于广州、上海和沈阳的三家工厂在近期荣获国家级绿色工厂的认证。

西门子能源将以本地化价值链和全球资源继续与中国伙伴深入合作，支持中国的能源绿色转型，共同深化电网技术创新，携手推进中国电网的现代化建设，助力中国“双碳”目标实现。

文章作者：西门子能源有限公司电网科技集团总经理王肩雷

( 来源: 北极星输配电网作者: 王肩雷 )

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