在挪威的特隆赫姆，有一座獨一無二的實驗室。在這里，西門子研究人員正在考察極強水壓對供電網(wǎng)絡組件性能的影響。2020年，類似的系統(tǒng)將開始向位于海平面以下3000米的大型石油和天然氣生產(chǎn)基地輸送電力。
2020年，在海底開采石油和天然氣的自給自足型工廠將投入運行。西門子的電網(wǎng)將為其供電。
Jan Erik Lystad說，他并不擔心壓力問題。現(xiàn)年60歲的Lystad是挪威人，作為一名工程師，他已在西門子工作了12年。他說話時的那副神情，讓人一看就不由得信服。他身穿一件藍格子法蘭絨襯衫和牛仔褲，站在那兒，雙手插在褲袋里，仿佛什么事都難不倒他的樣子。Lystad這輩子都沒離開過特隆赫姆，他在這里念大學，在這里養(yǎng)育子女。Lystad身上有股與這座風景如畫的小城相通的氣質(zhì)。在這座僅有18萬居民的小城里，處理違章停車的女警察騎著自行車沿街巡邏，一切看上去都有條不紊。然而，特隆赫姆恬靜的表面背后，隱藏著一座迸發(fā)了無數(shù)奇思妙想和創(chuàng)新的火山，像Lystad這樣的科學家、數(shù)十所研究機構(gòu)和位于特隆赫姆的挪威科技大學數(shù)以千計的莘莘學子，便是其中沸騰的巖漿。引爆這座火山的震中，往往是距特隆赫姆市中心僅幾公里的西門子Bratsbergveien研究中心。2012年，西門子Bratsbergveien研究中心的研究人員開發(fā)了全球**艘電動渡輪?，F(xiàn)在，另一次噴發(fā)即將來臨，因為Lystad的實驗室正在名副其實的“高壓”下工作。
他說：“我們有一間專門用于‘折磨’各種技術組件的測試室。我們將部件置于巨大的壓力之下。這項技術必須能承受高達460巴的壓力。海平面以下4600米的地方的水壓就是這么高?！比欢?，Lystad的這間舉世無雙的“折磨室”并不是什么了不得的創(chuàng)舉。實驗室里，10位工程師正在對各種供電網(wǎng)絡組件進行測試。由這些組件構(gòu)成的電網(wǎng)將向未來的海底工廠輸送電力。從2020年開始，挪威能源企業(yè)Statoil公司計劃采用這樣的自給自足型工廠，在海底開采石油和天然氣。
西門子解決方案將為泵機和壓縮機供應電力。到那時，各網(wǎng)絡組件將不得不證明，它們能夠承受至少3000米深海底的極端條件。這是一項嚴峻的挑戰(zhàn)，因為在如此之深的海底，網(wǎng)絡組件要在無邊無盡的黑暗中承受每平方厘米300公斤的壓力，而在這方面，研究人員沒有任何經(jīng)驗可談。Lystad指出，“變壓器、變頻器和開關等組件必須在這樣的環(huán)境里始終保持正常運行。更重要的是，它們必須在長達30年的時間內(nèi)*保*萬無一失，因為到海底對這些組件進行維修是極其困難的。只有在能夠提供絕對可靠的電力供應時，才能把現(xiàn)在的開采平臺轉(zhuǎn)移到海底?！?
一臺變壓器已順利通過淺水測試。在此之前，其組件均在壓力罐中進行測試（下圖）。
在海底工作。這種配備自有電源系統(tǒng)的自給自足型海底工廠尚未問世。不過，已經(jīng)有少數(shù)設施可在海底工作，它們與浮式平臺相連接，必須通過數(shù)十條電纜單獨為其輸送電力。此外，這些設施從海底開采的石油和天然氣仍需由海面上的浮式設施進行加工。目前，海底系統(tǒng)僅可在淺水區(qū)工作，并且成本不菲，十分復雜。因此，如今海上生產(chǎn)的石油和天然氣大多數(shù)都是由傳統(tǒng)生產(chǎn)平臺開采的，只有一小部分是直接在海底開采的。Lystad認為，這個比例以后會顛倒過來。他說：“在海底深處和北極地帶等開采過去從未開發(fā)過的油氣藏是大勢所趨。但采用傳統(tǒng)技術很難觸及這些地方?！币虼?，在這些區(qū)域，自給自足型水下工廠不失為明智之選。Lystad解釋道，“盡管相比于海面條件，海底條件非常極端，但海底條件也很穩(wěn)定。在海底，水溫常年保持在4℃左右，既不會發(fā)生風暴，也沒有冰山。因此，深海設施比常規(guī)系統(tǒng)的故障率低得多，也更加經(jīng)濟劃算?！彼鼈兣c海面的唯*聯(lián)系是一條電力電纜和一根管道，只要這些海底設施距離海岸不太遠，這些電力電纜和管道就能連接至陸地系統(tǒng)。適于在深海工作的電源系統(tǒng)也能提升海底設施的生產(chǎn)能力，比如，它能確保更多泵機持續(xù)運行。Lystad說：“拜這項新技術所賜，我們可將海底油氣藏的采收率提高至60%左右，而利用現(xiàn)有的海底技術，采收率*多不超過40%?！?
“折磨室”里傳來低沉的嗡嗡聲。地板上井然有序地鋪放著電纜和接頭。研究人員在這座嶄新的“壓力測試實驗室”里開展研究工作已有大約一年時間；過去，這棟建筑物曾是一座電熱采暖系統(tǒng)工廠。戴好護目鏡，Lystad緩步穿過走廊。他身旁是一排采用加固型混凝土建成的測試室。這樣的測試室一共有19間，其中每間都有一扇藍色的金屬門。每扇門上都懸掛著一臺便攜式電腦，屏幕上顯示了各種圖表和數(shù)據(jù)。透過一扇開著的門，可以看到一個銀色的圓筒位于測試室中部。幾條電纜從這個長約兩米的管狀圓筒兩端伸出。Lystad一邊敲擊其中一個圓筒，一邊說道，“這些是我們的壓力罐。每個圓筒都是由重達150公斤的金屬制成。如果我們想要測試某個組件，我們就將之放到這種圓筒中。然后，在圓筒中灌滿油并將之密閉。這樣一來，圓筒內(nèi)部壓力將升高至460巴?！?
在3000米深的海底，組件必須能夠承受每平方厘米300公斤的壓力。
Lystad透露，油的作用是讓這種巨大的壓力在筒內(nèi)均勻分布。他說：“在實際將電網(wǎng)組件安裝到海底之前，將在其整個外殼內(nèi)灌滿油。這樣，相比于常規(guī)充氣式容器，我們的系統(tǒng)更加小巧。更重要的是，我們不再需要復雜的散熱系統(tǒng)，因為油能夠消散熱量?！盠ystad走了三步，來到測試室的另一頭。他說：“圓筒周圍的小空室是從頂部開口的，能夠起到安全屏障的作用。如果壓力測試期間發(fā)生任何差錯，圓筒可通過這個頂部開孔釋放壓力，被測部件則飛快地打到內(nèi)壁上?！?
晶體管、接頭及其他組件均在圓筒內(nèi)部持續(xù)運行長達6個月時間，備受“折磨”。工程師不僅要查驗這些組件能否經(jīng)受住這樣的高壓，始終保持正常功能；他們還想查明這些部件在經(jīng)過20年的工作之后，是否會被用壞。為了進行這樣的耐用性測試，工程師為圓筒配備了一個加熱回路，以保持95℃的恒溫，從而模擬老化過程。當西門子專家“折磨”完這些組件之后，他們將從壓力罐中取出部件并清除其上殘余的油——過濾后，這些油將被重復使用。Lystad說：“然后，我們將進行機械檢查?；旧希覀兊臋z查是將組件拆開，并查看是否有細微的裂縫或變形。”直到檢查員憑其訓練有素的火眼金睛也找不出任何缺陷時，這項技術才能被視為適于在海底深處使用。然而，Lystad指出，部件并不總是能達到標準。“找到能夠承受這樣的極端條件的組件是一項艱巨的挑戰(zhàn)，因為沒有哪家制造商提供專門針對如此之深的海底而設計的產(chǎn)品。我們不斷進入未知領域?！?
西門子研究人員正在位于挪威特隆赫姆的壓力測試實驗室對開關組件（上圖）等深海電網(wǎng)組件進行測試。
無邊無盡的黑暗。當所有部件都順利通過測試之后，將把這些部件裝配成網(wǎng)絡組件，并利用螺絲將之牢牢地固定到一個平臺上——這個平臺四周包裹著一層鋅板，以防止含鹽水造成腐蝕。*后，工程師將把系統(tǒng)裝到一個機殼內(nèi)。他們已經(jīng)完成了**臺深海變壓器，并將這個巨型容器沉入了大海，盡管這次“泡澡”只是在特隆赫姆港灣執(zhí)行的一項測試。Lystad和他的團隊打算在今年裝配一臺重達35噸的開關站。這個已完成一半的龐然大物矗立在大廳內(nèi)靠近壓力實驗室的位置，看起來就像是一艘停在干船塢內(nèi)的潛水艇。工程師計劃在2014年年底之前裝配一臺變頻器，它的作用是確保為油泵或天然氣壓縮機提供適當工作電壓的電源。屆時，該裝置的重量將達到約100噸。Lystad說：“然后，我們將把這三個組件組成一個網(wǎng)絡，進行*終測試?！睖y試期間，這些組件將首次被沉入海底，陷入無邊無盡的黑暗之中。
Lystad得意地撓了撓胡子。他說：“能在大多數(shù)人都認為人類絕對無法到達的地帶工作，是多么令人心馳神往啊?！彼麨樗哪贻p同事們?nèi)〉玫倪M展而欣喜?！拔覀兪且粋€幸福的大家庭，我們與位于特隆赫姆的挪威科技大學合作密切，那是我和我們團隊的所有工程師的母校?！盠ystad不僅在西門子Bratsbergveien研究中心的工作中體現(xiàn)了一以貫之、再接再厲的精神，他在生活中也始終懷有一顆進取之心。在特隆赫姆附近的一座小島上，他有一塊小農(nóng)場。他經(jīng)常與孫子一起到那兒去垂釣——坐在海邊，思緒卻飄到了另一個他傾注畢生熱情的地方——幽暗的海底深處。
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