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恭候您的来电！

未来，或许我们使用的大部分电能都将来自可再生能源。海上风电场的前景尤为光明，因为海上的风力比陆地更强劲、更持久，并且公众反对声小。但对海上发电机组进行检修是一个艰巨的任务，因为它们往往远离陆地，所以当天气恶劣时，要前往海上风电场不仅困难而且危险重重。

本周，西门子的两艘全新海上服务运营船（SOVs）在德国罗斯托克港和汉堡港下水，有望改变海上风电场服务格局。其所采用的技术将大幅降低与天气相关的风险。

充满机会的海洋

负责西门子风电海上服务的西门子船舶与航空解决方案部门负责人René Wigmans表示：“这两艘新船为我们的检修服务和维护规划业务开辟了新的机会。这种船只每次可以在风电场停靠数周，因此，我们的技术人员可以名副其实地走路去上班。这将缩短恶劣天气造成的停工时间，提高工作效率。我们的技术人员也能够更加安全、更加便捷地对风电机组进行检修。与此同时，这种船只还可为风电场提供备件。”

Ampelmann系统是SOV特殊适航性的补充：它能补偿海浪运动，因而哪怕在暴风雨中也可以达到风电场，对发电机组进行检修。

2013年，西门子与丹麦造船企业Esvagt公司签订合同，建造以英国造船工程师William Froude（1810年–1879年）命名的服务运营船“Esvagt Froude号”及其姊妹船“Esvagt Faraday号”。虽然船身是在土耳其制造，但终装配是在挪威的Havyard Ship Technology造船厂完成。该公司在建造面向石油和天然气行业的特种船舶方面拥有丰富经验，但全新服务运营船在许多方面都是的，要求一丝不苟的规划和专门的技术知识。

全体登船!

得益于颠倒式舰首设计和巨大的船尾甲板，Havyard的船只设计能够在巨浪滔天的大海上实现高速平稳航行。高大船头的另一个特征是非对称玻璃桥楼和大大的舷窗。巨大的后甲板为安全转移小型检修船提供了空间。

甲板下部是面积达430平方米的仓储区，可容纳6个标准集装箱，装载数以千计的备件。过去，短缺的备件必须由小型船只运来，这往往需要数小时航程。而这两艘新的服务船只可以将备件直接存放在船体内，并在现场直接使用。

西门子技术人员可以顺利地将设备运送至风电机组。

波浪运动液压补偿和高高的围栏可提供保护，哪怕海上波涛汹涌，狂风大作。

2015年6月23日，Esvagt Froude在罗斯托克港下水。

2015年6月25日在汉堡港举行服务运营船Esvagt Faraday下水仪式。

负责北海Butendiek风电场海上服务的西门子项目经理Ingo Bischof表示：“这弥补了海上物流领域由来已久的缺失环节。管理一座风电场要求成熟精密的监控计划，我们的SOV让我们得以做到这一点。目前，北海海上风电场有80台风电机组。我们过去前往每台风电机组用时为30分钟。有了这种新的船只，前往风电场和在风电场内部转移的用时大大缩短，我们可以更加安全地转移技术人员，能够在比以往更加恶劣的天气条件下工作。”

这种船只的一个特别之处是荷兰Ampelmann公司建造的舷梯步桥，哪怕海面波涛汹涌，它也能确保技术人员安全前往发电机组。这个系统不是一个静态平台，而是一个长25米的液压步桥，它通过计算机控制来保持稳定位置，当船只随波起伏时，帮助它适应波浪运动。这个系统可以使技术人员“步行去工作”，哪怕在浪高2.5米时也能正常工作。

起锚！

漂浮在遥远的海面上，需要的不只是稳定的步桥。这些船只配备了特殊传动系统和柴油发动机，允许它们在漫长的维护过程中保持位置稳定。得益于西门子Blue Drive系统，这些柴油机能够低速运行，从而节省燃油。

服务运营船Esvagt Froude号的个任务是从船籍港罗斯托克港前往BALTIC2风电场，为其提供检修和维护。差不多同一时期，与Froude号同样大小的Faraday号将驶离丹麦埃斯比约港，前往Butendiek风电场。

早在1874年，西门子的艘Faraday 号下水完成敷设93,000公里海底电缆。新一代服务运营船将沿着开拓者的足迹，创造更加辉煌的历史。

数据中心是当今信息驱动型经济的枢纽。从社交网络和在线银行，到企业和政府数据库，数据中心确保安全迅速的访问。作为一个年销售额高达数百亿美元的市场，数据中心对楼宇自控、效率、安全和安防有着高要求。虽然进入这个快速增长的市场时间相对较短，但西门子可提供全面的楼宇和能源管理解决方案。

您永远也猜不到这是一座工厂。没有卡车隆隆驶来运送原料，也没有重型车辆将产品运出工厂。产品包装作业更是闻所未闻。停车场仅容得下数辆车（不过也只有几个人有权进入这里）。不过这里业务却十分红火，而且极具竞争力，每隔18到24个月，大多数生产设备都要更新换代，而每次升级都会大幅增加产能。

欢迎来到数字化工厂的世界——这就是信息经济的真正枢纽：数据中心。在这里，不仅工厂的全部信息和通信系统都是软件驱动的，而且终产品是没有重量的，可以无限再生产，几乎是免费提供，并且可以在地球任何角落即时获取。西门子数据中心解决方案全球负责人John Kovach表示：“数据中心就是工厂，而我们拥有悠久的改造工厂历史。的区别在于，这里的产品是数据。”

数据中心市场非常庞大，的数据中心行业每日和分析资源站点Data Center Knowledge认为，目前托管数据中心，即为各类客户提供数据托管服务的数据中心，其全球市场年收入规模高达250亿美元。Data Center Knowledge估计，全球有近3,700个这样的数据中心。此外，IT研究和咨询公司451 Research认为，到2017年，托管数据中心全球市场规模将达到360亿美元。

这还没有计入个别企业独立运行的成千上万小型数据中心，以及国际搜索巨头和社交网络企业运行的巨型数据中心。而言之，据西门子统计，2013年，全球50多万个数据中心存储着约4.4泽字节数据，这足以装满近380亿部128G 的iPad。

有大脑的建筑物

但数据中心的背后也有其不足之处：巨大的耗电量和二氧化碳排放。全球范围内，数据中心耗电量约占耗电量的2%。美国资源防御委员会（NRDC）近发布的一份报告称，这些设施“在2013年的耗电量估计为910亿度……是纽约市所有家庭用电量的两倍以上……预计，到2020年，年耗电量将增至1,400亿度左右。”

数据中心50%左右的耗电量是用于IT运行——换句话说，为服务器供电。这不属于西门子业务范围。但数据中心另一半耗电量是用于建筑物本身，其中30%左右是用于制冷——这正是西门子的业务。

尽管进入这个领域的时间相对较短（西门子于2012年进入数据中心市场），但西门子已然是举足轻重的市场参与者。归功于其在楼宇科技和能源管理领域的优势地位，西门子在数据中心能源基础设施市场的地位日益提高，年增速高达30%，差不多是市场增速的3到4倍。Kovach指出：“我们的数据中心业务开展区域还很小，但我们占有可观的份额。我们的竞争优势在于，我们的产品组合十分广博，并且能够为任何数据中心的能源基础设施提供全面的解决方案。此外，我们的业务遍及全球。能够同时拥有全球资源和地方资源的公司很少。这一切融合在一起，使我们具备了提供数据中心技术专长和降低风险的能力。”

到2017年，托管数据中心全球市场规模将达到360亿美元。

简而言之，在尽可能提升数据中心建筑物的安全、安防和效率方面，西门子有丰富的经验可资借鉴。譬如，西门子已获的“Demand Flow”解决方案可以在数据中心冷却水系统中优化所有耗电组件的运行。Kovach说：“相较于其他解决方案，这项技术可为褐色地带的设施节省耗电量20%至30%。”

在电能管理方面，西门子提供的SEM3系列产品可以测定电流、电压、耗电量及许多其他参数。Kovach解释道：“这个电力监测解决方案不仅提供关于电力系统本身的信息，而且提供关于电网电力的质量和一致性的信息。对于数据中心运营者而言，这些信息十分重要，因为它有助于确保数据中心永不停机，并且尽可能实现高的效率。”

从热力型数据地图到智能散热

通常没有窗户的一体式幕墙，让数据中心看上去仿佛一个鞋盒。然而一旦进入内部，访客将置身于一个飞速演进的环境。服务器处理能力按摩尔定律增长，设备要定期更新换代。这个时候，数据中心的耗电和温度情况会发生显著变化。对此，传统常规的楼宇管理系统做出的响应仅仅是通过加大散热力度将热点温度降至基准温度。但通过运用计算流体动力学来分析空气循环和温度，“现在可以直观显示和分割数据中心热图，使客户能看到更换服务器产生的影响，并相应地实时优化能耗，”Kovach解释道。从根本上讲，这便是西门子数据中心基础设施管理（DCIM）解决方案Datacenter Clarity LC的工作方式。基于目前11,000家企业在用的西门子PLM Teamcenter平台，Datacenter Clarity LC是一项可轻松扩展的成熟技术。Kovach补充道：“我们认为，相比市场上的其他产品，这是一个巨大优势。”他指出，这个系统不仅能从经验中学，而且可以在实施之前直观显示多种不同情况的潜在影响。

一体化安全

同能源管理一样，在数据中心安全和安防方面，西门子也采取一体化做法。在这方面，指导思想是通过保护所有运行过程来确保业务连续性。为此，西门子提供一系列应对物理威胁的解决方案，从火灾探测、边界防护和入侵检测，到门禁控制和货物出入监视，不一而足。此外，西门子提供适用于配电室和UPS机房等特定安全区域和计算机房的门禁解决方案，以及智能视频监控系统。不仅如此，为了大限度地提升响应灵活性、控制能力和全天候安全性，管理系统整合了数据中心内的所有安全系统。Kovach说：“我们为许多数据中心提供这些服务。我们的价值在于有能力整合诸多要素，提供一个全面解决方案。”

电能优化。计算流体动力学（CFD）计算有助于在建造和升级之前，为数据中心确定高能效的配置。

安全。西门子软件记录事件日志，显示告警事件。

信息技术。400多个通信协议涵盖诸如高级IT监测接口等服务。

监测。可以实时显示并监测告警、用电、服务器CPU温度和IT相关指标。

展望未来

考虑到数字信息技术创新突飞猛进，您或许想知道数据中心业务将何去何从。Kovach指出了两大市场趋势：计算能力遵照摩尔定律稳步增长；以及托管数据中心和大规模数据中心市场以两位数速度增长。另一方面，公司数据中心则呈现了显而易见的缓慢下降趋势。推动这些发展的因素包括备用设施需求、全天候服务，以及很高的技术和安全要求，所有这一切都更亲睐规模经济效益和托管数据中心。

随着朝向更大更多集中式数据中心发展的趋势的不断加强，还将有越来越多的数据中心投资部署自有发电系统——其中大部分是可再生能源发电系统，这个趋势进而将刺激对蓄能技术的需求。但在Kovach看来，增长动力更多地来自更好更快的服务器和模块化，而非有着新奇外表的花花架子。他说：“模块化市场的年增速为18%至22%。”对于发展中和发达来说，皆是如此。

效率水平和自动化程度越来越高也是主要趋势。Kovach指出：“这些趋势在很大程度上是软件技术进步的结果，高级软件可以进行更加精密的分析，能够比人类做出更的连续精细调整。”软件也允许数据中心在短时间内将运行从一个地方转移到另一个地方，以便分担计算和电能负载，或者在发生灾难时确保平稳运行。

Kovach表示：“未来将产生几乎无限多的数据。那些能够充分利用其中部分数据的个人和企业将获得大。西门子的任务是提供系统和技术专长，推动这种新的数据经济蒸蒸日上。”

在发电和输配电领域，氢的重要性必将不断提升。它不仅能用来储存过剩的风电和太阳能电能，而且可作为汽车燃料。此外，它还能结合可再生二氧化碳，用来制造用于塑料生产的原料。

这多么浪费！在德国北部，大风呼啸而过，而附近风电场的许多风力发电机却静止不动。西门子电解业务部的产品Erik Wolf指出：“北海沿岸的风电场在长达20%的时间里必须停机，否则就会产能过剩。这是可再生能源面临的主要挑战——因天气条件变化而带来生产波动。换句话说，供应并非像传统发电厂一样基于需求。”德国联邦网络管理局发布的监测报告称，风电以每年增加数百万千瓦的速度发展，已令德国电网不堪重负。2009年，德国风力发电量为7,400万度；2010年，这个数字增至12,700万度，2011年为42,000万度，2012年为38,500万度。

这就是风力发电机经常在大风天停转，二氧化碳排放量大的传统燃煤电厂在无风天重新并网的原因所在。随着德国越来越多地利用风能和太阳能，这种情况越来越显著。德国联邦政府表示，该国的目标是到2030年利用可再生能源满足其50%的电力需求，到2050年满足其80%的电力需求。这些目标如果没有大规模的储能系统将无法实现。这些储能系统能储存风能产生的过剩电力并在需求高峰时将其重新馈送至电网。德国联邦环境部议会国务秘书Katherina Reiche表示：“为了迎接可再生能源系统的未来挑战，我们需要不同的储能技术，以满足从几秒钟、几小时到数天或数周的储能需求。”当然，并非只有德国存在这种情况。许多其他正在扩大利用可再生能源的也需要为其电网配备储能系统。Wolf补充道：“我们在丹麦、美国等许多地方就此参与详细的探讨。”

对于储存过剩电能，电解技术必将扮演一个关键角色。水在电流的作用下分解成氧和氢。在200巴压力下，氢气的能量密度堪比锂离子电池。大量的氢气可储存在天然气储气盐穴中，或者可储存在现有的天然气管道中，天然气管道可轻松地容纳5%的氢气。从纯粹数学意义上而言，单就后者就可储存以氢气形式存在的1,300亿度电能，这差不多相当于德国年耗电量的四分。

地下储存

在无风天或阴天，氢气可从盐穴中抽出，比如输送给联合循环电厂进行发电。当然，目前还没有轮机能燃烧纯氢——但从2018年起，这项技术将成为现实。西门子正在研发能利用纯氢作为燃料的燃气轮机。尽管有大约一半的电能会在电解和燃气轮机发电过程中损失，但是风电场不会再因为产能过剩而停机。

此外，发电波动问题也可得以解决。Wolf说：“在德国，取决于未来耗电情况，我们将需要多400个氢气储气穴，每个储气穴的容量为50万立方米。目前，我们已经有了200个可以使用的天然气储气穴。这400个洞穴多可储能600亿度，大约相当于德国年度电力需求的10%。这足以应对较长时间的风能或太阳能发电波动。英国和美国的两个小型氢气储气穴已经运行多年，充分表明这种储能形式是安全的。预计一套典型氢气储能设施的成本在1,000万欧元至3,000万欧元之间。电力公司还需要投资通常成本在5,000万欧元至7亿欧元之间的燃气发电以及电解设施。

电力公司看到了氢气技术的巨大潜力。德国RWE电力公司研究部的Sebastian Bohnes博士表示：“我们希望实现大幅度的二氧化碳减排。因此，我们正在开发全新的高效电厂技术，并运营越来越多的风电场。如今，风力发电机由于电网瓶颈而被迫时常停机。随着可再生能源利用规模的扩大，产能过剩问题必将日益突出。电解技术提供了一种有趣的以氢气形式储存过剩电能的方式。”这就要求利用电能来生产富能气体的电解槽能够迅速响应波动的电能。迄今为止，响应时间长达数分钟的现有系统都太慢。

灵活的氢气工厂

为此，多年来，西门子中央研究的研究人员一直在研究一种更为灵活的替代性电解技术。在这种电解槽中，质子交换膜（PEM）将两个分别分解产生氧和氢的电极隔离开来——这与传统的碱性电解技术正好相反。“我们的PEM电解槽可在几毫秒内作出响应，并可短时运行于三倍于其额定功率的功率水平下。换句话说，即使发电量突然大增，它都可轻松储存过剩的电能。”

现在，西门子的PEM技术已经足够成熟，能走出实验室投入实际应用。在额定功率为10千瓦（kW）的实验性电解槽和峰值功率在300 kW左右的初步试验设施基础上，电解技术团队目前正在研制第二代产品——额定功率为1,250千瓦、峰值功率为2,100千瓦的压力电解槽。2015年7月，三个输出功率高达6,000千瓦的电解系统将在德国美因茨开展的研究项目中投入使用。它们利用可再生能源发电而生产出的氢气，将作为蓄能介质成为电网的组成部分。这些氢气还可用于工业生产，以及供应给燃料电池汽车的加氢站。这样一来，便不必用液罐车将氢气运送至加氢站，直接在现场生产即可。

得益于这种新一代电解槽，每千瓦装机负载的氢气生产成本将从过去10,000欧元以上，降至大大低于每千瓦2,000欧元。迟至2018年，通过在设计上的进一步优化，每千瓦成本可降至大大低于900欧元。到那时，第三代西门子电解槽有望能够容纳10万千瓦电能，将大量的风能剩余电力转换成储能氢气。一套6-9万千瓦的电解槽就足以转化一家大型风电场的过剩电能。

这凸显了氢的一大优势：多用途。它可重新转化为电能，可用于驱动汽车，或者进行“甲烷化”——氢与二氧化碳作用形成天然气主要成分甲烷。氢气中的能量因此可储存在现有的天然气分配基础设施中。但它还可用于采暖或驱动天然气汽车。西门子Wolf指出：“甲烷化从原则上而言是个好主意。但是即使氢和二氧化碳来自可再生能源，比如生物质工厂，该过程也仅仅实现了碳中和。不要忘了将氢气转化成甲烷也需要能量，因此，就能量角度而言，直接利用氢气更有意义。”

气体梦之队

氢不仅是很好的能量载体，而且是化工行业重要的原材料——目前主要来自天然气。一方面，必须使利用可再生能源剩余电力生产氢气的成本接近于利用天然气生产氢气。另一方面，希望有朝一日氢气能与温室气体二氧化碳组成一个真正的“梦之队”。二氧化碳如何结合可再生能源用于化工生产是西门子、RWE、拜耳科技服务、拜耳材料科技和其他10个合作伙伴自2010年来共同开展的一个研究项目的主题。这个被称之为CO2RRECT（利用可再生能源和催化技术实现二氧化碳反应）的项目投资1800万欧元，其中1100万来自德国联邦教育研究部。

CO2RRECT项目的基本理念是，作为化工行业重要中间产品的一氧化碳（CO）过去取自矿物能源，现在可取而代之利用二氧化碳和氢气制备。这个过程只产生废水。CO2RRECT项目经理、来自拜耳公司的Daniel Wichmann说：“这种反应需要利用拜耳正与科技界合作伙伴联手开发的特殊催化剂。利用不同的催化剂，还可生产甲酸，这也是一种重要的基本有机化工原料。”

所有这一切的关键在于必须提供足量的二氧化碳和氢气——这是项目合作伙伴西门子和RWE的职责所在。在德国北莱茵-威斯特法伦州的Niederaußem，RWE公司运营着一家褐煤电厂，该电厂装备了一套从工厂排放中抽取二氧化碳的系统。这些二氧化碳提供给研究人员以供研究之用。

作为这项工作的一部分，西门子已于2012年底在Niederaußem安装一套电解槽，并在实际条件下完成试验。对电网负荷状况和风电场的馈电特点进行了模拟，并转换为电解性能曲线。模拟大获。项目期间，电解槽满足动态要求，生产出6吨氢气供用作原料。

从二氧化碳到塑料

在勒沃库森，拜耳及其合作伙伴Invite正在建造一套在2014年投入使用的测试设备。该测试设备将利用二氧化碳和氢气制备一氧化碳。如果制备过程被证明有效，通过这种方式制备的一氧化碳将终投入工业应用——比如生产异氰酸脂。这些有机化合物可作为生产聚亚安酯的原材料，而聚亚安酯广泛用于从汽车、家具到隔音等各种用途。Wichmann指出：“我们想通过测试设备表明波动性的氢气生产可与化工行业所需的恒定过程结合在一起。” CO2RRECT项目已于2013年底圆满结束。到目前为止，化工公司和能源生产商已经从项目成果中获益。电厂运营商可充分利用抽取的二氧化碳，而不是仅仅在地下封存。他们还可省去排放许可费。而塑料生产商可减少对石油的依赖。终，气候得到了更好的保护。Bohnes说：“通过CO2RRECT项目和对该技术进行的不断改进，有可能使德国每年减排数百万吨的二氧化碳气体。这相当于德国二氧化碳排放量的1%到2%。”

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