满足日本用电需求的新概念或许有一天，联合循环发电厂会离开日本海岸，漂到大海上。西门子与挪威的Sevan Marine公司正在研发这种不受地震和海啸影响的电厂解决方案。

2011年3月，日本东部发生地震，海啸吞噬了沿海地区的大片土地。这场灾难导致福岛核电站堆芯熔毁，迫使日本关闭核反应堆。在此之前，核电满足日本近三分之一的用电需求。现在，为了减少石油和天然气进口量，日本政府意欲逐步恢复48座核反应堆的运行。然而，面对日本民众高涨的反对之声，核反应堆重新启动的明确日程依然“犹抱琵琶半遮面”。日本也需要借助更多替代解决方案，在下地震来袭时，维持安全的电力供应。因此，日本需要另辟蹊径，实现安全、环保的电力供应。

浮式电厂

为此，2014年秋季，专为石油和天然气行业开发海上平台的挪威Sevan Marine公司提出了一个非同寻常的建议。携手西门子，Sevan Marine公司提出了建造能够停泊在海上的浮式电厂的概念。譬如，这样一座电厂可以使用液化天然气（LNG）发电，向陆地输送70万千瓦电能。这个建议获得了日本国土交通省的好评，因为在这个群山绵延的岛国，适于建造能在地震和海啸中安然无恙的矿物燃料电厂的地方不多。此外，许多人都不愿让发电站建在自家附近。

补给船停靠浮式电厂的方案。

Fredrik Major是Sevan Marine公司的业务发展负责人，他说：“我们初想到建造浮式电厂是在2006年。那时候，我们正在探索能够通过将没有商业价值的所谓‘闲置天然气’，用作集成了二氧化碳捕集和回注系统的浮式电厂的燃料，来帮助挪威减少二氧化碳的排放。这种浮式电厂，旨在为海上的石油和天然气设施供应清洁电能，以及向陆上电网输送电能，以取代不具备二氧化碳捕集和封存能力的燃气电厂。”闲置天然气是海上石油和天然气钻井平台生产作业的副产品。从那时起，西门子一直在参与这个项目，设在奥斯陆的西门子石油和天然气业务部的工程师Vemund Kaarstad补充道。

Major指出，“在辽阔的大海上，海啸和地震不会造成毁灭性的破坏。事实上，水深只需要达到50米以上即可。浮式电厂必须距离陆地多远，取决于沿海海床的陡峭程度，以及其与航道和居住区之间的安全距离。”

Sevan Marine公司将为浮式电厂提供由直径达106米的圆柱形船体构成的基座。庞大的船体将通过链条，被锚定到海床上的三个点。上部结构由多层甲板组成，高出水线约50米。电厂将包含一套联合循环发电装置，这是一种同时配备了燃气轮机和蒸汽轮机的发电装置。它还将具备可以容纳约20名工作人员的宿舍，以及用于将电能输送至陆地的高压输电系统。这项技术与海上风电场所用技术完全相同，不过，由于浮式电厂要储存大量易燃气体，它还将采取额外的安全措施。取决于电厂所在地点，既可以由油轮为其供给LNG，也可以通过陆上管道，向其输送天然气。电厂的7个LNG储罐可以储存近20万立方米燃料，这足够它以70万千瓦的发电功率运行30天时间。这座电厂还将配备一套再气化装置，用于将LNG转换回气态，以供燃烧。平台和液化天然气储罐可由日本造船厂制造。

能效高达近55%

另一方面，西门子将提供两套35万千瓦的发电装置。每套发电装置都将配备5台SGT 800燃气轮机。这是一款经实践检验的燃气轮机型号，譬如，它也被用于大型工业设施。每台燃气轮机都将连接一台余热锅炉，后者可利用燃气轮机排放的尾气来生产蒸汽，以供蒸汽轮机及其配套发电机用于生产更多电能。这样一来，这套发电装置的总能效将达到近55%。发电量还可以通过关闭和开启个别燃气轮机，按7万千瓦的步长进行调节。在瑞典Finspång，西门子的Johan Hansson和他的同事们正在为这个日本项目开发电厂解决方案，他表示，“我们的解决方案使用的所有技术都是已在实践中证明了其价值的现有技术。” 西门子还将负责通过海底高压输电线路，将电厂连接至日本电网。

拟议浮式电厂的横截面图

这个概念的关键要素之一，是平台的圆柱形设计。这种圆形漂浮物在波涛中移动的方式，不同于狭长的船身。这种圆形漂浮物不是绕纵轴横摇，绕横轴纵摇，而是随波起伏。Hansson解释道，“相比于快速旋转的涡轮机的临界值，它的横摇和纵摇幅度小得多。正因如此，我们才能使用成熟的发电装置组件。”多年来，在北海和巴西海岸用作海上钻井和开采平台的圆形结构物，已经证明它们适于海上应用。 其圆形外形，也是使用能输送大量电能的海底高压输电线路的前提条件。圆形船身能够系泊在固定方向上，而狭长的船身则不得不随波旋转，才能让船头昂起，故要求通过旋转系统来输送电能。当前市场上的旋转式输电技术，只能达到1-2万千瓦左右。

只是，这样的解决方案是否经济划算？Kaarstad说：“距离海岸越近，输电费用越低。然而，电厂选址还必须考虑到诸如渔场和主要航道等其他因素。”无论如何，日本都要进口液化天然气，在海上供应这种燃料，比在陆地上更为容易。海上电厂的另一个优点，是它不需要任何冷却塔，因为周围的海水能将之冷却。当地震对陆地电厂造成损坏时，海上电厂还能作为重要的备用系统。

西门子SGT-800燃气轮机十分灵活，可以快速启停，因而是应对迅速变化的需求尖峰的理想之选。

如果未来日本要大规模利用海上风电，这个系统也允许实现另一个创意。Kaarstad说：“浮式燃气电厂可以与海上风电场相组合。”这是因为，海上风电场要求为输电系统提供中央平台。如果同时在这个平台上安装了LNG发电装置，那么，它就可以弥补风力发电量的波动。这样一来，风电场就可以持续供应电能，同时更好地利用其输电线路，因为每当风力不足时，都将使用天然气来发电。在日本安装这样的海上风电设施颇具挑战，因为日本海岸的下降很陡，不能采用类似于北海浅水区的方式，将风电机组固定到海床上。然而现在，在一个名为“Fukushima Forward（福岛向前冲）”的计划中，日本正在福岛海岸附近，建造配有浮式风电机组的示范风电场。不论这个项目怎样发展，来自Sevan Marine公司和西门子的团队都准备在日本海岸附近安装其自有创新系统。Major表示，“只要日本方面同意，并且找到合适的建造地点，我们就能在4年之内将这样一座电厂投入运行。”