2025：能效侦探Henry Poiret在实验室内细致调节了为铁路公司打造的新机车的环境性能参数。全息图再现了列车和整个生产车间。Poiret的数字化身“虚拟Watson”帮他进行了这些调节。图中所示是一个全新的传动系统，该系统能将列车制动时产生的能量转换为电力，并将之馈回电网。

  故事发生在2025年的纽约市。前FBI科学家Henry Poiret是一位环境绩效领域的专家，专门为客户追踪很多类型的能源浪费缺口。这是他破天荒第一次允许记者参观他的工作，到他的新实验室一窥堂奥。

  “天呐！快把灯关了！”这位慈祥的长者赶在秘书前头匆匆穿过房间，轻轻拍了三下手。辉煌的吊灯熄了，与此同时，深色的全景窗变得透明起来，曼哈顿的景色映入眼帘。“又节省了几度电。”脸上挂着满意的笑容，Henry Poiret说道：“欢迎来到我的办公室。”

  预约名侦探Henry Poiret可不是件容易的事，尤其是对记者而言，因为这位年逾古稀的前FBI科学家最不能忍受的就是抛头露面。Poiret更愿意默默无闻地埋头工作。他竭力追踪的“坏蛋”——电老虎、油老虎、能源浪费缺口和破坏气候的元凶等，也常常难觅其迹。简言之，消耗过多电力、原材料或其他资源的任何东西都必须被消灭。Poiret是一位能效侦探。近年来，他破获了许多轰动一时的“案子”，在业界赢得了盛誉。例如，2020年，要不是他，市议会绝不可能成功地建设一个几乎完全达到碳中和的社区。我们许多人都还记得去年夏天，得益于电力传动技术，曼哈顿的黄色出租车终于变成了“绿色”汽车。这里面也有Henry Poiret 的功劳。

  目前，Poiret正准备帮助一家欧洲的铁路系统制造商。由于纽约本土的公共交通运营商U.S. Track 公司打算采用新一代环保型高速列车，于是掀起了一场竞赛——哪家公司的机车能效最高，且在其使用生命期间可以在一定程度上完成最杰出的环境绩效，哪家公司就能赢得这份订单。当然，这家欧洲公司不愿错过这次商机，他们坚信，有了Poiret的帮助，他们胜券在握。这位大名鼎鼎的侦探接受了本刊的采访，甚至破例同意让我们参观他的新实验室。

  Poiret对秘书说：“Bobby，给这位小伙子倒杯饮料，启动实验室，我们要下去了。”他的秘书给我端来一杯咖啡，把我带到房间尽头的电梯里。Poiret说：“我在地下室设置了一间小工作室，有时我也在这里向客户展示我的工作成果。Watson 先生正等着我们呢。”当电梯门打开时，轰鸣的工厂噪声扑面而来。我们正站在一个巨大的装配车间的中部，到处都是正在对尚未完工的列车来加工的焊接机器人，空气中弥漫着金属的味道。Poiret命令道：“Watson，立即关闭音效，太吵了。”

  数秒钟后，喧闹声渐渐消失了。一个奇异的透明身影从一辆机车后面悄然向我们走来。Poiret说：“这位是虚拟Watson。您不用伸手了，反正他也不能跟您握手。Watson先生是一个数字化身，一副全息图，就像整个车间一样。这是一种崭新的技术，实际上并不贵。”说着，Poiret啜了一口咖啡。

  他解释道，“在这里，可以模拟整个机车生产的全部过程。制造商已经将数据传给我了，以便我找出哪些地方存在能源和原材料的浪费，并查明能节约更多能源和原材料的最佳途径。”Poiret从衣袋里拿出一个超薄折叠式OLED显示屏。“开始工作吧。我们不是在这儿玩电脑游戏。Watson，请向我们年轻的朋友解释一下我们得知了什么。”

  “好的，先生。还在设计阶段时，我们就邀请了那位欧洲的客户来到我们的实验室，与我们一同将模拟列车拆散，连一颗螺丝钉都不放过。在这样的一个过程中，我们注意到，设计师希望主要是采用中国生产的铝板——虽然质量没得挑，但就这辆列车的环境绩效而言，有点不合适。”

  虚拟Watson理了理领结。“这些铝板的生产的全部过程要消耗大量能源。在中国，发电依然在很大程度上依赖于火力发电厂。虽然近几年这些火力发电厂的能效已大幅度提高，但仍然尚未配备二氧化碳封存系统。因此，其二氧化碳排放量相对很高。正因如此，我们提议客户采用冰岛和挪威生产的铝板。在这些国家，电力完全来自可再次生产的能源，如地热和水电等。这能显著改善这辆列车的环境绩效。”

  Poiret赞同地点了点头，在OLED显示屏上翻过几页。“当然，我们还提出了其他建议。”这位能效侦探表示。“Watson，请展示前端传动系统部分。”这位数字化身走到一辆机车前，摸了摸车身底部。仿佛变魔术一般，整辆列车变得透明了。“这个传统系统不仅没有使用齿轮，具有超高能效，而且还可以充当发电机。当机车下坡行驶或执行制动时，这个传动系统将积聚制动能量，然后将这些能量转化成电力，并将之馈回电网或者供列车上的其他系统使用。这样，这辆列车在消耗电力的同时，也能生产电力。”

  Poiret用手势示意Watson登上一辆列车。这位助手在一节车厢内坐下，点上一支虚拟烟斗。Poiret解释道，“Watson先生刚刚愉快舒适地坐在上面的东西其实是一堆肥料。所有椅套都是采用环保材料制造成的，而且在用过之后还能变成有价值的肥料。理论上，这些椅套还可以食用。顺便提一下，整辆列车都是完全可回收利用的，不含任何有毒物质。我们及时查明了所有对环境造成污染的物质。”

  Poiret在他的PDA上按了一个组合键。生产车间渐渐消失了，只剩下一间白色的小屋子和虚拟Watson。他承认道，“我还有一两件事要在这儿做。不幸的是，我的全息房间的耗电量相当大。但我舍不得关闭Watson先生。（Florian Martini）

  众多能快速、稳定地降低现代工业化国家能耗的高能效解决方案和技术已问世。通过对一座堪称全球能效冠军的假想城市的研究， 我们大家可以揭示这些解决方案的实际作用。

  政府间气候平均状态随时间的变化专门委员会发布的一份报告(请参阅第7页)，让每一个人都清醒地认识到，气候平均状态随时间的变化已是不争的事实。显然，诸如天然气、煤和石油等矿物燃料的燃烧是温室效应的元凶。那么，怎么样才可以扭转局面？如果我们开始在汽车、发电厂和家用电器中采用能效最高的先进的技术，会发生啥转变？如果一切从头开始，一座拥有1,000万人口的假想城市需要消耗多少能源？这样做并不是异想天开，如果将这座假想城市与工业化国家的常规城市作比较，我们将得出一些让人吃惊的结果……

  下面，我们将以仅次于美国、中国、俄罗斯、日本和印度的世界第六大能耗国家德国的数据为基础，分析这座假想城市的能耗情况。目前德国每年要消耗14,100 多拍焦耳(PJ)的初级能源(1PJ等于1015J，即10的15次方焦耳)。德国人口为8,200万，也就是说，一座拥有1,000万人口的假想城市应消耗大约1,715PJ的初级能源。事实上，德国的能源构成是：石油33.5%、天然气22%、无烟煤15%、褐煤11%、核能11%、水电、风能、太阳能、生物质、地热和其他能源占大约7 . 5 %。发电设施本身和电力传输过程都要消耗能源，因此，将这些初级能源转换成可使用的能源形式会发生损耗。这样，用户线PJ所谓的“现场能源”。其中，工业和商业活动消耗了44%，家庭生活消耗了26%，交通部门消耗了30%。

  在我们的假想城市，住户、政府部门和工业界，全都保证实行节能措施。可以从产生热量开始入手，因为在德国，有53%的现场能源是完全用于为办公室和家庭供暖，以及提供生活热水和工业生产用热能。据德国七家能源协会组成的联盟机构—能源平衡工作组(Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen)提供的数据，在私人住宅中，用于产生热量的能源占家庭总能耗的80%。

  因此，用于产生热量的能源存在巨大的、易于挖掘的节能潜力。德国联邦环境署称，只要对老房子做改造，为外墙和地下室顶棚加装隔热装置，和安装隔热窗，就能将其能耗减少56%。老房子每年每平方米要消耗相当于17~25升石油(或立方米天然气)的能源。相比之下，常规新建房屋每年每平方米消耗的能源为10升/立方米，节能房屋仅为5至7升/立方米。更令人叹服的是一种所谓的“被动式节能房屋”，它每年消耗的能源仅相当于1.5升石油或1.5立方米天然气/平方米。不足为奇的是，假想城市的政府出资对所有老房子进行了改造，并且要求所有新建房屋符合节能或被动式节能房屋标准。

  工业和商用建筑与民居类似，用于产生热量和供暖的能源，占其总能耗的67%。通风和空调系统要消耗电力。然而，在高能效的假想城市，这些系统不再是全天候满负荷运行，而是按需运行。在这里，配备了负责测量房间温度和空气质量的热传感器和二氧化碳传感器，以及用于判断房间里是否有人和要多少新鲜空气的传感器。这些解决方案是西门子楼宇科技集团(SBT)的专长，从医院、购物中心，到政府部门和学校，SBT的节能专家都能找到其“能源漏洞”。通常，这种解决方案可以使许多建筑的能耗降低20%－40%，而且不需要花大笔资金购置新的设施。

  吝啬的电机。这座高能效的假想城市还堵上了其他的能源漏洞，如传动装置、传送带和泵等使用的电机。电机耗能量约占工业总能耗的70%。利用更高能效的智能电机，就能节约大量能源。过去，基本上没有人知道工厂里的每一台机器各自要消耗多少电力。但西门子自动化与驱动集团开发了一款分析软件，可以向业主提供此类数据。该款软件通过一系列分析工厂的生产的全部过程，计算出每一台机器在何时消耗了多少能源，从而揭示潜在的优化空间，查清能源“耗子”。

  当然，余热也得到了有效利用。针对玻璃、冶金、制药和水泥生产等将产生大量余热的行业，西门子工业系统及技术服务集团提供了一种完美的解决方案。这些解决方案的原理都一样。余热使液体变成蒸汽，蒸汽推动轮机，轮机再产生电力。无疑，所有这些措施都要花钱。鉴于地方政府的预算一般都很紧张，能效保证合同是一个理想的解决方案。根据这种合同，西门子负责制定和部署新的解决方案，确保实现节能。地方政府则利用节能带来的经济效益，向西门子分期支付解决方案的费用。这种做法不会对地方政府造成经济压力，而且当十年合同期满后，客户将独享所有的节能收益。例如，在柏林，SBT已经对11家游泳馆进行了改造，更换了锅炉并安装了更高能效的余热回收利用装置和温水处理系统。此外，SBT还将其使用的燃料从石油改为天然气。现在，这些公共游泳馆每年可节省163万欧元的费用，相当于过去的能源费用的三分之一。对于原有的市政建筑，能效保证合同特别有效， 通常可以将能耗减少一半。许多医院和大学也成功实施了能效保证项目。

  控制能源消耗。这座假想城市也在能耗占交付能源28%的第二大耗能大户——交通领域，采取了相关措施。就在不久前，仍有560万辆乘用车穿梭在这座假想城市的街头，每年排放1,500万吨二氧化碳。正因为如此，该市的居民开始使用四通八达的现代化公交网络，特别是在税收制度和各项费用加重了高排放车辆的费用之后。新的公共汽车和地铁非常舒适，发车频繁、行车准时，并且，得益于轻型材料和再生制动系统，能耗比上一代产品降低了30%。此外，人们驾驶的混合动力汽车可将制动能量储存在电池中，电池再驱动电机，从而节省了约20%的燃料。通过将电子传动装置和电子制动装置直接集成到每个车轮上，还能节约更多能源。与此同时，利用互联网获取的信息和高效的交通引导系统有助于防止交通堵塞，方便停车。

  绿色能源生产。如果没有减少耗电量，我们的城市也当不了能效冠军。虽然电力仅占德国消耗的能源供应总量的22%，但真实的情况没这么简单。要知道，电力首先是在燃气发电厂、燃煤发电厂或核电站产出的，在发电过程中，将损耗50%至65%的能源。换句线%的初级能源是用于发电。但能效冠军用不了这么多，它采用了像联合循环发电装置这样的设施，更高效地利用初级能源。目前，采用燃气发电的联合循环发电装置已能实现58%以上的发电效率。能效冠军城市还充分的利用了各种热能，将燃料转换率提高至80%以上。此外，他们还通过管道，将发电过程中产生的蒸汽和热量输送给附近的工厂和公寓。

  在Irsching镇，西门子正在为E.ON电力公司建设一座570兆瓦的联合循环发电厂，这一个项目表明，60%以上的发电效率很快将成为行业标准。这座发电厂的核心是西门子在柏林制造的一台长13米的燃气轮机。它重达444吨，相当于六台柴油机车的总重量，但发电量却是这些柴油机车的1 0 0 倍。实际上，该发电厂可以向像汉堡这样的城市提供375兆瓦的电力，满足其居民的用电需求。据预测，这座发电厂将在10年内，达到63%的发电效率。想想看，如果将全世界所有的燃煤发电装置更换成最先进的联合循环发电装置，每年就能减少排放40多亿吨二氧化碳，多么惊人！可再次生产的能源也有助于我们的假想城市减少二氧化碳排放。例如，几乎所有的公共和私有建筑的屋顶都安装了太阳能电池。风力发电厂、太阳能热电厂和地热发电站以及生物质发电厂也能够给大家提供电力，而且大部分生活垃圾都可以被转换成发电燃料。

  家庭节能。高能效假想城市的居民也为节能做出了贡献。冰箱、冰柜、烤箱、洗衣机和洗碗机消耗的电力，几乎占家庭用电的一半。从1990年到现在，这些家用电器的耗电量已经降低了30%至75%，因此，购买新家电是最明智的投资。伍珀塔尔(Wuppertal)气候、环境和能源研究所预计，在德国，全国范围内更换旧家电，可将每年的耗电量减少79亿瓦或28.4PJ，这相当于近500万人的年均耗电量。

  这座高能效假想城市的照明系统也进行了全面改造。在德国，超过10%的电能用于照明，在全球，这个比例达到近19%。按目前的全球能源结构计算，这相当于每年排放20 亿吨二氧化碳，也等于7亿辆乘用车的排放。照明系统的节能空间巨大，并且易于实现，因为节能灯泡的耗电量最多可比常规灯泡低80%。LED灯泡则更胜一筹，其工作寿命比白炽灯长50倍左右。

  至今仍有许多生产工厂在使用数千只日光灯，节能空间巨大。技术尖端的镜面格栅灯、电子镇流器和可以自动调节为自然光的调光器，最多可以将照明相关电力消耗减少80%。

  归功于住宅、建筑、工业、交通和发电厂等领域采用的多种先进的技术实现的节能，一座高能效的城市可以将初级能源消耗和二氧化碳排放减少50%。对一座假想城市的分析清楚地表明，现在已有多种可以大幅度降低能源消耗的解决方案。换句话说，我们无需开发这些解决方案，只要尽快使用它们就可以了。（TimSchrder）

  随着人口的增长，世界对能源的需求持续不断的增加，煤炭资源被慢慢的变多地用于满足这一需求，对新兴市场而言尤其如此。与此同时，新的解决方案也即将出炉。排放物清洁化，二氧化碳可以封存。有效利用能源能大大的提升能源供给、减少污染。此外，新型可再次生产的能源技术也正显露头角。

  国际空间站的宇航员们在绕地球轨道飞行时欣赏到了壮丽的景色。地球每公转一次就进入黑夜，此时星空下390公里的地方，数十亿的灯光像蜘蛛网一样穿越各个大陆板块，形成一片光彩夺目的网络。事实上，这片灯光，至少从太空中来看，是我们这个星球上唯一可见的文明之光。随着地球人口的增长，灯火的海洋在持续蔓延。据联合国统计，2020年地球人口将突破80亿。随着财富的增长，人们会寻求更高的生活水平，从而开始购买更多的电器、汽车及别的产品，这就需要建设新的工厂和办公场所。最重要的是，所有这些都将需要大量的能源。德国伍帕塔尔气候、环境与能源研究所前所长 Peter Hennicke教授称：“能源是生活必需品。”他还表示：“但是如果从气候平均状态随时间的变化、资源枯竭及无法对能源进行相对有效经济地利用生产的角度而言，它也有几率会成为祸根。”国际能源署(IEA)指出，不过，我们做的还远远不足， 如果当前的趋势持续下去， 情况不可能会出现任何好转。他们预测，如果现行的环境政策框架保持不变（参见第27页），那么全球初级能源消将在 2005年至2030年间增长55%。消耗量会因此从2005年的114亿吨的石油当量增至每年 180亿吨的石油当量。

  国际能源署的研究表明，初级能源消耗的总体增长中，发展中国家的比例将占 74%，其中仅中国和印度这两个国家就占了45%。此外，两国会利用煤来满足其大部分能源需求，因为同其他原材料相比，煤储量更丰富且比其他可再次生产的能源便宜。中国的煤需求量很大。仅在2006年，中国就有174个燃煤电厂入网，即平均每两天一个。Hennicke表示，这是气候平均状态随时间的变化的噩梦，尤其是考虑到如今新建的设施会持续运行30年。“为遏制其对气候产生相关的风险，我们一定要探索最有效、最快捷和最经济的解决方案：能源的有效利用。”

  中国已经意识到了这样的一个问题，从而在十一五规划中严格规定减少环境污染，提升能源效率。西门子的新技术为实现以上描述的目标指出了一条明路。以中国目前最先进的发电厂华能玉环煤电厂（参见第76页）。2007年11月，西门子的超超临界蒸汽轮机组及发电机使华能玉环电厂实现了45%的发电效率。该效率比全球硬煤发电厂的中等水准高出15个百分点，比欧洲中等水准高出7个百分点。这一点意义非凡，因为效率每提高一个百分点，就可以使中等规模的发电厂每年减排10万吨二氧化碳。中国华能集团运营副总监胡石海表示，“如果我们将这一技术运用到未来的项目中，将会对中国电力行业提升能源效率和环境保护做出巨大的贡献。”

  位于德国米尔海姆市的西门子能源的科学家们正在致力于研究所谓的700度技术（参见第78页），用以提高需求仍然很大的燃煤电厂的效率。在这里，专家们正试着使涡轮机承受极高的蒸汽温度，因为温度越高，系统效率就越高。科学家们正在研究新材料和新制造技术以实现700度的高温和350巴的气压，比当前发电厂的标准分别高了100度和65巴。只有达到上述新水平，才能实现50%的发电效率。

  CO2SINK。开发工程师们也正在寻求其他更环保的煤电技术。其中一个方法是将燃煤过程中产生的二氧化碳分离，然后将其存储在地下，阻止其释放到大气中。这种发电方法产生的二氧化碳几乎为零（参见第82页）。整体煤气化联合循环(IGCC)是一个前景广阔的技术，它将煤和石油及沥青等其它燃料转化为混合气体来驱动涡轮机。二氧化碳从该气体中相对容易地分离出来，只剩下纯氢气。“我们已准备好随时开工建设一座大型整体煤气化联合循环工厂，”位于德国Freiberg的西门子燃料气化技术公司的Christiane Schmid博士称，“毕竟，迄今为止，西门子公司已致力于优化开发整体煤气化联合循环技术达数年之久。”以西班牙和荷兰为例，两国已将采用西门子技术的整体煤气化联合循环发电厂(IGCC)投入运行。但是建厂前必须克服诸多困难，包括二氧化碳有效封存的法律框架还未明确，二氧化碳存放地还需确认和检测。在德国小镇（柏林附近）Ketzin，德国地球科学研究中心（位于波茨坦，（参见第85页））的科学家们正在进行的对二氧化碳地下封存的研究，是目前世界上最全面的研究，他们计划到2010年将6万吨的二氧化碳封存在地下700米处的特殊岩层中。由欧盟负责的著名的CO2SINK（二氧化碳封存）项目将检测二氧化碳注入地下后的反应，并确认其是否能回到地表带来威胁。

  地质学家们认为二氧化碳可以封存成千上万年，甚至有可能是数百万年，这就从另一方面代表着环保型燃煤发电厂能成为现实。“可是，要使这些电厂实现低成本运行仍需要一段时间，”Hennicke警告，“这就是为什么在关注如何更有效地生产能源时，我们也应该尽力更有效地使用能源。”Hennicke表示，像日本这样的国家只要更有效地利用能源，只需额外增加极少的成本，从现在至2050年间，就可以使二氧化碳的排放量减少70%。

  奥地利维也纳一家室内游泳馆运营商从更高效地能源利用中已获得可观的利益。由于采用了西门子公司的节能模式和楼宇管理系统，该游泳馆目前的温室气体年排放量比过去少了600吨。西门子公司的设备不仅有益于环境，同时也为游泳馆运营商每年节省了20万欧元的采暖费和水费。西门子公司已在全球实施了1,000多个能效保证合同项目。其巨大的节能潜力对公司和环境都有益。据国际能源署的统计，楼宇建筑约占全球能源消费的40%，二氧化碳排放量的21%。

  同时还需能源供应的是全世界内使互联网持续运行的约3,000万台服务器。根据斯坦福大学的研究，运行这些计算机需要14座发电量为1,000兆瓦的发电厂产生的能源。削减该领域的能耗也会产生引人注目的成果。西门子IT解决方案与服务集团“绿色IT”项目负责人David Murphy指出：“计算机中心如果采用更高效的技术，能够大大减少超过1/3的电耗。”随着能源价格的增长和二氧化碳排放量的增加，上述项目的实施将越来越重要。

  虽然针对二氧化碳有各种负面宣传，但它却有一个积极的特性：它引发了能效和环保技术领域的创新高潮。其中有一个典型的例子，在美国加利福尼亚州，其严格的环境法规使生产环保产品的公司（包括西门子在内）收益大增。Hennicke指出，从极高效的计算机芯片到依靠太阳能充电的混合动力汽车，这些正在研发中的解决方案都具有开拓性的意义。他进一步补充说：“此外，如果美国能进一步开发其可再次生产的能源的潜力，那么我们就会看到一个势如破竹的创新浪潮，推动我们实现自身的目标：以可持续发展的方式向数十亿人提供能源。”（Florian Martini）

  世界上最大的燃气轮机功率可达到375兆瓦，于2007年12月进入试运行阶段。它将和下游的一台蒸汽轮机合作，保证新建成的一座联合循环发电厂在2011年投入运行时，能源效率达到创纪录的60％以上。

  2007年春季，德国巴伐利亚州伊尔星镇的人们聚集在街头，观看用来庆祝五塑节的花柱。今年的花柱仍然由传统的蓝色和白色组成。可是五塑节过去了三个星期之后，人们又再次走上了街头。这次人们关注的是一辆大型的拖车，拖车上装的就是伊尔星镇发电站最近引进的燃气轮机。这个新的机器长13米，高5米，重达444吨。人们都担心它会毁了大家珍爱的五塑节花柱。但事情并没这么简单。负责监督运输的专家们更关注的是镇里为了这次的运输专门提前修复的大桥。

  这个世界上最大的燃气轮机由西门子发电集团(PG)位于柏林的工厂制造，经过1,500公里的长途运输才抵达伊尔星。运送过程如下：首先经由水路，经过包括哈弗尔河、多条运河、莱茵河以及美因河等多条河流，然后沿着美因－多瑙运河一直到达Kelheim；之后就在卡车上走完了最后40 公里陆路。之所以这样大费周章，就是因为要真正检测这样一台大型发电机械的最好方法就是在发电厂投入到正常的使用中。西门子在伊尔星的能源项目经理Wolfgang Winter表示：“E.ON能源公司正计划扩大其在伊尔星的发电厂的规模，这次合作可以说非常巧合。”

  西门子打算在巴伐利亚的工厂(Block 5)为E.ON Kraftwerke有限公司建立一个联合循环发电厂。该电站将会装配两个小型燃气轮机和一个蒸汽轮机。另外，西门子也会新建一个Block 4，用来安置巨型燃气轮机。新的巨型燃气轮机功率达375兆瓦，相当于17个大型喷气式飞机的引擎功率。足够独立给一个和汉堡规模、人口相当的城市供电。

  Winter说：“Block 4是我们眼下正在进行的项目。”西门子将会使用这里现有的基础设施，从E.ON鲁尔燃气公司购买天然气，然后销售自己生产的电能，不过，在2007年这一点并不那么重要。因我们现在的当务之急是在接下来的18个月时间里检测新机器。为实现这一目标，我们安装了3,000只传感器，它们几乎能测量出目前世界上所有的现代化机械的各项指标：从温度到压力，再到机械应力和材料的张力等等。如果某一个部件有缺陷或者不合格，和电脑相连的传感器会马上发出信号，我们就会立即着手处理问题。更换有问题的部件或者重新制作。

  绝大多数的传感器都安装在隐蔽的位置；突出来的部分是21个用来装载测量站的拖车。放置轮机的车间高达30米。和它相比，这些拖车就显得微不足道了。尽管体积巨大，但是与20世纪6、70年代建造的三座高度都达到200米的混泥土高塔相比，新设施的金属表面看上去很光亮，很现代化。

  效率纪录。西门子项目经理Wolfgang Winter指着一面墙上的一个缺口解释说这是用来连接进气孔单元的，新鲜空气从这里进入。进气孔单元还安装了特殊机架，过滤器以及吸声器。在整个机器满负荷运行的状态下，每秒钟可以导入800千克空气。整个车间的空气要不了几分钟就被抽光了。但是，这样做是值得的。因为这台燃气轮机和下游的蒸汽轮机将会在2011年创造一项新的行业纪录，即能源效率超过60％，比之前的最高纪录保持者美因兹－威斯巴登发电厂的效率高出两个百分点。在生产相同电量的情况下，伊尔星发电厂消耗的燃料更少，每年二氧化碳（CO2）的排放量比美因兹－威斯巴登发电厂要少40,000吨。

  2007年整个电站建成以后还需要做大量的工作。技术人员要详细检查总系统，确保输气管道处在耐压状态，电缆的安全状况良好，每一个阀门都开关自如，并且十分坚固。这就如同航天任务之前的最后检查。

  如今，倒计时慢慢的开始，只等2007年12月中旬下令点火。对于西门子而言，选择使用一个巨型轮机取代E.ON将要投入运行的两个小型轮机是很明智的

  Willibald Fischer负责8000H轮机群的开发工作，他解释说：“每兆瓦（MW）产能的价格和能源效率与轮机的规模紧密相连，换句话说，轮机规模越大就越经济实惠。1990年的时候，最大的燃气轮机功率为150兆瓦，与一个功率为75兆瓦的蒸汽轮机合作能够达到52％的能源效率。如今，我们的燃气轮机功率是375兆瓦，与一个功率为190兆瓦的蒸汽轮机相连接，气体燃料内能利用率就能突破60％。”

  西门子发电集团(PG)的工程师们在设计轮机的时候克服了两个难题。他们提高了每秒钟流经轮机内部的空气和燃气的流量。这样一来，燃气利用率就高于在机器运转过程中浪费的燃气比率，能源效率也随之提高。Fischer 说：“如果燃气的温度在经过金属轮机叶片时达到1,200－1,500°C，就要格外小心地处理。因为叶片表面的最大承热温度为950°C，一旦超过，叶片就会烧的发红。如果温度继续升高，制作叶片的金属材料就会变得不稳定，发生氧化。

  陶瓷涂层。西门子的工程师们已经找到了解决这一问题的方法。其一是通过保护性热涂层来降低燃气从燃烧室到叶片的温度。这个保护性涂层包括两层：一层是300微米的内层油漆，直接覆盖在金属表面。另一层是薄薄的陶瓷外衣，覆盖在油漆之上。陶瓷外层的作用是绝热。叶片的降温也有了新招。把叶片做成空心，用压缩机在叶片表面不断制造冷空气。在叶片的最顶端（即整个燃气轮机上温度最高的部分）也有很多小孔，可以使冷空气进入并且流经整个叶片。这就如同给叶片加上了一层绝热薄膜，起到了防护的作用。

  当轮机叶片旋转的时候，强大的地心引力就开始起作用。每个叶片的末端都要承受最大为地球重力10,000倍的拉力。相当于每一立方厘米的页片都和一个成年人体重差不多。

  过去，轮机叶片都是由镍合金制成的，先浇铸，后冷却，然后和地心引力方向一致进行微晶。不过，最新的巨型燃气轮机的叶片加入了其他合金，这些合金大多采用了特殊的冷却工艺，都是单个结晶体。不再出现微粒间的缝隙，也就不容易裂开。因此，它们韧性特别好，抗击打能力强。西门子的工程师们还采用了3D仿真技术，优化了轮机叶片的外形，尽可能使叶片和轮机内壁之间的空隙缩小。因此，所有经过叶片的燃气都能被利用，没有一点浪费。另外，由于轮机在运转的时候呈现圆锥形，它的内壁和叶片之间的空隙会促进缩小。这就从另一方面代表着在运行过程中，轮机轴可以移位数毫米，只要叶片不碰到机架就行。这样的一个过程被称作“最优液压”。

  试运行。以上提及的每一项措施所产生的效率与总效率相比都微不足道，但是加在一起，它们就是一个全新的世界纪录。不管所有的事情是否都能按计划实现，即在2007年11月开始的为期18个月的试运行阶段中表现出所有的优点和缺点，都不会改变新的纪录已经创造这一结果。测试非常成功，各项指标超过预期。经过对测试结果做全面分析，现在能够公布该轮机的额定功率：纯粹采用天然气作为燃料时为375MW，用于联合循环电厂时为570MW。西门子于2009年8月发布了一则新闻，表明这种新型巨型轮机已经投放市场。

  到2009年8月左右，如果在伊尔星发电厂的所有测试都成功完成，此事就能暂时告一段落。此后，整个燃气轮机将再次接受检查，包括所有部件都要一一拆下逐个检查。假如没有任何问题，除了特殊的测量设备以外，其他部件将会如数组装。在检查过程中，工程师们会在发动机末端的轮机轴上再安装一个蒸汽轮机。这个轮机将会利用600°C的燃气在热交换器中产生蒸汽。只有通过这一种形式的联合循环，燃气中的能量才能得到充分的利用，才能实现60％的创纪录效率，也就是说创造新的环保纪录。（Bernhard Gerl）

  装机容量一直被认为是中国走向繁荣的关键，借助西门子公司的新技术，中国的发电正变得日益高效、环保，且更具有可持续发展性。

  对中国而言，2008年是一连串盛大年份中最近的一年。有关2008年北京举办夏季奥运会的宣传铺天盖地，中国不仅将此次奥运会视为一次体育盛会，更将其作为展示中国近年来所取得的成就的大好机会。尽管中国的国内生产总值自1990年后实现了13%的年均增长率，但中国仍然要向世界展示她在这方面还有很大的潜力

  在中国现代化进程中，目前最时髦的流行词语是“效率、环保和可持续发展”，中国打算在这些领域表现得如今年的北京夏季奥运会一样出色。整个中国政府为实现这些目标做出了承诺，最近一个能体现这项承诺的项目目前已亮相浙江省。浙江省位于上海南部，拥有中国最先进的发电厂。

  玉环燃煤发电厂由4个发电量为1,000兆瓦的发电机组组成，其中3号和4号两个最新的机组于2007年11月投入运行。该设备的发电效率高达45%，即使以国际标准来衡量，也是该领域的佼佼者。中国发电厂的平均发电效率为30%，同美国的水平相当，即使在相当重视环保的欧洲这一数字也不过只有38%。

  华能国际电力公司采用的玉环设备的高发电效率并不是通过任何人工操作实现的， 而是得益于西门子公司制造的名为超超临界蒸汽轮机的使用（参见第78页），该设备能使主蒸汽供热管道的温度达到600摄氏度，气压达到262.5巴。相比之下，汽车轮胎的压力约为3.3巴。发电机也是西门子公司的产品。西门子公司旗下的蒸汽发电厂业务副总裁Lothar Balling表示：“近25年来，我曾见过各种各样的发电厂，玉环电厂的设计和性能确实出类拔萃。”发电厂运营商对上述说法表示赞同。“我们从始至终都知道西门子公司提供最先进的技术和高质量的系统。”华能国际电力股份有限公司副总经理范夏夏指出，“作为一家电力公司，华能的壮大需要这种先进技术。”

  另一方面，华能集团并不担心玉环电厂的发电效率方面会在短期内被超越。事实上， 人们坚信该发电厂会给中国其他电厂起到带头作用。这是因为高效、环保及可持续发展是中国电业发展的必需要素。“中国政府精确指出经济的发展不能以环境的破坏为代价。”中国华能集团运营副总监胡石海称，“这就是为何十一五规划在减少污染及改善能效方面制定了很严格的目标。”

  能源需求。要想继续保持经济的发展，中国需要应对诸多巨大的挑战。官方多个方面数据显示，中国的能源需求自20世纪80年代改革开放政策实施以来，年均增长率为5.6%，去年则跃至20%。

  2003年，中国的发电装机总量突破4,000亿瓦。到2007年，该数字曾一度跃至7,200亿瓦，预计到2011年会突破10,000亿瓦。仅在2006年一年，中国就有174座发电量为500兆瓦的燃煤发电厂投入运行。换句话说，平均每两天就有一座燃煤发电厂投入到正常的使用中。拉动中国经济稳步的增长的除了工业以外还有个人消费，目前大多数中国家庭都拥有一台电冰箱和一台电视机，而现在很多家庭还购买了洗衣机和空调。然而，国际能源署(IEA)的一项研究表明，按国际标准来看，中国的人均用电量依然很低，2005年仅为约1,780度，大大低于德国（7,100度）或美国（13,640度）。另一方面，将该数字与经济总量相比的话，中国绝对是节约不够，浪费有余：因为中国单位GDP所消耗的能源是世界中等水准的3.5倍。

  中国使用煤炭发电的发电量高达73%，煤炭是中国仅有的、储量如此丰富的能源，因此无需花高价进口。2007年，中国发电厂约消耗了15亿吨煤炭。

  因此，能效方面的点滴提升都会对中国的资源消耗、燃料成本及温室气体排放产生巨大的影响。事实上，能效每提高一个百分点，就会使燃料成本降低2.5个百分点。对于一座装机容量为700兆瓦，每年运行7,000小时的中型发电厂而言，这会使二氧化碳的年排放量减少10万吨。

  “高效环保的发电技术对于二氧化碳排放量的减少发挥着重大作用。”Balling如是说，“我们的目标是在全世界内实现上述潜力。”这一方法完全适合中国的政治策略。中国去年很可能已超过美国变成全球上最大的温室气体排放国，并且意识到其应承担的相应责任。在针对《京都议定书》的后续工作所进行的初步磋商中，中国的表现证明其非常严肃地看待全球变暖带来的威胁。

  创纪录效率。2006年6月，北京就如何减少温室气体排放制定出了计划。目标是到2010年将能效在2005年的基础上提高20%。另外，通过建造发电效率更加高的燃煤发电厂，中国政府计划同期将二氧化碳排放量降低2亿吨。“就中国目前新建的发电厂数量来看，很明显中国早已不再是发展中国家。”西门子（中国）发电集团总裁Lutz Kahlbau（任期到2009年中旬）指出，“事实上，中国最先进的发电厂在全世界内都是佼佼者，发电效率高且二氧化碳排放量相对较低。”

  处于领头羊的是玉环发电厂。“它是全国发电效率最高、最为环保的燃煤发电厂。”胡石海表示，“如果我们在将来的项目中采用相同的技术，将会对中国电力行业的效率和环境产生巨大的影响。”

  西门子已经为未来的发电厂设定了新纪录。“下一代燃煤发电厂运行时的蒸汽温度将达到700摄氏度，气压超过300巴。”Balling解释道，“这样一来，我们就能打破不可超越的50%发电效率的神话，从而在现有水平之上大幅度减少二氧化碳排放。”中国拥有巨大的发展的潜在能力，2008年后一定更加繁荣。（Bernhard Bartsch）

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