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關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化;規(guī)劃與設(shè)計(jì);科技與管理;多重效益
中圖分類(lèi)號(hào)TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2012)80-0092-02
電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化工作流程就是在中心地帶安裝計(jì)算機(jī)系統(tǒng),實(shí)施對(duì)中心發(fā)電站和變電站周?chē)到y(tǒng)的監(jiān)控,形成立體的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng),使信息的傳達(dá)和指令的傳輸能夠及時(shí)、暢通。中心計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)總體的指揮和調(diào)控,以及各種數(shù)據(jù)的處理、異常事故的自動(dòng)回復(fù)等,通過(guò)計(jì)算機(jī)與軟件之間的結(jié)合,使自動(dòng)化的程度不斷的加深,達(dá)到系統(tǒng)合理可靠的運(yùn)行目的[1]。隨著技術(shù)發(fā)展,電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)的數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)整合能力,安全監(jiān)視、安全保障能力得到提高,日漸成熟的電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)改變了電力行業(yè)的舊有格局,開(kāi)辟著電力行業(yè)的現(xiàn)代化新篇:電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的安全性能和穩(wěn)定性的提高滿足著老百姓的高要求的同時(shí),也因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化插上了信息化的翅膀,實(shí)現(xiàn)了電力工作人員對(duì)電網(wǎng)及電力系統(tǒng)的有效實(shí)時(shí)監(jiān)控,電力故障能得到及時(shí)排除解除,電力系統(tǒng)有更足夠的安全保障。但是就中國(guó)的情況講,電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的方向是全面布局DMS系統(tǒng),高效提高電氣管理水平,適應(yīng)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。為此,本文就電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化從規(guī)劃與設(shè)計(jì)到建成后的科技投入與管理及要放長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光考慮的“多重效益”進(jìn)行“全景”式透析,力求解讀出個(gè)中味道。
1 “近景”:規(guī)劃與設(shè)計(jì)奠基電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化
電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化與電能生產(chǎn)、輸送及分配密切相關(guān),通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)及自動(dòng)化的規(guī)劃與設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的效率的最高化,設(shè)備功能的全面釋放,使電力系統(tǒng)對(duì)電能傳輸?shù)男实玫教嵘?,為?guó)家創(chuàng)造電能利用的隱形財(cái)富。因此,規(guī)劃與設(shè)計(jì)是布局一個(gè)新的電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化最首要考慮的一個(gè)問(wèn)題,不然等工程上馬,系統(tǒng)正常投入運(yùn)行就得不償失了。
首先,為滿足社會(huì)企業(yè)及用戶對(duì)電能的高需求狀況 ,對(duì)早期電力系統(tǒng)重新規(guī)劃是一項(xiàng)綜合性的改造活動(dòng) ,可顯著提高原先系統(tǒng)的運(yùn)行功能[2]。在我國(guó),電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)就擔(dān)負(fù)著這樣一個(gè)歷史包袱:這就是我國(guó)幅員遼闊,電網(wǎng)建設(shè)極為復(fù)雜,電力需求量也極大,還有不可繞過(guò)的一點(diǎn)是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化改革晚,傳統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備仍舊掣肘著我國(guó)的電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的步伐。如此,在追趕美英等先進(jìn)技術(shù)的同時(shí),對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的再規(guī)劃與設(shè)計(jì)也成為奠基我們現(xiàn)代電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的重要課程;
其次,包括對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的再規(guī)劃與設(shè)計(jì)在內(nèi),電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)包含了發(fā)電、輸電、變電與配電、用電等多環(huán)節(jié),通過(guò)對(duì)風(fēng)能、核能、熱能、潮汐能等電能生產(chǎn)方式產(chǎn)生的原始電能的轉(zhuǎn)化及供應(yīng)輸送做電力系統(tǒng)及自動(dòng)化的科學(xué)高效綠色生態(tài)設(shè)計(jì)與規(guī)劃,滿足用戶對(duì)用電、用電設(shè)備的運(yùn)行要求,同時(shí)也減少資源消耗。例如,這種規(guī)劃與設(shè)計(jì)的過(guò)程可體現(xiàn)在電力系統(tǒng)在各環(huán)節(jié)或者不同層次都具有的信息控制系統(tǒng),為電能的生產(chǎn)進(jìn)行測(cè)量、控制、調(diào)節(jié)、通信、保護(hù)及調(diào)度;
第三,電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的規(guī)劃設(shè)計(jì)還與電力工程的打造緊密相關(guān),電力工程是融合電工技術(shù)、電工理論及有關(guān)技術(shù)、工藝、材料、制造因素的集中反映,是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化先進(jìn)不先進(jìn)的決定性元素。電力工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)重點(diǎn)在電源、電網(wǎng)、負(fù)荷中心,為了打造優(yōu)質(zhì)的電力工程項(xiàng)目,設(shè)計(jì)時(shí)就可以用計(jì)算機(jī)作控制中心,對(duì)電力工程各個(gè)部分進(jìn)行全面調(diào)控,保證其可行,經(jīng)得起時(shí)間的檢驗(yàn);
最后,電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的規(guī)劃與設(shè)計(jì)需要遵循成本原則,以少投入,從元件、設(shè)備等方面控制造價(jià),成本原則直接影響到產(chǎn)品的定價(jià),經(jīng)濟(jì)效益高是客戶接受的必然因素;堅(jiān)持安全原則,電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化首要考慮的要素就是安全,其安全性和穩(wěn)定性涉及電力設(shè)備、電力設(shè)備的安全使用,網(wǎng)絡(luò)的操作安全及數(shù)據(jù)安全方面。此外,電力系統(tǒng)還應(yīng)堅(jiān)持配備系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的模塊等措施以落實(shí)安全性的要求;堅(jiān)持周期原則,在規(guī)定期間內(nèi)完成,考慮詳細(xì),有嚴(yán)格方案,不影響用戶對(duì)產(chǎn)品的使用。
2 “中景”:科技與管理提質(zhì)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化
電力系統(tǒng)的集成度提高,電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的形成發(fā)展由市場(chǎng)需求所驅(qū)動(dòng),市場(chǎng)需求對(duì)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的質(zhì)量提升起著關(guān)鍵性作用。為此,打破傳統(tǒng)的信息孤島,進(jìn)行數(shù)據(jù)方面的整合與應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息與多源信息的無(wú)縫對(duì)接,多維度多側(cè)面展示數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián),成為電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。這就趨勢(shì)的破冰與形成是一種對(duì)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化大幅提質(zhì)的過(guò)程。這其中莫不與電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng),專(zhuān)業(yè)的改革與實(shí)踐相關(guān)。就人才培養(yǎng)與專(zhuān)業(yè)課程的而言,筆者認(rèn)為,要應(yīng)用課程學(xué)建設(shè)思路,加強(qiáng)應(yīng)用型教學(xué)、減少對(duì)理論的依賴(lài),對(duì)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的專(zhuān)業(yè)的建設(shè)方案系統(tǒng)性和創(chuàng)新性的改革;類(lèi)似衢州這類(lèi)浙江省的欠發(fā)達(dá)地區(qū)還應(yīng)該充分運(yùn)用仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)資源教學(xué)及當(dāng)?shù)厮髽I(yè)的優(yōu)勢(shì),加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)的“接地氣效應(yīng)”。但科技與管理更是電力系統(tǒng)及自動(dòng)化提質(zhì)的兩把利劍。
2.1 技術(shù)科技化——提質(zhì)“硬劍”
1)先進(jìn)化的科技裝備。先進(jìn)技術(shù)裝備為我國(guó)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)提供了良好平臺(tái),給予了很大支撐??煽毓枵餮b置的問(wèn)世,代表了電力系統(tǒng)傳動(dòng)技術(shù)的一次巨大的跨越,從此以后,電能的變換和控制正式步入了電力電子器件構(gòu)成的變流器時(shí)代[3]。以電力電子器件變革經(jīng)歷的三個(gè)階段為契機(jī),電力科技裝備一次比一次先進(jìn),電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的裝備已經(jīng)呈現(xiàn)高頻技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),不僅自動(dòng)化的色彩越發(fā)濃厚,更增加了環(huán)保、節(jié)能、智能化等特點(diǎn)。以電力科技裝備在風(fēng)力發(fā)電中的運(yùn)用為例,諸如發(fā)動(dòng)機(jī)組的設(shè)備對(duì)發(fā)電量損耗大,出于節(jié)約能源的出發(fā)點(diǎn),在高低壓電的轉(zhuǎn)化中,用風(fēng)機(jī)水泵變頻機(jī)替代原先使用的變頻器,就改變了電能轉(zhuǎn)化中耗能大、效率低等問(wèn)題??傊?,我們要從電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的科技設(shè)備革新和技術(shù)的不斷發(fā)展上謀求新路,探索發(fā)展科技設(shè)備對(duì)提高電力的生產(chǎn)質(zhì)量;
2)科技裝備的信息化。電網(wǎng)的壯大,實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)高效地實(shí)時(shí)監(jiān)控需要憑借電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化所用科技裝備的信息化水準(zhǔn)。依托電力裝備的信息化,實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的綜合監(jiān)控不說(shuō),電站工作人員能更加詳細(xì)準(zhǔn)確地了解電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況,快速準(zhǔn)確判斷故障位置及故障原因,遙控操作變的容易,對(duì)各種數(shù)據(jù)的分析變得簡(jiǎn)便。電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化在科技裝備的信息化的各種案例,如體現(xiàn)在對(duì)包括測(cè)量?jī)x表、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等變電站二次設(shè)備的功能進(jìn)行組合和優(yōu)化,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站輸、配電線路,設(shè)備的監(jiān)視、測(cè)量、控制等。
2.2 管理現(xiàn)代化——提質(zhì)“軟劍”
一方面是日常管理要做到“優(yōu)化提質(zhì)”。電網(wǎng)的發(fā)展帶來(lái)企業(yè)管理思想、管理方法的創(chuàng)新,及其在電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的應(yīng)用,促進(jìn)電力系統(tǒng)管理水平的提升。換句話說(shuō),如何提高電網(wǎng)信息的采集、加工等環(huán)節(jié)的速度及準(zhǔn)確性需要管理;電力工程的施工、監(jiān)管過(guò)程涉及的部門(mén)多,電力施工人員的工作技能參差不齊,工程選用什么樣的物料、工程的進(jìn)度有什么安排,工程技術(shù)管理的流程等很多方面需要管理; 在電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的具體運(yùn)用中,繼電保護(hù)的保護(hù)元件經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常情況,影響供電秩序,產(chǎn)生安全隱患甚至安全事故,這就需要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行有效地安全管理。這些都是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化日常涉及到得一些管理,對(duì)這些日常管理就要做到“優(yōu)化提質(zhì)”。
另一方面是應(yīng)急管理要做到“優(yōu)中見(jiàn)質(zhì)”。電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的發(fā)展, 電網(wǎng)的規(guī)模獲得擴(kuò)大,電網(wǎng)的緊密度比以往更令人咋舌,由此也帶來(lái)了電網(wǎng)的穩(wěn)定問(wèn)題,一些小概率的聯(lián)級(jí)事故、外部災(zāi)害也可能引起系統(tǒng)失穩(wěn),進(jìn)而引發(fā)系統(tǒng)癱瘓,造成不必要災(zāi)難性停電事故。為此,電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的應(yīng)急管理考驗(yàn)著管理者的管理智慧。如何做到應(yīng)急管理的“優(yōu)中見(jiàn)質(zhì)”,例如,電力系統(tǒng)故障后,工作人員應(yīng)就近在故障元件邊上的區(qū)域搜索緩解故障情況的負(fù)荷削減節(jié)點(diǎn),幫助系統(tǒng)恢復(fù)到安全狀態(tài),并將故障影響降低到最小范圍。而工作人員采取的方法可以很多:利用慢同調(diào)分群算法將系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組聚合成若干虛擬發(fā)電機(jī)群節(jié)點(diǎn),最大限度地減小割集的搜索空間,在考慮拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和潮流方向的基礎(chǔ)上,將網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)向虛擬發(fā)電機(jī)群節(jié)點(diǎn)聚合,并在 Laplace分區(qū)策略的基礎(chǔ)上提出了一個(gè)新的權(quán)重指標(biāo)來(lái)衡量?jī)蓚€(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的“距離”,以改進(jìn) Laplace 分區(qū)策略[4]。這就是一種有效應(yīng)急“優(yōu)中見(jiàn)質(zhì)”的方法。
3 “遠(yuǎn)景”:多重效益注腳電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化
電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化“近景”與“中景”的布局都是為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的“多重效益”,環(huán)保效益、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益多多重效益并重是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的最好注腳,電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化之于經(jīng)濟(jì)的功效自不必多言,它對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型都有特殊的意義,本文就“碳排放”和“可再生”兩個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)行簡(jiǎn)述。
3.1 關(guān)鍵詞“碳排放”——重構(gòu) “綠色目標(biāo)”
2006年來(lái),我國(guó)碳排放超美國(guó)成為世界第一碳排放大國(guó),在能源保障供應(yīng)充足及為社會(huì)提供強(qiáng)勁發(fā)展動(dòng)力的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)低碳可持續(xù)發(fā)展成為各方共識(shí),可持續(xù)發(fā)展意味著作為碳排放最大部門(mén)電力行業(yè)的需要轉(zhuǎn)型。換句話說(shuō),全球多變的氣候和焦灼的能源問(wèn)題為電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的“綠色重構(gòu)”提供了歷史性的機(jī)遇。怎樣實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化對(duì)電力產(chǎn)業(yè)的“綠色重構(gòu)呢”?電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化首先依據(jù)電力碳排放及強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)價(jià)各地電力低碳發(fā)展。但是僅以碳排放強(qiáng)度及碳排放總量不能客觀評(píng)價(jià)各地電力低碳工作,還需要根據(jù)各地的能源特征、電源機(jī)構(gòu)、居民用電習(xí)慣等特點(diǎn),對(duì)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的碳排放做結(jié)構(gòu)分解,透徹分析各地電力碳排放的成因等因素,最后依據(jù)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的系統(tǒng)特點(diǎn)和自動(dòng)化的程度對(duì)各地低碳發(fā)展線路做針對(duì)性部署。
3.2 關(guān)鍵詞“可再生”——造?!皬V普大眾”
電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化在其建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中,投資、成本、產(chǎn)量等因素會(huì)因?yàn)閮?nèi)外環(huán)境的變化而變化,進(jìn)而與我們對(duì)其所作出經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè)值有一定差異,對(duì)項(xiàng)目能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響。但是基于利用“可再生”能源基礎(chǔ)上的電力系統(tǒng)及自動(dòng)化,無(wú)疑能造福到“廣普大眾”。這是因?yàn)榭稍偕茉吹哪茉疵芏鹊?,資源分布廣,適宜小規(guī)模開(kāi)發(fā)利用。比如,在資源、條件允許的情況下,電力用戶能安裝小型的光伏發(fā)電系統(tǒng),在城市的空閑場(chǎng)地和建筑屋面,農(nóng)村荒山荒坡,農(nóng)民房前屋后都可利用光伏電站發(fā)電,按人均1千瓦光伏發(fā)電,全國(guó)超過(guò)10億千瓦,看上去數(shù)字有點(diǎn)大,但是每千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝個(gè)位數(shù)的太陽(yáng)能電板就行,利用好這樣的可再生能源是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化未來(lái)的額一個(gè)方向。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:電氣工程及其自動(dòng)化;電能變換與控制方向;培養(yǎng)方案;課程設(shè)置;實(shí)踐環(huán)節(jié)
作者簡(jiǎn)介:巫付專(zhuān)(1965-),男,河南安陽(yáng)人,中原工學(xué)院電子信息學(xué)院,教授;王耕(1967-),男,河南鄭州人,中原工學(xué)院電子信息學(xué)院,副教授。(河南 鄭州 450007)
中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)17-0018-02
近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng),傳統(tǒng)能源消耗量大幅增長(zhǎng),引發(fā)的能源短缺和環(huán)境污染等問(wèn)題成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的瓶頸。為此,發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)勢(shì)在必行?!犊稍偕茉窗l(fā)展“十二五”規(guī)劃》提出,至2015年底并網(wǎng)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量要達(dá)到1億千瓦,年發(fā)電量要達(dá)到1900億千瓦時(shí)。光伏發(fā)電裝機(jī)要達(dá)到1400萬(wàn)千瓦,光熱發(fā)電裝機(jī)100萬(wàn)千瓦,太陽(yáng)能熱水器推廣面積要達(dá)到4億平方米。政策上還首次提出地?zé)崮?、潮汐能和海洋能的發(fā)展目標(biāo)?!吨袊?guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展與安全報(bào)告(2011—2012)》指出,我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)總體而言對(duì)外依存度較高,風(fēng)能產(chǎn)業(yè)、光伏產(chǎn)業(yè)、生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)與地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備及核心技術(shù)尚需從歐美輸入。
電能變換與控制技術(shù)作為新能源產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵設(shè)備的核心技術(shù)之一,隨著我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展、國(guó)家科研投入的不斷加大,高校和科研院所近年來(lái)也研究出了大批科研成果。例如僅2012年11月19~20日在福州大學(xué)召開(kāi)國(guó)家自然科學(xué)基金電工學(xué)科2008/2010 年度批準(zhǔn)項(xiàng)目交流會(huì)就有研究成果120余項(xiàng),其理論水平和實(shí)驗(yàn)室級(jí)的成果已接近或達(dá)到歐美水平。然而這些成果工業(yè)化的過(guò)程中卻嚴(yán)重滯后于世界先進(jìn)水平。造成這種局面固然有很多原因,但是人才培養(yǎng)“頻譜”的欠缺也是其中的原因之一。這些科研成果主要由教師、博士和碩士來(lái)完成,本科生很少涉足,國(guó)內(nèi)高校開(kāi)設(shè)相應(yīng)本科專(zhuān)業(yè)方向的學(xué)校也很少,這就造成了將科研成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)產(chǎn)品人才的匱乏。2012年11月16日《江南時(shí)報(bào)》報(bào)道:“能源動(dòng)力類(lèi)(就業(yè)率94.71%)、材料科學(xué)類(lèi)(就業(yè)率93.71%)、電氣信息類(lèi)(就業(yè)率92.70%)等與新能源、新材料、服務(wù)外包等新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯?!薄傲己玫漠a(chǎn)業(yè)發(fā)展不僅給相關(guān)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生帶來(lái)了就業(yè)底氣,也給薪資待遇提升留下了想象空間?!睋?jù)統(tǒng)計(jì),近兩年內(nèi)電氣信息類(lèi)畢業(yè)生的平均工資為3778元,仍有很大的上升空間。省內(nèi)電氣信息類(lèi)企業(yè)將傳統(tǒng)的電工技術(shù)與計(jì)算機(jī)、電子、自動(dòng)控制、系統(tǒng)工程及信息處理等新技術(shù)相結(jié)合,具有廣闊的應(yīng)用前景,規(guī)模正不斷壯大,就職畢業(yè)生對(duì)該類(lèi)企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)充滿信心?!逼渌貐^(qū)的招聘也有同樣信息出現(xiàn)。對(duì)于快速發(fā)展的新能源產(chǎn)業(yè)而言,應(yīng)用型人才供應(yīng)面臨嚴(yán)重不足。因此,亟待加大該產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)力度,以滿足新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)應(yīng)用型人才的迫切需求。
一、目前相關(guān)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的現(xiàn)狀
近幾年國(guó)內(nèi)僅有十幾所高校增設(shè)了核能相關(guān)專(zhuān)業(yè),大多數(shù)高校是在原有熱能與動(dòng)力工程等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)上增設(shè)了部分與新能源有關(guān)的選修課程作為對(duì)新能源領(lǐng)域知識(shí)的一種補(bǔ)充,或進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)的更改。所有這些無(wú)論是課程內(nèi)容設(shè)置的科學(xué)性還是人才培養(yǎng)的專(zhuān)業(yè)性,尚不能適應(yīng)完全國(guó)家對(duì)新能源領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的需求。對(duì)于新能源產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵設(shè)備及核心技術(shù)之一的電能變換與控制更是涉及很少。
電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)在1998年國(guó)家教育目錄合并前包括電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電機(jī)、絕緣技術(shù)等強(qiáng)電專(zhuān)業(yè)。由于其涉及的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域非常寬泛,所以各高校培養(yǎng)方案的設(shè)置通常分方向設(shè)置,即在專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)階段按專(zhuān)業(yè)目錄合并前的專(zhuān)業(yè)進(jìn)行設(shè)置。與能源產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵設(shè)備及核心技術(shù)之一電能變換與控制相對(duì)應(yīng)的電力電子與電力傳動(dòng)二級(jí)學(xué)科由于相對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)電器、電力系統(tǒng)自動(dòng)化等學(xué)科發(fā)展較晚等原因,開(kāi)設(shè)電能變換與控制專(zhuān)業(yè)方向的高校很少。
由于新能源產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,與之相適應(yīng)的電力電子技術(shù)也得到了迅速發(fā)展與完善,為在電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科階段開(kāi)設(shè)電能變換與控制提供了理論基礎(chǔ)。
二、專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及規(guī)格
電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)電能變換與控制方向面向新能源產(chǎn)業(yè),根據(jù)能源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要,需培養(yǎng)在新能源科學(xué)中電能變換與控制研究及其利用的技術(shù)開(kāi)發(fā)與實(shí)施等方面既有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)又有較強(qiáng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力的專(zhuān)門(mén)人才,以滿足國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)該領(lǐng)域教學(xué)、科研、技術(shù)開(kāi)發(fā)、工程應(yīng)用、經(jīng)營(yíng)管理等方面的專(zhuān)業(yè)人才需求。本專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)掌握電路電子與電工技術(shù)、控制理論與系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)與微處理器應(yīng)用技術(shù),強(qiáng)調(diào)強(qiáng)弱電點(diǎn)結(jié)合、元件系統(tǒng)結(jié)合、軟硬件結(jié)合和基礎(chǔ)知識(shí),體現(xiàn)了強(qiáng)電與電力電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等技術(shù)相結(jié)合的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)。
畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識(shí)與能力:具備較扎實(shí)的本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域必需的自然科學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)和較好的外語(yǔ)綜合能力;系統(tǒng)掌握本專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)和必要的專(zhuān)業(yè)知識(shí);掌握電能轉(zhuǎn)換與控制、信號(hào)分析與處理、電機(jī)學(xué)、新能源發(fā)電、電氣工程方面等方面的知識(shí);了解本專(zhuān)業(yè)學(xué)科的前沿與發(fā)展趨勢(shì);獲得電能變化與控制系統(tǒng)的分析、開(kāi)發(fā)與研究方面的工程實(shí)踐訓(xùn)練;能從事新綠色能源的研發(fā)工作(例如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、混合動(dòng)力汽車(chē));能從事電力系統(tǒng)的分析預(yù)測(cè)試;能從事電能質(zhì)量分析與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研發(fā)與設(shè)計(jì)工作等;具有一定的人文社會(huì)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理知識(shí)及相關(guān)工程技術(shù)知識(shí),掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢的一般方法;具有較強(qiáng)的工作適應(yīng)能力;能從事新能源領(lǐng)域里的科學(xué)研究與管理工作。
三、專(zhuān)業(yè)課程體系
1.培養(yǎng)方案課程安排
針對(duì)本專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn),所以教學(xué)計(jì)劃安排應(yīng)該使得在專(zhuān)業(yè)教學(xué)階段的理論與實(shí)踐并重。專(zhuān)業(yè)課階段課程安排的建議如下:
公共基礎(chǔ)課:“高等數(shù)學(xué)”、“大學(xué)物理”、“大學(xué)英語(yǔ)”等。
人文通識(shí)課:“原理”、“法律基礎(chǔ)”、“藝術(shù)鑒賞”等。
專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課:“電路”、“模擬電子”、“數(shù)字電子”。
專(zhuān)業(yè)平臺(tái)課:“自動(dòng)控制控原理”、“電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)”、“單片機(jī)原理”、“自控原理”、“C語(yǔ)言”、“可編程控制器PLC及系統(tǒng)集成”、“信號(hào)分析與處理”等。
專(zhuān)業(yè)必修課:“電力工程”、“新能源發(fā)電”、“電能變換與控制(上、下)”、“DSP技術(shù)”等。
專(zhuān)業(yè)任選課:“微型電網(wǎng)工程”、“柔性輸配電技術(shù)”、“人工智能與智能控制”、“智能電網(wǎng)”、“電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊”、“變配電運(yùn)行自動(dòng)化”、“電氣CAD”、“檢測(cè)技術(shù)與儀表”、“電動(dòng)汽車(chē)概論”、“電能質(zhì)量與諧波治理”等。
工具課:“MATLAB”、“AotoCAD”、“protelXP”、“Proteus”、“multsim”等。
本培養(yǎng)方案將課程分為上述6個(gè)部分,其中公共基礎(chǔ)課、人文通識(shí)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)平臺(tái)課的設(shè)置與目前的電氣工程及其自動(dòng)化保持不變。專(zhuān)業(yè)必修課和專(zhuān)業(yè)任選課是電能變換與控制方向的主要專(zhuān)業(yè)課程?!靶履茉窗l(fā)電”主要講述太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)、太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)的原理;“電能轉(zhuǎn)化與控制”(上)主要講述電能變換的基本原理,包括DC/DC、AD/DC和DC/AC變換,可采用傳統(tǒng)電力電子的教學(xué)內(nèi)容與教材。“電能轉(zhuǎn)化與控制”(下)主要講述PWM的控制方法(包括SPWM、SVPWM、滯環(huán)控制和三角波比較控制以及瞬時(shí)無(wú)功理論等)以及在新能源(光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等)中的應(yīng)用實(shí)例分析。DSP技術(shù)主要講述目前應(yīng)用最為廣泛的TI公司TMS320LF2812的原理與應(yīng)用。工具課“MATLAB”可在第二學(xué)期開(kāi)設(shè),“AotoCAD”、“protelXP”、“Proteus”、“multsim”放在期末實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)合課程設(shè)計(jì)進(jìn)行。專(zhuān)業(yè)課設(shè)置如表1所示。
2.實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置
實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)改革將注重培養(yǎng)學(xué)生的工程系統(tǒng)能力、實(shí)踐中運(yùn)用知識(shí)的能力、解決較復(fù)雜工程問(wèn)題的能力、管理決策能力,還有創(chuàng)新研發(fā)能力等。通過(guò)合理統(tǒng)籌優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)部分激發(fā)學(xué)生的工程實(shí)踐興趣和勇于創(chuàng)新的精神,使學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)滿足電能變換與控制工程師培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
(1)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革將關(guān)注以下幾點(diǎn):
1)加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā),在統(tǒng)籌優(yōu)化、合理安排所有實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)上提高實(shí)驗(yàn)課質(zhì)量,增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
2)增設(shè)企業(yè)中常用仿真軟件的教學(xué)實(shí)踐課程,提高學(xué)生多種仿真軟件的應(yīng)用能力。
3)增設(shè)工程能力綜合訓(xùn)練內(nèi)容。
(2)本計(jì)劃實(shí)踐環(huán)節(jié)主要分兩個(gè)階段實(shí)施。
1)第一階段:工程能力基本訓(xùn)練階段。內(nèi)容:金工、電工實(shí)習(xí)、各門(mén)主要課程課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)、PLC的課程設(shè)計(jì)、工程制圖、制板及仿真軟件的應(yīng)用等。目標(biāo):達(dá)到初步分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,具備實(shí)際工程所需的基本技能。
2)第二階段:工程能力綜合訓(xùn)練階段。內(nèi)容:取消單門(mén)專(zhuān)業(yè)課的課程設(shè)計(jì),增設(shè)綜合課程設(shè)計(jì),在第7學(xué)期期末進(jìn)行,時(shí)間為3周,題目結(jié)合新能源發(fā)電所需的技術(shù)選定,要求學(xué)生按全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽的型式提交作品及實(shí)驗(yàn)報(bào)告。目標(biāo):使學(xué)生具備對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的綜合運(yùn)用能力,具備初步電能變換與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。
3.校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生能力培養(yǎng)最后一個(gè)環(huán)節(jié),主要鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論方法和技術(shù)手段分析并解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和進(jìn)行設(shè)計(jì)、技術(shù)改造與創(chuàng)新的初步能力。[2]畢業(yè)設(shè)計(jì)安排在第8學(xué)期進(jìn)行,此環(huán)節(jié)時(shí)間為15周。采用校內(nèi)指導(dǎo)教師和企業(yè)指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)的方式。畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的選取可以緊扣新能源發(fā)電中電能變換與控制關(guān)鍵技術(shù),突出電能變換與控制常用控制策略、信號(hào)檢測(cè)方法等的應(yīng)用,強(qiáng)調(diào)硬件電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試、軟件的編程。目的是使學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中初步掌握新能源發(fā)電中電能變換與控制的關(guān)鍵技術(shù)。
四、結(jié)論
我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)正在迅速發(fā)展,該方面專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的缺失已成為其進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。高等學(xué)校應(yīng)認(rèn)真研究,及時(shí)培養(yǎng)出社會(huì)急需的人才,服務(wù)社會(huì)。本文就在電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)電能變換與控制方向進(jìn)行了分析;針對(duì)新能源發(fā)電所需的知識(shí)結(jié)構(gòu)提出了主要課程的設(shè)置,并對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)和畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析;給出了電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)電能變換與控制方向的培養(yǎng)方案。要想將培養(yǎng)方案落實(shí)到實(shí)處還有很多工作要做,比如師資的建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、教材的建設(shè)等等。
參考文獻(xiàn):
一、引言
隨著我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展,各類(lèi)產(chǎn)業(yè)的用電需求越來(lái)越大。無(wú)論是生產(chǎn)還是生活,人們與電力的關(guān)系已變得密不可分。所以,電力在人類(lèi)社會(huì)中正扮演者愈來(lái)愈重要的角色。但是據(jù)了解,電氣工程及其自動(dòng)化無(wú)論是在過(guò)去的開(kāi)發(fā)時(shí)期,還是現(xiàn)在的使用時(shí)期,都需要消耗大量能源,在電力的生產(chǎn)和傳輸過(guò)程中都存在著可避免的能量損耗。通過(guò)電氣工程及其自動(dòng)化的知識(shí)與技術(shù),提出節(jié)能設(shè)計(jì)的方案,使電力生產(chǎn)和傳輸?shù)酶庸?jié)能。
二、電氣工程及其自動(dòng)化存在的問(wèn)題
(一)自動(dòng)化程度不夠高從電網(wǎng)調(diào)度來(lái)看,相比發(fā)達(dá)國(guó)家,我國(guó)的電網(wǎng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)化程度還不夠高。目前我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)不能將電網(wǎng)的各環(huán)節(jié)聯(lián)系在一起加以控制,只能實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)系統(tǒng)或設(shè)備的控制。因此需要人員來(lái)做協(xié)調(diào)控制,可能會(huì)造成人為誤差,使得需要調(diào)節(jié)的時(shí)候沒(méi)能做出正確的抉擇而導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。此外,電力儀表的作用也不容忽視。電力儀表是可以監(jiān)測(cè)、分析電能質(zhì)量和電力故障的重要儀器。如果想要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能,則離不開(kāi)對(duì)電網(wǎng)中各代表性節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè),而現(xiàn)有的電力儀表多用來(lái)監(jiān)測(cè)、判斷電力故障并給出相應(yīng)的措施,所以需要進(jìn)一步發(fā)展電力儀表,以監(jiān)測(cè)更多的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
(二)部分線路傳輸損耗較高在電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行中存在著各種各樣的損耗,例如傳輸過(guò)程中的變壓器損耗,電力電纜損耗、無(wú)功損耗等。由于這些損耗是由電流通過(guò)導(dǎo)體,使導(dǎo)體發(fā)熱而產(chǎn)生的,因此此類(lèi)損耗無(wú)法避免,但可以通過(guò)采取一定的手段使得在保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下,將損耗降到最低,讓電能盡可能少的轉(zhuǎn)化成其他能量,從而達(dá)到節(jié)能。
(三)新能源的并網(wǎng)運(yùn)行不夠可靠目前我國(guó)新能源主要為風(fēng)力發(fā)電與太陽(yáng)能發(fā)電,相比火力發(fā)電、水力發(fā)電、核電,后者只要運(yùn)行得當(dāng)、保證其穩(wěn)定性即可實(shí)現(xiàn)其并網(wǎng)運(yùn)行。而風(fēng)力發(fā)電與太陽(yáng)能發(fā)電這類(lèi)新能源對(duì)天氣的要求很高,貿(mào)然并網(wǎng),如果用戶端用電需求突然升高,而當(dāng)?shù)貐s為陰天或無(wú)風(fēng)的天氣,如果不加大周?chē)痣姀S的供電量,那么供電平衡將會(huì)破壞,甚至導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)出現(xiàn)重大事故;反之,當(dāng)用戶端用電需求量突然降低,同樣如果不采取相應(yīng)措施,新能源發(fā)電廠發(fā)出的電能就會(huì)過(guò)剩,并以其他形式能量釋放,造成嚴(yán)重的浪費(fèi)。而天氣的變化十分復(fù)雜,所以如果想要真正利用好新能源,以目前的科學(xué)技術(shù)來(lái)看是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
三、電氣工程及其自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)方向
(一)提升AVC系統(tǒng)性能在電網(wǎng)中,AVC系統(tǒng)指的是電網(wǎng)的自動(dòng)電壓無(wú)功控制,其能夠保證電能質(zhì)量、輸電效率,降低網(wǎng)絡(luò)損耗,使供電系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。因此,如果對(duì)該系統(tǒng)稍加改動(dòng),即可提升電網(wǎng)的節(jié)能運(yùn)行性能。而目前我國(guó)的AVC系統(tǒng)缺乏全局運(yùn)行的監(jiān)視、系統(tǒng)數(shù)據(jù)太多人工處理麻煩,使得工作效率低等問(wèn)題。所以要想發(fā)展AVC系統(tǒng)則需要改進(jìn)系統(tǒng)的界面,使得數(shù)據(jù)更加直觀;提升AVC系統(tǒng)的分析功能,使其達(dá)到人工智能的水平,能在不斷的分析結(jié)果中不斷學(xué)習(xí),從而達(dá)到精確的自我分析來(lái)幫助工作人員判斷。
(二)更換線路傳輸上文中已提到,線路中的傳輸損耗主要由導(dǎo)體發(fā)熱產(chǎn)生。而導(dǎo)體發(fā)熱的主要原因是由于電阻阻值偏大,導(dǎo)致流過(guò)的電能被轉(zhuǎn)化為了熱能,因此只要合理降低傳輸線路上導(dǎo)體的電阻即可降低損耗。降低導(dǎo)體的電阻,一般可以采用適當(dāng)增大導(dǎo)體截面積的方法。目前在我國(guó)的配電網(wǎng)中,部分線路還存在著導(dǎo)體截面小、線路老化、線損率較大的情況。此外,配電網(wǎng)中的變壓器也存在基本參數(shù)偏大的情況。所以,應(yīng)更換老化的設(shè)備與高能耗的線路和變壓器,還要加強(qiáng)建設(shè)出更加合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
(三)使新能源并網(wǎng)變得可靠要想讓家家戶戶安全地使用新能源,就必須先解決新能源并網(wǎng)的問(wèn)題。要想實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行,就必須滿足四個(gè)基本條件:發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的頻率、相序、相位、電壓均相同。這些條件現(xiàn)可以滿足,但這仍然不夠。由于新能源受天氣影響,發(fā)電的質(zhì)量會(huì)受到影響,比如當(dāng)陽(yáng)光照射強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí),發(fā)電過(guò)程中就會(huì)改變輸出功率、產(chǎn)生一定的諧波。由于這種不確定因素均與天氣相關(guān),所以只要將天氣中的某些可測(cè)得的、有效的數(shù)字參數(shù)與發(fā)電出力聯(lián)系在一起,得到新能源發(fā)電規(guī)律的曲線,并反饋給電網(wǎng)調(diào)度員,即可實(shí)現(xiàn)新能源并網(wǎng)運(yùn)行。
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2011考研國(guó)家線:上海電力學(xué)院考研調(diào)劑信息
上海電力學(xué)院考研國(guó)家線已經(jīng)公布,上海電力學(xué)院考研調(diào)劑正在進(jìn)行,報(bào)考上海電力學(xué)院考研的考生請(qǐng)關(guān)注上海電力學(xué)院考研調(diào)劑專(zhuān)業(yè):
電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化(080802)、熱能工程(080702)、應(yīng)用化學(xué)(081704)
上海電力學(xué)院座落于上海市區(qū)東外灘,與浦東隔江相望,具有良好的育人環(huán)境和條件,是一所功能齊備、設(shè)施齊全、環(huán)境幽雅的現(xiàn)代化大學(xué)。學(xué)校為我國(guó)電力行業(yè)培養(yǎng)了大量高級(jí)專(zhuān)業(yè)人才,在全國(guó)享有一定的聲譽(yù),今年我校研究生就業(yè)情況較好,絕大多數(shù)學(xué)生進(jìn)入電力系統(tǒng)工作。
英文名稱(chēng):Journal of Jiangsu Polytechnic University
主管單位:江蘇省教育廳
主辦單位:江蘇工業(yè)學(xué)院
出版周期:季刊
出版地址:江蘇省常州市
語(yǔ)
種:中文
開(kāi)
本:大16開(kāi)
國(guó)際刊號(hào):1005-8893
國(guó)內(nèi)刊號(hào):32-1395/TQ
郵發(fā)代號(hào):
發(fā)行范圍:國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間:1989
期刊收錄:
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
核心期刊:
期刊榮譽(yù):
Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
聯(lián)系方式
關(guān)鍵詞:電氣技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展;完善;效益
中圖分類(lèi)號(hào):N945.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-3520(2014)-11-00-01
一、電氣控制技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀
目前,電能生產(chǎn)的主要形式有火電、水電、核電、風(fēng)電、地?zé)岚l(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電等。火電是以煤炭、石油、天然氣作為燃料發(fā)電的形式,一般通過(guò)燃燒加熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽,再驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。水電則是利用水位勢(shì)能,驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。1.2電能輸送電能輸送是指將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能通過(guò)輸電網(wǎng)輸送到另一處。輸電網(wǎng)就是許多個(gè)發(fā)電廠和許多個(gè)供電點(diǎn)連接而成的網(wǎng)絡(luò)體系。輸電前在發(fā)電廠都要將電壓升高以后輸送,因?yàn)檫@樣可以減少輸送過(guò)程中的電能損耗。到達(dá)輸電網(wǎng)另一處再經(jīng)過(guò)降壓供用戶使用。采用輸電線路輸送電能既解決了發(fā)電廠與用戶之間的距離問(wèn)題,而且輸電線路聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)有利于電能的合理分配,提高了供電的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
(一)電能生產(chǎn)
電能生產(chǎn)也就是發(fā)電,它是電氣技術(shù)應(yīng)用的起點(diǎn),解決電源的問(wèn)題。發(fā)電是能量的一種轉(zhuǎn)化形式。目前,電能生產(chǎn)的主要形式有火電、水電、核電、風(fēng)電、地?zé)岚l(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電等?;痣娛且悦禾?、石油、天然氣作為燃料發(fā)電的形式,一般通過(guò)燃燒加熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽,再驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。水電則是利用水位勢(shì)能,驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
電能使用是電能生產(chǎn)的終極目的,也是電氣技術(shù)研究的主要目標(biāo)。電氣技術(shù)廣泛應(yīng)用是因?yàn)殡姎饩哂幸韵聝?yōu)勢(shì):電方便遠(yuǎn)距離輸送.具有清潔、安全和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn);電能很容易與其他能量進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化,如機(jī)械能、光能、熱能、化學(xué)能等:電也很容易應(yīng)用各種控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)各種控制功能和自動(dòng)化目標(biāo)。
(二)電能輸送,電能輸送是指將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能通過(guò)輸電網(wǎng)輸送到另一處。輸電網(wǎng)就是許多個(gè)發(fā)電廠和許多個(gè)供電點(diǎn)連接而成的網(wǎng)絡(luò)體系。輸電前在發(fā)電廠都要將電壓升高以后輸送,因?yàn)檫@樣可以減少輸送過(guò)程中的電能損耗,輸電線路聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)有利于電能的合理分配,提高了供電的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
(三)電能分配
電能分配是指電能經(jīng)配電網(wǎng)向用戶供電的形式,也就是接受輸電網(wǎng)電能,再逐級(jí)分配或就地消費(fèi)電能。
二、電氣控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
(一)電氣自動(dòng)化程度和水平不斷提高
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天,各行各業(yè)的自動(dòng)化水平都在不斷提高,生產(chǎn)效率隨之提高,生產(chǎn)質(zhì)量也得到了越來(lái)越多的保障,更好地促進(jìn)了企業(yè)以及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。引入電氣自動(dòng)化技術(shù).開(kāi)創(chuàng)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新局面。
1、運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)施系統(tǒng)仿真,提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度的同時(shí)獲取更多的數(shù)據(jù);
2、通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能化服務(wù),提高工作效率并且降低勞動(dòng)強(qiáng)度;
3、電氣自動(dòng)化技術(shù)用于配電網(wǎng),可提高配電網(wǎng)數(shù)字化、信息化和智能化水平,從而極大地提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。
(二)更節(jié)能、更環(huán)保
節(jié)能技術(shù)在工廠電氣技術(shù)的應(yīng)用中日漸重要,因?yàn)閷?duì)整個(gè)社會(huì)來(lái)說(shuō),節(jié)能減排都是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì),企業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步必須在這一總趨勢(shì)下。以照明技術(shù)來(lái)說(shuō),采用發(fā)光效率更高、壽命更長(zhǎng)、汞含量更低的燈具。在能源使用上,太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮堋⒑Q竽艿瓤稍偕茉磳@得更快發(fā)展。建設(shè)智能電網(wǎng)不僅可以改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,提高電能質(zhì)量,而且更有利于節(jié)電,因智能電網(wǎng)可以更方便地并人可再生能源,節(jié)電效果顯著。
使用節(jié)能型的供電配電系統(tǒng)。應(yīng)該注重節(jié)能技術(shù)在電氣技術(shù)中的應(yīng)用,進(jìn)而降低工廠成本,在節(jié)能型供配電系統(tǒng)的使用上沒(méi)有明確的認(rèn)識(shí)。使用節(jié)能型的變壓器??梢詫?duì)舊的油侵變壓器進(jìn)行改造,同時(shí)要合理選擇變壓器的型號(hào)和容量。
(三)一般來(lái)說(shuō),在工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇損耗低、效率高的新型節(jié)能變壓器,維持合理的供電電壓,供電電壓的大小應(yīng)在考慮當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)、用戶用電負(fù)荷等因素的前提下根據(jù)供電距離和用電容量來(lái)確定。無(wú)功補(bǔ)償裝置,因?yàn)楣β室蛩氐母叩蛯?duì)工廠企業(yè)非常重要。所以,應(yīng)盡量提高工廠供電各相關(guān)部分的功率因素,增加工廠的輸電能力,并減少電能損耗和功率損耗,用來(lái)達(dá)到提高設(shè)備利用率、用電質(zhì)量、節(jié)約電能的目的。
(四)選用適合的節(jié)能設(shè)備。恰當(dāng)?shù)墓?jié)能設(shè)備有利于節(jié)能技術(shù)水平的提高。運(yùn)用低阻電纜。因?yàn)樵谳旊娋€路中,線路損耗和線路電阻有平方的關(guān)系。阻值越小,消耗的能量和散發(fā)的熱量就越少,
使用阻值較低的電纜可以使電纜上電能的損失降到最低,使輸電線路的能耗最低。推廣變頻器的使用,因?yàn)樽冾l調(diào)節(jié)可控制發(fā)電機(jī)的輸出功率,輸出功率減小,耗能就減少,流量和風(fēng)量就得到了控制,從而降低損耗,達(dá)到節(jié)能的目的。
(五)合理使用峰谷電力資源。電力行業(yè)中峰谷是指用山谷和山峰形象的比喻用電負(fù)荷特性的變化,可以通過(guò)降低用電負(fù)荷高峰,填補(bǔ)負(fù)荷低谷,使用電負(fù)荷均勻,充分發(fā)揮發(fā)電、變電設(shè)備的潛力,提高設(shè)備的負(fù)荷指數(shù),提高電力系統(tǒng)的供電能力,盡可能的滿足電力負(fù)荷日益增大的需要。
(六)電氣技術(shù)應(yīng)使用新材料、新技術(shù)、新工藝。新工藝的應(yīng)用,往往給工業(yè)生產(chǎn)中電氣技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)顯著的效果。把低效率的供用電設(shè)備更換為高效率的供用電設(shè)備,有利于提高經(jīng)濟(jì)效益;對(duì)耗能大的設(shè)備進(jìn)行改造,可以節(jié)約用電量,提高效益。及時(shí)改造工藝和設(shè)備,另外在改造舊設(shè)備、落后工藝的時(shí)候,也要注意新材料、新技術(shù)、新工藝的推廣使用。
三、結(jié)語(yǔ)
電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在人們生產(chǎn)生活的諸多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,大大提高了生產(chǎn)效率,在今后的發(fā)展中,電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:熱能;動(dòng)力機(jī)械;能源;環(huán)境
中圖分類(lèi)號(hào):F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、熱能動(dòng)力機(jī)械專(zhuān)業(yè)的高技術(shù)性
大型的熱能動(dòng)力設(shè)備,系統(tǒng)非常復(fù)雜,集機(jī)械、電力、電氣、電子、液壓、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科于一體,自動(dòng)化程度很高。從生產(chǎn)上來(lái)看,熱力設(shè)備的運(yùn)行基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)、遠(yuǎn)動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)監(jiān)視。全計(jì)算機(jī)控制已基本實(shí)現(xiàn),并是今后的發(fā)展方向。火電廠的鍋爐、汽輪機(jī)及其輔機(jī)的運(yùn)行,早已是自動(dòng)控制或遠(yuǎn)動(dòng)操作,新建的大型火力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用了計(jì)算機(jī)控制,如30MW汽輪發(fā)電機(jī)組,正常運(yùn)行時(shí)鍋爐產(chǎn)蒸汽量在100t/h以上,鍋爐本體的高度超過(guò)som,燃煤達(dá)10t/11以上,若用人力來(lái)燒這樣的鍋爐是根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,但是采用集散控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)全計(jì)算機(jī)控制,一臺(tái)鍋爐有兩名操作人員就夠了。對(duì)于工業(yè)鍋爐,亦采用機(jī)械進(jìn)煤的方式,運(yùn)用自動(dòng)或遠(yuǎn)動(dòng)控制其運(yùn)行。冶金、化工等行業(yè)的熱力設(shè)備,也具有相當(dāng)高的自動(dòng)化水平??梢?jiàn),熱力設(shè)備的運(yùn)行,采用了大量的高尖技術(shù)。熱力設(shè)備一般在高溫高壓的條件下工作,要搞好熱力設(shè)備的安全運(yùn)行,必須經(jīng)常地進(jìn)行維護(hù)和定期的大小修,為了提高熱能利用效率,必須利用新技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造,利用先進(jìn)管理手段進(jìn)行管理,因此,需要既有理論知識(shí)又有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員。
二、常用的熱能動(dòng)力機(jī)械
動(dòng)力機(jī)械是把能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而做功的機(jī)械裝置。其中,由熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械稱(chēng)為熱能動(dòng)力機(jī)械。常用的熱能動(dòng)力機(jī)械有三種。一是燃?xì)廨啓C(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)的工質(zhì)是燃?xì)夂涂諝?。這種機(jī)械的主要特點(diǎn)是運(yùn)行平穩(wěn),機(jī)動(dòng)性好,噪音污染小。所以應(yīng)用廣泛。未來(lái)燃?xì)廨啓C(jī)會(huì)向提高效率、利用核能發(fā)展燃煤技術(shù)的方向發(fā)展。二是蒸汽機(jī)。說(shuō)到動(dòng)力機(jī)械就不得不說(shuō)蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)的工質(zhì)是蒸汽,它是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為功的裝置。蒸汽機(jī)的產(chǎn)生曾引起了世界上重要的“工業(yè)革命”。跨入21世紀(jì)之后,才漸漸被內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)取代了領(lǐng)先地位。蒸汽機(jī)的使用之所以持續(xù)了兩個(gè)多世紀(jì)歸功于它對(duì)所有燃料都可以由熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。但是蒸汽機(jī)的運(yùn)作依賴(lài)于笨重龐大的鍋爐,因此最終被輕巧靈活的內(nèi)燃機(jī)所取代。三是內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。因?yàn)槿剂显跈C(jī)械內(nèi)部直接燃燒,所以稱(chēng)為內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)是目前運(yùn)用最廣泛的熱機(jī),它以汽油或輕柴油作燃料,雖然熱效率高,但熱料消耗率高,而且內(nèi)燃機(jī)噪聲是動(dòng)力設(shè)備噪聲的主要來(lái)源。因此,未來(lái)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展將注重于提高機(jī)械效率,減少噪聲,降低排放量來(lái)嚴(yán)格要求燃料的清潔度,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。
三、我國(guó)的熱能動(dòng)力工程發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)能源動(dòng)力類(lèi)熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)形成于20世紀(jì)50年代。當(dāng)時(shí)受蘇聯(lián)教育體制的影響,專(zhuān)業(yè)分割很細(xì)。在熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)中就先后包括鍋爐、電廠熱能、內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、制冷、低溫、供熱通風(fēng)與空調(diào)工程、冷凍與冷藏、水能動(dòng)力工程、水電站動(dòng)力裝置、水電站動(dòng)力設(shè)備、水能動(dòng)力及其自動(dòng)化、機(jī)電排灌工程、水能動(dòng)力與提水工程以及工程熱物理等幾十個(gè)小專(zhuān)業(yè),形成了以工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)引導(dǎo)高等學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)的基本格局,一定程度上與我國(guó)當(dāng)時(shí)的發(fā)展相互適應(yīng)。隨著改革開(kāi)放,我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)體制發(fā)生很大的變化。社會(huì)對(duì)人的培養(yǎng)提出了新的要求。為了適應(yīng)這種要求,1993年7月國(guó)家教委頒布的普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄,將幾十個(gè)小專(zhuān)業(yè)壓縮為9個(gè)專(zhuān)業(yè),即熱能工程、熱能工程與動(dòng)力機(jī)械、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、制冷及低溫工程、流體機(jī)械與流體工程、水利水電動(dòng)力工程、工程熱物理、能源工程和冷凍與冷藏。1998年教育部頒布的新專(zhuān)業(yè)目錄進(jìn)一步將以上9個(gè)專(zhuān)業(yè)合并為1個(gè),即熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)。從原來(lái)的幾十個(gè)專(zhuān)業(yè)合并為1個(gè)專(zhuān)業(yè),全國(guó)現(xiàn)在有120多所高校設(shè)有熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)。熱動(dòng)主要研究熱能與動(dòng)力方面,是跨熱能與動(dòng)力工程、機(jī)械工程等學(xué)科領(lǐng)域的工程應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)。熱動(dòng)主要學(xué)習(xí)機(jī)械工程、熱能動(dòng)力工程和工程熱物理的基礎(chǔ)理論,學(xué)習(xí)各種能量轉(zhuǎn)換及有效利用的理論和技術(shù)。本專(zhuān)業(yè)涵蓋的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域十分廣泛。能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)既是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),又在各行各業(yè)中有特殊的應(yīng)用,也是國(guó)家科技發(fā)展基礎(chǔ)方向之一。能源動(dòng)力領(lǐng)域人才教育的成敗關(guān)系到國(guó)家的根本利益。隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的建立,社會(huì)需求和經(jīng)濟(jì)分配狀態(tài)的變化、科技發(fā)展的趨勢(shì)、對(duì)本專(zhuān)業(yè)的生源、就業(yè)等形成了挑戰(zhàn),更是熱能動(dòng)力專(zhuān)業(yè)教的關(guān)鍵。同時(shí),熱動(dòng)還是現(xiàn)代動(dòng)力工程師的基本訓(xùn)練,可見(jiàn)熱動(dòng)是現(xiàn)代力工程的基礎(chǔ)。
四、動(dòng)力機(jī)械帶來(lái)的環(huán)境污染及解決辦法
動(dòng)力設(shè)備引起的環(huán)境問(wèn)題主要有熱污染、噪聲污染和空氣污染。熱污染是指工業(yè)生產(chǎn)和生活中排放的能量以熱能形式傳給環(huán)境,造成大氣和水被污染的現(xiàn)象。尤其是火力發(fā)電廠、核電站、造紙廠排放出來(lái)的含有大量廢熱的氣體和液體對(duì)水生植物和魚(yú)類(lèi)生存繁衍造成了極大的威脅,各種有害成分還會(huì)隨著水資源的流動(dòng)被陸地上的樹(shù)木,蔬菜吸收,進(jìn)而被人類(lèi)食用,引起重大的流行疾病等。要減少工業(yè)廢物的余熱對(duì)環(huán)境的影響,就要減少排放,并且充分利用余熱,或者尋找和開(kāi)發(fā)新能源。使用清潔的水能,風(fēng)能不僅降低了污染物的排放,還保護(hù)了環(huán)境。
1、空氣污染也叫大氣污染
從近年來(lái)的全國(guó)霧霾天氣可以看出,空氣質(zhì)量與人們生活息息相關(guān)??諝馕廴局苯佑绊懥巳藗兊某鲂?。大氣污染源來(lái)自于工業(yè)廢氣、汽車(chē)尾氣、居民生活供暖設(shè)備等。在大城市中,汽車(chē)、火車(chē)是不可或缺的交通工具,但它們消耗煤或石油產(chǎn)生的直接排放進(jìn)空氣的廢氣,是霧霾天氣的主要“兇手”。而且近幾年的許多極端天氣也是因大氣污染引起的。空氣污染的防治要靠全國(guó)人民的共同努力,調(diào)整能源結(jié)構(gòu),植樹(shù)造林等都是目前比較流行的辦法。
2、噪聲污染
動(dòng)力機(jī)械等設(shè)備運(yùn)行時(shí)由于機(jī)械振動(dòng)而形成噪聲。噪聲污染短期內(nèi)或許沒(méi)有太大傷害,但處于這樣的環(huán)境一段時(shí)期后就會(huì)使生物的聽(tīng)力受損,嚴(yán)重的還會(huì)誘發(fā)多種疾病。因此,防治噪聲也是刻不容緩的事情。對(duì)污染源來(lái)說(shuō)需要降低聲源噪音,控制噪音傳播。而對(duì)于人們來(lái)說(shuō),可以采用吸音設(shè)備來(lái)阻擋噪聲的傳播。
六、熱能動(dòng)力工程的發(fā)展方向
1、熱能動(dòng)力及控制工程方向(含能源環(huán)境工程方向)
主要掌握熱能與動(dòng)力測(cè)試技術(shù)、鍋爐原理、汽輪機(jī)原理、燃燒污染與環(huán)境、動(dòng)力機(jī)械設(shè)計(jì)、熱力發(fā)電廠、熱工自動(dòng)控制、傳熱傳質(zhì)數(shù)值計(jì)算、流體機(jī)械等知識(shí)。
2、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車(chē)工程方向
掌握內(nèi)燃機(jī)(或透平機(jī))原理、結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì),測(cè)試,燃料和燃燒,熱力發(fā)動(dòng)機(jī)排放與環(huán)境工程,能源工程概論,內(nèi)燃機(jī)電子控制,熱力發(fā)動(dòng)機(jī)傳熱和熱負(fù)荷,汽車(chē)工程概論等方面的知識(shí)。
3、制冷低溫工程與流體機(jī)械方向
掌握制冷、低溫原理、人工環(huán)境自動(dòng)化、暖通空調(diào)系統(tǒng)、低溫技術(shù)學(xué)、熱工過(guò)程自動(dòng)化、流體機(jī)械原理、流體機(jī)械系統(tǒng)仿真與控制等方面的知識(shí)。使學(xué)生掌握該方向所涉及的制冷空調(diào)系統(tǒng)、低溫系統(tǒng),制冷空調(diào)與低溫各種設(shè)備和裝置,各種軸流式、離心式壓縮機(jī)和各種容積式壓縮機(jī)的基本理論和知識(shí)。
結(jié)束語(yǔ)
熱能動(dòng)力工程是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的一個(gè)重要組成部分,它推動(dòng)了人類(lèi)從人力勞動(dòng)向機(jī)械生產(chǎn)的“進(jìn)化”。作為國(guó)民生產(chǎn)的動(dòng)力,能源已經(jīng)成為了每家每戶的必需品。其中,熱能是能量傳遞和動(dòng)力機(jī)械領(lǐng)域中使用得最多的一種能源形式之一。而現(xiàn)在隨著熱能轉(zhuǎn)化裝置以及動(dòng)力機(jī)械的廣泛應(yīng)用,已經(jīng)出現(xiàn)了許多全球化的問(wèn)題。本文針對(duì)熱能動(dòng)力工程的相關(guān)設(shè)備和環(huán)境保護(hù)做一些基本介紹,僅供參考。
參考文獻(xiàn)
[1]黃益軍.淺談熱能動(dòng)力設(shè)計(jì)研究[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2013(28).