電氣工程在我國綠色發(fā)展和生態(tài)環(huán)保工作的中的作用

楊帆

摘 要：本文首先簡單介紹了電氣工程的概念及其研究領(lǐng)域，包括電力電子，電力自動(dòng)化，電工新技術(shù)等四個(gè)方面。然后對新能源技術(shù)展開介紹，論述其在生態(tài)保護(hù)中的作用，最后闡述了關(guān)于電氣工程在改善環(huán)境質(zhì)量方面的思考。

關(guān)鍵詞：電氣工程;新能源技術(shù);綠色革命

1 電氣工程主要研究內(nèi)容

傳統(tǒng)電氣工程定義為用于創(chuàng)造產(chǎn)生電氣與電子系統(tǒng)的有關(guān)學(xué)科的總和，但今天的電氣工程涵蓋了幾乎所有與電子、光子有關(guān)的工程行為，是現(xiàn)代科技領(lǐng)域中的核心學(xué)科之一，可以說：“凡是用電的地方都能用到電氣工程”，下面介紹一些電氣工程的研究內(nèi)容：

1.1 電力電子與電力傳動(dòng)

電力電子與電力傳動(dòng)集電力、電子與控制于一體，是電氣工程領(lǐng)域的核心。其主要從事有關(guān)電力電子與電力傳動(dòng)系統(tǒng)的理論、分析、控制的研究與開發(fā)，例如，研究新型電力電子器件、電能的變換與控制、電力電子電源、電力傳動(dòng)及其自動(dòng)化等理論和應(yīng)用技術(shù)。涉及到交直流傳動(dòng)系統(tǒng)的新結(jié)構(gòu)、新電路及新型控制策略;交流電機(jī)模型在線辨識及故障診斷的新方法;電力電子設(shè)備及其系統(tǒng)在線監(jiān)測、故障診斷;電力電子與電力傳動(dòng)中的控制理論及應(yīng)用;無功補(bǔ)償技術(shù);現(xiàn)代電源技術(shù)等方面。其應(yīng)用幾乎遍及了所有的行業(yè)領(lǐng)域，包括一般工業(yè)、交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、家用電器等，此外電力電子技術(shù)的節(jié)能效果十分顯著，對節(jié)省電能有重要意義。

1.2 電機(jī)電器及其控制

在現(xiàn)代工業(yè)化社會中，各種自然能源一般不能直接拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，就需要用到電機(jī)，它是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防工程、醫(yī)療設(shè)備及日常生活中常用的設(shè)備，而電器是指對電路進(jìn)行接通、分?jǐn)?、參?shù)變換實(shí)現(xiàn)控制的電工裝置。

1.3 電力系統(tǒng)自動(dòng)化

電力系統(tǒng)指的是發(fā)電、輸電、變電、配電、用電設(shè)備及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)組成的電能生產(chǎn)、輸送、分配、使用的統(tǒng)一整體，也可以描述為是由電源、電力網(wǎng)以及用戶組成的整體。由于一個(gè)電力系統(tǒng)所包含的廠、站以及線路數(shù)量很大，屬于復(fù)雜控制系統(tǒng)，所以電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)成為現(xiàn)代社會電氣工程的研究重點(diǎn)之一。例如，發(fā)電廠中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)等等，電力系統(tǒng)自動(dòng)化是電氣工程發(fā)展的熱點(diǎn)，不僅使電力系統(tǒng)運(yùn)行的更加高效，獲得較好的經(jīng)濟(jì)利益，更重要的是提高的生產(chǎn)的安全性和可靠性。

1.4 電氣工程新技術(shù)

電氣工程發(fā)展至今，出現(xiàn)許多電工新技術(shù)，例如：可用于勘測的高功率脈沖技術(shù)、超導(dǎo)電工技術(shù)、用于預(yù)防，診斷，治療，康復(fù)等方面的高精度醫(yī)療器械、造福人類的可再生能源發(fā)電技術(shù)，可用于環(huán)保的等離子體技術(shù)，與電子信息技術(shù)緊密結(jié)合的電氣自動(dòng)化技術(shù)，人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等，這些科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的“邊緣生長”和“交叉滲透”等大趨勢和高技術(shù)的發(fā)展，使電氣工程又呈現(xiàn)出興旺的態(tài)勢。

總的來說，電氣工程是與電能生產(chǎn)和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)，電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，同時(shí)也是工程教育體系中的一個(gè)學(xué)科。近年來與生命科學(xué)，、物理學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域相互滲透，是形成尖端技術(shù)和新技術(shù)分支的促進(jìn)因素，在國防力量和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高過程中，電氣工程的進(jìn)步具有廣泛的影響和巨大的作用。

2 電氣工程新能源技術(shù)

化石能源的枯竭、氣候變化、環(huán)境污染等問題是21世紀(jì)全人類面臨的共同挑戰(zhàn)，而中國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速發(fā)展的高經(jīng)濟(jì)增長時(shí)期，能源和環(huán)境問題日益突出，近年來，國家大力發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、以清潔生產(chǎn)、環(huán)保技術(shù)，關(guān)系到未來環(huán)境和人類生活的一些重要戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)正在興起。對于電氣工程來說，電能首當(dāng)其沖，當(dāng)今社會人類已經(jīng)離不開電，以往發(fā)電主要靠火力發(fā)電，使火電廠成為環(huán)境的一大殺手，以環(huán)境作為代價(jià)來發(fā)電在現(xiàn)在看來顯然不是長遠(yuǎn)之計(jì)而且十分不明智，為了促進(jìn)能源革命和生態(tài)保護(hù)，新能源技術(shù)逐漸發(fā)展起來。下面介紹幾類新能源技術(shù)：

① 太陽能技術(shù)之光伏發(fā)電技術(shù)

隨著傳統(tǒng)能源的耗竭，太陽能已經(jīng)成為世界各國的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，光伏發(fā)電過程簡單，沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，不消耗燃料，不排放包括溫室氣體在內(nèi)的任何物質(zhì)，無噪聲、無污染，對保護(hù)生態(tài)起著十分重要的作用。

光伏發(fā)電是利用太陽能電池的光生伏打效應(yīng)直接把太陽的輻射能直接轉(zhuǎn)變成電能的一種技術(shù)，太陽能電池就是由薄狀的半導(dǎo)體PN結(jié)組成，經(jīng)太陽光照射就會產(chǎn)生電流。光伏發(fā)電系統(tǒng)分為離網(wǎng)型與并網(wǎng)性，顧名思義，并網(wǎng)型可以并入國家電網(wǎng)進(jìn)行供電，將來光伏發(fā)電將成為重要的發(fā)電方式，將進(jìn)一步減小能耗與對環(huán)境的污染。

② 風(fēng)能技術(shù)之風(fēng)力發(fā)電

除了太陽能技術(shù)之外，風(fēng)電技術(shù)也是一種高度清潔的能源技術(shù)，風(fēng)能資源不僅是可再生資源，而且在風(fēng)能電能轉(zhuǎn)換過程中基本不消耗化石能源，因而不會對環(huán)境構(gòu)成威脅，風(fēng)力發(fā)電促進(jìn)了節(jié)能減排，減少了大氣污染。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)輪，傳動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)，控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成，通過風(fēng)力推動(dòng)葉輪有效的將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能。

近年來，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷發(fā)展，成本不斷降低，效率越來越高，在不久的將來其應(yīng)用必將十分廣泛，到時(shí)候可以更大程度減少化石能源消耗，對保護(hù)生態(tài)環(huán)境起著至關(guān)重要的作用。

此外，還有智能微電網(wǎng)技術(shù)，生物智能利用技術(shù)，海洋能水力發(fā)電技術(shù)，核能等許多新能源技術(shù)，通過電氣工程發(fā)展的不斷成熟，向高尖端科技領(lǐng)域不斷深入，可以將綠色環(huán)保的能源應(yīng)用于發(fā)電生產(chǎn)，促進(jìn)了能源革命，使我們看到了綠色生態(tài)環(huán)境的希望。

3 電氣工程新技術(shù)對生態(tài)保護(hù)的思考

當(dāng)前，人類正面臨著有史以來最為嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)，空氣污染，臭氧層破壞，酸與危害等，嚴(yán)重威脅著經(jīng)濟(jì)發(fā)展甚至人類生存。國家規(guī)劃建議中強(qiáng)調(diào)，要堅(jiān)持綠色發(fā)展，著力改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人與自然和諧相處，對于電氣工程領(lǐng)域來說可謂任務(wù)巨大，需要推進(jìn)能源革命，能源技術(shù)創(chuàng)新，煤炭等化石能源高效清潔的利用，加快發(fā)展可再生能源的利用，推動(dòng)科技創(chuàng)新，全面節(jié)約和高效利用資源，實(shí)施循環(huán)發(fā)展計(jì)劃。

雖然新能源技術(shù)在現(xiàn)代社會炙手可熱，但是由于其不同的缺點(diǎn)例如成本過高，效率太低，安全性的因素導(dǎo)致并沒有大面積使用。要促進(jìn)低碳循環(huán)，綠色環(huán)保，主要應(yīng)該從以下三個(gè)方面進(jìn)行。

首先，減少能源浪費(fèi)，促進(jìn)可再生能源的利用與開發(fā)，利用新能源技術(shù)，豐富發(fā)展太陽能，風(fēng)能等清潔能源，減少煤炭等化石能源的使用，才能做到可持續(xù)發(fā)展，這是新世紀(jì)發(fā)展的主題，也是每個(gè)人必須考慮的問題。

其次，需要減少污染物的排放，對于當(dāng)代的火力發(fā)電廠這是一個(gè)十分緊迫的要求，由于其排放的硫化物和氮化物是大氣污染的主要來源，所以對這方面的處理要加大力度，不能因?yàn)榭紤]經(jīng)濟(jì)效益就不計(jì)后果。隨著電氣工程不斷發(fā)展，其中等離子體技術(shù)成為處理尾氣最有效最有發(fā)展前景的新技術(shù)，不僅可以解決尾氣中的有害物質(zhì)，還可以殺菌消毒，所以科技不斷發(fā)展，需要將其有效利用才能保證人與自然的和諧。

此外，能源必須得高效利用，電力在從電源到用戶使用的過程中有大約1/3的損耗，而我國現(xiàn)在的電力損耗水平是世界平均水平的3倍，所以從傳輸上來說需要大的改進(jìn)，除了技術(shù)上的問題外，由于當(dāng)今電廠均設(shè)于無人或偏遠(yuǎn)地區(qū)，若加大太陽能風(fēng)能的利用，設(shè)想距用戶不遠(yuǎn)處設(shè)立光伏發(fā)電站，風(fēng)力發(fā)電機(jī)等不影響生活的站點(diǎn)，將大廠劃分為各個(gè)小發(fā)電站，對用戶來說也許更加方便，檢查與維修范圍也大大縮小。在大企業(yè)中，設(shè)備用電功率問題也是十分重要，這需依靠科技不斷發(fā)展創(chuàng)新，技術(shù)不斷進(jìn)步，將設(shè)備的功率降低的同時(shí)還要提高效率。

4 結(jié)語

電氣工程聯(lián)系生活的方方面面，人類生活水平的提高離不開其發(fā)展，隨著電氣工程不斷前進(jìn)，其中不斷涌現(xiàn)的技術(shù)問題以及環(huán)境污染問題還需要不斷研究，不斷進(jìn)步，在綠色發(fā)展主題下的研究對于人類才是有意義的，才是值得深思的。

參考文獻(xiàn)

[1]賈文超，電氣工程導(dǎo)論，2016.

[2]王丹丹，談電氣工程技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)導(dǎo)報(bào)，2017（6）.