淺析工業(yè)電氣發(fā)展方向

劉天玉 張恩濤 武雄波

【摘 要】在19世紀(jì)和20世紀(jì)交替的約20年內(nèi)，電氣技術(shù)的發(fā)展可謂突飛猛進(jìn)，電氣技術(shù)的創(chuàng)新層出不窮，各種發(fā)電、輸電、配電和用電設(shè)備在天才的發(fā)明家手中不斷涌現(xiàn)，電氣技術(shù)深入到人類改造、征服和利用自然的活動中，在人類經(jīng)濟(jì)活動的各個領(lǐng)域發(fā)揮日益顯著的作用。

【關(guān)鍵詞】電氣；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

電氣技術(shù)隨著電能的應(yīng)用而日趨成熟，一百多年來電氣技術(shù)的發(fā)展史就是一部探索電能利用形式、最大限度、最經(jīng)濟(jì)利用電能的發(fā)明史。電能易于轉(zhuǎn)化成機(jī)械能、熱和光，又是信息的重要載體，并且便于遠(yuǎn)距離輸送和分配。這樣的優(yōu)良特性使得電能由最初用于電照明、電報、電話，擴(kuò)展到電鍍、電動力以至工業(yè)生產(chǎn)的各部門，并迅速進(jìn)入人類經(jīng)濟(jì)生活的各個領(lǐng)域。

在電氣設(shè)備走入千家萬戶的同時，也走進(jìn)了各廠礦企業(yè)，開始電力驅(qū)動逐漸進(jìn)入交通運(yùn)輸部門。后來將電能轉(zhuǎn)化為各種機(jī)械能的功臣非電動機(jī)莫屬，正因為有了電動機(jī)，才使我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。

電氣技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用從19世紀(jì)末期開始在美國和歐洲等地區(qū)進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，隨后慢慢發(fā)展到全球各地。近一個多世紀(jì)來，電氣技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新水平一直是一個國家先進(jìn)程序的重要標(biāo)志。1894年，美國借電氣技術(shù)革命的重大機(jī)遇代替英國，成為全球第一大經(jīng)濟(jì)體，并在到目前為止的一個多世紀(jì)里成為全球電氣技術(shù)應(yīng)用的第一大國。而歐洲在至今為止的歲月里一直保持著全球最大的電氣技術(shù)供應(yīng)地區(qū)，也是全球最領(lǐng)先的電氣技術(shù)創(chuàng)新地區(qū)。

電燈、電話、電視、電腦這些生活中隨處可見且越來越必不可少的小東西就根本離不開電；電線、電器、電機(jī)這些支持著各個生產(chǎn)車間、廠礦企業(yè)生產(chǎn)節(jié)奏的電氣設(shè)備都直接發(fā)源于電；離我們很遠(yuǎn)的水電站、火電廠、電力網(wǎng)在左右著人類生活的電力設(shè)施是便利生產(chǎn)、生活的力量源泉。當(dāng)前，無論是城市還是鄉(xiāng)村，無論是工業(yè)、商業(yè)還是農(nóng)業(yè)，無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，無一能離開電而順暢運(yùn)行，電氣化已成為人類文明程度的核心標(biāo)志。

隨著信息技術(shù)和電子技術(shù)的快速發(fā)展，無論發(fā)電、輸電、配電，還是電能利用技術(shù)都將進(jìn)行重大的變革和發(fā)展，走過一個半世紀(jì)、使人類生活變得無比絢麗的電氣技術(shù)定將煥發(fā)更旺盛的生命力。實際上，電氣技術(shù)在進(jìn)入21世紀(jì)的第二個十年之際，正在發(fā)生歷史上難遇的巨變。

今天，世界正在發(fā)生一場以低碳經(jīng)濟(jì)為代表的深刻變革，作為現(xiàn)？代經(jīng)濟(jì)高效發(fā)展核心動力的電能開發(fā)和應(yīng)用正面臨一場空前的革命。以節(jié)電、智能電網(wǎng)、可再生能源發(fā)電、電動汽車等為代表的新興電氣技術(shù)產(chǎn)業(yè)已成為全球經(jīng)濟(jì)的制高點(diǎn)和重大戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，電氣技術(shù)的創(chuàng)新能力和效率已成為決定一個國家在新時期競爭力的核心產(chǎn)業(yè)。電氣技術(shù)正處在其一百多年歷史上最具活力的創(chuàng)新期，也是今天人類極具創(chuàng)新空間和創(chuàng)新成效的技術(shù)領(lǐng)域。

發(fā)展中國家正成為全球電氣技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的主戰(zhàn)場，在電氣技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展中將扮演日益突出的核心作用。如中國電氣技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的發(fā)展速度正在超越地球上的所有國家成為全球新興電氣技術(shù)最大和極具活力的應(yīng)用市場，更是全球電氣技術(shù)供應(yīng)商進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和創(chuàng)新工程應(yīng)用的首選場所，如中國的超高壓電網(wǎng)建設(shè)、新能源發(fā)電都已走在世界的最前列。

隨著時間的推移，一批世界領(lǐng)先的電氣技術(shù)供應(yīng)商將在以中國為代表的發(fā)展中國家快速成長起來。而以歐洲為代表的傳統(tǒng)領(lǐng)先電氣技術(shù)供應(yīng)商仍將是新興電氣技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的領(lǐng)先者，這種格局將維持很長的時間，甚至?xí)玫竭M(jìn)一步的加強(qiáng)。而美國和中國這兩個正在進(jìn)行全球最大電氣技術(shù)應(yīng)用國度角色更替的國家也必將在今后的電氣技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行激烈的競爭，這兩個國家都已經(jīng)把新興電氣技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為國家今后很長一段時期內(nèi)的核心戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)來規(guī)劃，誰能最終領(lǐng)跑全球市場還無法給出結(jié)果。

停電已越來越難以讓人接受。電力系統(tǒng)的可靠性在過去幾十年取得了重大進(jìn)步，但斷電的風(fēng)險依然存在，電力系統(tǒng)的可靠性將始終是工程技術(shù)人員努力的核心課題。可靠穩(wěn)定的電力供應(yīng)不僅有助于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對氣候變化也有著積極的影響。如電力系統(tǒng)能安全地處理和穩(wěn)定電網(wǎng)擾動，將需要更少的備用電廠，將帶來更低的排放。

未來20年，節(jié)電將能更好地遏制人類二氧化碳的排放。但節(jié)電技術(shù)目前應(yīng)用的水平很難令人滿意，還有巨大的潛力。就是在已有的技術(shù)基礎(chǔ)上，增效節(jié)能的投資一般在兩年內(nèi)即可通過節(jié)約下來的能源開支收回成本，商業(yè)機(jī)構(gòu)往往不會放過這種快速回報的投資機(jī)會。這需要節(jié)電技術(shù)供應(yīng)商和用戶克服很多的障礙，當(dāng)然進(jìn)行節(jié)電技術(shù)的創(chuàng)新也是很重要的。

大力發(fā)展太陽能、風(fēng)能、潮汐或地?zé)崮馨l(fā)電是避免二氧化碳排放的有效方法。隨著技術(shù)的改進(jìn)、轉(zhuǎn)換效率的提高以及生產(chǎn)成本的下降，這些能源對未來能源的貢獻(xiàn)大大增加。間歇式風(fēng)力發(fā)電是電網(wǎng)穩(wěn)定的另一大挑戰(zhàn)，需要增加額外儲備。連接遙遠(yuǎn)的海上風(fēng)電場的風(fēng)電，也需要相應(yīng)的技術(shù)。能源儲存將最終幫助克服間歇性的供電問題，高壓直流電纜技術(shù)則是跨海輸電的辦法。這些技術(shù)都有待進(jìn)一步取得突破。

結(jié)語：電能的用戶在今天對電力系統(tǒng)的運(yùn)行擁有更大的發(fā)言權(quán)，用戶的影響力還將進(jìn)一步加強(qiáng)，這當(dāng)然給用電技術(shù)帶來了很大的創(chuàng)新空間。已有的技術(shù)可以讓用戶清晰地了解任一時刻的實時用電情況及其相應(yīng)的電費(fèi)。這對了解發(fā)電廠與用戶之間的需求響應(yīng)關(guān)系，減少所需備用電力作用重大。電動汽車技術(shù)的突破和規(guī)模應(yīng)用將大大提升電能用戶的地位和影響力。

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