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1、电气工程在我国节能减排和环境保护中的作用摘要：电气工程（Electrical Engineering简称EE）是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科。传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。电气工程对于我们的生活至关重要，无论是普通家庭的生活，交通运输系统，还是生产部门都离不开电气。而在社会每一个环节都存在能源的消耗，将电气与环境联系起来。如果能高效能源，就能实现绿色、环保，简称环境友好型，资源集约型社会，达到和谐社会。关键词：电气工程；绿色；高效；节能；环保1 引言：电气工程是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科。正是电子技术的巨大进
2、步才推动了以计算机技术为基础的信息时代的到来，并将改变人类的生活工作模式。电气工程的发展前景同样很有潜力，使得当今的学生就业比率一直很高。传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。此定义本已经十分宽泛，但随着科学技术的飞速发展，21世纪的电气工程概念已经远远超出上述定义的范畴，斯坦福大学教授指出：今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。电气工程对于我们的生活至关重要，无论是普通家庭的生活，交通运输系统，还是生产部门都离不开电气。而在社会每一个环节都存在能源的消耗，将电气与环境联系起来。如果能高效能源，就能实现绿色、环保，简称环境友好型，资源集约型社会，达到
3、和谐社会。 2 电气工程主要发展历程和研究方向：有史以来,最早认识电的人是希腊学者米利都 (Miletus,公元前六世纪),观察用布摩擦琥珀后,会吸引如羽毛等轻小的东西。但对静电有系统及科学的研究则是始于17世纪。2.1 人类早期电气工程的萌芽(1)17世纪的1600年初英国医生吉尔伯特(W. Gilber,t 1540-1603)所著的书中,对“电”进行了最早的论述,英语“E-lectric”一词即起源于希腊语“Electrica”和拉丁语“Electrum”。 (2) 18世纪美国人富兰克林(B. Franklin,17601790)更是以他著名的“风筝实验”证明的电在自然界中的存在。 (
4、3)19世纪上半叶,安培发现电流的磁效应、法拉第发现电磁感应定律。19世纪下半叶,电磁理论集大成者麦克斯韦尔的理论为电气工程奠定了基础。19世纪末到20世纪初,西方国家的大学陆续设置了电气工程专业。 2.2 我国电气工程的发展与前景(1)1908年,南洋大学堂(交通大学前身)设置了电机专科,这是我国大学最早的电气工程专业,至今已有近一个世纪。 (2)1920年,拥有百年历史的东南大学设置了电机工程系。 (3)1932年,清华大学设置了电机系。 (4)1949年后,我国出现了一大批以工科为主的多科性大学,也出现了一批机电学院,这些学院基本上都有电机工程系。 (5)1958年,在北京电力学校基础上
5、成立了北京电力学院,当时的电力工程系设有“发电厂电力网及电力系统专业”、“高电压技术专业”等,它们就是现在的“电气工程及其自动化专业”的前身。 (6)1961年,哈尔滨工业大学的发电教研室部分教师和学生并入北京电力学院,充实了该专业的力量。1961至1962年,哈尔滨工业大学又有发电、高压和电自三个专业的10名研究生转入北京电力学院,开启了研究生培养的先河。 (7)1986年,国务院批准“电力系统及其自动化”为博士学位授权学科。1994年,电力系统及其自动化学科的学术带头人杨奇逊教授被遴选为中国工程院首批院士。1995年,华北电力学院“电力系统及其自动化”学科被批准为博士学位授予点,同年华北电
6、力大学成立。 (8)1998年,华北电力大学电力系统及其自动化学科被批准为博士学位授权一级学科。 (9)2002年,“电力系统及其自动化”学科被评为国家级重点学科。2003年,“电力系统及其自动化”学科博士后流动站获得批准,通过“211工程”验收。 (10)2004年“高电压与电磁兼容北京市重点实验室”挂牌。 (11)2006年“电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室”正式评审通过。2.3 我国电气工程学科分类及研究重点电气工程作为一级学科，包括五个二级学科：电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术。(1) 电机与电器“电机与电器”学科在一体化
7、电机的理论与技术方面，主要研究了步进电机、无刷直流电机、感应同步器等。在电机的电力电子驱动技术方面，研究了电动车、电机驱动系统的结构与控制策略、变频电源谐波抑制技术。在高环境、高可靠电机与电器方面，研究了高环境电器可靠性理论与技术、航天电器的理论与技术、卫星姿控用飞轮的可靠性设计。在新型电磁机构的理论与应用方面，研究了特种电机、磁性流体密封、旋转轴的在线动平衡、电磁成型技术。其中在步进电机和无刷直流电机等特种电机及航天电器方面具有较大影响。（2）电力系统及其自动化对电力系统电保护的新原理进行了研究，将国内外最新的人工智能、模糊理论、综合自动控制理论、自适应理论、网络通信、微机新技术等应用于新型
8、继电保护装置中，使得新型继电保护装置具有智能控制的特点，大大提高电力系统的安全水平。对变电站自动化系统进行了多年研究，研制的分层分布式变电站综合自动化装置能够适用于35kV500kV各种电压等级变电站。微机保护领域的研究处于国际领先水平，变电站综合自动化领域的研究已达到国际先进水平。（3）高电压与绝缘技术“高电压与绝缘技术”学科主要研究方向为：电力系统过电压与绝缘配合，电力系统接地技术，电力设备绝缘技术与绝缘材料，气体放电理论及其应用，电力设备在线监测与状态维修，高电压新技术（脉冲功率技术，等离子体应用等等）（4）电力电子与电力传动电力电子与电力传动学科主要研究新型电力电子器件、电能的变换与控
9、制、功率源、电力传动及其自动化等理论技术和应用。电力电子技术目前有几个研究方向：高频开关电源技术：所有的信息系统与通信设备都需要使用开关电源，小到各种便携数码产品，还有现 在时兴的各种平板电视，大到服务器系统、通信基站机房、及种种航空设施等；电力电子技术在电力系统中的应用：如各种谐波补偿、有源滤波装置等，还有不断发展的不间断电源设备（UPS），电动汽车的驱动与控制系统，电机的节能驱动方面如各种变频器（包括变频空调），在当前能源短缺的状况下，太阳能、风能及各种再生能源的应用，电力电子技术是最关键的技术要素。（5）电工理论与新技术本学科是电气工程一级学科下的二级学科，主要从事电磁现象的基础理论研究
10、及新技术的开发与应用，电磁能量和电磁信息的处理，控制与利用为目的基础，衍生各类高新技术，如强磁场和磁悬浮技术、脉冲功率技术、电磁兼容技术、无损检测与探伤技术、新型电源技术、大系统的近代网络理论与智能算法应用技术等，而且与其它学科交叉、融合，发展形成多种新技术， 学科的研究方向包括“场”、“路”、“器件”和“能”等方面的基础理论和新技术。它们既相对独立，又互相依赖。主要研究内容为：1.电磁场与电磁波理论及其新技术、2.网络理论与自动化设计、3.大型复杂电气设备故障诊断技术研究、4. 新型电能变换技术、5.电网络理论和应用研究.3 电气工程与我国经济可持续发展、节能减排和环境保护保护环境是我国的基
11、本国策。推进“十二五”期间环境保护事业的科学发展，加快资源节约型、环境友好型社会建设是我国电气工程师也需要面对的重要问题。“十一五”期间，国家将主要污染物排放总量显著减少作为经济社会发展的约束性指标，着力解决突出环境问题，在认识、政策、体制和能力等方面取得重要进展。化学需氧量、二氧化硫排放总量比2005年分别下降12.45%、14.29%，超额完成减排任务。污染治理设施快速发展，设市城市污水处理率由2005年的52%提高到72%，火电脱硫装机比重由12%提高到82.6%。让江河湖泊休养生息全面推进，重点流域、区域污染防治不断深化，环境质量有所改善，全国地表水国控断面水质优于类的比重提高到51.
12、9%，全国城市空气二氧化硫平均浓度下降26.3%。环境执法监管力度不断加大，农村环境综合整治成效明显，生态保护切实加强，核与辐射安全可控，全社会环境意识不断增强，人民群众参与程度进一步提高，“十一五”环境保护目标和重点任务全面完成。随着人口总量持续增长，工业化、城镇化快速推进，能源消费总量不断上升，污染物产生量将继续增加，经济增长的环境约束日趋强化。实现能源的高效、节能、绿色、环保是提高能源利用率，实现经济又好又快发展的要求，也是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必
13、然要求。从中国能源发展的趋势和环境保护的要求看，实现能源与环境的协调发展,必须要长期实施节能优先战略,推进能源结构“绿色化”进程，大力发展环境友好能源和可再生能源，推行能源产业的可持续发展。电能是公认的清洁动力。但众所周知，它也存在着污染。在电能的形成过程中，如火力发电厂的烟气、灰渣造成的常规环境污染、核电站可能造成的核辐射污染，大型水电站的建设可能出现的生态平衡问题，电能形成后，在传递、变换过程中电磁波辐射造成的环境污染等等。电力是二次能源，在使用中电力本身不会对环境产生污染，是一种清洁高效的能源转换利用形式，不断提高电力消费在终端能源消费中的比重，是我国充分利用资源、改善环境质量、提高生产
14、效率的一项根本措施。同时，电力工业也是资源消耗大户，需要消耗各类一次能源，需要占用一定的土地资源，会产生一定的噪声和电磁辐射。因此，如何在电力生产和使用过程中，降低消耗，减少环境影响，对我国电力工业保持高速发展，重要战略资源不断得到节约和优化配置，以及减少污染物排放量，保护环境具有重大意义。电力发展与环境保护具有密不可分的关系。电力发展对环境的影响主要体现在大气污染和酸雨影响、水能资源的开发利用对生态环境的影响、电源布局环境影响、核安全和电磁辐射污染影响和环境保护措施本身的环境影响等几个方面。在电力工业发展的同时不断加强对环境的保护，坚持科学发展和可持续发展的观点，必须走出一条科技含量高、经济
15、效益好、资源消耗低、环境污染少、资源优势得到充分发挥的新型工业化道路。3.1优先开发水电我国水力资源理论蕴藏年发电量为6.08万亿千瓦时，平均功率6.94亿千瓦；技术可开装机容量5.42亿千瓦，年发电量2.47万亿千瓦时；经济可开发装机容量4.02亿千瓦，年发电量1.75万亿千瓦时。在地域分布上极不平衡，西部多，东部少，相对集中于西南。开发程度在地区间差异也很大，2009年底我国水电开发程度为45.7%，其中东部地区水电基本开发完毕，中部地区开发程度达到73%，而西部地区开发程度较低，仅为23%，特别是西南地区仅为17%。水电是供应安全、成本经济的可再生的绿色能源，替代燃煤发电的安全性、经济性
16、和灵活性都很高，需要放在优先开发的战略位置。其基本发展思路是：实行大中小开发相结合，推进水电流域梯级综合开发。加快水电流域规划和勘测设计，保证水电基地连续滚动开发。继续加快开发十三个水电基地，重点开发四川、云南和青海境内的大型水电基地电站，积极开展西藏境内河流水电流域规划、前期工作，适时开工建设。积极开发中小型水电站，促进能源供应结构优化，促进水电资源在更大范围内优化配置。促进绿色和谐开发。在河流规划、勘探设计、施工建设和投产运行全过程落实和强化生态环境保护，做到同步规划、同步建设和同步运行。结合区域、河流的生态环境和移民实际，进一步优化调整河流开发规划方案，适度控制高坝大库容水电站布局。成立国家级移民管理机构，统筹全国水电移民管理协调工作，负责装机容量在1000万千瓦以上的水电基地、10
