電氣工程在我國(guó)節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)工作中的作用

張洋+李剛

摘要：電氣工程的主要發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段，每個(gè)階段都是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，20世紀(jì)下半葉以來，電工方面不斷涌現(xiàn)出各式各樣的新事物，給電氣的發(fā)展注入了許多活力。電氣工程新技術(shù)對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)工作方面所起的重要作用。如何利用電氣工程相關(guān)新技術(shù)來治理大氣污染以及高效利用能源，是當(dāng)前一個(gè)重要的課題。

關(guān)鍵詞：電氣工程；研究方向；環(huán)保；節(jié)能減排

一、 電氣工程的主要發(fā)展歷程

電氣工程的主要發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段：第一階段，從公元前大約7世紀(jì)至公元16世紀(jì)上半葉在長(zhǎng)達(dá)兩千余年的歲月里，人類對(duì)電磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)十分緩慢，一直停留在單純地觀察記錄的水平上。第二階段， 16世紀(jì)下半葉從英國(guó)女王的侍醫(yī)官吉爾伯特開始，人們對(duì)電磁現(xiàn)象進(jìn)行了探討，并作了一些定性的歸納和總結(jié)。這一階段大約持續(xù)了二百年。第三階段，18世紀(jì)的卡文迪許、庫侖開始，人們對(duì)電磁現(xiàn)象的研究進(jìn)入了用科學(xué)方法定量研究、總結(jié)歸納從而得出規(guī)律的階段。

二、 電氣工程的研究方向

20世紀(jì)下半葉以來，電工方面不斷涌現(xiàn)出各式各樣的新事物，給電氣的發(fā)展注入了許多活力。

在電工的理論和原理方面，物理與天文研究中發(fā)展起來的等離子物理學(xué)與電磁流體力學(xué)開始向工程應(yīng)用方面推進(jìn)，與能源、電力、交通及其它工業(yè)發(fā)展需要相結(jié)合，開創(chuàng)并推進(jìn)了受控核聚變、磁流體發(fā)電、磁流體推進(jìn)、和電磁泵在世界范圍內(nèi)的研究，取得了令人矚目的成就。

在新材料方面，各種有特性的材料相繼被發(fā)現(xiàn)。超導(dǎo)技術(shù)從超導(dǎo)現(xiàn)象1911年被發(fā)現(xiàn)至今，無論是在理論上還是實(shí)踐中都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別是高臨界溫度超導(dǎo)材料的突破性進(jìn)展，打開了超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用的大門。永磁材料指的是某種材料經(jīng)充磁后，具有很高的剩余磁密、矯頑力和磁能積的材料，如釹鐵硼（NdFeB）。上世紀(jì)80年代，我國(guó)成為世界上第三個(gè)能生產(chǎn)釹鐵硼的國(guó)家。近年來，永磁材料的研究主要針對(duì)釹鐵硼材料的缺點(diǎn)，集中在提高材料的溫度穩(wěn)定性、抗氧化性以及降低價(jià)格方面。半導(dǎo)體作為一種導(dǎo)電性能介于絕緣體與良導(dǎo)體之間的特殊材料，為電工領(lǐng)域提供了多種電力電子器件，為直流輸電、電氣鐵道、各種節(jié)能電源和自動(dòng)控制裝置的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

在新技術(shù)方面，微電子技術(shù)的發(fā)展，使電力電子技術(shù)得到迅速的發(fā)展，使大功率的整流、逆變裝置得以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步拓寬了電能的應(yīng)用。而微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)、電力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)的的自動(dòng)控制。

近年來的研究熱點(diǎn)有：①電力大系統(tǒng)、電力傳動(dòng)系統(tǒng)及電力電子變流系統(tǒng)中的各類問題；②生物、醫(yī)學(xué)與健康領(lǐng)域中的電磁方法與新技術(shù)；氣體放電及多相混合體放電問題；③氣體放電及多相混合體放電問題。④基于新材料、新原理或?yàn)殚_拓新應(yīng)用領(lǐng)域的電機(jī)、電器；⑤反映各類電器設(shè)備電器或絕緣性能演變的多因子規(guī)律及其觀察和測(cè)量技術(shù)；⑥電能質(zhì)量的理論及其測(cè)量、控制；⑦可再生能源發(fā)電、電能存儲(chǔ)和電力變換技術(shù)；⑧現(xiàn)代測(cè)量原理及傳感技術(shù)；⑨脈沖功率技術(shù)與低溫等離子體應(yīng)用基礎(chǔ)；⑩電力電磁兼容問題以及復(fù)雜電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行、控制及規(guī)劃的理論及其應(yīng)用。

三、 電氣工程新技術(shù)對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)工作方面所起的重要作用

核能發(fā)電，目前分為核裂變和核聚變兩類發(fā)電方式。核裂變是由較重的原子核裂變釋放出的能量加熱水，基本形式與煤燃燒發(fā)電的形式相同。由原子核裂變所釋放出來的能量要比普通礦物燃料燃燒放出的能量大幾百萬倍。核聚變則是較輕的原子核結(jié)合為較重的原子核的過程，所釋放的能量比等量的原子核裂變所釋放的更多，核聚變的原料是海水中的氫的同位素，這種原料是取之不盡的，但是由于能量難以控制，目前尚待研究。

磁流體發(fā)電，是一種把燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的新型發(fā)電方式，具體裝置中是利用高溫導(dǎo)電的等離子體與強(qiáng)磁場(chǎng)的相互作用而產(chǎn)生電能，目前已在提高能能量的轉(zhuǎn)化率方面起到了極大的作用。

另外，風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電作為清潔能源，在中國(guó)也得到廣泛應(yīng)用。 在交通運(yùn)輸方面，電工技術(shù)的發(fā)展將極大地促進(jìn)以電磁技術(shù)為依托的磁懸浮列車的發(fā)展，目前，磁懸浮列車在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)進(jìn)入推廣應(yīng)用階段，并有可能在未來繼續(xù)提速。

就節(jié)能減排而言，中國(guó)大量推廣電動(dòng)自行車的使用，使得私家車、摩托車的使用大大減少。這意味著為國(guó)家節(jié)省了更多的石油資源，并減少了大氣污染。

四、 如何利用電氣工程相關(guān)新技術(shù)來治理大氣污染以及高效利用能源

APEC會(huì)議期間，北京天空出現(xiàn)了短暫的“藍(lán)天”，這被習(xí)近平主席稱為“APEC藍(lán)”，并希望這一情景能永遠(yuǎn)留在北京上空。但沒過幾天，北京又陷入了霧霾的世界。大氣污染問題已經(jīng)擺在政府的面前，如何解決它關(guān)系到每個(gè)人的利益。

對(duì)于我們而言，利用電氣工程相關(guān)新技術(shù)來治理大氣污染是一項(xiàng)非?？尚械耐緩?。我們都知道，大氣污染主要有兩個(gè)來源：一是汽車火車等以汽油、柴油、煤為動(dòng)力的交通工具的大量使用；二是工廠加工廢氣的排放。

因?yàn)榻煌üぞ叩拇罅渴褂枚斐煽諝馕廴?，傳統(tǒng)做法是推廣使用以清潔能源為動(dòng)力的交通工具，如自行車，電動(dòng)自行車，電動(dòng)汽車等。效果不能說沒有，但成效甚微。究其原因，主要是上述交通工具與汽車火車等傳統(tǒng)交通工具相比，其動(dòng)力（即速度）以及續(xù)航方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

如果能夠利用電氣工程來相關(guān)新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車電池的小型化以及大功率化便可以解決上述問題，實(shí)現(xiàn)電能的高效轉(zhuǎn)化也不失為一個(gè)可行的途徑。另外還可以考慮使用太陽能光伏發(fā)電微型化，以太陽能為直接能源，但其問題在于天氣影響因素太大。相信日后，隨著技術(shù)的發(fā)展，會(huì)有解決的那一天。

對(duì)于如何高效利用能源，其實(shí)生活中也已經(jīng)可以見到。如樓道的聲控開關(guān)、光控開關(guān)就可以減少不必要能源損耗，提高能源利用率。再比如工業(yè)生產(chǎn)中，利用電渦流效應(yīng)來加熱鋼鐵也實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用。

電氣工程新技術(shù)的每一次發(fā)展都會(huì)在某一方面帶來技術(shù)革命，只要繼續(xù)在這方面前進(jìn)，最終就一定可以解決我們所面臨的難題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 賈文超主編，參編盧秀河、楊曉紅?！峨姎夤こ虒?dǎo)論》西安電子科技大學(xué)出版社。

[2] 劉滌塵，王陽明主編?！峨姎夤こ袒A(chǔ)》武漢理工大學(xué)出版社。

[3] 李志民主編，副主編白雪峰?！峨姎夤こ谈耪摗罚?北京電子工業(yè)出版社，2011年，6月。

[4] 范瑜主編。《電氣工程概論》高等教育出版社。

[5] 熊信銀主編?！峨姎夤こ谈耪摗分袊?guó)電力出版社。