浅析工业电气发展方向

刘天玉 张恩涛 武雄波

【摘 要】在19世纪和20世纪交替的约20年内，电气技术的发展可谓突飞猛进，电气技术的创新层出不穷，各种发电、输电、配电和用电设备在天才的发明家手中不断涌现，电气技术深入到人类改造、征服和利用自然的活动中，在人类经济活动的各个领域发挥日益显著的作用。

【关键词】电气；应用；发展趋势

电气技术随着电能的应用而日趋成熟，一百多年来电气技术的发展史就是一部探索电能利用形式、最大限度、最经济利用电能的发明史。电能易于转化成机械能、热和光，又是信息的重要载体，并且便于远距离输送和分配。这样的优良特性使得电能由最初用于电照明、电报、电话，扩展到电镀、电动力以至工业生产的各部门，并迅速进入人类经济生活的各个领域。

在电气设备走入千家万户的同时，也走进了各厂矿企业，开始电力驱动逐渐进入交通运输部门。后来将电能转化为各种机械能的功臣非电动机莫属，正因为有了电动机，才使我们的生活发生了翻天覆地的变化。

电气技术的创新和应用从19世纪末期开始在美国和欧洲等地区进入大规模应用阶段，随后慢慢发展到全球各地。近一个多世纪来，电气技术的应用和创新水平一直是一个国家先进程序的重要标志。1894年，美国借电气技术革命的重大机遇代替英国，成为全球第一大经济体，并在到目前为止的一个多世纪里成为全球电气技术应用的第一大国。而欧洲在至今为止的岁月里一直保持着全球最大的电气技术供应地区，也是全球最领先的电气技术创新地区。

电灯、电话、电视、电脑这些生活中随处可见且越来越必不可少的小东西就根本离不开电；电线、电器、电机这些支持着各个生产车间、厂矿企业生产节奏的电气设备都直接发源于电；离我们很远的水电站、火电厂、电力网在左右着人类生活的电力设施是便利生产、生活的力量源泉。当前，无论是城市还是乡村，无论是工业、商业还是农业，无论是发达国家还是发展中国家，无一能离开电而顺畅运行，电气化已成为人类文明程度的核心标志。

随着信息技术和电子技术的快速发展，无论发电、输电、配电，还是电能利用技术都将进行重大的变革和发展，走过一个半世纪、使人类生活变得无比绚丽的电气技术定将焕发更旺盛的生命力。实际上，电气技术在进入21世纪的第二个十年之际，正在发生历史上难遇的巨变。

今天，世界正在发生一场以低碳经济为代表的深刻变革，作为现？代经济高效发展核心动力的电能开发和应用正面临一场空前的革命。以节电、智能电网、可再生能源发电、电动汽车等为代表的新兴电气技术产业已成为全球经济的制高点和重大战略产业，电气技术的创新能力和效率已成为决定一个国家在新时期竞争力的核心产业。电气技术正处在其一百多年历史上最具活力的创新期，也是今天人类极具创新空间和创新成效的技术领域。

发展中国家正成为全球电气技术创新和应用的主战场，在电气技术的进一步发展中将扮演日益突出的核心作用。如中国电气技术创新和应用的发展速度正在超越地球上的所有国家成为全球新兴电气技术最大和极具活力的应用市场，更是全球电气技术供应商进行技术创新和创新工程应用的首选场所，如中国的超高压电网建设、新能源发电都已走在世界的最前列。

随着时间的推移，一批世界领先的电气技术供应商将在以中国为代表的发展中国家快速成长起来。而以欧洲为代表的传统领先电气技术供应商仍将是新兴电气技术创新和应用的领先者，这种格局将维持很长的时间，甚至会得到进一步的加强。而美国和中国这两个正在进行全球最大电气技术应用国度角色更替的国家也必将在今后的电气技术领域进行激烈的竞争，这两个国家都已经把新兴电气技术产业作为国家今后很长一段时期内的核心战略产业來规划，谁能最终领跑全球市场还无法给出结果。

停电已越来越难以让人接受。电力系统的可靠性在过去几十年取得了重大进步，但断电的风险依然存在，电力系统的可靠性将始终是工程技术人员努力的核心课题。可靠稳定的电力供应不仅有助于经济发展，对气候变化也有着积极的影响。如电力系统能安全地处理和稳定电网扰动，将需要更少的备用电厂，将带来更低的排放。

未来20年，节电将能更好地遏制人类二氧化碳的排放。但节电技术目前应用的水平很难令人满意，还有巨大的潜力。就是在已有的技术基础上，增效节能的投资一般在两年内即可通过节约下来的能源开支收回成本，商业机构往往不会放过这种快速回报的投资机会。这需要节电技术供应商和用户克服很多的障碍，当然进行节电技术的创新也是很重要的。

大力发展太阳能、风能、潮汐或地热能发电是避免二氧化碳排放的有效方法。随着技术的改进、转换效率的提高以及生产成本的下降，这些能源对未来能源的贡献大大增加。间歇式风力发电是电网稳定的另一大挑战，需要增加额外储备。连接遥远的海上风电场的风电，也需要相应的技术。能源储存将最终帮助克服间歇性的供电问题，高压直流电缆技术则是跨海输电的办法。这些技术都有待进一步取得突破。

结语：电能的用户在今天对电力系统的运行拥有更大的发言权，用户的影响力还将进一步加强，这当然给用电技术带来了很大的创新空间。已有的技术可以让用户清晰地了解任一时刻的实时用电情况及其相应的电费。这对了解发电厂与用户之间的需求响应关系，减少所需备用电力作用重大。电动汽车技术的突破和规模应用将大大提升电能用户的地位和影响力。

参考文献：

[1]王仁祥.电力新技术概论[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]戈东方.电力工程电气发展趋势.第1册，电气一次部分[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3]丁毓山、雷振山.中小型变电所使用设计手册[M].北京：中国水利水电出版社，2010.