电气工程与环境保护

电气工程在中国节能减排和环境保护中的作用摘要：电气工程(ElectricalEngineering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。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。(1)17世纪的16初英国医生吉尔伯特(W.Gilber,t1540--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”。明的电在自然界中的存在。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，2.2中国电气工程的发展与前景(1)19,南洋大学堂(交通大学前身)设置了电机专科，这是中国大学最早的电气工程专电厂电力网及电力系统专业”、”高电压技术专业”等，它们该专业的力量。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(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(9),”电力系统及其自动化”学科被评为国家级重点学科。,”电力系统及其自动(10)”高电压与电磁兼容北京市重点实验室”挂牌。(11)”电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室”正式评审经过。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、(1)电机与电器流电机、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(2)电力系统及其自动化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35kV~500kV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(3)高电压与绝缘技术(4)电力电子与电力传动电力传动及其自动化等理论技术和应用。电力电子技术当前有几个研究方向：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、等方面的基础理论和新技术。它们既相对独立，又互相依赖。大型复杂电气设备故障诊断技术研究、4.新型电能变3电气工程与中国经济可持续发展、节能减排和环境保护保护环境是中国的基本国策。推进”十二五”期间环境保护事业的科学发展，加快资间，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，着力解决突出化学需氧量、二氧化硫排放总量比分别下降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，环境质量有所改进，全国地表水国控断面水质优于Ⅲ类的比重提高到51.9%,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。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，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，如火站的建设可能出现的生态平衡问题，电能形电力是二次能源，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，对中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，表1:2011年我国发电量结构表发电形式煤炭水力核能风能装机总量7.6亿千瓦2.3亿千瓦1191万千瓦4700万千瓦中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，底中国水电开发程度为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%。和灵活性都很高，需要放在优先开发的战略位置。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，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化生态环境保护，做到同步规划、同步建设移民实际，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1000万千瓦以上的行政策，体现以人为本的发展理念，使地方经济和人民群众真正从水电开发中受益。扩大资源配置范围。重视水电基地消纳市场研究，在满足本地区电力需求的基础上，合理地将水电输送到市场需求空间大、电价承水电季节性电能消纳研究，依靠价格和市场机制，扩大消纳范围，最大限度减少弃水。加强水电输电规划研究，加快输电通道建设，促进电源电网协调发展。加强水电开发管理，合理开放水电投资市场，鼓励市场竞争，促进水电基地加快开发。实施走出去战略，积极推动周边国家水电资源开发和向中国送电。加快抽水蓄能电站发展。把抽水蓄能电站纳入电力系统进行统筹优化和规划布局，研究制定促进抽水蓄能电站健康有序发展的投资模式和定价机制，加大抽水蓄能开发力度，提高电力系统运行的经济性和灵活性，促进可再生能源发电的合理消纳。黄河上游干流等6个规划装机容量合计超过2亿千3.2优化发展煤电中国煤炭资源丰富，米以浅的预测煤炭资源量为5.6万亿吨，能源剩余可采总储量中原煤占58.8%,决定中国以煤炭为主的能源利用格局将长期存在。截至底，全国查明煤炭资源量1.2万亿吨。中国煤炭分布不均衡，在煤炭探明保有储量中，华北和西北地区煤炭开发潜力巨大。东北、华东和中南地区煤炭储量所占比例低，经济最发达的十省市(北京、广东)保有储量仅占全国的5%,且资源探明率较高，煤炭产量极为有限。湘赣渝、南方地区两广和海南等主要受端地区的煤电装机占全国燃煤机组总量的66%左右。煤电基地跨区跨省送电容量5188万千瓦，占煤电装机总量的8.6%左右，其中内蒙古送出1960万千瓦，山西送出1298万千瓦，陕西送出360万千瓦，安徽送出720万千瓦，贵州送出850万千瓦，与输煤相比，输电比重偏低。中国煤炭资源禀赋特征决定了煤电具有较好的供应安全性和经济性。考虑大规模发展煤电带来生态环境影响等因素，必须坚持优化发展煤电的方针。推行煤电一体化开发，加快建设大型煤电基地。贯彻落实国家西部大开发战略，加快新疆等煤炭资源丰富地区的大型煤电基地建设，合理控制东部地区煤电装机规模，坚持输煤输电并举。在煤电基地推广煤电一体化开发，在矿区造，全面完成未上脱硫设施电厂废气的处理装置建设，对主要电厂建设脱硝设施。实施34需新下达投资18.82亿元。由于中国东部和中部煤电布局过多，而中国煤炭生产又集中在西部，造成大量西煤东运。按电煤输入口径计算，华中豫鄂湘赣四省和华东地区的输煤输电比例分别为13:1和48:1,运煤占用铁路运力的比重已高达51.2%,公路交通也压力巨大。随着煤电的发展，这种矛盾还将继续加剧。客观上要求变当前过度依靠输煤为输电输煤并举，以实现东中部地区的电力平衡，减少全国的交电基地开发进程，实施输煤输电并举战略，能有效控制东部和中部地区煤电布局，促进中中国电煤消费量约为煤炭消费总量的46%,电力行业二氧化硫排放占到全国排放总量的42.8%,温室气体排放接近全国总量的50%,电力行业节能减排的压力很大。可是，为了满足经济社会发展的需要和根据中国能源资源的禀赋，中国煤电机组必须发展且担当主力军。因此解决问题的关键在于推进煤电绿色开发。虑不够，这次规划中提出了解决这方面问题的具体要求。3.3大力发展核电截至底，中国已建核电装机容量为908万千瓦，其中，江苏省212万千瓦，浙江省301万千瓦，广东省395万千瓦。已核准在建容量超过3400万千瓦，其中2台机组采用EPR三代技术路线，4台机组采用AP1000三代技术路线，其余均采用二代改进型技术路线。已开工建设和经过可研审查的厂址资源，已超过7000万千瓦。考虑备选厂址后，中国现有厂址资源可支撑核电装机1.6亿千瓦以上。经过进一步选址勘察，中国核电厂址资源可满足3～4亿千瓦的核电装I:高度重视核电安全，强化核安全文化理念。坚持在确保安全的基础上高效发展核电。加快制定颁布核电安全技术标准，明确核电准入门槛，健全核电安全机制。优先采用先进II:坚持以我为主，明晰技术发展路线。坚持压水堆-快中子增殖堆/高温气冷堆-核聚变堆技术路线。全面掌握第三代核电工程设计和设备制造技术，加快发展三代核电后续项开工建设高温气冷堆示范工程，开工建设快中子增殖堆示范电站。组织核聚变技术攻关，V:建立立足国内、面向国际的核燃料循环体系。成立国家级核燃料公司，加快构筑适应国内外两种资源、两个市场的核燃料循环体系。加大国内铀资源勘探力度，增加资源储备，加强与国外铀资源勘查与开发的合作，完善铀产品贸易体系，建立国内生产、海外开发、国际铀贸易三渠道并举的天然铀资源保障系。加快乏燃料处理设施建设，尽快形成3.4积极发展风电等可再生能源发电截至底，中国风电装机1760万千瓦，其中”三北”地区风电装机1418万千瓦，沿海地区风电装机315万千瓦。根据中国气象局普查成果，全国陆地离地面10米高度的风能资源总储量为43.5亿千瓦，技术可开发量约为3亿千瓦，海上可开发利用的风能约7.5亿千瓦。中国风能资源丰富的地区主要分布在”三北”(华北北部、东北、西北)及东南沿广西、海南等省(区、市)沿海近10公里宽的地带；另外，在中国内陆如河南、湖北、布的风能资源丰富区域，适合建设零星小型风电场。风电开发要实现大中小、分散与集中、陆地与海上开发相结合，经过风电开发和建设，促进风电技术进步和产业发展，实现风电设备制造自主化，尽快使风电具有市场竞争为充分利用风力资源，结合不同地区的风力特性和负荷特性以及中国风电发展的现状，截至底，中国已有86家风电整机生产企业，其中能批量生产整机的企业10余家，这10余家的产能已超过1500万千瓦，仅华锐风电、金风科技和东方汽轮机三家企业的产能就已接近1000万千瓦。风电设备制造业无序竞争，设备质量良莠不齐。规划提出2020年要力争使风电产业真正处于世界先进水平。为此当前要加强风机生产的行业管理，遏制风机设备制造投资过热、重复引进和低水平重复建设的现象，促进风电制造国产化和新技术研发，提高风电设备质量。3.5促进发展太阳能发电中国幅员广阔，太阳能资源十分丰富。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、岛东部和西部等广大地区的太阳辐射总量大。截至底，中国太阳能发电容量为30万千瓦，发挥太阳能光伏发电适宜分散供电的优势，在偏远地区推广使用户用光伏发电系统或市)。在城市的建筑物和公共设施配套安装太阳能光伏发电装置，扩大城市可再生能源的利用量，并为太阳能光伏发电提供必要的市场规模，重点在山东等地区开展城市建筑屋顶光伏发电。为促进中国太阳太阳能发电具有出力不稳定和间歇性的特点，与风电类似，在发展中需要重视研究大中国太阳能资源丰富，太阳能发电当前虽然成本太高，不具备市场竞争力，但却是保障国家能源安全和供应的未来战略能源、绿色能源，当前技术发展与成本降低都很快。规划据此提出了促进发展太阳能发电的发展思路。出于对国家强有力的扶持和激励政策，以离网光伏发电系统并举发展以及实现装机200万千瓦、2020年实现装机万千瓦的发展太阳能出力不稳定，规划建议重视并网问题，可参照风电，开因地制宜发展生物质能及其它可再生能源发电7亿吨，薪材年产量约2亿吨，相当于5亿吨标煤，据初步测算，约有1亿多吨秸秆和薪材可用于生物质能发电。在粮食主产区建设以秸秆为燃料的生物质发电厂，或将已有燃煤套安装沼气发电设施。和2020年生物质发电规划容量分别达到300万千瓦和500万千瓦。合理利用地热资源，在具有高温地热资源的地区发展地热发电，研究开发深层地热发电技和2020年地热和海洋能发电规划容量分别达到1万千瓦和5万千瓦。生物质能及其它可再生能源发电竞争力较低，需要国家给予投资及税收方面的补为充分利用资源，发展循环经济，规划提出因地制宜发展生物质能及其它可再生能源发电符合中国能源发展的实际。由于生物质能发电和垃圾发电等的扶持政策不够完善，导致建成的部分生物质能发电和垃圾发电企业亏损。为鼓励生物质能发电等发展，规划提出国中国天然气发电存在的制约因素，一是国内天然气供应有限，对外依2020年中国对国外天然气的依存度将达到35%、42%;二是供发电的天然气供应不稳定，在燃气紧张的情况下，有关部门必然首先保证居民用气和化工等重点行业和重点企业的用5智能电网的应用智能电网具备强大的资源优化配置能力和良好的安全稳定运行水平，能有效缓解中国能源资源和生产力分布不平衡的矛盾，显著提高用户供电可靠率；能够实现大规模集中与分散开发模式并存的清洁能源大规模开发利用，促进资源节约与环境保护；能够实现高度用户提供个性化智能用电管理服务，满足电动汽车等新型电力用户的电力服务要求；实现系统基础设施增值服务的范围和能力；能够带动相关产业发展，提升民族