電氣工程在我國節能減排和環境保護工作中的作用

張洋+李剛

摘要：電氣工程的主要發展歷程大致可分為三個階段，每個階段都是一個漫長的過程，20世紀下半葉以來，電工方面不斷涌現出各式各樣的新事物，給電氣的發展注入了許多活力。電氣工程新技術對我國社會經濟可持續發展、節能減排和環境保護工作方面所起的重要作用。如何利用電氣工程相關新技術來治理大氣污染以及高效利用能源，是當前一個重要的課題。

關鍵詞：電氣工程；研究方向；環保；節能減排

一、 電氣工程的主要發展歷程

電氣工程的主要發展歷程大致可分為三個階段：第一階段，從公元前大約7世紀至公元16世紀上半葉在長達兩千余年的歲月里，人類對電磁現象的認識十分緩慢，一直停留在單純地觀察記錄的水平上。第二階段， 16世紀下半葉從英國女王的侍醫官吉爾伯特開始，人們對電磁現象進行了探討，并作了一些定性的歸納和總結。這一階段大約持續了二百年。第三階段，18世紀的卡文迪許、庫侖開始，人們對電磁現象的研究進入了用科學方法定量研究、總結歸納從而得出規律的階段。

二、 電氣工程的研究方向

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

在電工的理論和原理方面，物理與天文研究中發展起來的等離子物理學與電磁流體力學開始向工程應用方面推進，與能源、電力、交通及其它工業發展需要相結合，開創并推進了受控核聚變、磁流體發電、磁流體推進、和電磁泵在世界范圍內的研究，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現。超導技術從超導現象1911年被發現至今，無論是在理論上還是實踐中都取得了長足的發展，特別是高臨界溫度超導材料的突破性進展，打開了超導技術應用的大門。永磁材料指的是某種材料經充磁后，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80年代，我國成為世界上第三個能生產釹鐵硼的國家。近年來，永磁材料的研究主要針對釹鐵硼材料的缺點，集中在提高材料的溫度穩定性、抗氧化性以及降低價格方面。半導體作為一種導電性能介于絕緣體與良導體之間的特殊材料，為電工領域提供了多種電力電子器件，為直流輸電、電氣鐵道、各種節能電源和自動控制裝置的發展做出了重要貢獻。

在新技術方面，微電子技術的發展，使電力電子技術得到迅速的發展，使大功率的整流、逆變裝置得以實現進一步拓寬了電能的應用。而微電子技術和計算機技術的結合，實現了電機、電力系統、傳動系統的的自動控制。

近年來的研究熱點有：①電力大系統、電力傳動系統及電力電子變流系統中的各類問題；②生物、醫學與健康領域中的電磁方法與新技術；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、新原理或為開拓新應用領域的電機、電器；⑤反映各類電器設備電器或絕緣性能演變的多因子規律及其觀察和測量技術；⑥電能質量的理論及其測量、控制；⑦可再生能源發電、電能存儲和電力變換技術；⑧現代測量原理及傳感技術；⑨脈沖功率技術與低溫等離子體應用基礎；⑩電力電磁兼容問題以及復雜電力系統的經濟安全運行、控制及規劃的理論及其應用。

三、 電氣工程新技術對我國社會經濟可持續發展、節能減排和環境保護工作方面所起的重要作用

核能發電，目前分為核裂變和核聚變兩類發電方式。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。

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

另外，風能發電、太陽能發電作為清潔能源，在中國也得到廣泛應用。 在交通運輸方面，電工技術的發展將極大地促進以電磁技術為依托的磁懸浮列車的發展，目前，磁懸浮列車在全世界范圍內已經進入推廣應用階段，并有可能在未來繼續提速。

就節能減排而言，中國大量推廣電動自行車的使用，使得私家車、摩托車的使用大大減少。這意味著為國家節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新技術來治理大氣污染以及高效利用能源

APEC會議期間，北京天空出現了短暫的“藍天”，這被習近平主席稱為“APEC藍”，并希望這一情景能永遠留在北京上空。但沒過幾天，北京又陷入了霧霾的世界。大氣污染問題已經擺在政府的面前，如何解決它關系到每個人的利益。

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

因為交通工具的大量使用而造成空氣污染，傳統做法是推廣使用以清潔能源為動力的交通工具，如自行車，電動自行車，電動汽車等。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交通工具相比，其動力（即速度）以及續航方面遠遠不夠。

如果能夠利用電氣工程來相關新技術來實現電動車電池的小型化以及大功率化便可以解決上述問題，實現電能的高效轉化也不失為一個可行的途徑。另外還可以考慮使用太陽能光伏發電微型化，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，隨著技術的發展，會有解決的那一天。

對于如何高效利用能源，其實生活中也已經可以見到。如樓道的聲控開關、光控開關就可以減少不必要能源損耗，提高能源利用率。再比如工業生產中，利用電渦流效應來加熱鋼鐵也實現了能源的高效利用。

電氣工程新技術的每一次發展都會在某一方面帶來技術革命，只要繼續在這方面前進，最終就一定可以解決我們所面臨的難題。

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