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時(shí)間：2022-09-01 18:30:35
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現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件,綜合自動控制、計(jì)算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用,是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。
當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用,實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。
1.電力電子技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。
1.1整流器時(shí)代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。
1.2逆變器時(shí)代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時(shí)電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)取＿@時(shí)的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
1.3變頻器時(shí)代
進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1計(jì)算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會,同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個(gè)人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日"能源之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。
因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動交流異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源
高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。
逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。
由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源
大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。
國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂"電力公害",例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)
分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)?？刂萍呻娐纷骰静考?利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢
在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。
3.1高頻化
理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)"整流行業(yè)"的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造,成為"開關(guān)變換類電源",其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實(shí)質(zhì)上都屬于"標(biāo)準(zhǔn)"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì),達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個(gè)系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時(shí)間。3.3數(shù)字化
在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號來設(shè)計(jì)和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說,模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),數(shù)字化技術(shù)就離不開了。
3.4綠色化
電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。
總而言之,電力電子及開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進(jìn)行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。
參考文獻(xiàn)：
以往的整定計(jì)算軟件在開發(fā)的時(shí)候，我國的大多數(shù)110kV電網(wǎng)還是環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，這些軟件充分考慮了220kV電網(wǎng)同110kV環(huán)網(wǎng)之間電磁環(huán)的存在對保護(hù)整定的影響，并因此增加了軟件的復(fù)雜程度，降低了其靈活性。這些軟件對于110kV電網(wǎng)保護(hù)的整定不規(guī)范、失配點(diǎn)多、非常規(guī)整定多的問題沒有重視，大大降低了計(jì)算出的結(jié)果的實(shí)用價(jià)值。另外受軟件開發(fā)平臺的限制，開發(fā)者在人機(jī)界面的方便程度考慮較少，使得人工干預(yù)非常煩瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不得不棄而不用。
準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式的計(jì)算機(jī)整定計(jì)算能夠解決以往的軟件應(yīng)用到110kV電網(wǎng)時(shí)所遇到的問題，其主要依據(jù)有兩點(diǎn)：110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。
1.1、110kV電網(wǎng)形成單電源的輻射結(jié)構(gòu)，簡化了整定計(jì)算
隨著220kV的主輸電網(wǎng)絡(luò)的形成，原來的110kV環(huán)網(wǎng)得以解環(huán)運(yùn)行，從而形成了以220kV變電站為中心電源的輻射型結(jié)構(gòu)的分區(qū)網(wǎng)絡(luò)，使得110kV的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)大大地簡化。由于不再考慮電磁環(huán)，也使得110kV電網(wǎng)的整定計(jì)算軟件的開發(fā)思路發(fā)生了重大改變。解環(huán)運(yùn)行之后，分區(qū)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較以前減少了許多，各電力元件之間的保護(hù)配合關(guān)系變得非常簡單，如果仍沿用節(jié)點(diǎn)方程的方法進(jìn)行整定計(jì)算，一方面將簡單問題復(fù)雜化，另一方面仍不能解決短線群、T接線、小電源的問題。準(zhǔn)專家模式是將電力元件的所有的整定配合關(guān)系歸納為相應(yīng)的用計(jì)算公式表示的規(guī)則（由于不存在電磁環(huán)，這些規(guī)則的數(shù)目及復(fù)雜程度都大大降低），然后由整定人選擇所整定的電力元件的整定規(guī)則。這種模式簡單、直觀，對整定計(jì)算全過程可進(jìn)行有效的控制。
1.2、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為新模式提供強(qiáng)大的技術(shù)支持
最早進(jìn)行整定計(jì)算軟件的開發(fā)大約是在七八十年代，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)軟硬件的技術(shù)水平同當(dāng)時(shí)相比不可同日而語。當(dāng)時(shí)編制軟件最先要考慮的是軟件的運(yùn)行速度以及數(shù)據(jù)的存儲容量，其次才是用戶界面，而以目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)水平，對于編制這種規(guī)模的軟件，其運(yùn)算速度及數(shù)據(jù)存儲容量可以不予考慮，因此其重點(diǎn)應(yīng)該是良好的用戶界面。準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式完全在系統(tǒng)一次圖形界面上完成參數(shù)數(shù)據(jù)的輸入、計(jì)算過程的控制、計(jì)算結(jié)果的輸出，大大降低了使用者掌握軟件的難度，不經(jīng)培訓(xùn)就可以方便地使用。
2、整定計(jì)算的實(shí)施方案
2.1、方案總體設(shè)計(jì)
該方案由以下幾個(gè)模塊組成：電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊、參數(shù)數(shù)據(jù)輸入模塊、短路電流計(jì)算模塊、整定計(jì)算規(guī)則模塊、整定計(jì)算模塊、ODBC接口模塊。
由圖1可以看出，整定計(jì)算的全過程都是在系統(tǒng)一次圖形的界面下完成，不需要使用者對底層進(jìn)行操作。在專用的電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊下，一次圖一旦繪好，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就建成，結(jié)構(gòu)中各單元同系統(tǒng)各元件一一對應(yīng)，這種對應(yīng)是由軟件完成，毋需人工干預(yù)；參數(shù)數(shù)據(jù)庫、短路電流數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫都是整定計(jì)算的數(shù)據(jù)源，其中參數(shù)數(shù)據(jù)庫、短路電流數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)一次結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)一次結(jié)構(gòu)變化后，這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容相應(yīng)修改。整定規(guī)則庫則完全獨(dú)立，其修改、補(bǔ)充等操作單獨(dú)進(jìn)行。
2.2、功能模塊介紹
2.2.1、電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊
電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊是一個(gè)面向?qū)ο蟮碾娋W(wǎng)繪圖工具，能夠支持全屏幕動態(tài)縮放、屏幕漫游，以基本圖元（如線路、斷路器、變壓器等）為繪圖單位，進(jìn)行系統(tǒng)一次網(wǎng)絡(luò)圖的繪制，各圖元通過定義形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，性能優(yōu)良且操作方便。除了具有圖形編輯軟件的一般功能外，它的最大特點(diǎn)在于可以無隙地嵌入數(shù)據(jù)庫和保護(hù)整定計(jì)算模塊。因此，該模塊實(shí)際上充當(dāng)了本系統(tǒng)的用戶交互界面，用戶在圖上即可進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作并可啟動線路或變壓器的保護(hù)整定計(jì)算。
2.2.2、參數(shù)數(shù)據(jù)輸入模塊
在系統(tǒng)一次圖上，在定義好的圖元上輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后形成參數(shù)數(shù)據(jù)庫，并同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一一對應(yīng)。參數(shù)數(shù)據(jù)能夠在系統(tǒng)一次圖上打印出來。
2.2.3、短路電流計(jì)算模塊
利用已形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)果及參數(shù)數(shù)據(jù)庫，以各母線為故障點(diǎn)，計(jì)算大小運(yùn)行方式下三相短路、兩相短路、單相接地、兩相短路接地的故障電流，形成短路電流數(shù)據(jù)庫，并能夠以一定格式輸出打印。
2.2.4、整定計(jì)算規(guī)則模塊
以單電源輻射型網(wǎng)絡(luò)為主要整定對象，充分考慮短線群、T接線、小電源對整定計(jì)算的影響，將各種保護(hù)的整定方法總結(jié)、歸納，形成標(biāo)準(zhǔn)化、公式化的規(guī)則庫。
2.2.5、整定計(jì)算模塊
模塊分為整定設(shè)置、線路保護(hù)整定及元件保護(hù)整定三部分。整定計(jì)算所需的有關(guān)系數(shù)要求，例如靈敏系數(shù)、可靠系數(shù)、配合系數(shù)、整定原則等，整定前在整定設(shè)置菜單下填入。
線路保護(hù)整定計(jì)算分三種方式：
1）全自動方式：所有整定步驟由計(jì)算機(jī)完成，沒有人工干預(yù)；
2）半自動方式：由人工指定失配點(diǎn)及失配參數(shù)，計(jì)算機(jī)完成后面的工作；
3）全人工方式：全部整定步驟采用問答式，由整定人逐步完成，每一步的計(jì)算結(jié)果均在屏幕顯示。
保護(hù)整定均在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)界面上進(jìn)行，根據(jù)用戶在系統(tǒng)一次圖上選定的電力元件，直接啟動相應(yīng)保護(hù)的整定計(jì)算模塊，通過調(diào)用參數(shù)數(shù)據(jù)庫、短路電流數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫的內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程可人工干預(yù)。
所有的計(jì)算結(jié)果均以整定計(jì)算書的形式輸出。
2.2.6、ODBC接口模塊
整定計(jì)算是在一次圖形界面上完成的，要通過ODBC（OpenDataBaseConnectivity，開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)）將參數(shù)數(shù)據(jù)、短路電流數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)合起來，完成相應(yīng)的計(jì)算。
2.3、方案的特點(diǎn)
該方案具有以下特點(diǎn)：
1）數(shù)學(xué)模型簡單
由于以單電源輻射型網(wǎng)絡(luò)作為整定計(jì)算的對象，大大簡化了整定計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，從而使整定計(jì)算的復(fù)雜程度大大降低。
2）人機(jī)界面友好
數(shù)學(xué)模型簡單使開發(fā)者在開發(fā)平臺的選擇上有很大的余地，不用對平臺的數(shù)學(xué)計(jì)算能力有太高要求，因此可以充分利用近年來推出的優(yōu)秀商業(yè)軟件，從用戶角度開發(fā)出具有直觀、簡單、靈活的人機(jī)界面的軟件。
3）輸入輸出設(shè)計(jì)靈活
參數(shù)的輸入完全在系統(tǒng)一次圖形界面上完成，徹底擯棄了過去需要用戶做節(jié)點(diǎn)編號、做數(shù)據(jù)文件的方法，大大降低了工作量。計(jì)算結(jié)果的輸出有兩種方式，一是在屏幕輸出，這樣可以讓整定人監(jiān)視整定計(jì)算的每一個(gè)步驟，這對于整定計(jì)算的審核十分有利；第二種方式是以整定計(jì)算書的形式輸出，可以文本格式進(jìn)行編輯，由于目前微機(jī)保護(hù)的許多小定值不是計(jì)算的結(jié)果，而是運(yùn)行方式的一些具體要求，因此對整定計(jì)算書進(jìn)行必要的編輯，一方面使計(jì)算書更加完整，另一方面對無紙化辦公也有一定的意義。
3、開發(fā)軟件的選擇
3.1、軟件運(yùn)行平臺：中文Windows95
中文Windows95是一個(gè)32位的操作系統(tǒng)，它是專門為中國大陸的用戶而設(shè)計(jì)的，因此它具有內(nèi)置的雙字節(jié)漢字內(nèi)核，無需再外掛中文平臺即可顯示漢字，極大地方便了國內(nèi)用戶。Windows95與Windows3.X以及DOS相比較，有操作容易、支持搶先式多任務(wù)、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
3.2、數(shù)據(jù)庫接口工具：MicrosoftODBC2.0
MicrosoftODBC2.0是一個(gè)由微軟公司在90年代初提出的開放式數(shù)據(jù)庫互連的標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展到現(xiàn)在在技術(shù)上已相當(dāng)成熟，幾乎所有主要的數(shù)據(jù)庫開發(fā)商都提供了相應(yīng)的ODBC驅(qū)動程序。ODBC的優(yōu)點(diǎn)在于它使程序員無須關(guān)心他所要存取的數(shù)據(jù)源的類型、位置和格式等。他只需調(diào)用相同的API函數(shù)來和ODBC接口打交道即可，直接和某個(gè)特定的數(shù)據(jù)庫交互則由ODBC來完成。這樣，一方面使程序員的工作量大為減輕，另一方面使得程序更加靈活，因?yàn)楫?dāng)?shù)蛯訑?shù)據(jù)庫發(fā)生變化（如數(shù)據(jù)庫由DBASE變?yōu)锳CCESS）時(shí)，慶用程序不須做較大的改動可適應(yīng)新的數(shù)據(jù)源。
3.3、數(shù)據(jù)庫開發(fā)軟件：MicrosoftAccess97中文版
MicrosoftAccess97中文版是微軟公司在1997年推出的最新的數(shù)據(jù)庫開發(fā)及管理軟件，它在小型的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中具有許多優(yōu)點(diǎn)。它是一個(gè)臺式的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，但同時(shí)又可被應(yīng)用到客戶／服務(wù)器數(shù)據(jù)庫前端機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中。它生成的數(shù)據(jù)庫僅由一個(gè)文件組成，極易管理。而且，它的開發(fā)平臺是基于Windows95的，能充分利用其穩(wěn)定、多任務(wù)的優(yōu)勢，并給開發(fā)人員一個(gè)良好的開發(fā)界面，操作相當(dāng)容易。它具有以下特點(diǎn)：
（1）Access支持多種數(shù)據(jù)形式，可以從FoxPro，Paradox3.X，Lotus1-2-3.X，Dbase，Lotus1-2-3，MicrosoftExcel和Betrieve中引入數(shù)據(jù)。
（2）提供一整套極富特色的集成窗口式菜單開發(fā)環(huán)境，所有對象的屬性采用窗口式表達(dá)，大大減少了編程語言，使得建立、編輯和調(diào)試一個(gè)應(yīng)用程序既輕松又快速。
（3）Access本身并不是一個(gè)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)（OODBMS），但它是一個(gè)面向?qū)ο蟮拈_發(fā)環(huán)境。超級秘書網(wǎng)
（4）Access引入了SQL數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)查詢語言，用戶可能直接在程序中嵌入SQL語言，從而使Access成為比較完善的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
（5）在Access中，可使用WindowsAPI函數(shù)，支持OLE和DDE.
（6）Access中的數(shù)據(jù)庫安全控制機(jī)制也是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫無法比擬的。
3.4、編程語言：MicrosoftVisualC++5.0
當(dāng)今，全球無線通信產(chǎn)業(yè)的兩個(gè)突出特點(diǎn)體現(xiàn)在：一是公眾移動通信保持增長態(tài)勢，一些國家和地區(qū)增勢強(qiáng)勁，但存在發(fā)展不均衡的現(xiàn)象；二是寬帶無線通信技術(shù)熱點(diǎn)不斷，研究和應(yīng)用十分活躍。
資料顯示，在全球電信市場普遍低調(diào)的背景下，移動通信依然保持了較好的增長態(tài)勢。統(tǒng)計(jì)顯示，2003年全球移動用戶數(shù)增長率在17％以上，總計(jì)達(dá)到13.54億戶。在市場值方面，全球移動業(yè)務(wù)市場在2003年已達(dá)到4680億歐元，比上年增長了11.3％以上。
盡管全球移動市場在增長，但這種增長也呈現(xiàn)出很大的不均衡性。從用戶數(shù)來看，在北美、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，由于移動用戶普及率已經(jīng)很高，因此新增用戶數(shù)日益減少；而在亞洲、非洲等地區(qū)，特別是像中國這樣的發(fā)展中國家，移動用戶數(shù)增長迅猛。從用戶創(chuàng)造的價(jià)值來看，歐美發(fā)達(dá)國家的ARPU值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了新興的發(fā)展中國家。從數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)市場的增長來看，韓國、日本呈現(xiàn)爆發(fā)態(tài)勢，已成為全球移動通信發(fā)展的新熱點(diǎn)。
目前，我國的移動通信市場呈現(xiàn)持續(xù)快速增長的局面，截至4月底，移動用戶總數(shù)達(dá)到2.96億，用戶普及率達(dá)到20.9％?？紤]閑置的充值卡和一人雙機(jī)的情況，我國移動通信由于用戶普及率相對還比較低，仍有相當(dāng)巨大和持久的增長空間。但我國的移動通信領(lǐng)域已進(jìn)入了全面競爭的時(shí)代，GSM、CDMA乃至小靈通等網(wǎng)絡(luò)激烈爭奪用戶，這已導(dǎo)致了資費(fèi)下降，用戶ARPU值下降的情況。目前我國的GPRS、CDMA1X等2.5G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展態(tài)勢不錯(cuò)，并已逐步培育了用戶群。而3G還處在技術(shù)試驗(yàn)階段，政府依然保持謹(jǐn)慎態(tài)度。
除傳統(tǒng)的公眾移動通信外，全球的寬帶無線接入領(lǐng)域近期研究和應(yīng)用十分活躍，熱點(diǎn)不斷出現(xiàn)，給無線通信業(yè)界帶來了清新的空氣。這包括寬帶固定無線接入技術(shù)、WLAN技術(shù)、WiMAX技術(shù)、UWB技術(shù)等等，呈現(xiàn)百花齊放的局面。這些技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，給整個(gè)無線通信產(chǎn)業(yè)注入了勃勃生機(jī)。
二、熱點(diǎn)解析：五大技術(shù)引領(lǐng)應(yīng)用模式各展所長
前文對全球無線通信領(lǐng)域的發(fā)展情況作了概要性介紹，以下將重點(diǎn)就當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的焦點(diǎn)問題和熱點(diǎn)技術(shù)展開較深入的介紹和分析。主要包括3G、3.5GHzMMDS、WLAN、WiMax、UWB等五大熱點(diǎn)。
1.舉世矚目的3G
今天，第三代移動通信3G格外引人矚目，成為無線通信產(chǎn)業(yè)的最大熱點(diǎn)。
首先，從技術(shù)角度來看，3G主流技術(shù)已經(jīng)基本成熟。cdma2000由于技術(shù)本身的平滑演進(jìn)特性，進(jìn)入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響，阻礙了商用進(jìn)程，但目前主體標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定型，具備了規(guī)模商用的基礎(chǔ)。TD－SCDMA技術(shù)要相對滯后一些。
總的說來，當(dāng)前的3G技術(shù)已經(jīng)能夠支持規(guī)?；纳逃镁W(wǎng)絡(luò)部署。
其次，目前歐美等運(yùn)營商已經(jīng)進(jìn)入了3G網(wǎng)絡(luò)部署階段。3G網(wǎng)絡(luò)的商用部署正在全球一步步地鋪展開來。截至2004年3月底，就WCDMA而言，全球已經(jīng)發(fā)放了120份牌照，簽署了91份商業(yè)部署合同，目前已有二十多家網(wǎng)絡(luò)投入商用，預(yù)計(jì)到2004年年底總數(shù)將超過40家。目前兩家韓國運(yùn)營商STK和KTF在使用cdma20001xEV－DO，日本KDDI也開始了EV－DO網(wǎng)絡(luò)的商用，而Verizon也即將參與該制式下3G網(wǎng)絡(luò)的部署。
應(yīng)該說，2004年已經(jīng)進(jìn)入了全球3G的商用部署年。
第三，部分運(yùn)營商的3G用戶數(shù)量開始呈現(xiàn)快速增長的局面。最早推出3G商用業(yè)務(wù)的NTTDoCoMo近期宣布，在距離突破200萬用戶僅僅兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，他們的3G用戶總數(shù)就增長至300萬大關(guān)。5月中下旬，和記黃埔表示，在過去兩個(gè)月中，3G用戶數(shù)出現(xiàn)了快速增加，目前在全球范圍內(nèi)已經(jīng)達(dá)到了173萬。截至2004年1月1日，全球使用cdma2000（包括CDMA1X）系列和WCDMA標(biāo)準(zhǔn)制式的3G用戶數(shù)已經(jīng)達(dá)到了7300萬。
從全球來看，3G商用在部分地區(qū)已取得了初步成功。
第四，我國3G處在黎明的前夕。我國對3G一直采取積極穩(wěn)健的態(tài)度，目前，我國正在進(jìn)行第二階段的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)，或稱外場測試。自今年3月起，開始啟動WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA的測試工作，由6大運(yùn)營商分別在北京、上海、廣州三地進(jìn)行。測試的重點(diǎn)包括：3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量等性能試驗(yàn)；不同3G技術(shù)之間、3G和2G技術(shù)之間的干擾、共存；各種3G業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)兼容性試驗(yàn)；3G終端和系統(tǒng)之間互操作試驗(yàn)；3G和2G之間的互操作試驗(yàn)。
預(yù)計(jì)此階段試驗(yàn)將在今年10月份完成，試驗(yàn)將對我國對3G的決策工作起到重要的參考作用。由于此次試驗(yàn)由運(yùn)營商參與，且屬于網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)。因此，預(yù)計(jì)若此次試驗(yàn)結(jié)果令人滿意的話，我國的3G牌照發(fā)放工作有可能順勢展開。
趨勢分析3G一波三折，曾經(jīng)有一段時(shí)間，人們對3G的前途失去了信心，并在今天留下了心理陰影。對3G問題，我國應(yīng)如何把握呢？筆者認(rèn)為，目前，3G已處在商用的爆發(fā)階段，由于3G技術(shù)和產(chǎn)品的成熟，3G的商用已不容置疑地?cái)[在了我們面前。歐美等國運(yùn)營商加緊部署3G網(wǎng)絡(luò)以及日韓等國3G用戶的快速增長，表明3G已經(jīng)成為全球移動通信領(lǐng)域新的成長點(diǎn)，我國需要當(dāng)機(jī)立斷，盡快開展3G牌照的發(fā)放工作和商用部署工作。這樣才不至于坐失機(jī)遇，在本來領(lǐng)先的移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中落后。同時(shí)，3G也為國內(nèi)的電信制造商提供了絕佳的機(jī)遇，這也是我國移動通信產(chǎn)業(yè)的一次發(fā)展良機(jī)。
應(yīng)該說，目前3G還存在一些問題，主要表現(xiàn)在市場還處在啟蒙階段，殺手級的業(yè)務(wù)還沒有呈現(xiàn)，終端還不夠多。在我國，政府將考慮對市場競爭度的把握，涉及3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)放幾張牌照的問題，同時(shí)，還將考慮設(shè)備國產(chǎn)化問題。這些問題已經(jīng)屬于次要矛盾，目前最重要的是要選擇恰當(dāng)時(shí)機(jī)盡快推動3G網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)，這才是解決以上矛盾的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和引導(dǎo)環(huán)節(jié)。
這主要是因?yàn)槲覈?G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不同于西方發(fā)達(dá)國家，我國移動話音用戶市場還有很大的成長空間，這就能夠避免出現(xiàn)因?yàn)榘l(fā)展初期新應(yīng)用新業(yè)務(wù)不足無法支撐網(wǎng)絡(luò)生存的狀況。同時(shí)，我國有迫切需要進(jìn)入移動市場的“新”運(yùn)營商，中國電信和中國網(wǎng)通如果被允許經(jīng)營移動通信業(yè)務(wù)，其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必然會選擇3G，這從中遠(yuǎn)期的網(wǎng)絡(luò)成本上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2G技術(shù)。此外，盡快發(fā)放3G牌照，對解決現(xiàn)有的小靈通（PHS）的矛盾，也有重要的戰(zhàn)略意義。目前，日本都已經(jīng)棄PHS而轉(zhuǎn)攻3G，其目的十分明顯，即要糾正自己早期大上帶有強(qiáng)烈本土化特征的PHS導(dǎo)致失去移動領(lǐng)域國際領(lǐng)先地位的失誤，重新用全球性的先進(jìn)技術(shù)武裝自己的移動通信產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)在該領(lǐng)域的戰(zhàn)略性崛起。如果我國反其道而行之，將是不明智的，這關(guān)鍵還是政府的決策引導(dǎo)問題，而不能抱怨運(yùn)營商?？傊?，3G不是一蹴而就的，如果遲遲不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，其他的矛盾將繼續(xù)積聚，難以得到根本性的解決。
2.3.5GHz寬帶固定無線接入的推廣應(yīng)用
3.5GHz寬帶固定無線接入技術(shù)MMDS，是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術(shù)。今年4月份，第三批3.5GHz寬帶固定無線接入頻率評選（招標(biāo)）工作在我國進(jìn)行，使MMDS技術(shù)在我國的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大，這也使3.5GHz固定無線接入技術(shù)成為今年業(yè)界的熱點(diǎn)之一。
在此次評選（招標(biāo)）工作中，中國電信、中國網(wǎng)通、中國移動、中國聯(lián)通、中國鐵通五大運(yùn)營商分別獲得河北、山西、內(nèi)蒙古等27個(gè)?。▍^(qū)）的3.5GHz頻段2×30MHz頻率使用權(quán)，并將獲準(zhǔn)經(jīng)營相應(yīng)電信業(yè)務(wù)。加上此前的兩次3.5GHz頻率使用權(quán)分配，我國3.5GHz頻段已在絕大部分地區(qū)分配完畢。這表明，我國的3.5GHz寬帶固定無線接入進(jìn)入了規(guī)模商用。
前一段時(shí)間，無線電管理局副局長劉巖率領(lǐng)由無線電管理局、電信管理局、電信研究院共同組成的調(diào)研組，對第二批3.5GHz中標(biāo)企業(yè)的工作情況進(jìn)行了調(diào)研。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在第二批中標(biāo)的9家企業(yè)中有7家建設(shè)開通了網(wǎng)絡(luò)，這7家企業(yè)在一半以上的中標(biāo)城市建設(shè)了自己的網(wǎng)絡(luò)。目前運(yùn)營商傾向于提供的業(yè)務(wù)包括：語音接入業(yè)務(wù)（本地和IP電話），數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)，Internet接入業(yè)務(wù)等。調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)，如果將3.5GHz網(wǎng)絡(luò)作為單一網(wǎng)絡(luò)來經(jīng)營，盈利困難比較大，特別是對于大型企業(yè)。調(diào)研中，運(yùn)營企業(yè)對進(jìn)一步獲得3.5GHz頻率資源表現(xiàn)出了很大熱情。
趨勢分析寬帶固定無線接入技術(shù)因?yàn)槠涓邘?、建設(shè)速度快、接入方式靈活等特點(diǎn)，受到了業(yè)界的關(guān)注。但這項(xiàng)技術(shù)也有其局限性，比如高頻段26GHz的LMDS技術(shù)受天氣影響較大，而3.5GHzMMDS技術(shù)在我國又受到了帶寬不足等因素的限制。因此，對于寬帶固定無線接入技術(shù)，我們應(yīng)該回歸理性的認(rèn)識。它具有自身的優(yōu)勢，但也有其固有的缺陷，因此在應(yīng)用中要實(shí)事求是。
就目前重點(diǎn)推廣的3.5GHz技術(shù)來看，運(yùn)營商的經(jīng)營經(jīng)驗(yàn)表明，若單獨(dú)把MMDS技術(shù)作為一個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)來運(yùn)作，由于其技術(shù)、用戶規(guī)模和頻率帶寬的限制，較難實(shí)現(xiàn)盈利。因此，我們應(yīng)該進(jìn)一步放寬眼光，把它推廣至更大的應(yīng)用領(lǐng)域。比如可以考慮像現(xiàn)在某些運(yùn)營商所采用的，將之作為移動基站的回路。
對于3.5GHzMMDS技術(shù)，我們一方面要積極推動其綜合業(yè)務(wù)的應(yīng)用，比如數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)的開發(fā)和經(jīng)營。同時(shí)也要從全局的角度考慮，使之成為移動通信網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充手段。這樣才能充分發(fā)揮3.5GHz頻段的效率。未來，隨著3G技術(shù)的商用，3.5GHz將有望成為移動網(wǎng)絡(luò)重要的接入補(bǔ)充手段，并對3G網(wǎng)絡(luò)的搭建起到支撐作用。
3.沸沸揚(yáng)揚(yáng)的WLAN標(biāo)準(zhǔn)之爭
無線局域網(wǎng)技術(shù)WLAN（Wi－Fi），其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為802.11，可實(shí)現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發(fā)展的主要是802.11b標(biāo)準(zhǔn)的WLAN網(wǎng)絡(luò)，支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項(xiàng)新技術(shù)，WLAN在歐美等國快速發(fā)展，在我國近兩年也得到了幾大運(yùn)營商的追捧。而自去年開始的WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，吸引了全球的關(guān)注目光。
2003年5月12日，由中國寬帶無線IP標(biāo)準(zhǔn)工作組負(fù)責(zé)起草的無線局域網(wǎng)兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)（即WAPI標(biāo)準(zhǔn)），由國家信息產(chǎn)業(yè)部報(bào)送國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會正式頒布。2003年12月1日，國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會2003年第113號公告，宣布對無線局域網(wǎng)產(chǎn)品實(shí)施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證，要求所有產(chǎn)品都要加載我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的安全保密協(xié)議WAPI，從2004年6月1日起，不符合WAPI標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品不得出廠、進(jìn)口、銷售或者在其他經(jīng)營活動中使用。但2004年4月22日，國務(wù)院副總理吳儀表示中國已經(jīng)同意美方提出的要求，不在2004年6月1日最后期限到來之時(shí)強(qiáng)制實(shí)施WAPI標(biāo)準(zhǔn)。2004年4月29日，國家質(zhì)檢總局、認(rèn)監(jiān)委、國標(biāo)委聯(lián)合了2004年第44號公告。公告強(qiáng)調(diào)：WAPI標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施時(shí)間只是推遲，并沒有取消，也沒有取消標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制性屬性。
筆者認(rèn)為，之所以出現(xiàn)WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，除了國家出于自身信息安全的考慮外，我國無線通信設(shè)備廠商希望成長壯大，占領(lǐng)新興技術(shù)市場的渴望也是重要因素。但該標(biāo)準(zhǔn)的無限期推遲，也暴露出一些問題。那就是，我國的無線技術(shù)的核心能力，與國際水平相比還有一定差距，還難以撼動國際主流的技術(shù)集團(tuán)。同時(shí)，我國通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂策略，還存在封閉性的問題，這也是其受到國際社會普遍攻擊的重要原因。當(dāng)然，WAPI標(biāo)準(zhǔn)的推遲執(zhí)行，也是出于更大的國家利益的考慮。
趨勢分析WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，表明WLAN技術(shù)在全球的重要戰(zhàn)略地位。其戰(zhàn)略意義不只在于網(wǎng)絡(luò)的部署、用戶的發(fā)展、業(yè)務(wù)的經(jīng)營范疇，更在于其對IT通信產(chǎn)品領(lǐng)域的巨大拉動力量，特別是對計(jì)算機(jī)芯片的突出貢獻(xiàn)。因此，我國應(yīng)該積極推進(jìn)WLAN核心技術(shù)的研究工作，這不僅涉及通信產(chǎn)業(yè)，而且涉及IT領(lǐng)域的巨大利益。
拋開WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，我們?nèi)绾伟盐誛LAN技術(shù)的發(fā)展趨勢呢？應(yīng)該說，WLAN在我國目前的工作，陷入了低潮階段。這主要是受制于WLAN技術(shù)自身的限制，比如其漫游性、安全性、如何計(jì)費(fèi)等等，還沒有得到妥善的解決。另外，高端商業(yè)用戶的不足，使網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資收益比較低，因此也影響了運(yùn)營商的積極性。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，WLAN技術(shù)將在特定的區(qū)域和范圍，特別是熱點(diǎn)區(qū)域和高速信息接入領(lǐng)域，發(fā)揮對移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充作用。3G網(wǎng)絡(luò)商用后，WLAN將成為彌補(bǔ)3G固定區(qū)域高速覆蓋的不足?？傮w來看，WLAN具有很強(qiáng)的生命力，但其在運(yùn)營領(lǐng)域的發(fā)展速度估計(jì)會低于過去的預(yù)期。
4.寬帶無線技術(shù)新寵WiMAX
有資料顯示，“WiMAX”已經(jīng)成為近期互聯(lián)網(wǎng)上搜索量最大的通信關(guān)鍵詞，該項(xiàng)技術(shù)以其遠(yuǎn)覆蓋和高帶寬特性，成為無線業(yè)界的新寵。
WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作系統(tǒng)，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.16。WiMAX也組織了自己的聯(lián)盟。目前這個(gè)聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十家會員，該聯(lián)盟由Intel牽頭，我國中興通訊也名列其中。WiMAX的目標(biāo)是促進(jìn)IEEE802.16的應(yīng)用。
WiMAX相對于Wi－Fi的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在Wi－Fi解決的是無線局域網(wǎng)的接入問題，而WiMAX解決的是無線城域網(wǎng)的問題。Wi－Fi只能把互聯(lián)網(wǎng)的連接信號傳送到300英尺遠(yuǎn)的地方，WiMAX則能把信號傳送31英里之遠(yuǎn)。Wi－Fi網(wǎng)絡(luò)連接速度為每秒54兆，而WiMAX為每秒70兆。有專家認(rèn)為，WiMAX的覆蓋范圍和傳輸速度將對3G構(gòu)成威脅。在成本等各個(gè)方面的優(yōu)勢使得業(yè)內(nèi)人士將WiMAX技術(shù)看作是一項(xiàng)打破產(chǎn)業(yè)格局的技術(shù)。
近期，英國電信（BT）、法國電信、Qwest通信公司、Reliance電信和XO通信加入了WiMAX論壇，目前WiMAX論壇已經(jīng)擁有98個(gè)成員，運(yùn)營商占25％。今年初，Intel也宣布，下半年開始將會在其生產(chǎn)的芯片中部分采用WiMAX標(biāo)準(zhǔn)。
趨勢分析對于今天異常火熱的WiMAX技術(shù)，我們該如何看待？它會成為3G技術(shù)的終結(jié)者嗎？筆者認(rèn)為，這種觀點(diǎn)不盡正確。首先，從技術(shù)自身角度來看，WiMAX還不具備公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)的廣域漫游、安全特性、終端便攜等移動特性。其次，WiMAX標(biāo)準(zhǔn)還不成熟，因此預(yù)計(jì)商用還需要至少兩年以上的時(shí)間，規(guī)模普及還要五年左右的時(shí)間。其三，WiMAX的特點(diǎn)是高速的數(shù)據(jù)傳輸能力，但其還沒有對實(shí)時(shí)話音業(yè)務(wù)的高效支持能力，這將限制其作為公眾移動通信的應(yīng)用。其四，WiMAX的產(chǎn)業(yè)規(guī)模以及技術(shù)和設(shè)備成熟性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)難以和3G相抗衡，其推廣期也將滯后于已經(jīng)開始啟動的3G技術(shù)。其五，WiMAX技術(shù)有可能受到傳統(tǒng)移動通信運(yùn)營商或制造商的抵制，從而限制其發(fā)展。
對于WiMAX技術(shù)，筆者認(rèn)為它具有巨大的潛力，但尚處在襁褓階段，目前還難以對當(dāng)前的全球無線通信格局產(chǎn)生重大的影響。由于3G的實(shí)施，WiMAX將可能成為未來3G網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充手段，在高速信息接入領(lǐng)域發(fā)揮其特性。但受其自身移動性和話音支持能力的限制，WiMAX不大可能殺死3G。
5.超寬帶無線接入技術(shù)UWB
無線技術(shù)領(lǐng)域的活躍除表現(xiàn)在新技術(shù)不斷涌現(xiàn)外，還表現(xiàn)在其傳輸能力的不斷拓展。近兩年，一項(xiàng)超高速的無線接入技術(shù)受到了大家的關(guān)注，那就是UWB。
UWB是一種時(shí)域通信技術(shù)，它采用超短周期脈沖進(jìn)行調(diào)制，把信號直接按照0或1發(fā)送出去，而不使用載波，這與此前的無線通信截然不同。脈沖調(diào)制產(chǎn)生的信號為超寬帶信號，譜密度極低，信號的中心頻率在650MHz～5GHz之間，平均功率為亞毫瓦量級，抗干擾和多徑的能力強(qiáng)，具有多個(gè)可利用信道。與CDMA系統(tǒng)相比，時(shí)域通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本相對較低。UWB技術(shù)具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。
UWB最引人注目的特點(diǎn)是具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。XtremeSpectrum公司預(yù)測，他們即將開發(fā)出的產(chǎn)品具有在10米內(nèi)傳輸約100Mbps的能力，Intel則把目標(biāo)定在了500Mbps。
趨勢分析對于UWB技術(shù)，我們應(yīng)該這樣看待，它以其獨(dú)特的速率鋒芒以及特殊的應(yīng)用范圍，也將在無線通信領(lǐng)域占據(jù)一席之地。由于其高速、窄覆蓋的特點(diǎn)，它很適合組建家庭的高速信息網(wǎng)絡(luò)。它對藍(lán)牙技術(shù)具有一定的沖擊，但對當(dāng)前的移動技術(shù)、WLAN等技術(shù)的威脅不大，甚至可以成為其良好的能力補(bǔ)充。
三、走勢把握：接入多元網(wǎng)絡(luò)一體綜合布局代表方向
以上，就當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)問題進(jìn)行了敘述和討論。那么，我們該如何把握中期未來無線領(lǐng)域的發(fā)展趨勢呢？
首先，無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍，不同的適用區(qū)域，不同的技術(shù)特點(diǎn)，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)效應(yīng)。3G可解決廣域無縫覆蓋和強(qiáng)漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而UWB可實(shí)現(xiàn)近距離的超高速無線接入。因此，在政策上我們應(yīng)該綜合推進(jìn)各種無線接入的發(fā)展，推進(jìn)組網(wǎng)的一體化進(jìn)程，通過建網(wǎng)的接入手段多元化，實(shí)現(xiàn)對不同用戶群體的需求覆蓋，達(dá)到市場細(xì)分和業(yè)務(wù)的多元化，解決移動通信發(fā)展不均衡的狀況。
其次，我國政府應(yīng)該給企業(yè)配置更多的無線頻率資源，推進(jìn)不同技術(shù)相關(guān)頻譜的規(guī)劃和應(yīng)用工作。這樣才有利于不同的企業(yè)根據(jù)不同的發(fā)展策略和市場需求，綜合地規(guī)劃自己的無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源的有效配置和利用。當(dāng)然，政府也需要加強(qiáng)對有限頻率資源的管理，對于企業(yè)閑置不用的頻率占用，考慮適當(dāng)?shù)氖侄斡枰允栈亍?/p>
其三，從公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展來看，3G已經(jīng)成為全球包括中國移動網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的主要進(jìn)程。從歐美發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)來看，由于其移動話音用戶的普及率高，通過發(fā)展用戶實(shí)現(xiàn)增長的模式已成為歷史。因此，他們期望通過3G搭建更大的業(yè)務(wù)平臺，從而實(shí)現(xiàn)利潤的新來源。由于3G技術(shù)的成熟，目前3G商用網(wǎng)絡(luò)部署已經(jīng)在全球范圍內(nèi)啟動。就我國而言，也要借鑒歐美的經(jīng)驗(yàn)，在用戶數(shù)量增長放緩之前，就應(yīng)提前培育新興移動市場。目前，政府應(yīng)該開始積極考慮3G牌照發(fā)放和商用問題，把握住這個(gè)移動業(yè)界的巨大歷史機(jī)遇。
其四，從寬帶無線接入技術(shù)來看，全球該領(lǐng)域發(fā)展十分火熱。該領(lǐng)域的發(fā)展呈現(xiàn)出向高帶寬快速躍進(jìn)、覆蓋范圍逐步擴(kuò)張的趨勢。未來，該領(lǐng)域還可能出現(xiàn)更強(qiáng)大的新技術(shù)，從另一個(gè)角度對整個(gè)無線通信產(chǎn)業(yè)起到推進(jìn)作用。但從近期來看，我們對寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展應(yīng)該有一個(gè)理性的態(tài)度和科學(xué)的把握。目前的寬帶無線接入技術(shù)主要集中在固定環(huán)境下的高速接入，其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)抗衡。在發(fā)展中，我們應(yīng)該從全局的觀點(diǎn)來把握，使之成為與移動網(wǎng)絡(luò)互補(bǔ)的重要技術(shù)手段，這樣既可以充分發(fā)揮其技術(shù)個(gè)性，又防止出現(xiàn)不必要的資源競爭和浪費(fèi)。
其五，未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是怎樣的呢？專家認(rèn)為，未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)綜合的一體化的解決方案。各種無線技術(shù)都將在這個(gè)一體化的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮自己的作用，找到自己的天地。從大范圍公眾移動通信來看，3G或超3G技術(shù)將是主導(dǎo)，從而形成對全球的廣泛無縫覆蓋；而WLAN、WiMAX、UWB等寬帶接入技術(shù)，將因其自己不同的技術(shù)特點(diǎn)，在不同覆蓋范圍或應(yīng)用區(qū)域內(nèi)，與公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)形成有效互補(bǔ)。
其六，更遠(yuǎn)的未來，按當(dāng)前專家們的預(yù)想，通信信息網(wǎng)絡(luò)將向下一代網(wǎng)絡(luò)NGN融合。在未來NGN概念中，固定網(wǎng)絡(luò)將形成一個(gè)高帶寬、IP化、具有強(qiáng)QoS保證的信息通信網(wǎng)絡(luò)平臺。在這一平臺上，各種接入手段將成為網(wǎng)絡(luò)的觸手，向各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網(wǎng)或城域網(wǎng)方案，都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體，各種接入方式綜合發(fā)揮效用，各種業(yè)務(wù)形成全網(wǎng)絡(luò)配置的一體化綜合網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，這一進(jìn)程將是漫長的，也必將遇到很多挫折。
下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）引發(fā)了許多的觀點(diǎn)和爭論。有的專家預(yù)言，不管下一代網(wǎng)絡(luò)如何發(fā)展，一定將要達(dá)到三個(gè)世界，即服務(wù)層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網(wǎng)要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網(wǎng)莫屬，但高速骨干傳輸?shù)陌l(fā)展也對光纖提出了新的要求。
（1）擴(kuò)大單一波長的傳輸容量
目前，單一波長的傳輸容量已達(dá)到40Gbit/s，并已開始進(jìn)行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會議上，美國已提出對40Gbit/s系統(tǒng)引入一個(gè)新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進(jìn)行深入探討，也許不久的將來就會出現(xiàn)一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實(shí)現(xiàn)超長距離傳輸
無中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進(jìn)一步改善光纖指標(biāo)，采用拉曼光放大技術(shù)，可以更大地延長光傳輸?shù)木嚯x。
（3）適應(yīng)DWDM技術(shù)的運(yùn)用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統(tǒng)已在開發(fā)并取得很好的進(jìn)展。DWDM系統(tǒng)的大量使用，對光纖的非線性指標(biāo)提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標(biāo)準(zhǔn)（G.650.2）最近也已完成，當(dāng)光纖的非線性測試指標(biāo)明確之后，對光纖的有效面積將會提出相應(yīng)指標(biāo)，特別是對G.655光纖的非線性特性會有進(jìn)一步改善的要求。
1.2光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確應(yīng)用
2000年世界電信標(biāo)準(zhǔn)大會批準(zhǔn)將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確使用，細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)也提高了一些光纖的指標(biāo)要求（如有些光纖幾何參數(shù)的容差變?。?，明確了對不同的網(wǎng)絡(luò)層次和不同的傳輸系統(tǒng)中使用的光纖的不同指標(biāo)要求（如PMD值的規(guī)定），并提出了一些新的指標(biāo)概念（如“色散縱向均勻性”等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現(xiàn)及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標(biāo)、測試方法有某些改進(jìn)，或有重要的提升；都標(biāo)志著要求光纖質(zhì)量的提高或運(yùn)用方向上的調(diào)整，是值得注意的光纖技術(shù)新動向。
1.3新型光纖在不斷出現(xiàn)
為了適應(yīng)市場的需要，光纖的技術(shù)指標(biāo)在不斷改進(jìn)，各種新型光纖在不斷涌現(xiàn)，同時(shí)各大公司正加緊開發(fā)新品種。
（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護(hù)的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應(yīng)放大，使光信號的傳輸距離大大延長。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復(fù)合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統(tǒng)中，據(jù)稱很適合于拉曼放大器的開發(fā)與應(yīng)用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據(jù)介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總?cè)萘?0.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發(fā)負(fù)色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標(biāo)的要求，并簡化了色散補(bǔ)償?shù)姆桨福陂L距離無再生的傳輸中表現(xiàn)出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。
（2）用于城域網(wǎng)通信的新型低水峰光纖
城域網(wǎng)設(shè)計(jì)中需要考慮簡化設(shè)備和降低成本，還需要考慮非波分復(fù)用技術(shù)（CWDM）應(yīng)用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴(kuò)展，使CWDM系統(tǒng)被極大地優(yōu)化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負(fù)色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運(yùn)用這種負(fù)色散光纖與G.652光纖或G.655標(biāo)準(zhǔn)光纖，利用它來做色散補(bǔ)償，從而避免復(fù)雜的色散補(bǔ)償設(shè)計(jì)，節(jié)約成本。如果將來在城域網(wǎng)光纖中采用拉曼放大技術(shù)，這種網(wǎng)絡(luò)也將具有明顯的優(yōu)勢。但是畢竟城域網(wǎng)的規(guī)范還不是很成熟，所以城域網(wǎng)光纖的規(guī)格將會隨著城域網(wǎng)模式的變化而不斷變化。
（3）用于局域網(wǎng)的新型多模光纖
由于局域網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的高速發(fā)展，大量的綜合布線系統(tǒng)也采用了多模光纖來代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價(jià)格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價(jià)格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數(shù)值孔徑，容易連接與耦合，相應(yīng)的連接器、耦合器等元器件價(jià)格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標(biāo)準(zhǔn)，但由于局域網(wǎng)發(fā)展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標(biāo)準(zhǔn)型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應(yīng)困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應(yīng)用，但在北美及歐洲大多數(shù)國家很少采用。針對這些問題，目前有的公司已進(jìn)行了改進(jìn)，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區(qū)別于傳統(tǒng)的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態(tài)分布進(jìn)行了調(diào)整，以配合850nm和1300nm兩個(gè)窗口的運(yùn)用，這種改進(jìn)可能會為50/125pm光纖在局域網(wǎng)運(yùn)用找到新的市場。
（4）前途未卜的空芯光纖
據(jù)報(bào)道，美國一些公司及大學(xué)研究所正在開發(fā)一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象，可以支持更多的波段，并且它允許較強(qiáng)的光功率注入，預(yù)計(jì)其通信能力可達(dá)到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業(yè)界人士也十分關(guān)注這一技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實(shí)用，就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長距離傳輸?shù)膯栴}，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩(wěn)定性、側(cè)壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對于這種光纖的現(xiàn)場使用還需做進(jìn)一步的探討。
2光纜技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)
2.1光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得光纜的新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)
光纜的結(jié)構(gòu)總是隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網(wǎng)絡(luò)要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護(hù)、使用壽命更長等。近年來，光纜結(jié)構(gòu)的發(fā)展可歸納為以下一些特點(diǎn)。
1）光纜結(jié)構(gòu)根據(jù)使用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網(wǎng)光纖、城域網(wǎng)光纖、接入網(wǎng)光纖、局域網(wǎng)光纖等，這決定了大范圍內(nèi)光纜光纖傳輸特性的要求，具體運(yùn)用的條件還有可依據(jù)的細(xì)分的標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)；
2）光纜結(jié)構(gòu)除考慮光纜使用環(huán)境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護(hù)方法有關(guān)，必須統(tǒng)一考慮，配套設(shè)計(jì)；
3）光纜新材料的出現(xiàn)，促進(jìn)了光纜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進(jìn)。
不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢，新的光纜結(jié)構(gòu)以及在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上不斷改進(jìn)的各種結(jié)構(gòu)也在不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了如下一些類型。
·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區(qū)別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統(tǒng)的光纜相同，但它具有生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工和維護(hù)上的一些優(yōu)點(diǎn)。首先是方便，因?yàn)樽杷牧喜缓承灾?，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續(xù)、易搬運(yùn)，設(shè)備投資小、成本低，生產(chǎn)使用中也顯得干凈衛(wèi)生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。特別是在接入網(wǎng)室內(nèi)纜和用戶纜中，好處更加明顯。
·生態(tài)光纜：一些公司從環(huán)境保護(hù)及阻燃性能的要求出發(fā)，開發(fā)了生態(tài)光纜，應(yīng)用于室內(nèi)、樓房及家庭?，F(xiàn)有光纜中使用的一些材料已不符合環(huán)保的要求，如PVC燃燒時(shí)會放出有毒性氣體，光纜穩(wěn)定劑中有時(shí)含鉛，都是對人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過了一項(xiàng)L45建議——“使電信網(wǎng)外部設(shè)備對環(huán)境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產(chǎn)品對環(huán)境的影響。由于環(huán)境因素正日益受到重視，對通信外部設(shè)備，特別是光纜產(chǎn)品規(guī)定這樣的指標(biāo)已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達(dá)到環(huán)保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發(fā)了一些新材料，如對室內(nèi)用纜，開發(fā)了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。
·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發(fā)展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應(yīng)海底的環(huán)境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴(yán)格。
·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區(qū)別于海底光纜而提出來的另一類結(jié)構(gòu)的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設(shè)使用。這種光纜區(qū)別于海底光纜的環(huán)境，需要的光纖數(shù)不多（中等），但要求結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，易于安裝和運(yùn)輸，便于修復(fù)和維護(hù)。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設(shè)類似的水下光纜提供了一組規(guī)范，隨后也有可能形成相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。
·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統(tǒng)的運(yùn)用，各種微型的光纜結(jié)構(gòu)已在設(shè)計(jì)和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數(shù)，光纜重量要準(zhǔn)確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網(wǎng)，特別是用戶駐地網(wǎng)絡(luò)中綜合布線系統(tǒng)很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運(yùn)用的智能管道中就非常適合這種安裝。
·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發(fā)出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護(hù)套用聚乙烯（PE）及光纖護(hù)套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能，對光纜的抗機(jī)械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。
·全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）：全介質(zhì)光纜對防止電磁影響及防雷電都有優(yōu)良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網(wǎng)中已得到大量的應(yīng)用。預(yù)計(jì)2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時(shí)也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設(shè)環(huán)境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時(shí)間內(nèi)，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進(jìn)的課題。
·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現(xiàn)了很長一段時(shí)間，近年來一直在改進(jìn)和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達(dá)數(shù)十公里，光纖在這樣的多層保護(hù)管中得到了充分的機(jī)械保護(hù)。預(yù)計(jì)從現(xiàn)在到2005年，OPGW光纜的需求將會逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預(yù)計(jì)可達(dá)到20000km。當(dāng)然對OPGW光纖的防雷問題一直是業(yè)界十分關(guān)注的問題，也應(yīng)配合具體環(huán)境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護(hù)。
2.2光纜的自動維護(hù)、適時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護(hù)對于保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性是十分重要。在已開通的光網(wǎng)絡(luò)中，光纜的維護(hù)和監(jiān)測應(yīng)該是在不中斷通信的前提下進(jìn)行的，一般通過監(jiān)測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態(tài)，更有效的方式是直接監(jiān)測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時(shí)間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的建議書，對光纜的預(yù)防性維護(hù)和故障后維護(hù)規(guī)定了詳細(xì)的維護(hù)范圍和功能，但已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的“光纜網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)”（L.40建議）。為了進(jìn)一步縮短檢測及修復(fù)時(shí)間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監(jiān)控系統(tǒng)，能在1s內(nèi)發(fā)出故障告警，3min內(nèi)找到故障點(diǎn)，且工作人員可以遙控操作，據(jù)稱該系統(tǒng)還將開發(fā)有故障預(yù)測及對斷纖（纜）的快速反應(yīng)能力。日本、意大利等國電信企業(yè)也提出了一些系統(tǒng)方案。
·日本NTT方案：在局內(nèi)運(yùn)用光纖選擇器與系統(tǒng)的測試設(shè)備和傳輸設(shè)備相連形成了一種可對光纖狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的系統(tǒng)，保證有用信號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預(yù)選監(jiān)測出來及時(shí)傳送到維護(hù)中心進(jìn)行適當(dāng)處理，避免不良狀況進(jìn)入有用的光傳輸信道，從而起到在運(yùn)行中對整個(gè)光通信系統(tǒng)的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監(jiān)測外部設(shè)備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當(dāng)水滲人接頭盒時(shí)，吸水性物質(zhì)會膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監(jiān)測中心的OTDR上就會反映出來。
·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續(xù)光纜監(jiān)測系統(tǒng)。主要特點(diǎn)是將光纜網(wǎng)絡(luò)、光纖及光纜護(hù)套的監(jiān)測綜合在一起，既利用了OTDR系統(tǒng)周期性地對光纖的衰減進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)有衰減變化即發(fā)出警報(bào)，并進(jìn)行故障定位，同時(shí)也能連續(xù)監(jiān)測光纜護(hù)套的完整性，包括護(hù)套對地絕緣電阻的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題（如護(hù)套進(jìn)水等）即馬上告警，達(dá)到更全面地預(yù)告故障發(fā)生的目的。
比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護(hù)支撐系統(tǒng)的方案可見：日本方案在OTDR自動適時(shí)測試光纖的基礎(chǔ)上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設(shè)水敏傳感器并進(jìn)行護(hù)套監(jiān)測，形成了一套較完整的自動維護(hù)、支撐系統(tǒng)，真正做到不中斷光通信的維護(hù)。意大利的方案中除監(jiān)測光纖性能以外，還考慮了護(hù)套絕緣電阻的自動監(jiān)測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護(hù)應(yīng)是一種發(fā)展方向。
3通信電纜的發(fā)展特點(diǎn)
3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數(shù)字通信新業(yè)務(wù)服務(wù)
原有的電纜網(wǎng)絡(luò)雖然可以支持一些數(shù)字新業(yè)務(wù)，但是在實(shí)際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質(zhì)量上仍有一定的限制。對于新的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然是以光纖為主，對于光纖所不能達(dá)到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，應(yīng)該考慮新型寬帶結(jié)構(gòu)的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護(hù)套市內(nèi)通信電纜），以便更能符合新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。一些公司對現(xiàn)有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結(jié)論是所研究的電纜（即現(xiàn)有的HYA市話電纜）不能達(dá)到5類電纜的技術(shù)要求，戶外電纜要實(shí)現(xiàn)j類電纜的特性，必須通過特殊的設(shè)計(jì)和制造來達(dá)到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標(biāo)準(zhǔn)（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴(kuò)展到100MHz，可供數(shù)字網(wǎng)絡(luò)使用。IEC對此問題也進(jìn)行過較長時(shí)間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數(shù)字接入電信網(wǎng)絡(luò)的多對數(shù)電纜”提出了0.4～個(gè)0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標(biāo)的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個(gè)新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統(tǒng)發(fā)展的超蟄
隨著智能化大樓、智能化建筑小區(qū)對寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統(tǒng)中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時(shí)收發(fā)寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標(biāo)上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠(yuǎn)端串音功率等一些指標(biāo)，因此在工藝和結(jié)構(gòu)上要做一定的改進(jìn)才能達(dá)到。6類電纜在超5類的基礎(chǔ)上，又提高了傳輸頻帶，達(dá)到250MHz，其相應(yīng)的指標(biāo)也有較大的提高。同時(shí)，6類電纜要求不但有嚴(yán)格的工藝，而且不少廠商在結(jié)構(gòu)上也有一定的改進(jìn)和創(chuàng)新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結(jié)構(gòu)隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。
3.3物理發(fā)泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發(fā)展前景
由于移動通信的高速發(fā)展，無線電基路用物理發(fā)泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結(jié)構(gòu)的室內(nèi)電纜、路由連結(jié)電纜都有了較大的市場需求。同時(shí)，隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴(kuò)大，基站站數(shù)的增多，以及邊緣地區(qū)（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內(nèi)等用戶）對移動信號的要求不斷提高，預(yù)計(jì)這類電纜將會有較好的發(fā)展前景。但對電纜指標(biāo)的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結(jié)構(gòu)應(yīng)不斷改進(jìn)，以與之適應(yīng)。
4光纖光纜及通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中幾個(gè)值得思考的問題
4.1積極創(chuàng)新開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)
雖然這幾年來，我國光纜電纜技術(shù)有很大發(fā)展，有一些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)已在發(fā)揮作用，但是應(yīng)該看到這種比例仍是很小的，國內(nèi)有近200家光纖光纜廠，但大多產(chǎn)品單一，沒有自主的知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量較低，競爭力不強(qiáng)。有資料統(tǒng)計(jì)，1997～1999年國內(nèi)企業(yè)申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達(dá)550件，其中光纖光纜37件。還有資料報(bào)道：從1997年以來，國內(nèi)光通信核心技術(shù)專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實(shí)際上我國的光纖光纜技術(shù)應(yīng)該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應(yīng)該把開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為我們工作的重中之重，爭取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。
4.2開發(fā)具有先進(jìn)技術(shù)水平、與使用環(huán)境、施工技術(shù)相配套的新產(chǎn)品
電信網(wǎng)絡(luò)在不斷發(fā)展的同時(shí)也對光纜電纜產(chǎn)品不斷提出新的要求。不難發(fā)現(xiàn)，光纜的結(jié)構(gòu)越來越依賴于使用的環(huán)境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發(fā)中，會對這一點(diǎn)有深刻的體會。而今后光纜建設(shè)的重點(diǎn)將會隨著接入網(wǎng)、用戶駐地網(wǎng)的建設(shè)不斷展開，新一代的光纜結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統(tǒng)的全套技術(shù)而有一系列新的變化，以便有限的敷設(shè)空間得到充分、靈活的利用。這當(dāng)中也包含了若干光纜設(shè)計(jì)、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術(shù)課題。一些國家或公司已取得了一些經(jīng)驗(yàn)，正逐漸形成新的系統(tǒng)技術(shù)專利。我國的用戶眾多，接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)具有很多的特色，對接入光纜也會有更多的要求，為我們研究和創(chuàng)新接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)光纜結(jié)構(gòu)提供了很好的機(jī)會。應(yīng)該說，多數(shù)光纜技術(shù)我們是跟在國外最新技術(shù)的后面，雖然緊跟了先進(jìn)技術(shù)，但自我創(chuàng)新的成份太少。今后應(yīng)當(dāng)在這方面下些功夫，走自己的創(chuàng)新之路。在有中國特色的接入網(wǎng)及用戶駐地網(wǎng)中多采用一些有中國特色的光電纜產(chǎn)品。
4.3利用已有設(shè)備與技術(shù),改善HYA市話電纜的相應(yīng)特性,為數(shù)字業(yè)務(wù)提供更好的服務(wù)
對于已經(jīng)敷設(shè)的銅電纜，我們只能在現(xiàn)有條件下盡量利用其特性開通數(shù)字新業(yè)務(wù)。而現(xiàn)有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業(yè)務(wù)，但是容量有限，當(dāng)ADSL數(shù)量增大到一定限度后還是會出現(xiàn)干擾問題，而且還會影響以前開通的業(yè)務(wù)。因此，對新敷設(shè)的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標(biāo)要求，為將來開通更多更好的新業(yè)務(wù)作好準(zhǔn)備?，F(xiàn)有的市話電纜生產(chǎn)廠商應(yīng)深入研究自身的生產(chǎn)工藝，在不改變（或不大改變）生產(chǎn)設(shè)備的情況下，認(rèn)真設(shè)計(jì)和精心制造，把現(xiàn)有電纜的技術(shù)水平提高一個(gè)檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓?cái)?shù)字新業(yè)務(wù)提供高質(zhì)量的通道。
4.4改進(jìn)光纜電纜的施工和維護(hù)方法
目前，為了適應(yīng)城市施工的特點(diǎn)，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術(shù)安裝光纜，同時(shí)對光纜網(wǎng)進(jìn)行自動監(jiān)測，保證光纜網(wǎng)絡(luò)不中斷通信維護(hù)。與此相適應(yīng)的是需要開發(fā)相應(yīng)的元器件、工具和設(shè)備，并且要在體制上作一些改進(jìn)與之相適應(yīng)。ITU對NH開發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時(shí)的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內(nèi)定位的指標(biāo)及意大利提出的光纖纖芯與光纜護(hù)套指標(biāo)綜合監(jiān)測等方案都十分重視。在現(xiàn)代化的光網(wǎng)絡(luò)中，這些方式已經(jīng)起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網(wǎng)絡(luò)工作的可靠性，在施工和維護(hù)中降低成本、節(jié)省勞力、節(jié)省時(shí)間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網(wǎng)絡(luò)的自動監(jiān)測維護(hù)系統(tǒng)和提高光纜網(wǎng)絡(luò)的不中斷維護(hù)水平已勢在必行。
4.5冷靜地審視當(dāng)前電信市場的發(fā)展，促進(jìn)光纖光纜和通信電纜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當(dāng)然與世界電信行業(yè)的整體下滑以及寬帶網(wǎng)絡(luò)泡沫的破滅有很大關(guān)系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴(kuò)產(chǎn)過多的影響。據(jù)資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達(dá)到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產(chǎn)能將達(dá)到1.65～1.75億光纖公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)際需求。加上當(dāng)前電信基礎(chǔ)建設(shè)的不景氣，光纖過剩的現(xiàn)象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經(jīng)濟(jì)大形勢發(fā)展的影響，特別是與整個(gè)電信行業(yè)的發(fā)展有密切的關(guān)系，但應(yīng)看到，在擠出了網(wǎng)絡(luò)泡沫的水份之后，隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從骨干網(wǎng)的擴(kuò)建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴(kuò)散以及向用戶駐地網(wǎng)的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數(shù)字電纜的市場必將增長。據(jù)KMI預(yù)計(jì)，2003年世界光纖市場將開始有較大的增長，而到2004年的市場規(guī)模將超過敷設(shè)量最高的2000年。
隨著數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，無線傳播領(lǐng)域正在引發(fā)一場深刻的技術(shù)革命，就在這一兩年間，無線數(shù)字媒體的類型驟然豐富，除傳統(tǒng)媒體之外，手機(jī)電視、車載移動電視，樓宇分類電視，多媒體信息亭、地鐵多媒體信息系統(tǒng)等新興媒體紛紛涌現(xiàn)，移動接收是個(gè)熱點(diǎn)，尤其是廣播電視的移動接收，成為發(fā)展方向之一?，F(xiàn)階段,廣播的移動接收算是在一定程度上解決了。但是電視的移動接收問題要比廣播的移動接收困難得多，所以至今還沒有得到很好解決。但我覺得，已經(jīng)快接近目標(biāo)。
一、數(shù)字電視地面廣播（DTTB）
在現(xiàn)代通信中，通信傳輸手段主要是光纖、衛(wèi)星、數(shù)字微波等，加上地面無線電視廣播電視發(fā)射構(gòu)成信息主體。目前在我國數(shù)字電視按信號傳輸方式可以分為地面無線傳輸數(shù)字電視、衛(wèi)星傳輸數(shù)字電視、有線傳輸數(shù)字電視三類。而移動電視是數(shù)字電視地面廣播的重要應(yīng)用。數(shù)字電視地面廣播在應(yīng)用需求上要求實(shí)現(xiàn)移動和便攜接收的功能，使整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的要求最高。它具備無線數(shù)字系統(tǒng)所共有的優(yōu)點(diǎn)，較之衛(wèi)星接收，有實(shí)現(xiàn)容易、價(jià)格低廉的特點(diǎn)；較之有線接收不易受城市施工建設(shè)、自然災(zāi)害戰(zhàn)爭等因素造成的斷網(wǎng)影響；數(shù)字電視地面廣播通過電視臺制高點(diǎn)天線發(fā)射無線電波，覆蓋電視用戶，用戶通過接收天線和電視機(jī)收看電視節(jié)目，主要的受眾也是針對本地區(qū)的。完善的數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)所具備的蜂窩單頻網(wǎng)功能，不僅提高了頻譜的利用率，而且可應(yīng)用與寬帶無線接入市場；而移動和便攜的獨(dú)特優(yōu)勢使該系統(tǒng)能滿足現(xiàn)代信息社會"信息到人"的要求，也就是無論何人何時(shí)在何地均能任意獲取他想得到的信息。
二、移動接收所遇到的主要問題
移動接收采用的方式是無線數(shù)字信號發(fā)射、地面接收。因此，移動接收所遇到的問題之一就是衰落，這是所有無線通信系統(tǒng)都會遇到的問題。對于固定接收可以采用分集接收等方法予以克服，但對于移動接收而言分集接收的方法顯然不實(shí)用，因此衰落問題尤為突出。電波在沿地表傳播中會受到各種阻礙物的反射、散射和吸收，實(shí)際到達(dá)收信天線處的電波除了來自發(fā)射天線的直接波外，還存在來自各種物體（包括地面）的反射波和散射波。反射波和散射波在收信天線處形成干涉場，此外，在移動通信中，還存在因移動臺（天線）的快速移動而劃過顛簸的波節(jié)和波幅的駐播現(xiàn)象及由于多普勒效應(yīng)而造成的相移，凡此種種原因，就使得實(shí)際移動臺接收到的場強(qiáng)在振幅和相位上均隨時(shí)隨地在急驟變化，使信號很不穩(wěn)定，這就是無線電波的衰落現(xiàn)象。衰落的嚴(yán)重程度通常隨頻率或路徑長度的增加而增大。目前還無法對衰落進(jìn)行精確的預(yù)測，但區(qū)分繞射衰落和多徑衰落兩種不同類型的衰落是十分重要的。前者為慢衰落，短期信號中值電平在長期中的起伏；后者為快衰落，即瞬時(shí)信號電平在短期中的起伏。這兩種衰落的表現(xiàn)和影響是不同的。另外，與其他無線通信系統(tǒng)不同的是，移動接收的關(guān)鍵點(diǎn)是移動。因此，移動接收還存在一個(gè)其他無線通信不會遇到的問題，這就是多普勒效應(yīng)。
在日常生活中，我們會注意到遠(yuǎn)處迎面駛來發(fā)出警報(bào)聲的警車在離你越近時(shí)，汽笛聲的音調(diào)越高。從警車到達(dá)你所在位置開始，音調(diào)開始降低，而當(dāng)警車離開你后，聽到的音調(diào)會越來越低，這種現(xiàn)象就稱為多普勒效應(yīng)。奧地利物理學(xué)家多普勒是這樣解釋這種現(xiàn)象的：朝你駛來的警車發(fā)出的聲波對你而言稍微壓縮從而相對集中，這時(shí)你聽到的聲音波長短于該聲源靜止時(shí)的波，而短波音調(diào)是高的。相反，離你而去的聲源的聲波稍微擴(kuò)散，這時(shí)你聽到的波長比該聲源靜止時(shí)的波長長，長波音調(diào)是低的，這樣的效應(yīng)對電磁波同樣適用。比如一個(gè)趨近我們的天線發(fā)出的信號，它的頻率高于該天線相對于我們靜止時(shí)的頻率，波長相對變短；相反，一個(gè)離我們遠(yuǎn)去的天線發(fā)出的信號，其頻率則會低于該天線在相對我們靜止時(shí)相對于我們的頻率，波長相對變長。同時(shí)波長的位移量與天線的運(yùn)動速度存在正比關(guān)系，即速度越快，則波長移動越大。以上現(xiàn)象就是多普勒效應(yīng)（Doppler）。系統(tǒng)方面，移動接收還要考慮覆蓋網(wǎng)的建設(shè)，接收機(jī)（特別是便攜機(jī)）的耗電，接收天線的安裝等問題。從基本原理考慮，模擬廣播電視信號是不宜實(shí)現(xiàn)移動接收的。為了解決移動接收中遇到的問題，廣播電視信號必須首先實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。利用數(shù)字技術(shù)無線接收，可有效解決以上問題。只要在信號有效覆蓋范圍內(nèi)，所有移動交通工具，只要配有接收設(shè)備，都可以接收數(shù)字移動電視信號。三、移動接收中的關(guān)鍵技術(shù)--OFDM
OFDM是正交頻分復(fù)用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）的縮寫，是在嚴(yán)重電磁干擾的通信環(huán)境下保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定完整傳輸?shù)募夹g(shù)措施。OFDM的基本原理是：高速信息數(shù)據(jù)流通過串/并變換，分配到速率相對較低的若干子信道中傳輸，每個(gè)子信道中的符號周期相對增加，這樣可減少因無線信道多徑時(shí)延擴(kuò)展所產(chǎn)生的時(shí)間彌散性對系統(tǒng)造成的碼間干擾。另外，由于引入保護(hù)間隔，在保護(hù)間隔大于最大多徑時(shí)延擴(kuò)展的情況下，可以最大限度地消除多徑帶來的符號間干擾。如果用循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔，還可避免多徑帶來的信道間干擾。OFDM的特點(diǎn)是各子載波相互正交，擴(kuò)頻調(diào)制后的頻譜可相互重疊，不但減少了子載波間的相互干擾，還大大提高了頻譜利用率。主要技術(shù)特點(diǎn)如下：1）可有效對抗信號波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸；2）通過各子載波的聯(lián)合編碼，具有很強(qiáng)的抗衰落能力；3）各子信道的正交調(diào)制和解調(diào)可通過離散傅利葉反變換和離散傅利葉變換實(shí)現(xiàn)；OFDM能夠有效地對抗衰落和多普勒現(xiàn)象帶來的負(fù)面影響，使受到干擾的信號能夠可靠地接收。OFDM碼率低，又加入了時(shí)間保護(hù)間隔，具有極強(qiáng)的抗干擾能力。其多徑時(shí)延小于保護(hù)間隔，所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾。在有關(guān)移動接收的幾種標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中，都采用OFDM作為其核心技術(shù)。
Abstract：This paper presents the elements and the characteristic of the Ocean Energy Generation Technology，and recommend the actuality of the Ocean Energy Generation Equipment.
Key word：Ocean Energy;Ocean Energy Generation Technology;reproducible Energy
1.引言
2008年全球一次能源消費(fèi)量為143851TWh，其中81.2%來自化石燃料。隨著礦物燃料的日趨枯竭，世界主要海洋國家紛紛將目標(biāo)轉(zhuǎn)向蘊(yùn)藏豐富能源的海洋，不斷加大科技和資金投入，以期在海洋可再生能源開發(fā)利用的“爭奪戰(zhàn)”中搶得先機(jī)。海洋能主要指波浪能、潮流能（海流能）、潮汐能、溫差能和鹽差能等可再生能源。海洋能總量是巨大的，據(jù)估計(jì)與全球一次能源消費(fèi)能源的50%相當(dāng)，其中，全球海浪發(fā)電的理論儲量為29500TWh/年左右，全球潮汐（含潮流）發(fā)電的理論儲量為7800TWh/年左右，全球海洋熱發(fā)電轉(zhuǎn)換的理論儲量為44000TWh/年左右，全球鹽差能的理論儲量估計(jì)為1650TWh/年左右。雖然海洋能源分布不均勻，但在每一個(gè)海岸，往往不止一種形式可以供應(yīng)當(dāng)?shù)氐碾娏π枨?。我國重視海洋可再生能源的開發(fā)利用，將包括海洋能在內(nèi)的新能源產(chǎn)業(yè)視為引領(lǐng)我國未來經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的七大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。近年來，我國先后設(shè)立了“908專項(xiàng)（我國近海海洋可再生能源調(diào)查與研究項(xiàng)目）”和“海洋可再生能源專項(xiàng)資金”支持計(jì)劃等，支持海洋能的海島獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)示范工程、關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、新技術(shù)研究試驗(yàn)以及公共支撐服務(wù)體系建設(shè)等，并擬在海洋能資源豐富地區(qū)建設(shè)海洋能示范電站，開展萬千瓦級潮汐電站建設(shè)工作。
2.國外海洋能發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀
2.1 波浪能發(fā)電技術(shù)
現(xiàn)階段，波浪能發(fā)電技術(shù)的基本原理是：利用物體在波浪作用下的升沉和搖擺運(yùn)動將波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或利用波浪的爬升將波浪能轉(zhuǎn)換成水的勢能。波浪能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一般包括三級能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)：一級能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將波浪能轉(zhuǎn)換成某個(gè)載體的機(jī)械能;二級能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將一級能量轉(zhuǎn)換所得到的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)械能;三級能量轉(zhuǎn)換通過發(fā)電機(jī)將旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。根據(jù)一級能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的原理，波能發(fā)電技術(shù)可分為振蕩水柱技術(shù)、筏式技術(shù)、收縮波道技術(shù)、點(diǎn)吸收（振蕩浮子）技術(shù)和鴨式技術(shù)等。振蕩水柱技術(shù)是利用空氣作為轉(zhuǎn)換介質(zhì)的，其優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)不與海水接觸，防腐性能好，安全可靠，維護(hù)方便;其缺點(diǎn)是二級能量轉(zhuǎn)換效率較低。目前，國外建成的振蕩水柱發(fā)電裝置有英國的LIMPET電站（500kW固定式）、葡萄牙的400kW固定式電站和澳大利亞的500kW漂浮式裝置。應(yīng)用筏式技術(shù)的發(fā)電裝置主要由鉸接的筏體和液壓系統(tǒng)組成，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備抗浪性能較好，缺點(diǎn)是設(shè)備成本高。目前，國外建成的筏式發(fā)電裝置有英國Cork大學(xué)和女王大學(xué)研究的McCabe波浪泵波力裝置和蘇格蘭Ocean Power Delivery公司的Pelamis（海蛇）波能裝置。
應(yīng)用收縮波道技術(shù)的發(fā)電裝置主要由收縮波道、高位水庫、水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，其優(yōu)點(diǎn)是一級轉(zhuǎn)換沒有活動部件，可靠性好，維護(hù)費(fèi)用低，在大浪時(shí)系統(tǒng)出力穩(wěn)定;不足之處是小浪下的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率低。目前，國外建成的收縮波道發(fā)電裝置有挪威350kW的固定式收縮波道裝置以及丹麥的WaveDragon。
應(yīng)用點(diǎn)吸收技術(shù)的發(fā)電裝置主要由相對運(yùn)動的浮體、錨鏈、液壓或發(fā)電裝置組成，其主要特點(diǎn)是點(diǎn)吸收式發(fā)電裝置的尺度與波浪尺度相比很小。目前建成的點(diǎn)吸收式發(fā)電裝置有英國的AquaBuOY裝置、阿基米德波浪擺、PowerBuoy以及波浪騎士裝置。
應(yīng)用鴨式發(fā)電技術(shù)的發(fā)電裝置的橫截面成鴨蛋形，發(fā)電效率很高，在短波時(shí)的一級轉(zhuǎn)換效率接近于100%，但抗風(fēng)浪能力有待提高。
2.2 潮流能（海流能）發(fā)電技術(shù)
潮汐是一種周期性海水自然漲落現(xiàn)象。在太陽和月球引力作用下，海水作周期性的運(yùn)動，它包括海面周期性的垂直升降和海水周期性的水平流動。垂直升降部分為潮汐的位能，被稱為潮差能;水平流動部分為潮汐的動能，被稱為潮流能。潮流能的主要特點(diǎn)是：
①較強(qiáng)的規(guī)律性和可預(yù)測性;
②功率密度大，能量穩(wěn)定;
③潮流能的利用形式通常是開放式的，不會對海洋環(huán)境造成大的影響。
一般說來，最大流速在2m/s以上的水道，其潮流能均有實(shí)際開發(fā)的價(jià)值。
新型潮流能發(fā)電裝置作為一種開放式的海洋能量捕獲裝置，無需巨額的前期投資;利用該裝置發(fā)電時(shí)，由于葉輪轉(zhuǎn)速慢，不產(chǎn)生大的噪聲，不影響人們的視覺環(huán)境，各種海洋生物仍可以在葉輪附近流動，因此可保持良好的地域生態(tài)環(huán)境。潮流能發(fā)電裝置根據(jù)其透平機(jī)械的軸線與水流方向的空間關(guān)系可分成水平軸式和垂直軸式2種結(jié)構(gòu)。垂直軸式發(fā)電裝置研究起步較早，目前國外主要的設(shè)備樣機(jī)有加拿大Blue Energy公司的Davis四葉片垂直軸渦輪機(jī)、意大利Ponte di Archimede International SpA公司和Naples大學(xué)航空工程系合作研發(fā)的Kobold渦輪垂直軸水輪機(jī)（130kW）、美國GCK Technology公司的螺旋形葉片的垂直軸水輪機(jī)和日本Nihon大學(xué)的垂直軸式Darrieus型水輪機(jī)。水平軸式發(fā)電裝置是近10多年才興起的，與垂直軸式結(jié)構(gòu)相比，水平軸式潮流能發(fā)電裝置具有效率高、自啟動性能好的特點(diǎn)。目前國外主要的設(shè)備樣機(jī)有英國Marine Current Turbine公司的1.2MW雙葉輪結(jié)構(gòu)的“Seagen”樣機(jī)、挪威Hammerfest Strom公司的300 kW并網(wǎng)型潮流能發(fā)電原型樣機(jī)。
2.3 潮汐能發(fā)電技術(shù)
潮汐能發(fā)電與水力發(fā)電的原理、組成基本相同，也是利用水的能量使水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。潮汐能發(fā)電技術(shù)研究始于歐洲，早期的潮汐能電站有德國（1912年）的布蘇姆潮汐電站和法國（1966年）的朗斯河口潮汐電站，其中朗斯電站的建成及其近40年的成功運(yùn)行證實(shí)了潮汐電站技術(shù)的可行性，它使潮汐電站進(jìn)入了實(shí)用階段。目前，在英、加、俄、印、韓等13個(gè)國家運(yùn)行、在建及擬建的潮汐電站達(dá)139座，進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的10余座潮汐電站均為100MW～1000MW級。據(jù)資料顯示，韓國正在建設(shè)世界上最大的潮汐電站――Shihwa湖大型潮汐電站。
2.4 溫差能發(fā)電技術(shù)
熱帶海洋表層與千米深處存在著基本恒定的20℃～25℃的溫差，這就提供了一個(gè)量大且穩(wěn)定的能源。海洋溫差能是利用海洋表面的溫海水（26℃～28℃）加熱某工作介質(zhì)并使之汽化，驅(qū)動汽輪機(jī)獲取動力;同時(shí)，利用從海底提取的冷海水（4℃～6℃）將做功后的乏氣冷凝，使之重新變?yōu)橐后w。按照工作介質(zhì)及流程的不同可分為開式循環(huán)、閉式循環(huán)、混合式循環(huán)。開式循環(huán)的工作介質(zhì)是表層溫海水，其優(yōu)點(diǎn)在于產(chǎn)生電力的同時(shí)可進(jìn)行海水淡化，缺點(diǎn)是設(shè)備尺寸大，機(jī)械能損耗高，單位功率的材料占用大，施工困難。閉式循環(huán)的工作介質(zhì)是氨等低沸點(diǎn)物質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備尺寸小、機(jī)械耗能低、系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率高，缺點(diǎn)是不能進(jìn)行海水淡化?；旌鲜窖h(huán)同時(shí)包括開式循環(huán)和閉式循環(huán)，其特點(diǎn)是效率高、設(shè)備造價(jià)低，且可實(shí)現(xiàn)海水淡化。目前，溫差能發(fā)電技術(shù)和裝備尚處于示范試驗(yàn)階段，國外主要有美國奎爾哈公司的開式循環(huán)OTEC溫差能電站、印度海洋技術(shù)國家研究所的陸基溫差能電站和日本佐賀大學(xué)的混合溫差能電站。
3.國內(nèi)海洋能發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀
3.1 波浪能發(fā)電技術(shù)
我國波浪能發(fā)電技術(shù)研究已有30多年的歷史，先后研建了100千瓦振蕩水柱式和30千瓦擺式波浪能發(fā)電試驗(yàn)電站，利用波浪能發(fā)電原理研制的海上導(dǎo)航燈標(biāo)已商業(yè)化并出口。目前，國內(nèi)處于試驗(yàn)階段的設(shè)備主要有：國家海洋技術(shù)中心開發(fā)的浮力擺波浪能發(fā)電系統(tǒng)、廣州能源研究所開發(fā)的鴨式波浪能發(fā)電裝置（10kW）和點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置（10kW）、華南理工大學(xué)開發(fā)的擺式振蕩浮子式波浪能發(fā)電系統(tǒng)和七一研究所開發(fā)的筏式波浪能發(fā)電系統(tǒng)。
3.2 潮流能（海流能）發(fā)電技術(shù)
“八五”和“九五”期間，我國研建了70千瓦和40千瓦的潮流實(shí)驗(yàn)電站。在 “十一五”科技支撐計(jì)劃和海洋能專項(xiàng)資金支持下，我國啟動了一項(xiàng)百千瓦級垂直軸潮流能示范試驗(yàn)電站、一項(xiàng)小型水平軸潮流能示范電站和多項(xiàng)潮流能示范工程建設(shè)。
目前，國內(nèi)處于試驗(yàn)階段的設(shè)備主要有：浙江大學(xué)的25kW水平軸潮流發(fā)電裝置、哈爾濱工程大學(xué)的萬向系列垂直軸潮流發(fā)電裝置（70kW和40kW）和東北師范大學(xué)的5kW模塊化潮流能發(fā)電裝置。
3.3 潮汐能發(fā)電技術(shù)
我國大陸海岸線長（達(dá)18000km），海灣、河口多（近200個(gè)），可開發(fā)潮汐能年總發(fā)電量大（約60TW?h），裝機(jī)總?cè)萘靠蛇_(dá)20GW。近五十年來，中國在有關(guān)潮汐電站的研究、開發(fā)方案及設(shè)計(jì)方面做了許多工作，但建成投運(yùn)的潮汐電站數(shù)量很少，目前正常運(yùn)行或具備恢復(fù)運(yùn)行條件的電站有8座，總裝機(jī)容量不及可開發(fā)總量的1%，開發(fā)潛力巨大。
3.4 溫差能發(fā)電技術(shù)
2004～2005年，天津大學(xué)完成了對混合式海洋溫差能利用系統(tǒng)的理論研究課題，并就小型化試驗(yàn)用200 W氨飽和蒸汽透平進(jìn)行了研究開發(fā)。在“十一五”科技支撐計(jì)劃支持下，國家海洋局第一研究所和華電青島發(fā)電有限公司正開展15千瓦閉式溫差能電站研建工作。
4.結(jié)束語
海洋溫能作為一種清潔、可再生的能源，具有很好的發(fā)展前景。其開發(fā)、利用對我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的提高具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。對海洋能發(fā)電技術(shù)及其裝備的研究，是一項(xiàng)可持續(xù)能源需求的高技術(shù)投資項(xiàng)目，關(guān)系國家能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，經(jīng)濟(jì)前景廣闊，現(xiàn)實(shí)意義重大。
參考文獻(xiàn)
[1]游亞戈等.海洋能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J].電力系統(tǒng)自動化，2010，34（14）.
[2]夏登文.海洋能開發(fā)利用國際現(xiàn)狀.國家海洋技術(shù)中心，2011.
[3]羅續(xù)頁.我國海洋可再生能源開發(fā)利用現(xiàn)狀.國家海洋技術(shù)中心，2011.
[4]鄧隱北等.海洋能的開發(fā)與利用[J].可再生能源，2014，3.
中圖分類號：P512.2+1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
前言
風(fēng)能是非常重要并儲量巨大的能源，它安全、清潔、充裕，能提供源源不絕，穩(wěn)定的能源。目前，利用風(fēng)力發(fā)電已成為風(fēng)能利用的主要形式，受到世界各國的高度重視，而且發(fā)展速度最快。我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)經(jīng)過幾個(gè)五年計(jì)劃的科技攻關(guān)，在風(fēng)電機(jī)組整機(jī)及零部件制造技術(shù)、風(fēng)電接入系統(tǒng)仿真技術(shù)、風(fēng)電場選擇及建設(shè)技術(shù)等方面都取得了長足的進(jìn)步。同時(shí)，我國已開始發(fā)展近海風(fēng)能資源的近海風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場技術(shù)。可以預(yù)測，隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電將成為我國可再生能源中極具規(guī)?；_發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的一種新能源，是成本最低的溫室氣體減排方案之一。
一、風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢分析
隨著國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，電力的需求與目前的供應(yīng)有較大的缺口，再生能源中的風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)前現(xiàn)實(shí)的選擇，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：一是風(fēng)能是是可再生能源，風(fēng)力發(fā)電就是用風(fēng)來發(fā)電，不消耗像煤、石油或天然氣之類的資源。二是風(fēng)電場的建設(shè)周期短。例如，一個(gè)十萬千瓦級的風(fēng)電場建設(shè)期可以在一年內(nèi)建成。當(dāng)按照有關(guān)的軟件、或經(jīng)驗(yàn)、或調(diào)查研究選定風(fēng)電場的地址后，定好設(shè)備，修好路，就可安裝風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，這種建電廠的速度是其他電廠所不能相比的。三是風(fēng)電場的運(yùn)行可以無人值守，維護(hù)簡單。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的不斷革新，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動化程度越來越高，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制。四是造價(jià)低。從國外建設(shè)風(fēng)電場積累的數(shù)據(jù)看，建造風(fēng)力發(fā)電場的費(fèi)用比建造水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠或核電站的建造費(fèi)用低。五是占用土地少。風(fēng)電場可以建在荒島上，沙漠中，甚至建在沿海的淺海中，能減少對耕地的占用。即使是建在可耕地上，只要設(shè)計(jì)合理，也不影響耕作。六是不污染環(huán)境。使用風(fēng)力發(fā)電，不會產(chǎn)生任何的廢氣或廢物，對人類以及環(huán)境都不致造成任何的損害。一臺600kW 的風(fēng)機(jī)，每年減少其它石化能源發(fā)電排放的1200 噸的二氧化碳。目前，利用風(fēng)力發(fā)電已成為風(fēng)能利用的主要形式，受到世界各國的高度重視。隨著國家發(fā)展規(guī)劃與相關(guān)激勵政策的不斷出臺，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)必將進(jìn)入一個(gè)嶄新的大規(guī)模高速發(fā)展階段。
二、我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展問題分析與思考
風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是一種極具利用潛能的可再生能源發(fā)電技術(shù)，是目前成本最接近常規(guī)電力、發(fā)展前景最大的可再生能源發(fā)電。近年來，我國風(fēng)力發(fā)電市場快速發(fā)展，迫切需求風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的同步發(fā)展。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢也更加凸顯。近年來隨著可持續(xù)發(fā)展的需要、技術(shù)的進(jìn)步、環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)以及有關(guān)政策的制定，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)有了長足的進(jìn)步。當(dāng)前，特大型風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)仍以丹麥型為主導(dǎo)，制造材料也更加多樣化，工藝水平也不斷提高，設(shè)計(jì)思想也不斷推陳出新，預(yù)計(jì)在以下幾個(gè)方面會有大的突破。
1、風(fēng)輪葉片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。風(fēng)輪葉片是風(fēng)力機(jī)的主要動力部件，葉片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)涉及葉片材料、葉片結(jié)構(gòu)與氣動性能。傳統(tǒng)的葉片大多采用玻璃鋼制造，主要考慮玻璃鋼的重量輕、比強(qiáng)度和比剛度高、耐腐蝕、易成型、抗疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在大型風(fēng)力機(jī)的發(fā)展趨勢是采用高強(qiáng)度輕質(zhì)大容量葉片，主流機(jī)組已普遍采用玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)風(fēng)力機(jī)葉片的受力特點(diǎn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度與剛度，翼型容易成型，可達(dá)到最大氣動效率。對更大的5～10MW 風(fēng)力機(jī)來說，由于強(qiáng)度與剛度要求更高、自重更大，葉片設(shè)計(jì)適宜采用價(jià)格昂貴的碳纖維材料。上述材料均為熱固性樹脂，目前推出的熱塑性樹脂即所謂“綠色葉片”，具有可回收利用等一系列優(yōu)點(diǎn)，解決了環(huán)保問題，符合現(xiàn)代工業(yè)綠色設(shè)計(jì)要求。據(jù)報(bào)道，美國研發(fā)一種新型風(fēng)力渦輪機(jī)，利用一個(gè)遮蔽物包圍其風(fēng)力機(jī)葉片，引導(dǎo)空氣通過葉片并給空氣加速，產(chǎn)生的能量與2 倍直徑的傳統(tǒng)風(fēng)力機(jī)能量相當(dāng)，可將風(fēng)能變成電能的成本節(jié)省一半。風(fēng)輪葉片翼型性能影響著風(fēng)力機(jī)風(fēng)能轉(zhuǎn)換的效率，傳統(tǒng)的低速風(fēng)輪葉片采用薄而略凹的翼型，現(xiàn)代高速風(fēng)輪都采用流線型葉片。國際上還推出“未來葉片的概念”，要求更可靠、更耐久地捕獲更多的風(fēng)能，采用了智能材料和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)葉片智能化。比如在葉片上埋入光導(dǎo)纖維系統(tǒng)，采用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控技術(shù)診斷結(jié)構(gòu)完整性和雷擊情況等，以此提高可靠性并降低風(fēng)電成本。再比如將復(fù)合材料氣動彈性剪裁技術(shù)應(yīng)用于葉片設(shè)計(jì)上，利用復(fù)合材料的非對稱、非均衡鋪層產(chǎn)生的偶合效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對葉片有利的變形，增加氣動效率。
2、傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。風(fēng)力機(jī)傳動機(jī)構(gòu)包括齒輪機(jī)構(gòu)、軸承、系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故障約50%與軸承選型、制造、和工作狀態(tài)有關(guān)。目前，國內(nèi)兆瓦級以上機(jī)組的核心部件如電機(jī)、齒輪箱、葉片、電控設(shè)備和偏航系統(tǒng)等仍然依靠進(jìn)口，對基礎(chǔ)配件齒輪箱軸承、偏航軸承、變槳軸承及主軸軸承等研究不夠。齒輪箱作為風(fēng)電機(jī)組的重要組成部分，其振動形態(tài)直接影響風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行性能，狀態(tài)檢測極為重要，目前國內(nèi)還處于探索階段。
3、磁懸浮技術(shù)。目前，國內(nèi)外有多個(gè)關(guān)于磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)力機(jī)的專利技術(shù)報(bào)道，特點(diǎn)是降低軸承摩擦阻力，提高了風(fēng)電效率與使用壽命。磁懸浮風(fēng)電機(jī)組可在微風(fēng)下運(yùn)行，工作風(fēng)速為1.5～36.9m/s，即 1～12 級風(fēng)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動抗湍流能力強(qiáng)?？傊瑢τ陲L(fēng)力發(fā)電，磁懸浮技術(shù)展示了一個(gè)全新的發(fā)展方向。
4、海上風(fēng)電場技術(shù)。由于海上風(fēng)電場技術(shù)逐漸成熟，全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)超過1GM，促進(jìn)了單機(jī)容量的特大型兆瓦級風(fēng)力機(jī)的研發(fā)。而且海上風(fēng)速大且穩(wěn)定，年平均利用小時(shí)可達(dá)3000h 以上，年發(fā)電量可比陸上高出50%。21 世紀(jì)是世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)由陸地轉(zhuǎn)向海洋的世紀(jì)。中國東部沿海水深 2～15m 的海域面積遼闊，可利用的風(fēng)能資源約是陸上的3 倍，而且距離電力負(fù)荷中心也很近?？梢?，隨著海上風(fēng)電場技術(shù)的發(fā)展成熟，必然成為未來的可持續(xù)能源。
三、結(jié)語
隨著科技的進(jìn)步，人類對風(fēng)能的認(rèn)識不斷深化，風(fēng)力發(fā)電具有極大的潛力，可部分滿足劇增的全球能源需求。并且風(fēng)電是目前成本最接近常規(guī)電力、發(fā)展前景最大的可再生能源發(fā)電品種，正逐漸受到世界各國的重視?？偠灾L(fēng)力發(fā)電在我國有著廣闊的發(fā)展前景，風(fēng)能的利用必將為我國的環(huán)保事業(yè)、能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整及對減少進(jìn)口能源的依賴等方面做出巨大貢獻(xiàn)。
［參考文獻(xiàn)］
[1] 陳永祥,方征.中國風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及建議[J].科技綜述，2010
[2] 張明鋒, 鄧凱,陳波等.中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機(jī)電工程，2010
[3] 黨福玲，朝克，賈永.我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀淺析[J].經(jīng)濟(jì)論壇，2010
[4] 韓永奇，韓晨曦.中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與前景[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2010
[5] 張勝利,席德科,陸森林等.我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及與國外的差距[A].低碳陜西學(xué)術(shù)研討會論文集,2010.
[6] 劉細(xì)平,于仲安,梁建偉.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究及發(fā)展[J].微電機(jī),2007.
主辦：中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會
承辦：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會農(nóng)村能源工程專業(yè)委員會
河南省農(nóng)業(yè)工程學(xué)會
近年來，面對能源需求與資源環(huán)境保護(hù)的突出矛盾，發(fā)展可再生、清潔、環(huán)保的新能源已經(jīng)成為我國節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略任務(wù)。農(nóng)業(yè)和農(nóng)村作為我國清潔能源生產(chǎn)與消費(fèi)的重要領(lǐng)域，對國家節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)舉足輕重。開發(fā)利用太陽能、生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮芤约暗吞脊?jié)能技術(shù)等，已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
為了加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流，提升我國清潔能源及低碳節(jié)能技術(shù)的開發(fā)和利用水平，展示相關(guān)科研成果，推動技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，由中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會主辦，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會農(nóng)村能源工程專業(yè)委員會、《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》編輯部和河南省農(nóng)業(yè)工程學(xué)會共同承辦的“全國農(nóng)村清潔能源與低碳技術(shù)學(xué)術(shù)研討會”，定于2010年4月22～24日在河南省鄭州市召開。會期3天，會后組織技術(shù)參觀。
會議擬邀請國內(nèi)各大專院校、科研院所、企業(yè)等單位從事清潔能源與低碳節(jié)能研究的專家、學(xué)者進(jìn)行深入交流、成果推廣，并為企業(yè)、廠商提供科技合作的平臺。
會議征集論文并出版論文集，通過評審優(yōu)秀的論文擬安排在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》(正刊)發(fā)表，基本通過審核的將在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》(增刊)上發(fā)表，正刊和增刊均送El收錄。歡迎相關(guān)專家、學(xué)者、企業(yè)家、研究生參加此次大會，并踴躍投稿、展示、交流。
一、會議內(nèi)容
會議主題：清潔能源與低碳技術(shù)研究新進(jìn)展
1)清潔能源政策；2)藻類能源利用技術(shù)；3)生物質(zhì)固體燃料技術(shù)；4)生物質(zhì)液體燃料(生物柴油、乙醇等)技術(shù)；5)生物氣化(CH4、H2)、生物質(zhì)熱解氣化工程技術(shù)；6)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)；7)太陽能光熱利用技術(shù)；8)小水電；9)小風(fēng)電；10)地?zé)衢_發(fā)與熱泵利用技術(shù)；11)低碳節(jié)能新技術(shù)。
二、會務(wù)費(fèi)
1000元／人，在校研究生600元／人。
會議期間安排住宿，食宿費(fèi)用自理。
三、參會報(bào)名截止日期及匯款方式
參會回執(zhí)見附件，填好后發(fā)送至，報(bào)名截止2011年4月10日。收到報(bào)名信息后，將發(fā)邀請通知。
銀行匯款開戶行：農(nóng)業(yè)銀行北京朝陽路北支行戶名：農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院帳號：040101040009001。
郵局匯款北京市朝陽區(qū)麥子店街41號501室《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》編輯部收，郵編100125。
匯款務(wù)請注明“學(xué)報(bào)會議費(fèi)”字樣，收款后統(tǒng)一開具發(fā)票。
四、聯(lián)系方式
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光伏并網(wǎng)發(fā)電是當(dāng)今世界光伏發(fā)電的主要發(fā)展方向，是光伏技術(shù)步入大規(guī)模發(fā)電階段，成為電力工業(yè)組成部分之一的重大技術(shù)步驟。許多統(tǒng)計(jì)資料表明，近幾年來世界光伏并網(wǎng)發(fā)電市場發(fā)展迅速，光伏并網(wǎng)發(fā)電的裝機(jī)容量從1 996年的7MWp上升到2000年的140MWp，光伏并網(wǎng)發(fā)電在光伏行業(yè)中的市場比例也從1 996年的10％上升到2000年的50％，2007年光伏并網(wǎng)發(fā)電的市場比例已達(dá)到80％。而在中國，光伏發(fā)電也將在未來的電力供應(yīng)中扮演重要的角色，其累計(jì)裝機(jī)容量預(yù)計(jì)至201 0年將達(dá)600MWp，2020年將達(dá)到30GWp，2050年將達(dá)到100GWp。根據(jù)電力科學(xué)院預(yù)測，到2050年，中國可再生能源發(fā)電將占到全國總電力裝機(jī)的25％，其中光伏發(fā)電則占到5％。顯而易見，光伏并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)是大規(guī)模光伏發(fā)電的主要趨勢。
早在上世紀(jì)80年代，合肥工業(yè)大學(xué)已經(jīng)開展起太陽能光伏與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究，張興就是在那個(gè)時(shí)候走入合肥工業(yè)大學(xué)校門的。在這所留下他半生印記的學(xué)校里，不僅走過了從學(xué)士到博士的求學(xué)之路，而且也撇下了攻關(guān)，探索的辛勤汗水。他對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的研究，源于1 997年新疆新能源研究所原所長王國華研究員在合肥工業(yè)大學(xué)的一次講學(xué)。在那次講學(xué)中，張興對歐美日等發(fā)達(dá)國家正在興起的光伏并網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣，當(dāng)時(shí)，我國的光伏發(fā)電技術(shù)與產(chǎn)業(yè)還是針對技術(shù)相對落后的光伏離網(wǎng)系統(tǒng)，很少有人關(guān)注技術(shù)新穎且有一定難度的光伏并網(wǎng)技術(shù)。盡管深知其中的挑戰(zhàn)，張興卻從未想過低頭，他抓住光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的并網(wǎng)逆變器這一核心技術(shù)，開始了潛心的研究。經(jīng)過一年多的努力，他終于成功研制了500W光伏并網(wǎng)樣機(jī)。在1 998年的全國光伏年會上，該樣機(jī)一經(jīng)展出即引起了同行的高度關(guān)注。在此基礎(chǔ)上，1999年，張興教授又與新疆新能源研究所開展了技術(shù)合作，共同承擔(dān)起自治區(qū)的科技攻關(guān)項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)，逆變電源專家曹仁賢創(chuàng)辦的合肥陽光電源有限公司起步不久，雖然主打產(chǎn)品主要是離網(wǎng)型光伏逆變器，但他還是給予了這一項(xiàng)目充分的肯定和支持。在共同的努力下，該項(xiàng)目組于2000年成功開發(fā)出3kW工程化樣機(jī)，并在新疆鄯善縣成功地進(jìn)行了應(yīng)用測試，取得了預(yù)期性能。隨之，在經(jīng)過一年多的試運(yùn)行之后，2001年，該項(xiàng)目順利通過了新疆維吾爾自治區(qū)組織的專家鑒定，得到了一致的好評。
而正是這個(gè)項(xiàng)目的成功，拉開了張興教授與合肥陽光電源有限公司產(chǎn)學(xué)研合作的帷幕。此后，國家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“并網(wǎng)光伏發(fā)電用系列逆變器的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)”、科技部新能源行動計(jì)劃項(xiàng)目等諸多科技攻關(guān)項(xiàng)目在他們的攜手并進(jìn)下，得以產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐，同時(shí)建造了多個(gè)并網(wǎng)光伏示范電站，其中，科技部新能源行動計(jì)劃項(xiàng)目“60kW光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用與研究”項(xiàng)目獲得新疆維吾爾自治區(qū)科技進(jìn)步二等獎。
與“陽光”同行
“陽光”，一個(gè)聽起來倍感明媚的詞語。而在電源領(lǐng)域，這一個(gè)詞語則讓人聯(lián)想起我國知名的新能源發(fā)電電源專業(yè)制造商――合肥陽光電源有限公司(以下簡稱“陽光電源”)。
自1 997年成立以來，陽光電源專注于可再生能源發(fā)電產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，囊括了光伏發(fā)電電源、風(fēng)力發(fā)電電源、回饋式節(jié)能負(fù)載、電力系統(tǒng)電源等系列產(chǎn)品，曾成功參與北京奧運(yùn)鳥巢、上海世博會、三峽工程，全球環(huán)境基金可再生能源項(xiàng)目、西班牙MaIaga 5MW大型光伏電站，英國和法國小型風(fēng)力并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目、青藏鐵路等重大工程，獲得了國內(nèi)外業(yè)界的一致好評。多年來，陽光電源先后獲得“安徽省優(yōu)秀民營科技企業(yè)”、“安徽名牌產(chǎn)品”、“優(yōu)秀創(chuàng)新企業(yè)”，“安徽省‘115’產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”、國家發(fā)改委REDP項(xiàng)目“技術(shù)進(jìn)步優(yōu)秀項(xiàng)目獎”，“太陽能光伏產(chǎn)品金太陽認(rèn)證”等榮譽(yù)，是安徽省可再生資源電源工程技術(shù)研究中心依托單位、安徽省研究生產(chǎn)學(xué)研示范基地。
同樣，經(jīng)過二十余年的努力，合肥工業(yè)大學(xué)在太陽能光伏與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)等可再生能源發(fā)電技術(shù)方面也取得了長足的進(jìn)展，如今，不僅擁有電力電子與電力傳動國家級重點(diǎn)學(xué)科、教育部光伏工程研究中心，還進(jìn)入了國家培育優(yōu)勢重點(diǎn)學(xué)科的“111計(jì)劃”，成為“可再生能源并網(wǎng)發(fā)電國家級創(chuàng)新引智基地”。而在可再生能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的科學(xué)研究中，張興教授與陽光電源的產(chǎn)學(xué)研合作尤其值得稱道。
從1 999年共同開展新疆維吾爾自治區(qū)的科技攻關(guān)項(xiàng)目開始，他們的產(chǎn)學(xué)研合作已經(jīng)整整十年。十年間，他們聯(lián)手創(chuàng)造了不少成績，近年來更是成果選出。
“上海電力局奉賢10kW光伏屋頂示范工程項(xiàng)目”屬于上海電力局新能源發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目，工程于2003年3月建成并投入運(yùn)行，2004年7月通過專家鑒定，是上海首個(gè)全部采用國產(chǎn)化技術(shù)的光伏屋頂并網(wǎng)示范系統(tǒng)，該系統(tǒng)所用的1臺10kW三相并網(wǎng)逆變器即由張興課題組與陽光電源聯(lián)合研制。
他們合作的“并網(wǎng)光伏發(fā)電用系列逆變器的產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目是國家科技部“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，該項(xiàng)目于2005年2月通過科技部的專家鑒定。其成功研發(fā)解決了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵部件逆變器的產(chǎn)業(yè)化難點(diǎn)，推進(jìn)了我國并網(wǎng)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如今，該項(xiàng)目系列產(chǎn)品已在陽光電源實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并定型了多種規(guī)格的并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品。
隨即，在國家科技部新能源行動計(jì)劃項(xiàng)目“新疆烏魯木齊大型光伏并網(wǎng)工程”研發(fā)中，張興課題組承擔(dān)起72臺60kW并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)及控制設(shè)計(jì)任務(wù)，而陽光電源則對逆變系統(tǒng)的制造，現(xiàn)場安裝與調(diào)試工作進(jìn)行了全權(quán)負(fù)責(zé)。2004年12月，該工程完滿建成并投入運(yùn)行，2006年3月，通過科技部驗(yàn)收及專家鑒定。經(jīng)鑒定，該項(xiàng)目采用可調(diào)度型并網(wǎng)發(fā)電結(jié)構(gòu)，并具有并網(wǎng)發(fā)電、蓄電池充放電和獨(dú)立逆變?nèi)剡\(yùn)行功能，省略了常規(guī)的充電控制器，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，大大提高了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的性價(jià)比，是當(dāng)時(shí)新疆地區(qū)最大且功能最為先進(jìn)的光伏并網(wǎng)示范工程，其成果被授予新疆維吾爾自治區(qū)科技進(jìn)步二等獎。
此外，在“上海生態(tài)示范園光伏屋頂工程”、安徽省科技攻關(guān)項(xiàng)目“合肥陽光電源30kW光伏屋頂示范工程項(xiàng)目”以及
科技部科技攻關(guān)推廣項(xiàng)目“上海崇明30kW光伏屋頂示范工程”研發(fā)中，他們的表現(xiàn)也不負(fù)眾望。
“非?！弊非?/p>
電力電子與新能源應(yīng)用技術(shù)的多年研發(fā)、與陽光電源十年的產(chǎn)學(xué)研合作，點(diǎn)點(diǎn)滴滴的付出，張興教授用自己的智慧和汗水寫出了一個(gè)不一般的科研生涯。
在風(fēng)力發(fā)電研究方面，其MW級變流器作為核心技術(shù)一直被外國壟斷，其國產(chǎn)化的路途極其艱辛和富有挑戰(zhàn)性，2004年，張興教授與陽光電源再度聯(lián)手進(jìn)行科技攻關(guān)，他們首先完成了安徽省“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“風(fēng)力發(fā)電用交直交并網(wǎng)變流器”，并獲得安徽省2006年度科技進(jìn)步二等獎。接著，作為課題負(fù)責(zé)人之一，張興教授與陽光電源聯(lián)合申報(bào)并獲得了“十一五”國家科技支撐計(jì)劃“大功率風(fēng)電機(jī)組研制與示范”的兩個(gè)重大項(xiàng)目的資助――“1 5MW以上直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)及變流器的研制與產(chǎn)業(yè)化”與“1，5MW以上雙饋式風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)及變流器的研制與產(chǎn)業(yè)化”。經(jīng)過大家不懈的努力，目前，MW級雙饋型與直驅(qū)型風(fēng)機(jī)變流器基本實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，部分機(jī)型已經(jīng)批量向整機(jī)廠商供貨。
在柔性直流輸電變流與控制研究方面，張興教授著眼于柔性直流輸電技術(shù)與風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合，對安徽省自然基金項(xiàng)目“電網(wǎng)異常條件下風(fēng)場柔性直流輸電網(wǎng)側(cè)變流器控制策略研究”進(jìn)行了攻關(guān)研究。與此同時(shí)，在合肥工業(yè)大學(xué)本科評建項(xiàng)目的支持下，他自主研發(fā)成功了一套1 5kW柔性直流輸電變流及控制系統(tǒng)研究平臺。
在PWM整流器技術(shù)研究方面，張興教授完成了包括HT--7u超導(dǎo)托卡馬克等離子移快控電源、蓄電池雙向饋電電源、背靠背雙向變流器等多項(xiàng)研究成果，并在其博士學(xué)位論文基礎(chǔ)上，由“電氣自動化新技術(shù)叢書”編委會資助并由機(jī)械工業(yè)出版社出版了《PWM整流器及控制》學(xué)術(shù)專著，該學(xué)術(shù)專著在新能源并網(wǎng)發(fā)電的逆變器研究與應(yīng)用領(lǐng)域得到了學(xué)術(shù)界專家學(xué)者的肯定并被廣泛引用。
在積極進(jìn)行科研攻關(guān)的同時(shí)，張興教授還將大量精力投入到特色實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中。2006年，他主持完成了“合肥工業(yè)大學(xué)風(fēng)力發(fā)電變流器及其控制實(shí)驗(yàn)室”的建設(shè)，其主要包括“250kW中低壓雙饋、交流異步全功率風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動平臺”、“永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動平臺”，以及分布式發(fā)電系統(tǒng)中的“風(fēng)力發(fā)電模擬平臺”，“柔性直流輸電變流及控制系統(tǒng)研究平臺”等。而他與陽光電源合作，還為該公司建成了“2MW雙饋型風(fēng)力發(fā)電變流器試驗(yàn)平臺”、“2MW同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電變流器試驗(yàn)平臺”。這些實(shí)驗(yàn)研究平臺基本上涵蓋了張興教授及其團(tuán)隊(duì)近年來的大部分成果，在這些成果的基礎(chǔ)上，經(jīng)過深入地自主研制，這些平臺已經(jīng)開始發(fā)揮各自的功用，不僅大大促進(jìn)了合肥工業(yè)大學(xué)新能源應(yīng)用及其電力電子研究技術(shù)的發(fā)展，使其成為全國高校風(fēng)力發(fā)電變流器研究條件一流的單位，也為國家支撐項(xiàng)目的取得與完成提供了良好的研究條件與基礎(chǔ)。
中圖分類號：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
0引言
由于風(fēng)能具有蘊(yùn)藏量巨大、分布廣泛、清潔無污染和可再生，成本低、占地面積小、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，使得風(fēng)力發(fā)電從諸多新能源發(fā)電技術(shù)中脫穎而出。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是高度時(shí)變的、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，其電氣控制系統(tǒng)的有效性和可靠性是風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵。并網(wǎng)技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中很重要的一部分，它關(guān)系到電網(wǎng)接入的電能質(zhì)量及風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。因此研究風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)有著極其重要的經(jīng)濟(jì)意義和重大民生意義。
本文以結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高、成本低且廣泛使用的定槳距失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中異步發(fā)電機(jī)為研究對象，對其并網(wǎng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究。
1異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方式
異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行時(shí)，靠滑差來調(diào)整負(fù)荷，機(jī)組的調(diào)速精度要求不高，不需要同步設(shè)備和整步操作，只要轉(zhuǎn)速接近同步速時(shí)就可并網(wǎng)，控制簡單，且并網(wǎng)后不會產(chǎn)生振蕩和失步，運(yùn)行穩(wěn)定，要求不高。但異步發(fā)電機(jī)直接并入電網(wǎng)時(shí)，其沖擊電流會達(dá)到其額定電流的6～7倍，甚至10倍以上，該沖擊電流會對電網(wǎng)、風(fēng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)本身造成嚴(yán)重的沖擊，甚至?xí)绊懫渌?lián)網(wǎng)機(jī)組的正常運(yùn)行。因此，應(yīng)對發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)的電流加以限制。
目前，異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的主要方法有直接并網(wǎng)法、準(zhǔn)同期并網(wǎng)法、降壓并網(wǎng)法和軟并網(wǎng)法。
直接并網(wǎng)法是在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)直接并網(wǎng)，這樣并網(wǎng)對電網(wǎng)沖擊大，有較大的瞬間沖擊電流，電網(wǎng)電壓下降嚴(yán)重。適用于電網(wǎng)容量大、風(fēng)電機(jī)組容量較小的場合。
準(zhǔn)同期并網(wǎng)法是在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，先用電容產(chǎn)生勵磁，使其建立額定電壓，然后調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的相位與電網(wǎng)同步后并入電網(wǎng)運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)是并網(wǎng)沖擊電流較小，電網(wǎng)電壓下降幅度??；缺點(diǎn)是并網(wǎng)所需的整步同期設(shè)備增加了機(jī)組的造價(jià)，且從整步到準(zhǔn)同步并網(wǎng)所需的時(shí)間長。適用于電網(wǎng)容量比風(fēng)電機(jī)組大不了幾倍的場合。
降壓并網(wǎng)是在發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間串電抗器，以減少合閘瞬間沖擊電流的幅值與電網(wǎng)電壓的下降幅度，待達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)將電抗器切除。這種并網(wǎng)方式要增加大功率的電阻或電抗器組件，其投資隨機(jī)組容量的增大而增大，經(jīng)濟(jì)性差。適用于小容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)。
軟并網(wǎng)法則采用雙向晶閘管的軟切入法，得到一個(gè)平穩(wěn)的過渡過程而不會出現(xiàn)沖擊電流，可使并網(wǎng)電流控制在一定范圍內(nèi)，大幅降低并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流，增加風(fēng)機(jī)的使用壽命和可靠性。目前，大型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)都采用這種并網(wǎng)方法。
2失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軟并網(wǎng)系統(tǒng)的工作原理
異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軟并網(wǎng)控制系統(tǒng)的主電路由三對反并聯(lián)或雙向晶閘管及其保護(hù)電路組成，在軟并網(wǎng)過渡過程中，每一時(shí)刻，有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，構(gòu)成一個(gè)回路。
步電機(jī)利用雙向晶閘管進(jìn)行軟并網(wǎng)的過程如下：當(dāng)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)起動或轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，與電網(wǎng)相連的每一相雙向晶閘管的控制角在180壩？爸渲鸞ネ醬蚩幻肯轡藪サ憧氐乃蚓д⒐艿牡紀(jì)角也捅櫻壩？80爸渲鸞ネ皆齟蟆4聳弊遠(yuǎn)⑼厴形炊鰨⒌緇ü蚓д⒐芷轎鵲亟氳繽？
當(dāng)異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，異步發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)運(yùn)行，隨著轉(zhuǎn)速的升高，其轉(zhuǎn)差率逐漸趨于零。當(dāng)轉(zhuǎn)差率為零時(shí)，雙向晶閘管已全部導(dǎo)通，這時(shí)自動并網(wǎng)開關(guān)動作，常開觸點(diǎn)閉合，短接已全部開通的雙向晶閘管。發(fā)電機(jī)輸出功率后，雙向晶閘管的觸發(fā)脈沖自動關(guān)閉，發(fā)電機(jī)輸出電流不再經(jīng)雙向晶閘管而是通過已閉合的自動開關(guān)觸點(diǎn)流向電網(wǎng)。通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，來限制異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)以及大小電機(jī)切換時(shí)的瞬間沖擊電流，得到一個(gè)比較平滑的并網(wǎng)過程。
3仿真與實(shí)驗(yàn)分析
本次對本文所提出的軟并網(wǎng)系統(tǒng)在額定功率為1.1MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)上做了軟并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對象為GCN1000型定槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的切入風(fēng)速為4.8 m/s，切出風(fēng)速20m/s，額定風(fēng)速15 m/s；風(fēng)機(jī)葉片數(shù)為2，風(fēng)場空氣密度 1.059Kg/m3。
發(fā)電機(jī)等效電路如圖1所示。其具體參數(shù)為：機(jī)端額定電壓VN 為0.69kV，額定容量SN 為1100MVA，額定功率PN 為1000MW，定子電阻R1為6.757 m ，定子電抗X1為80.926 m ，轉(zhuǎn)子電阻R2為51.531 m ，轉(zhuǎn)子電抗X2為147.95 m ，勵磁并聯(lián)支路電阻Rm為208.80 ，勵磁并聯(lián)支路電抗Xm為5.041 ，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量為45.8kgm2，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)為1.2s，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速為1560rpm。
軟并網(wǎng)過程是一個(gè)強(qiáng)非線性過渡過程，只有采用基于狀態(tài)量反饋來實(shí)施閉環(huán)控制。傳統(tǒng)軟閉環(huán)軟并網(wǎng)即限流式軟并網(wǎng)，主要以電機(jī)的定子電流作為晶閘管觸發(fā)角變化的根本依據(jù)，通過采樣電機(jī)定子電流，并與電流限定值進(jìn)行比較，得出相應(yīng)的電流偏差值，經(jīng)過數(shù)字PI調(diào)節(jié)算法，計(jì)算出所需要的晶閘管觸發(fā)角的調(diào)整量。它存在潛在的缺點(diǎn)是：由于導(dǎo)通角最少需要10ms的時(shí)間才能改變一次，如果導(dǎo)通角已給出，則在接下來的10ms中電流是不可控的，所以當(dāng)參數(shù)調(diào)校不好的時(shí)候，可能出現(xiàn)電流忽大忽小的狀態(tài)，引起震蕩不穩(wěn)定。
本次研究改為采集發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速脈沖，通過快速檢測及運(yùn)算，得出機(jī)組運(yùn)行加速度，根據(jù)加速度的微分特性，達(dá)到預(yù)測控制的目的，從而實(shí)現(xiàn)晶閘管觸發(fā)角的精確控制。將導(dǎo)通角從72度階躍變化到180度并持續(xù)20ms，斷開并網(wǎng)接觸器，間隔1秒后合上并網(wǎng)接觸器，投入導(dǎo)通角并保持3秒后實(shí)驗(yàn)結(jié)束。記錄數(shù)據(jù)如表1所示。
通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，通過采集發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速脈沖，然后檢測、運(yùn)算得出機(jī)組運(yùn)行加速度來控制晶閘管觸發(fā)角的這種方法可以很好地達(dá)到控制目的，改善了電流忽大忽小，震蕩不穩(wěn)定的狀態(tài)。
當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到l320 r/min時(shí)由PLC（上位機(jī)）發(fā)出并網(wǎng)指令。整個(gè)并網(wǎng)過程中定子電流波形如圖2所示，從實(shí)驗(yàn)波形可以看出，采用基于加速度控制的晶閘管軟并網(wǎng)系統(tǒng)基本可以抑制過大的沖擊電流，而且在整個(gè)并網(wǎng)過程中，沒有出現(xiàn)電流電流忽大忽小，震蕩不穩(wěn)定的狀態(tài)。
4結(jié)語
本文對定槳失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軟并網(wǎng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究，本次研究通過采集發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速脈沖，經(jīng)過運(yùn)算，得出機(jī)組運(yùn)行加速度，根據(jù)加速度的微分特性，達(dá)到預(yù)測控制的目的，從而實(shí)現(xiàn)晶閘管觸發(fā)角的精確控制。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種方法可以實(shí)現(xiàn)失速型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的平穩(wěn)并網(wǎng)，其啟動電流也完全可以滿足異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)要求。
（指導(dǎo)老師：吳紅霞）
基金項(xiàng)目：此成果為省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：201511798001）。
參考文獻(xiàn)
[1] 李文朝.并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組軟并網(wǎng)控制系統(tǒng)研究[D].河海大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.
[2] 王承凱，許洪華，趙斌.基于SIMULINK的失速型風(fēng)電機(jī)組軟并網(wǎng)控制系統(tǒng)的仿真分析[J].太陽能學(xué)報(bào)，2004，Vol.25，NO.5：599-605.
[3] 張雷，谷海濤，鄂春良，李海冬.失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軟并網(wǎng)技術(shù)研究[J].電力自動化設(shè)備，2009，Vol.29，NO.5：35-37.
近年來，世界風(fēng)力發(fā)電事業(yè)蓬勃發(fā)展，截至2006年年底，全世界風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)7422萬千瓦，預(yù)計(jì)到2010年全世界風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到149．5吉瓦。
我國風(fēng)能資源豐富。據(jù)中國氣象科學(xué)研究院的初步測算,我國陸地10m高度處可開發(fā)儲量為2.53億kW,海上可開發(fā)儲量為7.5億kW,總計(jì)約10億kW,風(fēng)能利用潛力巨大。2005年以來我國每年的風(fēng)電新增裝機(jī)容量連年翻番，2005年裝機(jī)容量126萬KW，2006年裝機(jī)容量260萬KW，2007年裝機(jī)容量590萬KW，至2008年底風(fēng)電裝機(jī)容量已超過1000萬KW。國家規(guī)劃,到2020年中國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模將達(dá)3000萬kW。在國家政策和資源優(yōu)勢的推動下,中國風(fēng)能開發(fā)利用取得了長足進(jìn)步。
風(fēng)力發(fā)電在并網(wǎng)時(shí)由于沖擊電流的存在，會對電網(wǎng)電壓產(chǎn)生影響。由于風(fēng)力發(fā)電是一種間歇性能源，風(fēng)電場的功率輸出具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，所以為了保證風(fēng)電并網(wǎng)以后系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，需要額外安排一定容量的旋轉(zhuǎn)備用以響應(yīng)風(fēng)電場的隨機(jī)波動。各種形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)對無功功率的需求不同，依靠電容補(bǔ)償來解決無功功率平衡問題，發(fā)電機(jī)的無功功率與出力有關(guān)，由此也影響電網(wǎng)的電壓。
大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的投入運(yùn)行，使大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)成為可能，風(fēng)電事業(yè)正逐步向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)。在某些地方，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)在電網(wǎng)中占有了相當(dāng)?shù)谋戎?，它的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的安全性和可靠性。為了更加安全、充分的利用風(fēng)力資源，迫切需要深入研究大規(guī)模風(fēng)電場并網(wǎng)運(yùn)行的相關(guān)技術(shù)問題，是保證并入大規(guī)模風(fēng)電場后電力系統(tǒng)仍然可以正常穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提。
國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
過去很長一段時(shí)期以來，由于結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要采用恒速恒頻發(fā)電方式，但采用恒速恒頻方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率較低，而且機(jī)械承受的應(yīng)力較大，相應(yīng)的裝置成本較高。近年來，隨著大規(guī)模電力電子技術(shù)的日趨成熟，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)不同風(fēng)速下實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲從而高效發(fā)電，國內(nèi)外正在采用變速恒頻發(fā)電方式，變速恒頻發(fā)電方式可以大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)運(yùn)行轉(zhuǎn)速,來適應(yīng)因風(fēng)速變化而引起的風(fēng)力機(jī)功率的變化,可以最大限度的吸收風(fēng)能,因而效率較高；控制系統(tǒng)采取的控制手段可以較好的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功功率、無功功率,但控制系統(tǒng)較為復(fù)雜；低風(fēng)速下風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)下降，從而大大降低了系統(tǒng)的機(jī)械應(yīng)力和裝置成本，近年來變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成了大容量風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的主要選擇方向。
恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)包括同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)和異步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)。同步發(fā)電機(jī)在重載情況下并網(wǎng)，若不進(jìn)行有效的控制，常會發(fā)生嚴(yán)重的無功振蕩和失步，對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響。用于風(fēng)力發(fā)電的同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，常采用自動準(zhǔn)同步并網(wǎng)和自同步并網(wǎng)方式。前者由于風(fēng)速的不確定性，通過該方法并網(wǎng)比較困難；后者的并網(wǎng)操作相對簡單，使并網(wǎng)在短時(shí)間內(nèi)完成，但要克服合閘時(shí)有沖擊電流的缺點(diǎn)。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制裝置簡單，而且并網(wǎng)后不會產(chǎn)生振蕩和失步，運(yùn)行比較穩(wěn)定。然而，異步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)時(shí)會產(chǎn)生發(fā)電機(jī)額定電流5-7倍的沖擊電流，不僅對電網(wǎng)造成沖擊而且影響機(jī)組壽命；另外異步發(fā)電機(jī)本身不發(fā)無功功率，需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。[
變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有多種，例如同步發(fā)電機(jī)交/直/交系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行和雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行。在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的眾多種方案中,最具優(yōu)勢的方案是采用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)型交流勵磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
同步發(fā)電機(jī)交/直/交系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由于采用頻率變換裝置進(jìn)行輸出控制,因此并網(wǎng)時(shí)沒有電流沖擊,對系統(tǒng)幾乎沒有影響。由于同步發(fā)電機(jī)組工作頻率與電網(wǎng)頻率是彼此獨(dú)立的,風(fēng)輪及發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以變化,不必?fù)?dān)心發(fā)生同步發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)運(yùn)行可能出現(xiàn)的失步問題。在風(fēng)電系統(tǒng)中使用阻抗匹配和功率跟蹤反饋來調(diào)節(jié)輸出負(fù)荷,可使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按最佳效率運(yùn)行,向電網(wǎng)輸送更多的電能。
雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)力機(jī)起動后帶動發(fā)電機(jī)至接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)電網(wǎng),并網(wǎng)時(shí)基本上無電流沖擊。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)負(fù)載的變化及時(shí)做出相應(yīng)的調(diào)整,產(chǎn)生最大的電能輸出。而且通過調(diào)節(jié)雙饋發(fā)電機(jī)勵磁電流的頻率、幅值和相位，可以保證發(fā)電機(jī)在變速運(yùn)行的情況下發(fā)出恒定頻率的電力,并可以調(diào)節(jié)無功功率和有功功率。
交流勵磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間是一種柔性連接，尤其對無刷雙饋電機(jī)而言，對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)交流勵磁電流的調(diào)節(jié)與控制，就可在變速運(yùn)行的任何轉(zhuǎn)速下滿足并網(wǎng)條件，實(shí)現(xiàn)變速恒頻無沖擊電流的高效并網(wǎng)。其勵磁繞組與電網(wǎng)間的雙向變頻器功率，僅為發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的一小部分功率?？梢灶A(yù)見，在未來幾年內(nèi)，無刷雙饋電機(jī)在變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)中將會獲得廣泛的應(yīng)用，對全國的風(fēng)力發(fā)電等機(jī)電產(chǎn)品的更新?lián)Q代起推動作用，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
研究(設(shè)計(jì))內(nèi)容
對主要風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類型進(jìn)行對比研究，不同機(jī)型的發(fā)電機(jī)原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行特性和對電力系統(tǒng)的影響不盡相同，有必要進(jìn)行研究。
對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)方式進(jìn)行比較分析研究，主要是同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方式和異步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方式進(jìn)行比較分析，并對目前主流的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行重點(diǎn)探討。
電壓水平是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要指標(biāo)，研究了風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行后電力系統(tǒng)的電壓特性。
從風(fēng)電場接入地區(qū)的中樞點(diǎn)電壓水平、風(fēng)電系統(tǒng)負(fù)荷的輕重、風(fēng)電場的無功補(bǔ)償容量大小等各個(gè)方面分析探討影響風(fēng)電機(jī)組最大注入功率的各種因素。
綜合分析幾種常用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)控制技術(shù)，分析比較它們各自應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電上的優(yōu)缺點(diǎn)。并提出風(fēng)力發(fā)電技術(shù)今后的發(fā)展趨勢。
研究(設(shè)計(jì))方法及技術(shù)路線
首先建立幾種常用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，建立風(fēng)速、風(fēng)力機(jī)模型，并利用已建立的數(shù)學(xué)模型對發(fā)電機(jī)原理進(jìn)行探討，研究各風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性，并就各種發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)對電網(wǎng)的影響進(jìn)行理論探討，特別是與電網(wǎng)有功、無功交換功率及對電網(wǎng)電壓的影響進(jìn)行探討，找出合適的并網(wǎng)運(yùn)行控制方案。
本課題研究的難點(diǎn)有：1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立；由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型較多，不同電機(jī)的數(shù)學(xué)模型不一樣，不能建立統(tǒng)一的、適應(yīng)各種機(jī)型的數(shù)學(xué)模型。2）該課題的探討主要停留在理論上，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆抡嬗?jì)算，難以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)間安排
第九周
詳細(xì)地了解設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)要求、預(yù)期效果。本周內(nèi)主要完成：①明確設(shè)計(jì)任務(wù)的具體內(nèi)容。②完成開題報(bào)告。③編制初步設(shè)計(jì)方案
第十周
通過分析設(shè)計(jì)任務(wù)，提出各自的問題。
第十一周、第十二周
①將設(shè)計(jì)任務(wù)再次細(xì)化，提出更加具體的問題。②開始設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)的整體方案，包括相關(guān)硬件、軟件方案，提出可行性。
第十三周、第十四周
①設(shè)計(jì)方案更加具體化，使之更加清晰，明確提出可達(dá)到的預(yù)期效果。②再次論證方案的可行性。③對設(shè)計(jì)方案各部分進(jìn)行系統(tǒng)的分析計(jì)算，解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的具體問題。
第十六周
總結(jié)前兩個(gè)階段的工作成果，編寫設(shè)計(jì)說明書。
第十七周
①妥善保存設(shè)計(jì)系統(tǒng)。②修改畢業(yè)論文，并完成打印。③準(zhǔn)備答辯
預(yù)期成果
預(yù)期成果為幾種常見風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行控制方案，并以論文論文的形式表達(dá)出來?？赡艿膭?chuàng)新點(diǎn)為：考慮充分利用電力存儲或者能量存儲技術(shù)，降低風(fēng)能資源的隨機(jī)性對電網(wǎng)造成的不利影響，改善風(fēng)能資源的利用條件，盡可能達(dá)到可控的目的。
主要參考文獻(xiàn)
[1]劉亮,唐任遠(yuǎn),孫雨萍．兆瓦級直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究．山東大學(xué)碩士學(xué)位論文．2008.5
[2]任景．變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動態(tài)模型及并網(wǎng)研究．電網(wǎng)與水力發(fā)電進(jìn)展．2008.1
[3]張偉，韓肖清．異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)仿真分析．太原理工大學(xué)碩士學(xué)位論文．2006.5
[4]HoldsworthL，JenkinsN，StrbacG．Electricalstabilityoflargeoffshorewindfarms．SeventhInternationalConferenceonAC-DCPowerTransmission．2001
[5]CHEDIDR,MRADF,BASMAM.Intelligentcontrolforwindenergyconversionsystems.WindEng,1998(1)
[6]宋偉,李昌禧．大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的探討．河北電力技術(shù)．2002（4）
[7]吳俊玲，周雙喜，孫建鋒，陳壽孫，孟慶和．并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電場的最大注入功率分析．電網(wǎng)技術(shù)．2004.10
[8]葉運(yùn)驊．并網(wǎng)型變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)與策略．哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào)．2002.12
[9]耿華,楊耕,馬小亮．并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)綜述．電力電子技術(shù)．2006.12
