導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇發(fā)電技術研究論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

在發(fā)電領域減少二氧化碳產(chǎn)生的途徑包括：提高發(fā)電效率減少燃耗；采用原子能發(fā)電；使用再生(天然)能源。每單位發(fā)電量二氧化碳的產(chǎn)生，以礦物燃料發(fā)電最高，特別是燒煤電廠。再生能源發(fā)電雖然設施的建造會產(chǎn)生二氧化碳，但發(fā)電本身不會產(chǎn)生二氧化碳。因此，增加使用再生能源發(fā)電和有效使用礦物燃料，是抑制產(chǎn)生二氧化碳的有效方法。

再生能源發(fā)電技術可分為水力發(fā)電；風力發(fā)電；太陽能發(fā)電(太陽─熱發(fā)電和光伏發(fā)電)；海洋發(fā)電(海洋-熱能轉(zhuǎn)換、潮汐、洋流、海波)；地熱發(fā)電。

水力發(fā)電

水力發(fā)電是目前發(fā)電技術中每單位發(fā)電量產(chǎn)生二氧化碳最低的。它不會產(chǎn)生破壞環(huán)境的物質(zhì)；在徑流式水電站的情況下，也不需要水庫，對保護環(huán)境最為有利。在水庫型和抽水儲能型電站情況下，必須考慮水庫建造對環(huán)境的影響。

風力發(fā)電

歐洲和美洲在風力渦輪的發(fā)展上處于領先地位，隨著在美國公用事業(yè)管理政策條例(PURPA)的制定和加州減免賦稅，它們的實際應用迅速取得進展。三菱重工(MHI)已在美國加州安裝了660臺275千瓦級的風力渦輪。實際應用的這些渦輪機，其輸出功率范圍從100千瓦到600千瓦，而兆瓦級的風力渦輪目前正處于中試階段。在日本，迄今輸出功率最高為300-400千瓦，但MHI開發(fā)的500千瓦級的渦輪在1996年10月已成功運轉(zhuǎn)。

太陽-熱發(fā)電

太陽能發(fā)電技術可分為太陽-熱發(fā)電和光伏發(fā)電。在前一種情況下，通過搜集的太陽熱能，用水或低沸點流體直接或間接產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機；在后一種情況下，通過p-型和n-型半導體的組合，將陽光直接轉(zhuǎn)換為電。太陽-熱發(fā)電又分為直接和間接(二元循環(huán))型發(fā)電系統(tǒng)。在前一種情況下，使用一臺冷凝器，通過直接產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪機；而在后一種情況下，是在主系統(tǒng)使用一種沸點高于水的熔鹽或液態(tài)鈉，通過熱交換加熱輔助系統(tǒng)內(nèi)的工作流體-水或低沸點流體產(chǎn)生蒸汽。雖然前一種系統(tǒng)簡單，但熱效率低于后者，難以在高溫下取得蒸汽，需要輔助燃料點火。

在日本已建成輸出功率1000千瓦的中試裝置，應用了塔型和曲線-直線型冷凝器，用熱水蓄熱設施予以補充。美國在1982年開始對10兆瓦級的發(fā)電機進行研究，隨后建成了實際應用輸出功率超過30兆瓦的裝置。

再生能源發(fā)電尚有一些問題需研究解決：

(1)由于日光能量密度低(在白天，最高每平方米1千瓦)，要放置太陽熱能收集器需要巨大的空間。

(2)太陽輻射的強度變化大，因發(fā)電取決于時間和天氣，所以不能實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電。

(3)由于難以通過熱積累把蒸汽的溫度提高到一個高水平，所以不能實現(xiàn)高效率的蘭金循環(huán)(總效率10%～15%)。

為減少成本，實現(xiàn)電力的穩(wěn)定供應和提高效率，要解決的問題(1)必須改善拋物面反向鏡型和定日鏡塔型系統(tǒng)的熱收集效率；(2)必須應用一補充鍋爐或蓄熱系統(tǒng)；(3)需使用一個二元循環(huán)提高溫度，并通過應用低沸點混合液體改善蘭金循環(huán)。

光伏發(fā)電

應用光伏發(fā)電所產(chǎn)生的二氧化碳量僅次于水力發(fā)電技術，也不會產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，是一種理想的干凈發(fā)電技術。為發(fā)電提供能量的日光是無限的。假定在白天太陽輻射的最高強度是每平方米1千瓦，發(fā)電效率為10%，整個地面上每年可能的發(fā)電量為1.4億億度，大約相當于全世界能耗量的100倍。這意味著如果把太陽電池放置于不到全球陸地面積的1/100，或其沙漠面積的1/20，所發(fā)電量就足以滿足全世界能量的需求。

這種再生能源每單位面積的輸出功率密度低，所需要的面積大約為燒煤電站的20倍。在美國和印度，沙漠面積巨大，目前正在進行的計劃是建造188兆瓦(美國)或50兆瓦(印度)的光伏發(fā)電廠。由于世界上有許多地區(qū)適用于大規(guī)模光伏發(fā)電，作為新日照計劃的一部分，發(fā)展一種全球性的干凈能源系統(tǒng)，即世界能源網(wǎng)(WENET)正在進行中，該計劃的目的是，在這些地區(qū)實現(xiàn)中央光伏發(fā)電，用所發(fā)出的電使水分解產(chǎn)生氫，氫既可用做能源，又可用做蓄能和輸能介質(zhì)。從保護全球環(huán)境和能量生產(chǎn)角度看，實現(xiàn)這一計劃很重要。

地熱發(fā)電

可供發(fā)電的地熱資源可粗分為蒸汽、蒸汽和熱水二相流、熱水。地熱蒸汽可不加處理直接引入汽輪機；而二相流被分為熱水和蒸汽，熱水通過閃蒸器變?yōu)檎羝?，引入汽輪機的低壓側。在熱水情況下，可采用上述的二元系統(tǒng)(通過使用主系統(tǒng)一側的熱水使輔助側的低沸點液體蒸發(fā)，并通過低沸點液體驅(qū)動渦輪)。

自從1966和1967年9.5兆瓦、11兆瓦的電站(由日本三菱重工安裝)分別投入運行以來，目前在日本正在運行的裝置有18臺，約生產(chǎn)530兆瓦的電。以間歇泉電站的容量最高，為151兆瓦。美國目前正在運行的間歇泉電站，功率在100萬千瓦以上。

日本三菱重工的技術得到高度評價，它通過單級或雙級閃蒸系統(tǒng)，將熱水變?yōu)檎羝⒄羝霚u輪的中壓或低壓段，這樣，雙相流熱資源就得到了有效應用。

這種雙級閃蒸系統(tǒng)于1977年投入商用，目前用在60多臺發(fā)電裝置。

從有效使用小規(guī)模地熱資源觀點看，預計未來會發(fā)展小型(便攜式)發(fā)熱發(fā)電裝置。

篇2

中圖分類號：TM312 文獻標識碼：A

中國有著豐富的水資源，是水電行業(yè)發(fā)展的基礎。隨著諸多大型水利工程的建成，有效的推進了我國水電發(fā)展，對應的水電機組不斷的朝向大型及超大型發(fā)展。根據(jù)國內(nèi)水利發(fā)電工程學會相關統(tǒng)計資料顯示，到2020年，國內(nèi)的700MW水輪發(fā)電機數(shù)目將會超出150臺。大型水輪發(fā)電機具備非正常停機損失大、定轉(zhuǎn)子額定電壓較高以及發(fā)電機定子繞組的中性點引出方法極多等自身特點。

一、大型水輪發(fā)電機技術問題分析

如圖1所示，定子鐵芯受力簡示圖。

1 定子鐵芯熱膨脹

隨著國際科學技術的不斷發(fā)展，對應技術較為先進的國家，水輪發(fā)電機單機容量逐漸擴大，其對應定子鐵芯的直徑也是持續(xù)增加，由最初的幾米持續(xù)發(fā)展至十幾米，或者說還有超過20m的。相對直徑在成倍的提高，緊接著其鐵芯溫升所產(chǎn)生的對應徑向尺寸的膨脹量是在飛速提升，鐵芯以及機座之間的溫差所出現(xiàn)的徑向尺寸過量也隨之提升。水輪發(fā)電機定子鐵芯，其鐵芯的溫度升至為50℃時，那么鐵芯徑向膨脹就會達到11mm，鐵芯以及機座溫差是20℃時，那么其鐵芯以及機座的半徑方向過盈量就大概會是2mm，進而促使定子鐵芯因為其受到了機座徑向壓力而存在極大的切向應力。

2 定子鐵芯壓緊質(zhì)量

在實際運作過程中，大型水輪發(fā)電機盡管其機座能夠自由伸縮膨脹，對應的鐵芯軸向單位相關面積壓力會大幅度下降，對應的定子鐵芯就會出現(xiàn)翹曲的情況。要是其機座并不是全部膨脹，其對應的單位壓力面積承受壓力會保持在10kgf/cmZ之下，這時其對應定子鐵芯也還是會極有可能存在翹曲情況。

3 定子鐵芯分瓣

定子鐵芯的結構是分瓣狀的，關于定子鐵芯的裝配，應重視其鐵芯合縫位置會受到分布不均勻以及很難預測的對應擠壓力，該擠壓力對定子鐵芯會造成不良的影響，這樣就在很大的程度上加劇了翹曲情況的出現(xiàn)。導致定子鐵芯在受到相關的力之后出現(xiàn)形變以及振動、損壞等。

4 轉(zhuǎn)子支架剛度及圓盤形結構

水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子對應支架的結構形式一般是根據(jù)其發(fā)電機容量以及轉(zhuǎn)速和尺寸、運輸條件等相關條件來合理選定。通常在中型及小型或者是高速水輪發(fā)電機上利用較為簡單的圓盤式或者是無支架轉(zhuǎn)子結構。對于大型水輪發(fā)電機來講，其因為會受到相關運輸條件的制約，一般會利用中心體以及支臂裝配組合形成支臂式的轉(zhuǎn)子支臂。關于其對應容量以及尺寸非常大的水輪發(fā)電機，近年來，國內(nèi)通常使用的發(fā)電站裝配以及拼焊，大多都是多層圓盤式轉(zhuǎn)子支架。

二、大型水輪發(fā)電機關鍵技術改善

1 水輪機模型轉(zhuǎn)輪水力設計

水輪機的最關鍵部件就是轉(zhuǎn)輪，其相關性能直接關系著對應發(fā)電機運作經(jīng)濟性以及安全性、穩(wěn)定性。關于水輪機模型轉(zhuǎn)輪水力性能設計，國內(nèi)外的研究差距很大，很多有關項目對應轉(zhuǎn)輪是使用國外引進的相關技術，其自開發(fā)轉(zhuǎn)輪效率大約是95%，國外所引進的轉(zhuǎn)輪效率能夠達到94%以上。國內(nèi)很多較大型工程有效的引進了三維粘性流體數(shù)據(jù)庫為其最主要的基礎，再合理運用其對應實驗技術以及相關模型制造水平的不斷提升，國內(nèi)在很短的時間內(nèi)關于模型轉(zhuǎn)輪水力設計，跟上了世界的先進水平。

2 大型水輪發(fā)電機推力軸承技術

大型發(fā)電機最關鍵的構成部分就是推力軸承，其對應的設計以及制造技術是不是最優(yōu)化會直接關聯(lián)到水輪發(fā)電機的安全可靠運作。想要合理的對其進行優(yōu)化，就應該注重其結構以及性能參數(shù)，以便于有效提升運作的可靠性。有關企業(yè)對其投入了大量的人力物力進行全方位的分析研究。自主開發(fā)水輪發(fā)電機推力軸承的熱彈性流體動力的性能相關計算分析軟件，構建了三萬噸的對應推力軸承試驗臺，該實驗是現(xiàn)今世界上相關運作中最大推力軸承試驗臺。相關的實驗室研究結果也在很多較大的水電站對應推力軸承運作實測過程中展開了一定程度的對比，以便于有效健全和提升推力軸承設計以及制作技術和測試技術。這些相關的工作也為水輪發(fā)電機的推力軸承設計以及制作工藝積累了相當?shù)慕?jīng)驗。

3 大型水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護方式

大型水輪發(fā)電機組的額定轉(zhuǎn)子電壓通常是較高的，可以超出500V，在強勵時是最高的，并且還伴隨著非常顯著的交流分量，這時直接性的將其取出的危險性極高，并且其對應電纜更不好選擇。我國的很多較大型水電機組在進行工程設計時大都是利用轉(zhuǎn)子接地保護和失磁保護，并運用轉(zhuǎn)子電壓測量對應附件再就地安裝在相關的勵磁體系之內(nèi)，把較大功率的電阻安置在相關勵磁體系屏柜之內(nèi)，其對應轉(zhuǎn)子電阻在分壓之后會長距離的接進發(fā)電機的保護屏柜中，這時轉(zhuǎn)子的接地保護功能就會在發(fā)電機的屏柜之內(nèi)很好的實現(xiàn)。

大型水輪發(fā)電機的機組轉(zhuǎn)子接地保護應該合理的就地安置在對應勵磁體系室內(nèi)，其失磁保護需要的相關電壓最好是通過變送器之后再接進發(fā)電機的保護設備上，這樣能夠合理避免掉其高壓電纜存在長距離引線，在很大程度上簡化了勵磁回路并節(jié)約了長距離進行高壓控制的電纜費用。

4 大型水輪發(fā)電機定子繞組主絕緣技術

有關公司關于定子繞組的地主絕緣是應用了F級的桐馬環(huán)氧玻璃粉云母系統(tǒng)，其電機的主絕緣結構以及防暈結構和對應繞組槽部、端部的相關固定結構與各類絕緣材料，總體上來講均是都實現(xiàn)了國產(chǎn)化，并且國產(chǎn)的相關絕緣材料性能均是達到了國際化水平。線棒是多膠帶連接式包扎以及其外包防暈帶絕緣結構，運用對應加熱橫壓來進行固化，以致其能夠一次成型，其對應線棒的尺寸應該是統(tǒng)一的，且要具備較好的互換性。該F級桐馬環(huán)氧玻璃粉云母帶的絕緣運作經(jīng)驗極為豐富以及對應水電站不同電壓等級的較大型水輪發(fā)電機和其相關的出口機組之上。

5 大型水電機組結構剛強度分析技術

經(jīng)過國內(nèi)外諸多企業(yè)的相關設計，其關鍵器件剛強度性能展開大量有限元分析以及比對，也找出了不同企業(yè)對于同一個器件的設計差異。關于其結構拓撲以及幾何形狀和板厚尺寸等展開了系統(tǒng)化的分析，找出其關聯(lián)機組器件剛強度的關鍵因素，對部件的設計進行的全方位的深刻認識，形成了一定的結構模式，再運用其對應參數(shù)來實現(xiàn)建模，有效達到結構的優(yōu)化及分析過程自動化。其對應的運用變量分析技術定量分析出對應主參數(shù)，并給設計師所需要的相關設計曲線，進而給結構改善及創(chuàng)新提供參考。運用尺寸以及形狀充分結合優(yōu)化技術，能夠合理的找出板厚的配置以及幾何形狀均是合理化的最優(yōu)化結構。諸多水電機組結構器件優(yōu)化設計均采用了相關研究成果，并得到了顯著的效果。

結語

水輪機正常的運作狀態(tài)下，其對應的定子鐵芯會承受切向電磁扭矩以及相關軸向重力，還有在水輪機快速運作時其對應定子鐵芯會存在一定程度的發(fā)熱，機座以及鐵芯均是不一樣的運作情況，所以在溫度不一樣的狀態(tài)下就會存在溫差，對應的高溫鐵芯會出現(xiàn)膨脹以及其座機的制約，座機對于鐵芯具備一個徑向壓力，和相關鐵芯膨脹力剛好是相反的；以及其對應的定子鐵芯會受到轉(zhuǎn)子所具備的徑向磁拉力，和分瓣定子會被拼為整圓形態(tài)以配合其鐵芯共同進行運作。水輪機在運作時其鐵芯會受到一定的熱膨脹，致使總體鐵芯對應縫合面會受到不一樣方向所帶來的擠壓力，這樣會導致鐵芯出現(xiàn)損失的情況。因此，對大型水輪發(fā)電機關鍵技術問題進行詳細分析研究是勢在必行的。

參考文獻

篇3

機電一體化技術是面向應用的跨學科的技術，它是機械技術、微電子技術、信息技術和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發(fā)展飛速，機電一體化產(chǎn)品更新日新月異。

一、機電一體化技術的發(fā)展歷程

“機電一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業(yè)注冊時最先創(chuàng)用的。當時及70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結合。國內(nèi)早期將“機電一體化技術”與“機械電子學”并用，近年來“機電一體化”更流行使用。

80年代，信息技術嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產(chǎn)品所采用，典型的機電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機床、工業(yè)機器人和汽車的電子控制系統(tǒng)等。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統(tǒng)后，使機械—電子系統(tǒng)在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。

信息技術驅(qū)使機械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動系統(tǒng)。這樣，對機電一體化的系統(tǒng)設計方法的探索、成型和系統(tǒng)集成以及并行工程設計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產(chǎn)生了“光機電一體化”的新領域。

進入90年代，通信技術進入了機電一體化，機器可像機器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬現(xiàn)實多媒體等技術緊密聯(lián)系的計算機控制的網(wǎng)絡化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術的發(fā)展，和半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統(tǒng)機電一體化微型化方法的結合，開創(chuàng)了以精密工程和系統(tǒng)集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步進入了21世紀。

二、典型機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢

（一）數(shù)控機床

目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近320萬臺），但數(shù)控機床只占約5％且大多數(shù)是普通數(shù)控（發(fā)達國家數(shù)控機床占10％）。近些年來數(shù)控機床為適應加工技術的發(fā)展，在以下幾個技術領域都有巨大進步。

1．高速化。由于高速加工技術普及，機床普遍提高了各方面的速度。車床主軸轉(zhuǎn)速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移動速度由過去的10～20m/min提高到48m/min，60m/mni，80m/min，120m/min；在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可達15G；直線電機在機床上開始使用，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機。

2．高精度化。數(shù)控機床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亞微米級機床達到0.0005mm左右；納米級機床達到0.005～0.01um；最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數(shù)控系統(tǒng)和機床已問世。

數(shù)控中兩軸以上插補技術大大提高，納米級插補使兩軸聯(lián)動出的圓弧都可以達到1u的圓度，插補前多程序預讀，大大提高了插補質(zhì)量，并可進行自動拐角處理等。

3．復合加工，新結構機床大量出現(xiàn)。如5軸5面體復合加工機床，5軸5聯(lián)動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的機床結構，包括6軸虛擬軸機床，串并聯(lián)絞鏈機床等，采用特殊機械結構，數(shù)控的特殊運算方式，特殊編程要求。

4．使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機床“如虎添翼”。如內(nèi)冷轉(zhuǎn)頭由于使高壓冷卻液直接冷卻轉(zhuǎn)頭切削刃和排除切屑，在轉(zhuǎn)深孔時大大提高效率。加工剛件切削速度能達1000m/min，加工鋁件能達5000m/min。

5．數(shù)控機床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理。數(shù)控機床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理已是使用數(shù)控機床的基本要求，它不僅是提高數(shù)控機床開動率、生產(chǎn)率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計算機集成制造、網(wǎng)絡制造、異地診斷、虛擬制造、并行工程等等各種新技術都在數(shù)控機床基礎上發(fā)展起來，這必然成為21世紀制造業(yè)發(fā)展的一個主要潮流。

（二）自動機與自動生產(chǎn)線

在國民經(jīng)濟生產(chǎn)和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產(chǎn)線及各種自動化設備，是當前機電一體化技術應用的又一具體體現(xiàn)。如：2000～80000瓶/h的啤酒自動生產(chǎn)線；18000～120000瓶/h的易拉罐灌裝生產(chǎn)線；各種高速香煙生產(chǎn)線；各種印刷包裝生產(chǎn)線；郵政信函自動分撿處理生產(chǎn)線；易拉罐自動生產(chǎn)線；FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產(chǎn)線等等，這些自動機或生產(chǎn)線中廣泛應用了現(xiàn)代電子技術與傳感技術。如可編程序控制器，變頻調(diào)速器，人機界面控制裝置與光電控制系統(tǒng)等。我國的自動機與生產(chǎn)線產(chǎn)品的水平，比10多年前躍升了一大步，其技術水平已達到或超過發(fā)達國家上一世紀80年代后期的水平。使用這些自動機和生產(chǎn)線的企業(yè)越來越多，對維護和管理這些設備的相關人員的需求也越來越多。

三、機電一體化技術的發(fā)展趨勢

以微電子技術、軟件技術、計算機技術及通信技術為核心而引發(fā)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、綜合化、個性化信息技術革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟、社會和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。專家預測，機電一體化技術將向以下幾個方向發(fā)展：

（一）光機電一體化方向

一般機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源（下轉(zhuǎn)第80頁）（上接第81頁）（動力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。

（二）柔性化方向

未來機電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在這系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同環(huán)境條件做出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具有“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的能力（柔性），又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。

（三）智能化方向

今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發(fā)展。

四、仿生物系統(tǒng)化方向

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)（工作）時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)（大腦）工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產(chǎn)品雖然有仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。

五、微型化方向

目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要再區(qū)分機械部分和控制器部分了。那時，機械和電子完全可以“融合”機體，執(zhí)行結構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的重要發(fā)展方向。

篇4

數(shù)字電視地面廣播技術采用數(shù)字壓縮技術，在同樣清晰度和音質(zhì)情況下，用戶可以接收的節(jié)目數(shù)量提高4～6倍。同一信道中，可同時傳輸附加數(shù)據(jù)和其他信息，且抗干擾能力強，覆蓋區(qū)域內(nèi)近場和遠場的接收效果幾乎相同，因此，數(shù)字電視受到了廣泛的關注。

歐美一些國家對數(shù)字電視技術的研究較為深入，已研制出了性能完善的數(shù)字電視信號發(fā)射機。我國數(shù)字電視技術的研究起步相對較晚，還處在實驗階段。為降低成本，數(shù)字電視發(fā)射機的國產(chǎn)化是我國廣播電視行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

功率放大器是數(shù)字電視發(fā)射機中的重要組成部分。通常情況下，數(shù)字電視發(fā)射機中的信號經(jīng)COFDM方式調(diào)制后輸出中頻模擬信號，通過上變頻送入放大部分。該調(diào)制方式包括IFFT（8M）和IFFT（2M）兩種模式，分別由6817和1705個載波組成。每個載波之間的頻率間隔非常近，所以交調(diào)信號很容易落在頻帶內(nèi)，引起交調(diào)失真。數(shù)字電視的發(fā)射機較傳統(tǒng)類型，在線性度、穩(wěn)定性等方面有著更高的要求。對發(fā)射機中的功率放大器要求必須工作在較高的線性狀態(tài)下，增益穩(wěn)定。

發(fā)射系統(tǒng)的放大部分分為激勵和主放大電路。其中激勵部分為寬帶功率放大器，為確保地面數(shù)字電視傳輸?shù)恼７€(wěn)定，需要具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，其工作頻段在470MHz～860MHz，工作狀態(tài)為AB類；要求增益大于10dB，交調(diào)抑制小于－35dB，噪聲功率密度大于130dBc／Hz。本文采用最新的LDMOSFET器件，及平衡放大電路結構?熏設計數(shù)字電視發(fā)射機中的驅(qū)動級功率放大器，經(jīng)過優(yōu)化和調(diào)試，滿足系統(tǒng)要求。

圖2輸入匹配網(wǎng)絡拓撲圖

1功率放大器設計

1．1功率放大器的放大芯片選型

本文采用摩托羅拉LDMOSFET器件MRF373作為功放的放大芯片。該芯片在線性、增益和輸出能力上相對于BJT器件有較大的提升，使發(fā)射機的可靠性和可維護性大大提高。與傳統(tǒng)的分米波雙極型功放管相比，LDMOSFET具有以下顯著優(yōu)點：

·可以在高駐波比（VSWR＝10：1）情況下工作；

·增益高（典型值13dB）；

·飽和曲線平滑，有利于模擬和數(shù)字電視射頻信號放大；

·可以承受大的過驅(qū)動功率，特別適用于DVB－T中COFDM調(diào)制的多載波信號；

·偏置電路簡單，無需復雜的帶正溫度補償?shù)挠性吹妥杩蛊秒娐贰?/p>

圖3輸出匹配網(wǎng)絡拓撲圖

LDMOS制造工藝結合了BPT和砷化鎵工藝。與標準MOS工藝不同的是，在器件封裝上，LDMOS沒有采用BeO氧化鈹隔離層，而是直接硬接在襯底上，導熱性能得到改善，提高了器件的耐高溫性，大大延長了器件壽命。由于LDMOS管的負溫效應，其漏電流在受熱時自動均流，而不會象雙極型管的正溫度效應在收集極電流局部形成熱點，從而管子不易損壞。所以LDMOS管大大加強了負載失配和過激勵的承受能力。同樣由于LDMOS管的自動均流作用，其輸入－輸出特性曲線在1dB壓縮點（大信號運用的飽和區(qū)段）下彎較緩，所以動態(tài)范圍變寬，有利于模擬和數(shù)字電視射頻信號放大。LDMOS在小信號放大時近似線性，幾乎沒有交調(diào)失真，很大程度簡化了校正電路。MOS器件的直流柵極電流幾乎為零，偏置電路簡單，無需復雜的帶正溫度補償?shù)挠性吹妥杩蛊秒娐贰?/p>

1．2電路結構選擇及比較

小信號S參數(shù)可以用于甲類放大器的設計，也就是要求信號的放大基本限制在晶體管的線性區(qū)域。然而，涉及到大功率放大器時，由于放大器工作在非線性區(qū)，所以小信號通常近似無效。此時必須求得晶體管的大信號S參數(shù)或阻抗，以得到合理的設計效果。

一般說來，甲類工作狀態(tài)失真系數(shù)最小，具有良好的線性度。但是在大功率應用情況下，由于甲類工作狀態(tài)的效率低（50％）而不適用。采用甲乙類推挽放大器的電路形式，可以得到與甲類放大器相近的線性指標。

推挽電路形式由兩個獨立且無任何內(nèi)部連接的單管放大器構成，通過兩個巴倫進行功率的矢量分配與合成。由于巴倫本身具有變阻的特點，因此大大降低了變阻比帶來的阻抗匹配的困難，且巴倫對于偶次諧波具有很好的抑制作用。但是由于巴倫兩邊間隔過小，兩路相互影響較大，所以應用巴倫結構的放大器穩(wěn)定性較差，且該電路的輸入和輸出駐波比較差。

本文采用平衡放大器的形式，結構如圖1所示。其工作原理與巴倫結構的電路相似，但是由于3dB電橋的應用，使得兩路射頻信號之間隔離較好，有利于兩個端口的匹配。相對于單管放大器結構，其優(yōu)點如表1。

表1平衡放大器與單管放大器特性比較

特性平衡放大器單管放大器

輸入輸出反射好較差

噪聲特性較好較差

長期穩(wěn)定性好較差

元件離散性對放大電路影響

較小較大

1．3匹配網(wǎng)絡設計

由于MRF373沒有提供內(nèi)匹配，所以要在放大電路中構建匹配網(wǎng)絡。數(shù)字電視反射系統(tǒng)中的放大電路工作在470MHz～860MHz，需要在寬頻帶范圍內(nèi)實現(xiàn)阻抗匹配。寬帶放大器匹配電路設計的基本思想是：在放大器的輸入輸出及級間都采用電抗匹配網(wǎng)絡進行多級阻抗變換。該網(wǎng)絡只起匹配作用，不額外損耗功率，可以保證最大的傳輸系數(shù)，對器件特性起均衡作用，并可以滿足系統(tǒng)所需要的帶寬要求。

使用器件的IV曲線或者通過輸出功率、工作電壓等參數(shù)可以確定負載RL。為使輸出功率最大，用RL表示器件的內(nèi)部漏極負載，以此作為輸出匹配電路的目標。如果一個網(wǎng)絡對一個復阻抗有最佳匹配，則網(wǎng)絡的輸出阻抗等于負載阻抗的復數(shù)共軛值?，F(xiàn)在的負載阻抗是純實數(shù)RL，所以最佳輸出匹配電路反映到器件漏極負載的阻抗是RL的復數(shù)共軛值，即：

RL＝（VDD－VDS（sat））2／2P

其中VDD是工作電壓，VDS（sat）是拐點電壓，P是輸出功率。

根據(jù)上式可以算出，MRF373的RL大約為6Ω。

本文中的放大電路采用分離元件和分布參數(shù)元件混合使用的方法。由于電感比電容有更高的熱損耗，所以在此類電路中通常避免使用電感，而使用高阻抗的傳輸線代替?；旌项愋偷钠ヅ渚W(wǎng)絡通常包括幾段串連的傳輸線以及間隔配置的并聯(lián)電容。該放大器的輸入匹配部分采用了四節(jié)連阻抗變換，輸出匹配采用五節(jié)連阻抗變換的混合電路形式。輸入、輸出匹配網(wǎng)絡拓撲圖如圖2、圖3所示。

2電路優(yōu)化與仿真結果

由于數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)要求放大電路必須工作在線性放大狀態(tài)，可以用小信號S參數(shù)法分析。借助器件廠商提供的小信號S參數(shù)文件，可以用ADS對整個電路進行小信號S參數(shù)仿真，得到小信號增益、端口匹配、隔離及穩(wěn)定因子K。表2為MRF373在（Vce＝26V、Ic＝500mA）下的S參數(shù)。

篇5

一個偉大的時代，必然要產(chǎn)生屬于這個時代的偉大藝術，而這一偉大的藝術也必然要帶著濃厚的時代氣息和獨特的精神烙印呈現(xiàn)于時代的大舞臺上。

當一個時期不能包容它的前一個時期，當它對傳統(tǒng)既要繼承又要反叛的時候，就要產(chǎn)生一個新的歷史時期。如果說現(xiàn)代主義時期，文化藝術形態(tài)是垂直根狀的，傳播方向是單一的，科技體征是印刷術和紙張，符號是文字，話語權掌握在知識分子手里，那么后現(xiàn)代歷史時期，文化藝術形態(tài)就是平面的，傳播方向不再是單一的而是互動交流的，科技體征不僅是印刷術更是電子媒體，符號不僅是文字更是圖像，話語權不僅掌握在知識分子手里而是受眾手里。因此，當下文化藝術市場是在買方手里，而不是在賣方手里，這是一個大的變化。隨著后現(xiàn)代主義精神的不斷擴大，文化藝術領域形成了多元文化的相互融合，各藝術門類相互集結、互相促生。而包括雜技藝術在內(nèi)的各藝術門類及藝術家們正處在這樣一個現(xiàn)代主義與后現(xiàn)代主義的交叉時期。

在這個交叉時期，雜技具有強大的兼容性、通化力和最廣泛的參與性，這成為推動雜技發(fā)展的根本動力。特別是在20世紀90年代以來雜技藝術發(fā)展的興盛時期，受到世界雜技藝術發(fā)展的積極影響，

著力推進雜技藝術的理論建設。重視對國內(nèi)外雜技著作及其他見諸于文字的研究成果的推介、翻譯、引進、輸出等交流工作，創(chuàng)建被業(yè)內(nèi)普遍接受、取得共識的完整的專門理論話語體系（含翻譯）。133229.coM在保持傳統(tǒng)雜技術語的生動性、民族化、生活化的基礎上，徹底改變專業(yè)術語使用上的一義多用和多義一用的無序狀態(tài)，改變專業(yè)術語以口語、土語、俚語及感性經(jīng)驗為主體的蕪雜繁復的話語方式，提倡一般性書面語表述方式，進而建立起以科學性、系統(tǒng)性、規(guī)范性、學理性為主要特征的，便于與其他人文學科交流的專業(yè)話語體系。這需要從我們這一代即開始著手來做，扎扎實實地、科學有效地當做基礎來做。目前，有志于雜技研究、翻譯以及演出形式以外的雜技文化建設的人士還不多。從工作機制上講，我國至今還沒有一個專門的雜技研究機構，甚至沒有一個專業(yè)雜技研究人員編制。這種落后現(xiàn)狀長時期得不到改變，導致了專業(yè)的雜技翻譯作品奇缺，極大地制約了當代

篇6

電氣自動化控制技術，能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)的自動化，提升工藝的運行水平。電氣自動化控制是一類新型的技術，核心是電子技術，可以大面積地應用到設備行業(yè)中。電氣自動化控制的技術能力高，通過不同技術的相互配合，實現(xiàn)電氣自動化的運行控制，而且自動化控制是電氣運行中的核心，保障生產(chǎn)的精確性和運行速率。電氣自動化控制能夠以少量程序控制多個變量，各個控制對象處于相互配合的狀態(tài)，提升了系統(tǒng)操作的水平，監(jiān)督被控對象的運行過程，期間修正被控對象的運行狀態(tài)，使其具備準確、合理的運行方式。 

2 電氣自動化控制技術的發(fā)展 

2.1 智能化 

電氣自動化控制技術下的產(chǎn)品、系統(tǒng)等，能夠根據(jù)指令智能化的完成操作，簡化操作服務的流程。智能化是電氣自動化控制技術的首要發(fā)展方向，正是由于智能化的要求，促使電氣自動化控制技術與信息技術、通訊技術相互融合，注重技術中的性能開發(fā)，體現(xiàn)技術控制的速率。 

2.2 節(jié)約化 

節(jié)約化發(fā)展，是指電氣自動化控制技術應用中實現(xiàn)了節(jié)能與環(huán)保。例如：電氣自動化控制技術在照明系統(tǒng)中的應用，其可輔助使用新能源，同時控制照明燈具的使用，延長燈具的使用壽命，既可以保障能源利用的效率，又可以提高照明設備的質(zhì)量。 

2.3 信息化 

電氣自動化控制技術的信息化發(fā)展，改進了技術運行的方式，使電氣自動化中，以信息控制為基礎，引進互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等理論，支持電氣自動化的控制運行。 

2.4 統(tǒng)一化 

電氣自動化控制技術拉近了各個行業(yè)之間的距離，融入各項技術的同時，朝向統(tǒng)一化的方向發(fā)展。在電氣自動化控制技術的作用下，行業(yè)間遵循相同的設計標準，使用方法、維護策略等，都逐步統(tǒng)一，在降低行業(yè)建設難度的同時，體現(xiàn)統(tǒng)一化發(fā)展的優(yōu)勢[1]。電氣自動化控制技術的統(tǒng)一化發(fā)展，消除了行業(yè)之間潛在的發(fā)展矛盾，提升行業(yè)資源的利用效率，加快了信息傳輸、使用的速率。 

3 電氣自動化控制技術的應用 

3.1 工業(yè) 

工業(yè)是應用最廣泛的行業(yè)，因為工業(yè)規(guī)模較大，對電氣自動化控制的需求大，所以我國積極推進電氣自動化控制技術在工業(yè)中的應用，致力于改善傳統(tǒng)工業(yè)的運營方式[2]。PLC是電氣自動化控制技術的主要元件，其為一項可編程邏輯控制器，以工業(yè)企業(yè)為例，分析PLC的應用。該工業(yè)為機械制造企業(yè)，基于PLC的電氣自動化控制技術，為機械制造系統(tǒng)提供了相關的控制，PLC根據(jù)機械制造的需求，編寫了操作指令和邏輯運算程序，簡化了機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)的操作，而且PLC的準確度高，規(guī)避了該企業(yè)生產(chǎn)的誤差，實現(xiàn)了機械制造的自動化、信息化生產(chǎn)，PLC寫入編程后，控制了機械制造的過程，同時控制機械制造的參數(shù)，包括尺寸、溫度信息等，按照該企業(yè)機械制造的指令，構成閉環(huán)生產(chǎn)方式，優(yōu)化機械制造的工藝流程，而且該企業(yè)在PLC中設計了PID模塊，通過PID子程序，準確控制PLC的內(nèi)部編程，預防機械制造中出現(xiàn)問題。 

3.2 交通業(yè) 

電氣自動化控制技術在交通業(yè)中的應用，不僅體現(xiàn)在車輛運輸上，還表現(xiàn)在紅綠燈、監(jiān)控系統(tǒng)等方面。車輛上的元件、器件等，基本都是電氣自動化控制技術的體現(xiàn)，提供專業(yè)的自動化控制，保障車輛通行的安全[3]。例如：電氣自動化控制技術在電子眼中的應用，代替警察執(zhí)法，實現(xiàn)自動化的違章取證，電子眼監(jiān)督交通系統(tǒng)中的車輛運行，抓拍違法行為，提交到交通局的操作系統(tǒng)內(nèi)，減輕了交通執(zhí)法的工作負擔，電氣自動化控制技術彌補了電子眼的缺陷，促使其可更準確、更快速、更清晰地實現(xiàn)抓拍取證，提升電子眼對交通運輸?shù)谋O(jiān)控能力，有效控制電子眼的運行，以免交通執(zhí)法中出現(xiàn)漏洞。我國各地政府在交通業(yè)建設中，積極引進電氣自動化控制技術，完善交通監(jiān)控體系，目前，測速器、屏顯等多個交通項目中，均涉及到電氣自動化控制技術的使用。 

3.3 農(nóng)業(yè) 

農(nóng)業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展的基礎支持，為了推進農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，引入電氣自動化控制技術，全面建設智能農(nóng)業(yè)，加快農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展速度。以某地區(qū)農(nóng)業(yè)中的大棚種植為例，分析電氣自動化控制技術的應用。該地區(qū)傳統(tǒng)的大棚種植，是根據(jù)農(nóng)民種植經(jīng)驗分配工作，一旦控制不好溫度、濕度，即會影響大棚種植的經(jīng)濟效益。研究人員將電氣自動化控制技術引入到大棚種植內(nèi)，以育秧大棚為對象，構建智能控制系統(tǒng)，大棚內(nèi)安裝不同屬性的無線傳感器，專門收集大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，如：光照、含水量等，進行自動化的信息采集，傳感器采集的信號傳輸?shù)娇刂浦行?，比對標準的參?shù)指標，種植人員掌握大棚育秧的實際情況，同時根據(jù)對比結果調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的環(huán)境，遠程控制特定的設備。該大棚內(nèi)部安裝了高清視頻，同樣接入到控制中心，種植人員可以隨時查看育秧的狀態(tài)，電氣自動化控制技術的應用，輔助構建管理平臺，劃分為四個功能模塊，分布是傳感采集、視頻監(jiān)控、智能分析和遠程控制，整體控制育秧大棚的生長環(huán)境，為幼苗的培育提供優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。 

3.4 服務業(yè) 

人們對服務業(yè)的需求非常大，目的是方便人們的日常生活，特別是在電子產(chǎn)品上，更是體現(xiàn)出服務業(yè)對電氣自動化控制技術的需求。生活中的電子產(chǎn)品，大多應用了電氣自動化控制技術，如：智能手機、ipad、跑步機等，表明電氣自動化對服務業(yè)市場的推進作用[4]。近幾年，電氣自動化控制技術的應用，由服務業(yè)的電子產(chǎn)品，逐步轉(zhuǎn)型到企業(yè)內(nèi)，例如：餐飲服務中的“機器換人”概念，餐廳內(nèi)，機器人取代人工服務，提供點菜、傳菜等服務，機器人是餐飲業(yè)的發(fā)展趨勢，表明電氣自動化控制技術的重要性，此項技術在“機器換人”中，起到自動化的控制作用，是機器人開發(fā)中不可缺少的技術。 

4 結束語 

電氣自動化技術的發(fā)展和應用，表明了該項技術在行業(yè)運營中的重要性，滿足我國社會行業(yè)建設的基本需求。根據(jù)電氣自動化控制技術的應用，落實發(fā)展策略，充分發(fā)揮電氣自動化控制技術的潛力，保障其在未來的應價值。電氣自動化控制技術的發(fā)展和應用，必須符合現(xiàn)代企業(yè)的需求，由此才能規(guī)范控制技術的實踐應用。

 

     

參考文獻 

[1]賢陽.應用技術的發(fā)展是工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)的關鍵—2007年紐倫堡電氣自動化（系統(tǒng)和部件）展覽會紀實[J].自動化博覽，2008，Z1：28-30. 

[2]吳琦.煤礦電氣自動化控制技術中單片機的應用[J].硅谷，2015，3：118+120. 

篇7

目前，“中心”已擁有5萬元以上測試儀器30多臺，各類研究平臺12座，可資利用的教學和研究儀器設備約1500萬元。中心的建設推動了能源學科科學研究的發(fā)展：近3年來“中心”骨干成員承擔了省部級以上科研課題14個（其中國家級項目6個），國際合作項目2個；承擔市廳級項目11個，企業(yè)委托開發(fā)課題14個.獲批研究經(jīng)費總額超過1000萬元。發(fā)表了學術研究論文110多篇，其中被權威期刊和被SCI/EI收錄論文近40篇；出版專著（教材）4部；申報獲批授權技術專利30多項.轉(zhuǎn)讓技術成果5項；作為主要完成單位和完成者獲福建省科技進步獎二等獎1個、三等獎1個；廈門市科技進步獎二等獎1個、三等獎1個。

“中心”的建設對學校的教學工作也起到了良好的促進作用。依托“中心”這一科技創(chuàng)新平臺，新增設了10門專業(yè)課程的實驗：通過“中心”建設.集大熱能與動力工程專業(yè)與省內(nèi)近50家企業(yè)建立了緊密的產(chǎn)學研合作關系，構建了滿足專業(yè)人才培養(yǎng)需要的實踐教學基地，并承擔了省級教改項目“熱能工程卓越工程師培養(yǎng)”的試點工作。2011年.依托本平臺取得的教學成果《“熱能工程”創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系的構建與實踐》被評為集美大學第六屆教學成果一等獎。

另外，中心的建設對促進學術交流方面也起了積極作用?！爸行摹狈謩e于2008年5月、2008年8月和201O年11月承辦了三次全國性大型學術會議.“中心”的研究骨干還多次參加國內(nèi)外學術交流并被邀請擔任本學科國內(nèi)和國際頂級學術會議的會場主席.包括美國機械工程師學會動力工程分會2011年學術年會（ASMEPower2011）分會場主席、國際制冷大會分會場主席、中國工程熱物理學會全國學術年會分會場主席等，有力地提升了集美大學在國內(nèi)和國際的知名度。

推動產(chǎn)業(yè)進程

“中心”自成立以來就一直致力于清潔燃燒理論與技術、低溫余熱利用與工業(yè)過程節(jié)能、新能源開發(fā)與利用及與循環(huán)經(jīng)濟相關的能源綜合利用技術研究，為福建省的高效節(jié)能及可再生能源利用技術的產(chǎn)業(yè)化進程做出了一系列積極貢獻。

近年來.“中心”在冰蓄冷空調(diào)及低溫送風技術、烘干系統(tǒng)的優(yōu)化集成節(jié)能技術、旋風除塵技術、太陽能蝶形反射聚光光伏發(fā)電技術、余能（熱）回收利用技術、降低燃燒福建無煙煤鍋爐的飛灰含碳量技術、燃燒無煙煤鏈條爐的節(jié)能改造技術、先進的垃圾焚燒爐技術、燃油荷電霧化清潔燃燒技術、可再生能源與低品位熱能海水淡化技術等方面均取得了較大突破，已開發(fā)了10多項科技成果，為省內(nèi)近50家企業(yè)提供了節(jié)能減排技術服務，服務行業(yè)涉及電力、建材、化工、冶金、紡織印染等諸多領域。例如，與廈門同力節(jié)能科技有限公司簽訂了《立體多層次蝶型反射聚光光伏發(fā)電技術》技術轉(zhuǎn)讓協(xié)議，該項技術直接經(jīng)濟效益在年1000萬元以上；與鎮(zhèn)江市電站輔機廠有限公司共同進行了《低溫工業(yè)煙氣余熱資源化利用成套技術開發(fā)》，通過回收余熱，可為企業(yè)節(jié)省大量燃料從而產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益，每年可節(jié)能折價人民幣5000～；以上：與廈門銀鷺重工有限公司共同進行了《20t/h級高效燃燒福建無煙煤的CFB鍋爐技術開發(fā)》，每年通過煤的高效燃燒和資源綜合利用可增收500萬元以上。近年來.“中心”通過技術轉(zhuǎn)讓、技術服務、推廣新技術等形式進行了成果推廣，累積每年為企業(yè)產(chǎn)生經(jīng)濟效益近3500萬元。

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2009

Hardback

ISBN 9781848003378

Shin’ya Obara著

燃料電池技術作為一種新型發(fā)電技術引起了越來越多人的關注,技術水平也得到了很大發(fā)展,本書介紹了由燃料電池及其它發(fā)電裝置構成的分布式發(fā)電機組所組成的微電網(wǎng)的相關技術,作者Shin’ya Obara為日本苫小牧國家科技學院的教授,JSME,ASME,IEEE等多個學會成員,是《The Open Fuels and Energy Science Journal》,《Journal of Computational Science and Technology》,《International Conference on Electric Power and Energy Conversion Systems》,《Applied Mathematical Modeling》等多個雜志審稿人,出版著作17本,發(fā)表科技論文100多篇。

本書分為13章。1.考慮部分負荷及負荷波動的小型燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng),介紹了系統(tǒng)的組成與布置、能量平衡與目標函數(shù)、能量輸出特性等內(nèi)容;2.燃料電池供能網(wǎng)絡最小成本優(yōu)化配置方案,介紹了系統(tǒng)方案、熱水管路系統(tǒng)釋放熱能的數(shù)量、能量平衡、成本計算與目標函數(shù)、分析方法與案例研究、分析結果等內(nèi)容;3.分區(qū)協(xié)作管理模式引起的發(fā)電效率的提高,介紹了系統(tǒng)布置、微電網(wǎng)的發(fā)電效率、電力需求模型、分析方法并進行了案例研究,對分析結果進行了討論;4.采用負荷平衡及放熱損失方法考慮減小燃料電池容量的燃料電池供電系統(tǒng),介紹了負荷平衡和燃料電池的布置方案、分析方法并進行了案例分析;5.柴油發(fā)電裝置與燃料電池混合互聯(lián)微電網(wǎng)的設備布置方案,介紹了微電網(wǎng)模型、混合互聯(lián)微電網(wǎng)模型、設備布置、混合互聯(lián)微電網(wǎng)運行方法、柴油發(fā)電機特性與質(zhì)子交換膜型燃料電池特性、系統(tǒng)分析方法并進行了案例研究;6.分布式燃料電池廢熱的有效利用分析法,介紹了熱水管路放熱的途徑與數(shù)量、熱能平、熱水管路系統(tǒng)放熱的數(shù)量、燃料電池發(fā)電與供熱特性、能量需求方式與燃料電池容量,并進行了案例分析,對分析結果進行了研究;7.寒冷地區(qū)獨立房間燃料電池的負荷相應特性,介紹了系統(tǒng)布置、每部分裝置的時間常數(shù)、分析方法、分析結果與討論;8.可以控制裝置數(shù)量的燃料電池微電網(wǎng)的負荷響應特性,介紹了微電網(wǎng)的電能質(zhì)量、系統(tǒng)中各配置裝置的響應特性、控制變量與分析方法、微電網(wǎng)的負荷響應特性;9.質(zhì)子交換膜燃料電池與木質(zhì)生物質(zhì)發(fā)電機混合微電網(wǎng)動態(tài)特性,介紹了系統(tǒng)方案、質(zhì)子交換膜燃料電池與斯特林發(fā)電機的控制響應特性、該混合微電網(wǎng)動態(tài)特性分析結果;10.考慮到部分負荷運行時效率TIGA的燃料電池與氫發(fā)動機混合系統(tǒng),介紹了系統(tǒng)方案、設備特性,該混合系統(tǒng)的電力與熱能輸出特性,案例分析與結果討論;11.氫氣化城市煤氣發(fā)動機與燃料電池混合微電網(wǎng)二氧化碳排放分析,介紹了系統(tǒng)方案、設備特性、案例分析與結果討論;12.帶太陽能重整裝置的燃料電池系統(tǒng)的快速運算法則的發(fā)展,介紹了系統(tǒng)方案、能量與質(zhì)量平衡、該系統(tǒng)的動態(tài)運行預測、案例分析與結果討論;13.燃料電池與風力發(fā)電機微電網(wǎng)的功率特性,介紹了微電網(wǎng)模型,系統(tǒng)布置設備的響應特性,控制參數(shù)與分析方法,微電網(wǎng)的負荷響應特性。

本書結構清晰,表述深入淺出,理論分析之后都有相應的案例分析,有利于對所述內(nèi)容的理解。該書既可以作為電力相關專業(yè)本科生或研究生的教科書,也可以作為相關領域研究人員的參考資料。

論立勇,博士生

篇9

風力發(fā)電

目前，我國已超過美國，成為全球風電裝機容量最大的國家，同時也成為風能設備最大的生產(chǎn)國。隨著國內(nèi)風電產(chǎn)業(yè)鏈日臻完善、研究規(guī)模不斷擴大，成本下降非常顯著，競爭力也逐漸增強，但是在產(chǎn)業(yè)鏈最上游的新型材料及半導體器件（控制芯片、電力電子器件等）研究方面仍較落后，主要研究工作集中在中下游的風電整機制造、關鍵零部件配套（發(fā)電機、電控、傳動系統(tǒng)等）以及并網(wǎng)技術領域。

沈陽工業(yè)大學在風電整機制造方面具有很強的實力，是我國最早從事風力發(fā)電技術研究的少數(shù)高校之一，設置有風能技術研究所，師資力量完善，先后承擔過多項大型橫、縱向課題，成果顯著。其設計的具有自主知識產(chǎn)權的1.5MW風電機組實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，占據(jù)一定的市場地位，產(chǎn)學研結合能力很強。

華北電力大學作為教育部直屬高校中唯一的以電力為學科特色的大學，成立了國內(nèi)首家“可再生能源學院”，下設風能與動力工程專業(yè)，未來還將籌備生物質(zhì)發(fā)電和太陽能利用專業(yè)。研究內(nèi)容以大容量風力發(fā)電接入，對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的影響為主，主要研究包括：風電場建模與仿真、風能資源測量與評估、風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、風力發(fā)電機組只能控制與優(yōu)化運行、低速風能利用策略與先進風力發(fā)電理論，充分發(fā)揮了其在電力系統(tǒng)方面的優(yōu)勢。

重慶大學機械傳動國家重點實驗室，借助其在機械傳動領域的優(yōu)勢，在風電機組齒輪箱設計、動態(tài)特性研究、工作模態(tài)測量及制造工藝方面有深入的研究，并且產(chǎn)學研結合。

汕頭大學新能源研究所在大型風電機組空氣動力學、結構強度及結構動力學研究方面頗有作為，自行開發(fā)了大型風力機優(yōu)化設計系列軟件。

浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室對風力發(fā)電系統(tǒng)中的液壓技術有深入研究，包括風機制動系統(tǒng)、定槳距控制和變槳距控制等。

同濟大學機械工程學院在風電機組葉片動力學分析、結構優(yōu)化設計、剛柔耦合系統(tǒng)模型分析方面經(jīng)驗豐富。

東南大學在風力發(fā)電機研究、設計方面走在前列。近期又集合學校優(yōu)勢學科，建立了風力發(fā)電研究中心，致力于以風力發(fā)電為核心的可再生能源發(fā)電及應用技術的基礎研究。

電控方面，清華大學、北京交通大學、中科院電工所都有很強的實力。清華大學電機工程與應用電子技術系原名電機工程系，歷史悠悠，師資力量雄厚，在風電接入對電力系統(tǒng)影響、風電機組建模仿真、風電變流器設計及控制等方面有深入研究。北京交通大學電氣工程學院早期隸屬于鐵道部，主要服務于我國軌道交通電傳動裝備產(chǎn)業(yè)，在大功率電力電子技術領域積累了豐富經(jīng)驗，研究實力在國內(nèi)高校處于領先地位。新能源研究所成立后從事大功率風電機組（直驅(qū)或雙饋）并網(wǎng)變流器、中大功率光伏發(fā)電逆變器、風電機組仿真及主控系統(tǒng)、微網(wǎng)技術研究，產(chǎn)學研結合能力很強。中科院電工所新能源發(fā)電技術研究組是國內(nèi)最早研究風力發(fā)電、太陽光伏發(fā)電的單位之一，其大型并網(wǎng)風電機組控制及變流技術、變槳距控制技術以及風電場集中和遠程監(jiān)控技術等較成熟，還有一些特色研究工作包括：風/光互補、風/柴系統(tǒng)及其控制逆變技術、控制逆變技術等。

光伏發(fā)電

光伏發(fā)電具有系統(tǒng)簡單以及維護方便等特點，應用面較廣，現(xiàn)在全球裝機總容量已經(jīng)開始追趕傳統(tǒng)風力發(fā)電。太陽能發(fā)電主要分為并網(wǎng)電源系統(tǒng)和離網(wǎng)電源系統(tǒng)，目前大規(guī)模使用的主要是并網(wǎng)系統(tǒng)，一般包括光伏電池組件、光伏逆變器、配電柜、監(jiān)控系統(tǒng)等。其中光伏電池組件將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，光伏逆變器與風能變流器類似，可以將光伏電池組件產(chǎn)生的不穩(wěn)定電能變成穩(wěn)定的電能并入電網(wǎng)。

我國光伏業(yè)正處在爆發(fā)式增長期，中國大陸和臺灣的光伏電池廠商占全球總電池產(chǎn)量59%的份額。與風電產(chǎn)業(yè)鏈類似，除了最上游的化合物、硅片提純、加工外，我國已形成了較完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，包括晶體硅、薄膜電池片及組件加工、光伏逆變器、系統(tǒng)集成、能源投資商等。

國內(nèi)高校對于光伏系統(tǒng)研究主要集中于工程應用方面，合肥工業(yè)大學教育部光伏系統(tǒng)工程研究中心是我國迄今為止唯一的專門從事光伏系統(tǒng)技術研究的國家重要的科學研究基地，掛靠合肥工業(yè)大學電氣與自動化工程學院，主要從事光伏組件建模及仿真、光伏逆變器設計及控制、工程化應用等研究工作，產(chǎn)學研結合較好，承擔多個大型光伏電站設計工作。

海外院校

由于新能源行業(yè)涉及領域多、范圍廣，以及我國新能源行業(yè)開始起步，人才的缺乏已經(jīng)成為極為突出的問題，國家、社會、高校、企業(yè)都在積極努力培養(yǎng)這方面的人才，學生的擇校就業(yè)也因此變得十分靈活。同時，也因為剛剛起步，目前面臨的多是工程應用技術類問題，因此我們的相關研究工作主要分布在中下游，從前面的介紹也可以看出，在新能源上游高端領域，由于技術壁壘很高，國內(nèi)的研究工作相對較少，但是可以選擇留學歐美高校，得到更進一步的提高。

澳大利亞新南威爾士大學光伏研究中心，由有著“太陽能之父”之稱的馬丁·格林教授領導，專注光伏電池的研究，自上世紀80年代起，30年間畢業(yè)于新南威爾士大學光伏中心的中國留學生已經(jīng)撐起了中國光伏產(chǎn)業(yè)的半壁江山。如今，在屈指可數(shù)的幾大領頭光伏企業(yè)中——尚德、中電光伏、英利、賽維LDK都有新南威爾士大學畢業(yè)生的身影，其科研實力可見一斑。

在歐洲，各國都十分重視新能源的開發(fā)利用。作為生態(tài)村理念的首創(chuàng)國，丹麥是能源問題解決得最好的國家之一。早在2006年，我國就與丹麥簽署了“可再生能源”合作項目，國內(nèi)許多高校分別與丹麥高校開展聯(lián)系。丹麥奧爾堡大學能源技術學院在風力發(fā)電、分布式發(fā)電、電力系統(tǒng)、電力電子及控制技術等領域有深入研究經(jīng)驗，并且與許多國家和組織開展合作，產(chǎn)學研實力很強。特別是在風力發(fā)電領域優(yōu)勢突出，核心研究領域包括：風力發(fā)電機組及風電場的控制與監(jiān)測、仿真、設計、優(yōu)化。

隨著新能源技術發(fā)展以及各項政策效應的逐步顯現(xiàn)，開發(fā)利用新能源的成本將明顯下降，為人類清潔能源利用和產(chǎn)業(yè)結構升級帶來歷史性機遇，新能源終將成為今后世界上的主要能源之一。

Tips：新能源材料與器件專業(yè)優(yōu)勢院校

文/南京航空航天大學 郭棟梁

該專業(yè)重點是研究與開發(fā)新一代高性能綠色能源材料、技術和器件（如通訊、汽車、醫(yī)療領域的動力電源），發(fā)展“新能源材料”(新型鋰離子電池材料、新型燃料電池材料和新型太陽能電池材料)的學術研究方向。

新能源材料與器件專業(yè)設置，主要依托化學化工學院，跨能源科學、材料科學、化學等多個學科，擬培養(yǎng)能掌握新能源材料專業(yè)基本理論、基本知識和工程技術技能，掌握新能源材料組成、結構、性能的測試技術與分析方法，了解新能源材料科學的發(fā)展方向，具備開發(fā)新能源材料、研究新工藝、提高和改善材料性能的基本能力的新能源材料專門人才。畢業(yè)生可在化學能源、太陽能及儲能材料等新能源材料領域從事科學研究與教學、技術開發(fā)、工藝設計等方面工作，也可繼續(xù)攻讀新能源材料及相關學科高層次專業(yè)學位。

新能源技術是21世紀世界經(jīng)濟發(fā)展中最具有決定性影響的五個技術領域之一，新能源材料與器件是實現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術的關鍵。新能源材料與器件本科專業(yè)是適應我國新能源、新材料、新能源汽車、節(jié)能環(huán)保、高端裝備制造等國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要而設立的，是由材料、物理、化學、電子、機械等多學科交叉，以能量轉(zhuǎn)換與存儲材料及其器件設計、制備工程技術為培養(yǎng)特色的戰(zhàn)略性新興專業(yè)。

高校特色：

華東理工大學

以半導體材料技術、化學電源技術、太陽電池技術等為特色。未來就業(yè)集中在光伏太陽能、新能源開發(fā)和利用以及半導體材料器件的設計、化學電池開發(fā)等。

東南大學

依托電子科學與技術大類專業(yè)背景，專業(yè)內(nèi)容側重光電子材料及其應用方面，主要針對太陽能材料制備、檢測和應用，可以拓展到生物能等其他新能源。

四川大學

篇10

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

Analyses the micro network control research status

DUAN Xiao-rui，LI Jin，ZENG Zhao-wei

（College of Electrical Engineering， Guizhou University， Guiyang Guizhou，550025）

Abstract： In recent years， Distributed Generation obtained more and more attention and application， and by the small capacity of distributed power network research. This paper first introduces the concept of micro network and micro network control strategy， and then summarizes and analyzes the current research status of micro network.

Key words： Micro network；The control strategy；The status quo

引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，近年來用電負荷正急劇增長。與此同時，能源危機與環(huán)境保護的壓力正逐漸加大，化石燃料的迅速消耗和燃燒應用中產(chǎn)生的污染問題也已嚴重影響到了人們的正常生活。因此，綠色清潔的新能源以及可再生能源的應用得到了越來越多的重視。分布式發(fā)電將分散存在的清潔能源轉(zhuǎn)化為電能，使分布式能源得到最有效的利用，因此分布式發(fā)電技術為清潔能源的推廣應用提供了有力的技術支撐[1]。分布式發(fā)電技術不斷發(fā)展，將分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以微網(wǎng)的形式運行，與大電網(wǎng)互為支撐，是發(fā)揮分布式發(fā)電供能系統(tǒng)能效的最有效方式。

微網(wǎng)概念

微網(wǎng)是一種可將各種小型分布式電源組合起來為當?shù)刎摵商峁╇娔艿牡蛪弘娋W(wǎng)。它具有聯(lián)網(wǎng)和孤島兩種運行模式，能提高負荷側的供電可靠性。微網(wǎng)中的分布式電源常采用電力電子接口連接到微網(wǎng)，這增加了分布式電源接口控制的靈活性，但是減少了系統(tǒng)的慣性。微網(wǎng)缺少慣性和運行模式的多樣性增加了系統(tǒng)在維持能量平衡及頻率穩(wěn)定等方面的控制難度。微網(wǎng)既可以通過配電網(wǎng)與大型電力網(wǎng)并聯(lián)運行，形成一個大型電網(wǎng)與小型電網(wǎng)的聯(lián)合運行系統(tǒng)，也可以獨立地為當?shù)刎摵商峁╇娏π枨?。該靈活運行模式大大提高了負荷側的供電可靠性。同時，微網(wǎng)通過單點接入電網(wǎng)，可以減少大量小功率分布式電源接入電網(wǎng)后對傳統(tǒng)電網(wǎng)的影響。

微網(wǎng)控制策略

微網(wǎng)在實際運行中需要解決的關鍵問題之一就是控制問題。當微網(wǎng)中的負荷或網(wǎng)絡結構發(fā)生變化時，如何通過對微網(wǎng)中各種微電源進行有效的協(xié)調(diào)控制，以保證微網(wǎng)在不同運行模式下都能夠滿足負荷的電能質(zhì)量要求，是微網(wǎng)能否可靠運行的關鍵[2]。

目前的微網(wǎng)控制方案，按整體控制策略可分為對等控制、主從控制。主從控制一般是指底層微電源的控制是一種主從控制結構：以一個微電源作為主單元，其控制器作為主控制器，其余微電源的控制器作為從控制器。從控制器必須服從主控制器，其之間的通信聯(lián)系是強聯(lián)系，一旦通信失敗，微網(wǎng)將無法正常工作。主從控制策略主要用于孤島運行時的微網(wǎng)。對等控制就是微網(wǎng)中每個微電源地位相等，不存在起主要支撐作用的主控制單元。對等控制策略基于下垂控制法，分別將頻率和有功功率、電壓和無功功率關聯(lián)起來，通過一定的控制算法，模擬傳統(tǒng)電網(wǎng)中的有功、頻率特性曲線和無功、電壓曲線，實現(xiàn)電壓、頻率的自動調(diào)節(jié)而無須借助于通信。

下垂控制、恒壓恒頻控制和恒功率控制是目前常見三種的微電源接口逆變器控制方法。下垂控制方法就是使接口逆變器模仿傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的下垂特性，通過有功和無功來調(diào)節(jié)微電源輸出的頻率和電迅。該控制方法是基于本地測量的有功和無功值對逆變器進行控制，各微電源之間不需要通信，因此一般用于對等控制策略中[3]。恒壓恒頻控制通過直接給定電壓和頻率的參考值，設計控制器來調(diào)節(jié)接口逆變器的輸出電壓和頻率，主要用于孤島運行模式，給微網(wǎng)提供頻率和電壓的支撐[4]。主從控制策略中主微電源的控制一般釆用此控制方法。通常PQ控制用于并網(wǎng)運行狀態(tài)。設計控制器在并網(wǎng)運行時使逆變器按照給定的有功和無功參考值輸出功率，微電源一般不參與電壓、頻率的調(diào)節(jié)，主要由大電網(wǎng)提供支撐[5]。當處于孤島運行狀態(tài)時，微網(wǎng)必須中有維持電壓和頻率的微電源。

研究現(xiàn)狀

微電網(wǎng)是目前國內(nèi)外學者的研究熱點，其靈活的運行方式、高質(zhì)量的供電服務以及綠色高效的經(jīng)濟性能，使其具有良好的發(fā)展前景。我國對微網(wǎng)的研究尚處于起步階段，在國家科技部“863計劃先進能源技術領域2007年度專題課題”中已經(jīng)包括了微網(wǎng)技術，目前中國科學院電工研究所、清華大學、天津大學等單位相繼開始了對微網(wǎng)的研究。

文獻[6]通過對微網(wǎng)實驗系統(tǒng)微網(wǎng)主從控制模式和對等控制模式進行比較，得到結論：主從控制微網(wǎng)系統(tǒng)可以實現(xiàn)電壓和頻率的無差控制，但對主控單元有很強的依賴性，主控單元的選擇至關重要； 若微網(wǎng)中存在燃機等輸出穩(wěn)定且易于控制的DG時，應優(yōu)選其作為主控單元，而光伏風力等間歇性DG作為從控單元； 若微網(wǎng)中不含有可控DG，則選擇儲能裝置為主控單元，但儲能裝置容量將限制其長時間孤島運行。對等控制微網(wǎng)具有冗余性，但沒有考慮系統(tǒng)電壓與頻率的恢復問題，屬于有差控制，魯棒性差，并且在控制和應用上尚存在若干關鍵技術問題亟待攻克，目前僅限于實驗研究階段。

文獻[7]研究了下垂控制和混合控制的微源控制方法，并建立了微網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型， 針對計劃孤網(wǎng)和非計劃孤網(wǎng)中的下垂控制和混合控制進行了仿真分析。仿真結果驗證了2種控制方式對維持微網(wǎng)孤網(wǎng)穩(wěn)定的有效性，并且任何控制方式下，微網(wǎng)再并網(wǎng)時均需對微源出力進行重新調(diào)整，才能平滑過渡至并網(wǎng)穩(wěn)定運行模式。

文獻[8]分析了微網(wǎng)中多個分布式電源采用 P-f 和 Q-V 下垂控制時，微網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性。根據(jù)微網(wǎng)內(nèi)分布式電源的輸出特性和負荷需求特性，設計了一種分布式電源層對等控制與主從控制相結合的微網(wǎng)控制策略，并分析了采用此控制方案后微網(wǎng)在不同運行情況下的暫態(tài)特性。

文獻[9]主要研究了微電源接口逆變器的控制方法，通過建立下垂控制小信號模型，仔細分析了電壓頻率、電壓幅值下垂參數(shù)和低通濾波器的截止頻率三個參數(shù)對于系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。將微電源等效為直流源或經(jīng)整流后的直流源，在坐標系中建立了三相逆變器的數(shù)學模型；在分析微電源逆變器控制方法和原理的基礎上，設計了基于下垂特性的雙環(huán)反饋控制器、PQ控制器。

文獻[10]只考慮并網(wǎng)后電網(wǎng)向微網(wǎng)注入功率時，對含有一個DG的微網(wǎng)并網(wǎng)過程仿真，研究了并網(wǎng)過程中頻率和電壓波動變化，著重分析了在并網(wǎng)前開關兩側電壓相對相位超前和落后的兩種不同情況，提出了微網(wǎng)并網(wǎng)的最佳控制策略：并網(wǎng)時開關兩側的電壓差必須很小，理想狀態(tài)為零；電網(wǎng)頻率必須稍高于微網(wǎng)頻率；并網(wǎng)時刻電網(wǎng)電壓必須超前于微網(wǎng)電壓。

文獻[11]詳細分析了PQ控制和V/f控制的原理和方法，對相應的控制器進行設計，并在此基礎上建立起微網(wǎng)的模型。通過不同運行方式仿真驗證了該模型的運行特性，從而證明了控制策略的有效性和正確性。

文獻[12]分析了傳統(tǒng)的下垂控制策略在微電網(wǎng)系統(tǒng)中應用所存在的缺陷，并提出采用倒下垂控制與下垂控制相結合的綜合控制策略。該策略在改善微電網(wǎng)的穩(wěn)定性，最大限度地限制過流情況發(fā)生等方面都具有顯著特點，而且能實現(xiàn)微電網(wǎng)在網(wǎng)絡結構或狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程的無縫切換，同時也為不同響應時間的儲能裝置選擇合適的控制策略提供了可能。

由以上的分析可知，目前我國針對微網(wǎng)控制的研究主要集中在下垂控制、恒壓恒頻控制和恒功率控制三種控制方式，在假定條件下通過對其控制原理和方法的分析進行控制器設計，進而搭建模型進行仿真，從而驗證控制策略的有效性。

總結

面對能源危機的挑戰(zhàn)，加強綠色能源的利用，既符合國家的能源政策，又可以緩解現(xiàn)階段能源供求緊張的關系。智能微網(wǎng)的出現(xiàn)，可以較好地解決整個電網(wǎng)控制的復雜性。雖然目前微網(wǎng)的實用化還存在著各種各樣的困難，但微網(wǎng)在降低能耗以及補充電網(wǎng)不足方面的優(yōu)點會促進專家學者的研究，微網(wǎng)的巨大潛力會凸現(xiàn)出來。

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