時間：2023-03-03 15:58:32
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在“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的指引下，史無前例的“西氣東輸”工程全面施工，引進(jìn)液化天然氣和管道氣項目也全面開展。國家重點支持發(fā)展的天然氣燃?xì)狻羝啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程首批聯(lián)合招標(biāo)項目裝機(jī)總?cè)萘?000MW，計劃于2005~2006年建成發(fā)電。以引進(jìn)技術(shù)形成自主開發(fā)能力為目標(biāo)的燃?xì)廨啓C(jī)制造產(chǎn)業(yè)也在分階段實現(xiàn)。我國天然氣燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電進(jìn)入一個新的發(fā)展時期。
據(jù)統(tǒng)計，2001年世界天然氣消費量達(dá)24049億立方米，天然氣在世界能源消費結(jié)構(gòu)中的比例達(dá)24.7%。第16世界石油大會報告認(rèn)為2010年全球天然氣消費量將增加到49000億立方米，且預(yù)計到2040年天然氣在世界能源消費結(jié)構(gòu)中的比例將上升到51%。
當(dāng)今世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家能源結(jié)構(gòu)中天然氣所占比例為：美國25.8%，英國38.1%，俄羅斯54.6%。而我國僅為2.5%。
此外在1995年世界電力結(jié)構(gòu)中天然氣發(fā)電占18.54%，當(dāng)時我國是1.4%。近期我國天然氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝機(jī)容量將有增加，但預(yù)計到2006年天然氣發(fā)電在電力結(jié)構(gòu)中的比重僅達(dá)2.7%。
以上統(tǒng)計說明，我國在天然氣應(yīng)用和天然氣發(fā)電上與世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有巨大差距，努力推動我國天然氣發(fā)電的任務(wù)是緊迫的，也是有很大發(fā)展空間的。
一優(yōu)質(zhì)燃料天然氣應(yīng)主要用于燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)的高效發(fā)電。
天然氣是化石能源中最潔凈的燃料，在燃燒性能、熱值、運輸?shù)雀鞣矫娑际亲顑?yōu)質(zhì)的燃料。燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電應(yīng)用熱力學(xué)上布雷頓循環(huán)和朗肯循環(huán)相結(jié)合，既有利于高品位能量的轉(zhuǎn)換，又能充分利用較低品位的能量，具有能源綜合利用和最高效率的優(yōu)點。當(dāng)今燃?xì)狻羝啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電熱效率已達(dá)到60%，遠(yuǎn)高于常規(guī)或超臨界火力發(fā)電水平，（見表1）。
應(yīng)用天然氣燃料燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的另一個優(yōu)點是最低的環(huán)境污染排放。燃?xì)廨啓C(jī)具有優(yōu)良的燃燒特性，控制低污染排放技術(shù)水平不斷提高。天然氣燃?xì)?蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組與常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組相比具有最低的污染排放，被稱為“綠色能源”，是可持續(xù)發(fā)展最有希望的發(fā)電技術(shù)（見表2）。
表2裝機(jī)容量500MW燃用天然氣電廠和燃煤電廠的環(huán)境影響比較
注：1原煤熱值按全國平均值19678kJ/kg(4700kcal/kg)計；
2原煤含硫按1.1%，灰份按27%計；
3年耗煤量150萬噸，除塵效率98.5%；
4燃天然氣電廠值取國外資料
由于天然氣燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)是最理想的發(fā)電方式，世界燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝機(jī)容量大幅度增長。1996年6月到1997年5月世界燃?xì)廨啓C(jī)訂貨總功率數(shù)28222MW，1998年6月到1999年5月訂貨總功率翻了一番，達(dá)到64254MW。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電已是電力結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，在新增發(fā)電容量中更占主要份額。據(jù)報告美國南方電力公司發(fā)電新增裝機(jī)容量中燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)占90%以上。
二我國燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電應(yīng)是電力結(jié)構(gòu)中的又一重要組成部分
世界能源結(jié)構(gòu)中，煤炭仍是最豐富的資源。預(yù)測全球石油儲量尚可開發(fā)60年，天然氣有120年，煤炭則有200年。我國對煤炭的依賴尤為重要。中國是煤炭大國，現(xiàn)探明的天然氣儲量有限，應(yīng)用天然氣還要依靠進(jìn)口，在天然氣發(fā)電方面也剛起步。我國以燃煤火電為主的狀況將會持續(xù)一個漫長的歲月。
但是我國應(yīng)積極發(fā)展天然氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，目的是優(yōu)化我國電力結(jié)構(gòu)，提升我國電力技術(shù)水平。這就要求充分發(fā)揮天然氣燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的優(yōu)點，來加速發(fā)展我國天然氣發(fā)電。
燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電與常規(guī)火力發(fā)電相比，除具有熱效率高、排放污染少外，還具有靈活機(jī)動、調(diào)峰性能好，以及投資低、建設(shè)周期短、占地面積少等一系列優(yōu)點。
燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在電力結(jié)構(gòu)中最適當(dāng)?shù)奈恢没蛴猛臼牵?/p>
1人口密集地區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)；2負(fù)荷中心或電網(wǎng)末梢，以及用電極度緊張地區(qū)；
3主要用于電網(wǎng)的調(diào)峰
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和人民生活水平的提高，在相當(dāng)長的時期內(nèi)，我國一方面會存在電力緊張的狀況，另一方面電力負(fù)荷常常是多變、復(fù)雜且具有不穩(wěn)定性，例如：
1隨著電力總量增長，負(fù)荷峰谷差矛盾十分突出；
2社會專業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的提高，促進(jìn)地區(qū)性電力負(fù)荷分布不平衡；
3農(nóng)村城市化和偏遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全國大電網(wǎng)建設(shè)仍跟不上廣大地區(qū)發(fā)展用電需求；
4電力負(fù)荷的季節(jié)性變化也越來越大。
此外大型水電站和核電站建成后在電網(wǎng)中以基本負(fù)荷發(fā)電，電網(wǎng)則急需配置充分的調(diào)峰機(jī)組。
可見，我國必須將火電、水電、核電和各種先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，也必須加快發(fā)展天然氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)。燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)以其自身特點在電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電應(yīng)是電力結(jié)構(gòu)中的又一重要組成部分。
三燃用天然氣的分布式燃?xì)廨啓C(jī)冷、熱、電聯(lián)供，可望為解決電力負(fù)荷峰谷差找到有效途徑。
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，用于空調(diào)、取暖的電力負(fù)荷明顯增加，造成日負(fù)荷和季節(jié)性負(fù)荷的峰谷差，這是世界各工業(yè)國家普遍存在的問題。我國現(xiàn)今人均用電擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工業(yè)發(fā)達(dá)國家的水平。我國電力的增長，其中一大部分將是滿足生活用電的增長。生活用電包括取暖、空調(diào)等各方面的電力消耗，伴隨著電力負(fù)荷的增長又加劇峰谷差的擴(kuò)大。
按深圳市統(tǒng)計為例，2000年月最大負(fù)荷為210～339.5萬千瓦，月用電量為83177～187048萬千瓦時，季節(jié)性峰谷差達(dá)129.5萬千瓦；2002年月最大負(fù)荷為296.7～480萬千瓦，月用電量為112630～261780萬千瓦時，季節(jié)性峰谷差達(dá)183.3萬千瓦。據(jù)預(yù)測今年深圳市最高負(fù)荷將達(dá)到600萬千瓦，季節(jié)性峰谷差將超過200萬千瓦。據(jù)深圳市供電部門預(yù)計，深圳市現(xiàn)有空調(diào)負(fù)荷很可能超過100萬千瓦。
在電力發(fā)展中可按滿足高峰負(fù)荷來擴(kuò)大裝機(jī)容量，必須配備一批調(diào)峰機(jī)組或增加備用容量。這將會帶來電網(wǎng)調(diào)整的困難，也影響電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)代電力系統(tǒng)在繼續(xù)發(fā)展以大型機(jī)組為核心大電網(wǎng)的同時，又注重中、小型發(fā)電的互補(bǔ)作用。以天然氣直燃的微型燃?xì)廨啓C(jī)分布式冷、熱、電聯(lián)供，可使用管網(wǎng)或車運天然氣，大大減少在電網(wǎng)上的耗電，可化解電網(wǎng)峰谷差矛盾，提高電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，這已成為當(dāng)代電力發(fā)展中的又一熱點。
微型燃?xì)廨啓C(jī)簡單循環(huán)效率達(dá)40%，壽命45000小時。微型燃?xì)廨啓C(jī)用于能源綜合利用的冷、熱、電聯(lián)供熱效率可達(dá)80～90%。目前美國、歐洲、日本都已批量生產(chǎn)微型燃?xì)廨啓C(jī)，其性能見表3。
表3先進(jìn)微型燃?xì)廨啓C(jī)主要性能指標(biāo)
性能指標(biāo)
高效率燃料—電力轉(zhuǎn)換效率至少為40%，熱電聯(lián)產(chǎn)效率>85%
環(huán)境氮氧化物（NOx）<7ppm(燃天然氣)
耐久性大修期之間可靠運行1000小時，運行壽命至少為45000小時
發(fā)電費用系統(tǒng)成本<500美元/kW，發(fā)電費用能與市場應(yīng)用替代方案（包
括電網(wǎng)）具有競爭力
燃料適應(yīng)性可選用多種燃料，包括柴油、乙醇、垃圾掩埋場瓦斯和生化燃料
我國科技部863計劃中有自主產(chǎn)權(quán)微型燃?xì)廨啓C(jī)的開發(fā)項目，正在試制100kW渦輪初溫900℃，簡單循環(huán)供電效率29%的微型燃機(jī)，2004年將制成樣機(jī)。我國發(fā)展天然氣微型燃?xì)廨啓C(jī)的冷、熱、電聯(lián)供的條件逐步具備，這將為我國解決峰谷差矛盾找新的出路。
四應(yīng)根據(jù)天然氣燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的特點研究制定合理的政策，進(jìn)一步推動天然氣發(fā)電的發(fā)展。
當(dāng)前我國天然氣燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電正處于起步階段，國家尚無完善的政策法規(guī)按燃機(jī)電廠在電網(wǎng)中發(fā)揮的特殊作用來制定合理的電價。而天然氣作為優(yōu)質(zhì)燃料，價格偏高，且國內(nèi)價格比現(xiàn)行國際價格更高。天然氣燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在經(jīng)濟(jì)上與常規(guī)燃煤火力發(fā)電機(jī)組相比還缺少競爭力，而這點常常會限制新穎發(fā)電技術(shù)發(fā)揮作用，影響我國電力建設(shè)的普遍水平（見表4）。
表4天然氣燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)與常規(guī)火力機(jī)組的燃料成本的比較
天然氣燃?xì)猓?/p>
蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電常規(guī)燃煤火力發(fā)電
燃料單價1.45/m3360元／標(biāo)煤噸
燃料熱值8942kcal/m37000kcal/kg
熱效率55.4%35%
單位燃料消耗量0.162kg/kw•h0．370kg/kw•h
燃料成本0.2354元／度0.1332元／度
在市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律支配下，根據(jù)同網(wǎng)、同質(zhì)、同價和公平競爭的原則，天然氣燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電的重要作用，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)價值上合理的反映出來。
例如天然氣燃?xì)廨啓C(jī)在電網(wǎng)中擔(dān)當(dāng)調(diào)峰或作備用容量，首先會使機(jī)組頻繁起停，直接影響經(jīng)濟(jì)性和降低設(shè)備維修間隔周期，增加運行成本。根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)計規(guī)律，機(jī)組起停一次相當(dāng)于10~20個當(dāng)量運行小時。承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰作用的燃?xì)廨啓C(jī)，年起停次數(shù)一般大于300次以上，相當(dāng)于增加了3000~6000個運行小時數(shù)。如果實際運行3500小時，機(jī)組當(dāng)量運行小時數(shù)已達(dá)6500~9500小時。
再考慮到調(diào)峰機(jī)組在負(fù)荷低谷時段不發(fā)電，在高峰或平峰時段也常減負(fù)荷，機(jī)組年運行小時數(shù)經(jīng)折合后約為3500小時。若是擔(dān)當(dāng)電網(wǎng)備用的機(jī)組其年運行小時數(shù)更低。年運行小時數(shù)低的調(diào)峰機(jī)組比以基本負(fù)荷連續(xù)長期運行機(jī)組的運行成本將隨運行小時數(shù)的減少而成比例增加。因電網(wǎng)需要而擔(dān)當(dāng)調(diào)峰任務(wù)的機(jī)組，折合年運行小時3500小時，但發(fā)電的價值卻與7000小時左右的基本負(fù)荷相當(dāng)。
調(diào)峰機(jī)組只能依靠合理的峰谷電價差來彌補(bǔ)其調(diào)峰帶來的經(jīng)濟(jì)損失。發(fā)改委[2003]14號文確定峰、谷時段電價差在2~5倍之間。實際價格差應(yīng)取在上限才趨向合理。
此外，對燃?xì)廨啓C(jī)低排放污染的優(yōu)點在電價上也應(yīng)反映。這項電價的補(bǔ)償應(yīng)與常規(guī)燃煤火力發(fā)電因必須采用脫硫工藝而得到的補(bǔ)償相當(dāng)。例如深圳媽灣4＃機(jī)組總投資15億，其中海水脫硫設(shè)備投資2.17億，約占總投資額的14.5％。其4＃機(jī)組的電價由當(dāng)前的0.52元／度提高到0.57元／度。燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)電廠的環(huán)保電價補(bǔ)償政策可參考這種電價補(bǔ)償?shù)姆椒▉碇贫ā?/p>
人口是影響能耗的重要因素，全球人口的增加將造成能耗增加，導(dǎo)致大氣層中二氧化碳濃度上升，使氣溫上升，全球變暖。
在發(fā)電領(lǐng)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(shè)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(shù)可分為水力發(fā)電；風(fēng)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?zé)岚l(fā)電。
水力發(fā)電
水力發(fā)電是目前發(fā)電技術(shù)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(hù)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(fēng)力發(fā)電
歐洲和美洲在風(fēng)力渦輪的發(fā)展上處于領(lǐng)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(yīng)用迅速取得進(jìn)展。三菱重工(MHI)已在美國加州安裝了660臺275千瓦級的風(fēng)力渦輪。實際應(yīng)用的這些渦輪機(jī)，其輸出功率范圍從100千瓦到600千瓦，而兆瓦級的風(fēng)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(shù)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(jī)；在后一種情況下，通過p-型和n-型半導(dǎo)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(jī)；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(yīng)用了塔型和曲線-直線型冷凝器，用熱水蓄熱設(shè)施予以補(bǔ)充。美國在1982年開始對10兆瓦級的發(fā)電機(jī)進(jìn)行研究，隨后建成了實際應(yīng)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(qiáng)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(yīng)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(yīng)用一補(bǔ)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(yīng)用低沸點混合液體改善蘭金循環(huán)。
光伏發(fā)電
應(yīng)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(shù)，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(shù)。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(qiáng)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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(hù)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?zé)岚l(fā)電
可供發(fā)電的地?zé)豳Y源可粗分為蒸汽、蒸汽和熱水二相流、熱水。地?zé)嵴羝刹患犹幚碇苯右肫啓C(jī)；而二相流被分為熱水和蒸汽，熱水通過閃蒸器變?yōu)檎羝肫啓C(jī)的低壓側(cè)。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(cè)的熱水使輔助側(cè)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(shù)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(yīng)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?zé)豳Y源觀點看，預(yù)計未來會發(fā)展小型(便攜式)發(fā)熱發(fā)電裝置。
洋能發(fā)電
當(dāng)今世界，環(huán)境污染日益加劇，環(huán)境保護(hù)已成為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。臨沂市是魯西南重要的商貿(mào)樞紐，近幾年來，隨著商貿(mào)批發(fā)市場規(guī)模的發(fā)展，城市人口迅速增加。相應(yīng)的城市生活垃圾的數(shù)量也在急劇增加，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在每天產(chǎn)生城市生活垃圾約600噸左右，并以每年平均10%增長率遞增。臨沂市政府把垃圾處理列為99年度市政府“為民十大工程”之一，決定投資5000萬元，在臨沂市城西北36公里處征地1500畝，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500畝，現(xiàn)在正在進(jìn)行勘探、水文調(diào)查、基礎(chǔ)處理等前期工作。
城市生活垃圾的處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。填埋法方便易行，處理量大，是現(xiàn)在城市垃圾處理的一種主要方法，但是易造成二次污染，特別是垃圾中的一些有毒有害物質(zhì)填埋腐爛后，滲透到地下，引起地下水的污染；同時產(chǎn)生的一些有害氣體
造成環(huán)境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效的方法，使城市垃圾處理基本上達(dá)到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實現(xiàn)了能源的綜合利用。
2垃圾發(fā)電供熱技術(shù)的可行性分析
城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發(fā)電的是德國和法國，近幾十年來，美國和***在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當(dāng)迅速。目前，***擁有垃圾發(fā)電廠一百多座，發(fā)電總?cè)萘吭?20MW以上，單臺設(shè)備最大處理垃圾能力為552噸/日。
我國垃圾焚燒發(fā)電供熱技術(shù)起步較晚，現(xiàn)在還處于研究開發(fā)階段。現(xiàn)已建立的部分垃圾發(fā)電站，基本上是引進(jìn)國外的設(shè)備和技術(shù)。我國第一座垃圾發(fā)電站是在深圳，引進(jìn)的是***三菱重工生產(chǎn)的兩臺爐排式垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置500kW的汽輪發(fā)電機(jī)組來發(fā)電供熱。1992年又上了一臺杭州鍋爐廠(引進(jìn)***三菱重工技術(shù))制造的垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置1500kW汽輪發(fā)電機(jī)組。在上海、天津等城市也相繼與法國、澳大利亞等國家合作建設(shè)垃圾發(fā)電廠。引進(jìn)的這些垃圾鍋爐基本上都是爐排爐，價格昂貴，而且在燃用低熱值、高水份的垃圾時，為了保證鍋爐的正常燃燒，達(dá)到需要的工藝參數(shù)，必須添加燃料油，運行成本較高，經(jīng)濟(jì)效益差。發(fā)展適合我國國情的垃圾焚燒爐，實現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化，達(dá)到低污染和高效燃燒是眾多科研單位和生產(chǎn)廠家正在研究開發(fā)的課題。
流化床燃燒技術(shù)是本世紀(jì)六十年代迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術(shù)。他利用爐內(nèi)燃料的充分流動、混合，達(dá)到高效燃燒。我國在利用流化床燃燒技術(shù)燃用低熱值燃料方面處于國際領(lǐng)先水平。特別是浙江大學(xué)熱能工程研究所多年來進(jìn)行廢棄物(如洗煤泥、煤矸石、城市生活垃圾等)的研究開發(fā)和應(yīng)用。成功開發(fā)出異重流化床城市生活垃圾焚燒技術(shù)，可實現(xiàn)高效清潔燃燒。采用流化燃燒技術(shù)焚燒垃圾的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
a操作方便，運行穩(wěn)定。由于流化床床料為石英沙或爐渣，蓄熱量大，因而避免了床的急冷急熱現(xiàn)象，燃燒穩(wěn)定。垃圾的干燥、著火、燃燒幾乎同時進(jìn)行，無需復(fù)雜的調(diào)整，燃燒控制容易，易于實現(xiàn)自動化和連續(xù)燃燒。
b設(shè)備壽命長。爐內(nèi)沒有機(jī)械運動部件，使用壽命長。
c可采用全面的防二次污染的措施。對焚燒時產(chǎn)生的有害物質(zhì)進(jìn)行處理，在不增加太多投資的前提下，可將NOX、SO2等氣體排放控制在國家標(biāo)準(zhǔn)以下，爐渣呈干態(tài)排出，便于爐渣的綜合利用。
d流化床焚燒爐由于爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度和傳熱強(qiáng)度高，相同垃圾處理量的流化床焚燒爐和爐排爐相比體積要小，故而投資小，適應(yīng)于大型化發(fā)展。
e燃料適應(yīng)性廣，可燃燒高水分、低熱值、高灰分的垃圾，床內(nèi)混合均勻，燃盡度高，使垃圾容積大大減少，特別適應(yīng)于垃圾熱值隨季節(jié)變化很大的特點。
因此，流化床垃圾焚燒是一種綜合性能優(yōu)越的焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低、成分比較復(fù)雜的國情。隨著我國人民生活水平的提高，城市生活垃圾中無機(jī)物含量將大幅度下降，有機(jī)物、紙、塑料等高熱值廢棄物成份逐漸上升，使之具備了能源化利用的可能。當(dāng)城市生活垃圾隨著季節(jié)變化或影響過低時，為保證供電或供熱，可將垃圾與輔助燃料(如原煤、廢油等)在同一爐內(nèi)混燒。
目前，城市生活垃圾流化床焚燒發(fā)電新技術(shù)已應(yīng)用到商業(yè)化運營的熱電項目上。1998年浙江大學(xué)熱能研究所與杭州錦江集團(tuán)將聯(lián)合開發(fā)的此項技術(shù)應(yīng)用到余杭熱電廠，把余杭熱電廠原有的一臺35t/h鏈條鍋爐改造為垃圾流化床焚燒爐，燃用杭州市部分地區(qū)的城市生活垃圾。鍋爐經(jīng)改造后，單臺爐日處理垃圾150～250噸，同時補(bǔ)充部分輔助燃料--原煤，以保證熱電廠的正常供熱和發(fā)電。
余杭熱電廠的垃圾焚燒爐至今已運行十個月，運行狀況良好。其運行情況如下：垃圾焚燒爐運行穩(wěn)定，各項技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求，保證了發(fā)電機(jī)組的正常運行；最長連續(xù)運行時間超過一個月；平均每小時焚燒垃圾約7噸，最大量可達(dá)到11噸/小時；對垃圾成分、熱值隨季節(jié)性變化和適應(yīng)性好。
通過以上的分析說明，在我國發(fā)展垃圾發(fā)電，在技術(shù)上已經(jīng)有了很大的突破，特別是近幾年來循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展迅速，為垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。目前，我國各地?zé)犭姀S循環(huán)流化床鍋爐的數(shù)量正在大幅度上升，并向大型化發(fā)展，運行操作和管理水平在不斷提高，并趨于成熟，對垃圾流化床焚燒爐的推廣應(yīng)用又創(chuàng)造了較好的環(huán)境。
3方案的選擇
垃圾焚燒發(fā)電項目建設(shè)方案的確定，應(yīng)從本地的實際情況出發(fā)，結(jié)合城市發(fā)展水平而定。國外的技術(shù)比較成熟，但設(shè)備的價格昂貴，投資太大，一般中小城市難以承受。采用國內(nèi)的技術(shù)和設(shè)備，投資小，很適合我國的國情。一般來說，在一個城市是新建一座垃圾焚燒發(fā)電廠，還是利用現(xiàn)有的熱電廠進(jìn)行改造，應(yīng)進(jìn)行可靠的分析和研究。筆者認(rèn)為，利用現(xiàn)有的小熱電廠進(jìn)行改造將比新建一座更有利，分析如下：
王云翠等：開發(fā)垃圾發(fā)電技術(shù)實現(xiàn)熱電持續(xù)發(fā)展
熱電技術(shù)2000年第1期(總第65期)
a新建一座垃圾發(fā)電廠，在整體布局和結(jié)構(gòu)上可能合理些，但投資較大，如新建一座日處理垃圾300～500噸中型垃圾發(fā)電廠，要建3×35t/h鍋爐+2×6MW汽輪發(fā)電機(jī)組，需投資1.4～1.5億元。投資大，產(chǎn)出低，項目經(jīng)濟(jì)效益低下。
b熱電廠在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，可以利用原有的生活辦公設(shè)施及生產(chǎn)廠區(qū)和配套設(shè)備，節(jié)省投資，見效快。同時，進(jìn)行改造也可以有兩個方案；一是在熱電廠廠地允許的情況下，建新的垃圾焚燒爐和發(fā)電機(jī)組，那樣機(jī)組分布較合理，但在目前電力需求趨于飽和的情況下，新機(jī)組發(fā)電并網(wǎng)比較困難；原有的鍋爐進(jìn)行改造，配套熱電廠現(xiàn)有的機(jī)組，比較容易操作，可以節(jié)省大量的投資，實施容易，能起到事半功倍的效果。
臨沂熱電廠位于臨沂市西南部的工業(yè)區(qū)內(nèi)。現(xiàn)有3×35t/h鏈條鍋爐+1×75t/h循環(huán)流化床鍋爐和1×C6+1×B6+1×C12中溫中壓汽輪發(fā)電機(jī)組。供熱主管線長20余公里，主要為50余家工業(yè)生產(chǎn)用戶和機(jī)關(guān)賓館居民采暖供熱。現(xiàn)有的兩臺35t/h鏈條爐需要燃用優(yōu)質(zhì)煙煤，雖經(jīng)幾次改造，但是效果不大。鍋爐效率低，經(jīng)測試鍋爐熱效率為78%，面臨著被淘汰的可能。如果把鏈條爐改造成流化床垃圾焚燒爐，可以解決臨沂市的垃圾處理問題，同時提高鍋爐的熱效率，適應(yīng)時代的發(fā)展，對我廠經(jīng)濟(jì)效益將有很大的改觀。因此，我們選擇了利用原有鍋爐進(jìn)行改造的方案。
4鍋爐改造方案
4.1鍋爐本體改造
鍋爐改造維持原爐膛中上部及尾部煙道不變，將爐膛下部爐排及渣斗拆除，使?fàn)t下部改為流化床密相燃燒區(qū)，密相區(qū)內(nèi)布置傾斜埋管。埋管采用加裝鰭片和噴涂方式防止磨損。爐體水冷壁內(nèi)側(cè)敷有耐火層，防止磨損。鍋爐本體外部的汽水管道系統(tǒng)不變。增加了流化風(fēng)室及布風(fēng)板、風(fēng)帽，阻力大大增加，原有風(fēng)機(jī)壓頭不能滿足要求，所以選用高壓頭送風(fēng)機(jī)。引風(fēng)機(jī)也需改型。在爐膛出口設(shè)置分離器和返料器，經(jīng)分離器分離下的顆粒可實現(xiàn)爐內(nèi)循環(huán)，增加其停留時間，這樣大大提高燃燒效率，且尾部受熱面的磨損程序大大減輕。
4.2垃圾處理系統(tǒng)
生活垃圾由汽車運至廠內(nèi)垃圾儲存?zhèn)}，在廠內(nèi)渣場位置建一座半地下的全密封的垃圾庫。
與現(xiàn)在的輸煤棧橋并行建一條密封的耐腐蝕的垃圾輸送皮帶。垃圾儲存?zhèn)}內(nèi)設(shè)有破碎機(jī)，單梁吊車。并設(shè)有電磁去鐵器、污水泵等。垃圾運至庫內(nèi)，經(jīng)垃圾爐前處理系統(tǒng)送入爐內(nèi)。預(yù)處理系統(tǒng)一方面可打碎特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、磚塊石塊等雜物，同時也可使垃圾均勻入爐，破碎后的垃圾用吊車抓到輸送帶上，送到爐前，經(jīng)往復(fù)式給料機(jī)送入爐內(nèi)。
采用吸風(fēng)管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的臭氣吸至爐內(nèi)，進(jìn)行燃燒脫臭，不讓垃圾臭氣彌散。垃圾中的污水收集在坑底廢液池內(nèi)，然后經(jīng)泵噴射至爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污染。
4.3焚燒系統(tǒng)
因垃圾焚燒爐是鏈條爐改造的，用石英砂或爐渣作床料。每小時燃燒垃圾6～9噸。垃圾進(jìn)入焚燒爐后，與熾熱的床料混合焚燒，由于流化床良好的橫向混合特性，可確保床內(nèi)焚燒能保持穩(wěn)定運行。焚燒爐內(nèi)設(shè)計溫度和煙氣停留時間分別為850℃和3秒左右，并保持強(qiáng)烈混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解和破壞。高溫?zé)煔鈴臓t膛出口至過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、煙氣處理裝置和電除塵器，最后經(jīng)煙囪排入大氣。
由于垃圾熱值受來源、氣候、季節(jié)等因素的影響很大，為達(dá)到高效低污染焚燒的目的，用煤充當(dāng)輔助燃料。
點火采用床下自動點火系統(tǒng)，經(jīng)預(yù)燃室進(jìn)入風(fēng)室，關(guān)入爐膛。
整個除灰系統(tǒng)處于干式密封狀態(tài)，因此避免了廠區(qū)內(nèi)粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
4.4熱工控制系統(tǒng)
焚燒爐采集了較全面的運行參數(shù)，供垃圾焚燒爐運行調(diào)節(jié)、操作與檢測，主要參數(shù)有各主要部分的溫度顯示與記錄，各主要部分的壓力顯示，主要管路的流量，爐膛含氧量。另外控制系統(tǒng)除含有常規(guī)溫度、壓力、流量、遠(yuǎn)控、報警等功能外，還配套垃圾預(yù)處理及焚燒爐內(nèi)重要部位的實時工業(yè)電視監(jiān)視。考慮到垃圾的臟臭等特殊性，絕大多數(shù)的調(diào)節(jié)手段均集中于主控室內(nèi)，使運行人員工作強(qiáng)度降低，提高了工作效率。
4.5鍋爐廠用電系統(tǒng)
本期工程廠用電采用380伏電壓，利用原有的廠用電系統(tǒng)。本期工程不再增加低壓廠用變壓器。
4.6環(huán)保措施
垃圾流化床鍋爐是城市解決環(huán)保問題的重要設(shè)施，對保護(hù)環(huán)境、減少污染起到了很大的作用。垃圾處理實現(xiàn)了減量化、資源化、無害化，解決了困擾城市發(fā)展的一大難題，保護(hù)了人民身心健康，美化了城市環(huán)境，提高了人民的生活質(zhì)量。垃圾流化床鍋爐本身亦采取了一系列措施來解決產(chǎn)生的污染問題。
4.6.1建立全密封的垃圾庫。將垃圾存放在垃圾庫中，并用吸風(fēng)管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的惡氣送入爐內(nèi)做二次風(fēng)，運行燃燒脫臭；垃圾底部設(shè)有一廢液池，收集污水，當(dāng)達(dá)到一定量后，把污水噴射到爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使用充分分解，減少污染。
4.6.2垃圾在垃圾庫中經(jīng)簡單破碎后，經(jīng)一條全密封的皮帶送入爐內(nèi)。爐內(nèi)設(shè)計溫度為850℃左右，煙氣停留時間為3秒左右，爐內(nèi)床料并保持充分混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解、破壞、焚燒。
4.6.3采取較全面的防止二次污染的措施，對焚燒時產(chǎn)生的有害的物質(zhì)進(jìn)行了處理，可將NOX、SO2及HCl等氣體控制在國家標(biāo)準(zhǔn)之下。為進(jìn)一步凈化尾氣，在尾部安裝了脫除有害氣體的煙氣處理裝置。爐渣呈干態(tài)排出，無渣坑廢水，亦不需處理重金屬污水的設(shè)備。
當(dāng)處理含硫或含氯高的垃圾時，基于流化床燃燒方式的優(yōu)點，采用爐內(nèi)加石灰石可脫除SO2和HCl。
4.6.4由焚燒爐尾部排出的飛灰經(jīng)過電除塵器，飛灰濃度低于國家標(biāo)準(zhǔn)，排出煙囪。整個系統(tǒng)處于干式密閉狀況，因此避免了廠區(qū)內(nèi)的粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
5垃圾焚燒發(fā)電項目的經(jīng)濟(jì)性分析
熱電廠現(xiàn)有的三臺35t/h鏈條爐改造為流化床垃圾焚燒爐后，日處理垃圾能達(dá)到600噸，配置一臺C12MW的汽輪發(fā)電機(jī)組，原熱力系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)不變，新建垃圾處理系統(tǒng)。項目經(jīng)濟(jì)性分析如下：
整個改造工程需要投資4800萬元左右；
銷售收入按設(shè)備的容量計算，銷售電、汽年收入約5360萬元；
年運行費用約4100萬元；
年銷售稅金及附加費約350萬元；
年獲利潤約900萬元(包括所得稅)；
項目投資回收期約5.5年；
總投資利率約18.8%；
總投資利稅率約26.2%；
該項目在財務(wù)上是可行的。
垃圾焚燒發(fā)電供熱項目是一項社會公益事業(yè)，主要體現(xiàn)了社會效益。同時熱電廠通過技術(shù)改造，設(shè)備更新?lián)Q代，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，找到了新的經(jīng)濟(jì)增長點，實現(xiàn)了熱電廠的可持續(xù)發(fā)展。
6結(jié)束語
6.1結(jié)論
6.1.1城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱屬一項新興的產(chǎn)業(yè)，它解決了城市垃圾造成的污染。與填埋、堆肥相比節(jié)省了大量土地，減少了二次污染，同時充分利用了再生能源，達(dá)到了對垃圾處理的減容化、無害化、資源化的目的，社會效益顯著。
6.1.2城市生活垃圾焚燒技術(shù)已日漸成熟，已實現(xiàn)了垃圾焚燒爐設(shè)備全部國產(chǎn)化，并有示范工程，而且已顯示出它的可靠性、穩(wěn)定性。我國的垃圾焚燒發(fā)電供熱事業(yè)已初露端倪，并已納入產(chǎn)業(yè)化軌道，其發(fā)展勢頭迅猛。據(jù)有關(guān)部門資料介紹，北京、天津、武漢、長沙、南京、溫州、汕頭、珠海、中山等城市都有發(fā)展規(guī)劃。至2000年，全國將建有大中型垃圾發(fā)電廠3～5座，小型工廠10～15座，至2010年，各地將建有各類垃圾能源工廠150～200座。我省已有荷澤、平度、棗莊等市垃圾發(fā)電廠已立項及設(shè)備訂貨。
6.1.3熱電廠的原有鍋爐設(shè)備特別是35t/h鏈條爐效率低，要求煤種好，需要進(jìn)行更新改造。改為垃圾焚燒鍋爐后，技術(shù)水平高，是一條優(yōu)化組合資產(chǎn)，節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的開拓之路。
6.2建議
城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱工程是一個社會公益和環(huán)保事業(yè)，它體現(xiàn)出巨大的社會環(huán)保效益，并且又是一個投資高，技術(shù)密集型的企業(yè)。就其性質(zhì)來講，它屬于綜合利用高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)項目。它的發(fā)展需得到各級政府及有關(guān)行業(yè)的支持配合，國家應(yīng)加大力度，研究落實扶持政策，促進(jìn)該項目順利運行。它應(yīng)該享受有關(guān)的優(yōu)惠政策。
6.2.1按照國家有關(guān)規(guī)定，該項目銀行應(yīng)優(yōu)先安排基本建設(shè)貸款，并給予一定比例的財政貼息。
6.2.2垃圾發(fā)電的電量應(yīng)全部上網(wǎng)，電力主管部門不安排該項目機(jī)組作調(diào)峰運行。
6.2.3垃圾發(fā)電供熱機(jī)組的并網(wǎng)運行電價、供熱熱價在還款期內(nèi)應(yīng)實行“生產(chǎn)成本+本付息+合理利潤”的定價原則。
6.2.4該項目企業(yè)所得稅、增值稅要按照資源綜合利用企業(yè)和高新技術(shù)企業(yè)的規(guī)定執(zhí)行。
關(guān)鍵詞光纖光纜通信電纜ITU-T建議技術(shù)發(fā)展
1光纖技術(shù)發(fā)展的特點
1.1網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對光纖提出新的要求
下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）引發(fā)了許多的觀點和爭論。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)的運用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系統(tǒng)已經(jīng)運用，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)的容差變小），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，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，是因為局域網(wǎng)傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價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兩個窗口的運用，這種改進(jìn)可能會為50/125pm光纖在局域網(wǎng)運用找到新的市場。
（4）前途未卜的空芯光纖
據(jù)報道，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
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。
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；
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)、運輸、施工和維護(hù)上的一些優(yōu)點。首先是方便，因為阻水材料不含粘性脂類，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，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。現(xiàn)有光纜中使用的一些材料已不符合環(huán)保的要求，如PVC燃燒時會放出有毒性氣體，光纜穩(wěn)定劑中有時含鉛，都是對人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過了一項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)的運用，各種微型的光纜結(jié)構(gòu)已在設(shè)計和使用中。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2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時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，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)行實時監(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，從而起到在運行中對整個光通信系統(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，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，并進(jìn)行故障定位，同時也能連續(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
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，戶外電纜要實現(xiàn)j類電纜的特性，必須通過特殊的設(shè)計和制造來達(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，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，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，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，會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設(shè)的重點將會隨著接入網(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、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，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。現(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)計和精心制造，把現(xiàn)有電纜的技術(shù)水平提高一個檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓數(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，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，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。
應(yīng)該看到，信息通信業(yè)是一個充滿生機(jī)與活力的朝陽產(chǎn)業(yè)，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)有著強(qiáng)大的生命力，信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，仍然是推動社會進(jìn)步的重要動力，信息網(wǎng)絡(luò)化仍然是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的強(qiáng)大趨勢。因此我們應(yīng)樹立信心，在全球經(jīng)濟(jì)好轉(zhuǎn)、通信市場復(fù)蘇及我國西部開發(fā)等有利條件下抓住機(jī)遇，促進(jìn)光纖光纜和通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)取得更大的進(jìn)展。
1.1RF輸出單元：輸出濾波器是RF輸出單元的主要器件，它主要影響發(fā)射機(jī)的無用發(fā)射性能，由于數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的無用發(fā)射是連續(xù)的，因此必須采用帶通濾波器。
1.2監(jiān)控部分：數(shù)字電視的監(jiān)控系統(tǒng)由五部分構(gòu)成，主要包括傳感器、微處理器和PC機(jī)等。它的主要作用就是對發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)、信號傳輸、電視機(jī)故障處理等進(jìn)行監(jiān)控，以此保證發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定工作。
2數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的技術(shù)與應(yīng)用
2.1數(shù)字電視發(fā)射技術(shù)與模擬電視發(fā)射機(jī)技術(shù)。數(shù)字電視發(fā)射技術(shù)和模擬電視發(fā)射技術(shù)都是全固態(tài)、單通道發(fā)射，兩者在大功率合成、供電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制單元等技術(shù)上存在互通的關(guān)系，在設(shè)計理念上，兩者都實現(xiàn)了設(shè)計的模塊化、智能化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化特點，綜上所述，數(shù)字電視發(fā)射機(jī)與模擬發(fā)射機(jī)存在很多相似之處。但是數(shù)字電視發(fā)射技術(shù)與模擬技術(shù)又存在著一定的差異性。數(shù)字電視發(fā)射技術(shù)在激勵器方面采用了信道編碼，這項技術(shù)是國標(biāo)規(guī)定的內(nèi)容，頒布國標(biāo)之后，信道編碼已經(jīng)順利解決了國標(biāo)部分的問題，伴隨著我國數(shù)字電視發(fā)射機(jī)技術(shù)的發(fā)展，中國廠商在發(fā)射機(jī)產(chǎn)品制造中解決了基帶預(yù)矯正、平均功率、低相噪本振和單頻網(wǎng)等技術(shù)難題，這些關(guān)鍵性技術(shù)難題的克服都離不開數(shù)字化技術(shù)水平的提高。
2.2調(diào)頻廣播發(fā)射的數(shù)字技術(shù)特點。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展使得調(diào)頻廣播的發(fā)射具備了以下特點：抗干擾能力強(qiáng)、信號穩(wěn)定、電臺頻道變寬。調(diào)頻廣播的信號傳播受到自然環(huán)境、工業(yè)生產(chǎn)活動、家用電器干擾等等因素的影響，諸多因素在信號傳播過程中一旦一起參與進(jìn)來就難以被分辨出來，調(diào)頻收音機(jī)卻可以通過限幅變化切除掉干擾信號。數(shù)字調(diào)頻激勵器的引入，使得調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)改進(jìn)了同步指標(biāo)，降低了傳播過程中的噪音影響，使人們獲得了更好的音頻質(zhì)量。數(shù)字音頻信號傳輸節(jié)約了系統(tǒng)同步性用時，提高了系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)的工作強(qiáng)度。調(diào)頻廣播系統(tǒng)是一個全方位的信息傳播平臺，具有較大的社會實用性。隨著科技的進(jìn)步，數(shù)字化技術(shù)還會不斷更新，數(shù)字化廣播也會有更長足的發(fā)展和進(jìn)步。
2.3數(shù)字微波通信技術(shù)。數(shù)字微波通過技術(shù)經(jīng)過近半個世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)取得了一定的成績，且在一段時期內(nèi)是通信系統(tǒng)傳輸?shù)闹饕绞街唬怯捎诮陙砀鞣N信息傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，如光纖技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)等，使得微波技術(shù)進(jìn)行了新的發(fā)展期，面臨的挑戰(zhàn)也更多。現(xiàn)代通信傳輸?shù)娜笾е切l(wèi)星技術(shù)、光纖技術(shù)和數(shù)字微波通信技術(shù)。當(dāng)前我國的廣播電視領(lǐng)域，已經(jīng)將光纖傳播作為主要的信號傳輸方式，我國廣電行業(yè)早已開展以光纖網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。光纖通信技術(shù)的特點是容量大、抗干擾能力強(qiáng)、損耗程度低，在廣播電視信號的傳輸過程中基本不會受到中繼引起的噪聲影響，減少了接受信號延時較長的現(xiàn)象。光纖傳播技術(shù)是高質(zhì)量的視頻和音頻傳輸介質(zhì)，它的傳輸效果非常理想化，逐步成為了直播或者遠(yuǎn)地傳播最為主要的方式，也成為了廣播電視城域網(wǎng)最穩(wěn)定可靠的數(shù)字電視和數(shù)據(jù)傳輸鏈路。隨著數(shù)字電視的不斷普及，電視正在由給人們提供單項接收信息向雙向互動方向發(fā)展，光纖傳播技術(shù)在電視傳播中的使用，擴(kuò)展了傳輸?shù)拈L度和寬度，還使電視傳播具備了很強(qiáng)的信號質(zhì)量，帶動了廣播電視技術(shù)的雙向發(fā)展。綜上所述，數(shù)字電視發(fā)射機(jī)技術(shù)不僅使數(shù)字電視行業(yè)得到了高效的發(fā)展，其在社會生活的各個領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要的作用。
我國的電子信息技術(shù)起步于二十世紀(jì)中期，近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子信息技術(shù)日新月異，我國在電子信息技術(shù)方面也有了明顯進(jìn)步，應(yīng)用范圍明顯增加，在國際范圍內(nèi)具有了一定的影響力。我國電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)主要經(jīng)過了四次階段性的轉(zhuǎn)型，樹立了強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)動力，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面發(fā)生了較大的變化，技術(shù)與開發(fā)水平有了明顯提高，產(chǎn)品出口額有了明顯增加，基本上實現(xiàn)在滿足我國部分電子信息市場需求的基礎(chǔ)上，走出國門的愿景。但隨著應(yīng)用的日漸廣泛，使得我國在電子信息技術(shù)的發(fā)展過程中，也出現(xiàn)了一些問題，例如企業(yè)研發(fā)能力弱、電子信息技術(shù)方面知識產(chǎn)權(quán)缺乏、信息化程度低等等，這些問題嚴(yán)重限制了我國電子信息技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展，拉大了我國與世界信息技術(shù)發(fā)達(dá)國家之間的差距，目前而言我國電子信息技術(shù)發(fā)展中存在的問題主要有以下三個方面：
1.1環(huán)境資源匱乏環(huán)境資源匱乏是限制我國電子信息技術(shù)發(fā)展的一個重要問題，目前而言我國電子信息產(chǎn)業(yè)混亂，假冒偽劣、知識侵權(quán)現(xiàn)象猖獗，盜版產(chǎn)品走私販賣以及企業(yè)間的不良競爭的現(xiàn)象屢見不鮮，這些均嚴(yán)重危害了我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得我國電子信息技術(shù)研發(fā)緩慢，這在很大程度上降低了我國電子信息技術(shù)在國際市場的競爭力，遏制了我國電子信息技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Α３水a(chǎn)業(yè)內(nèi)部環(huán)境存在很大問題，我國法律對電子信息技術(shù)的保護(hù)力量薄弱也是很大原因造成盜版猖獗的一個原因，因為缺乏保護(hù)使得電子信息技術(shù)的科研成果很容易被不法分子竊取，科研工作者嘔心瀝血研究而得新技術(shù)在隨后的盜版中被大量侵占，很大程度上降低了科研工作者的信心，再加上國內(nèi)市場電子產(chǎn)品的走私、販賣現(xiàn)象猖獗，導(dǎo)致國內(nèi)電子信息技術(shù)開發(fā)企業(yè)缺乏競爭優(yōu)勢。所以缺乏有效嚴(yán)格的法律環(huán)境也是我國致使我國電子信息技術(shù)問題頻發(fā)的又一原因。
1.2電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理我國電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)80年代的“863”計劃，經(jīng)過30多年的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，但也因為產(chǎn)業(yè)界限模糊，使得產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)問題凸顯，技術(shù)創(chuàng)新體系并不明顯，使得我國的電子產(chǎn)品不能與國外頂尖電子產(chǎn)品相提并論。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，投入產(chǎn)出差距明顯，使得我國電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新力薄弱，所以只有改變傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，重構(gòu)科學(xué)合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，才能改變目前我國進(jìn)步緩慢的電子信息產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀。
1.3科研能力不足、從業(yè)人員素質(zhì)不高作為以技術(shù)為首要驅(qū)動力的電子信息產(chǎn)業(yè)，科研能力的強(qiáng)弱決定了技術(shù)進(jìn)步快慢，而產(chǎn)業(yè)內(nèi)從業(yè)人員的素質(zhì)又在很大程度上決定了技術(shù)創(chuàng)新能力的強(qiáng)弱。隨著我國教育普及程度的增加，不可否認(rèn)的是，我國信息技術(shù)方面的人才不少，可以說還在不斷增加中，各方面的技術(shù)人員也很完備，但是很多人才都是單一型，他們或許是某一方面可以登峰造極，但是卻缺乏其他方面的知識儲備，甚至可以說毫無了解。現(xiàn)在社會越來越需要復(fù)合型人才，而我國電子信息產(chǎn)業(yè)方面更需要這方面的復(fù)合型人才，也正是因為人才的缺乏，也嚴(yán)重的制約了電子信息技術(shù)的創(chuàng)新，目前我國仍有許多技術(shù)需要購買國外的先進(jìn)專利，這種強(qiáng)依賴性，也是因為復(fù)合型人才的嚴(yán)重欠缺。
2我國電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢
人類進(jìn)步永無止境，技術(shù)發(fā)展更需分秒必爭，每天有無數(shù)的新型技術(shù)誕生，所以我國的電子信息技術(shù)更不能滿足現(xiàn)狀，更應(yīng)正確分析局勢，不斷優(yōu)化和升級產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，逐步完善我國的電子信息技術(shù)。憑借高技術(shù)含量、高市場附加值、強(qiáng)大競爭力與明朗的市場前景，電子信息產(chǎn)業(yè)具有其他產(chǎn)業(yè)都無法比擬的優(yōu)勢，所以電子信息產(chǎn)業(yè)是世界各國都大力爭奪的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，目前很多西方國家已經(jīng)將注意力集中與電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)，大量投入人力、物力、財力，旨在通過電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展帶動國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。總體來說，我國的電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的總體態(tài)勢是：產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展的速度比較快，產(chǎn)業(yè)內(nèi)總體的經(jīng)濟(jì)效益比較好以及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展后勁還是比較強(qiáng)的。綜上所訴，我國應(yīng)努力追趕世界潮流，加大對電子信息產(chǎn)業(yè)的投入，不斷完善電子信息產(chǎn)業(yè)，未來我國電子信息技術(shù)將呈現(xiàn)出如下三方面的發(fā)展趨勢：
2.1階梯化、多元化發(fā)展任何事情的發(fā)展都不是一蹴而就，而是一個不斷發(fā)展的過程，所以在未來我國電子信息技術(shù)的發(fā)展也必然呈現(xiàn)處階梯化、多元化的多元發(fā)展。目前，我國的電子信息技術(shù)遠(yuǎn)不如西方發(fā)達(dá)國家，他們憑借其雄厚的資金、技術(shù)以及品牌優(yōu)勢，進(jìn)行有目標(biāo)地系統(tǒng)的研究、管理和銷售工作。前文已提到，我國電子信息產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)混亂，從業(yè)人員素質(zhì)不高，所以我國電子信息產(chǎn)業(yè)未來還有很長一段路要走，必須遵循階梯化網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展道路，首先需加大資金投入，加強(qiáng)立法保護(hù)，不僅僅是急于復(fù)制他國的先進(jìn)產(chǎn)品，而是培養(yǎng)先進(jìn)技術(shù)人才，在學(xué)習(xí)西方先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，師夷長技以制夷，一步步穩(wěn)扎穩(wěn)打，才能逐步加快電子信息技術(shù)的發(fā)展。目前，電子信息技術(shù)已滲入生活的各個領(lǐng)域，正逐步實現(xiàn)著與機(jī)械、能源、交通、建筑等其他技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，所以電子信息技術(shù)必然不能獨善其身，片面發(fā)展，只有將電子信息技術(shù)多元化發(fā)展，更多的應(yīng)用于實際生活，才能真正使電子信息產(chǎn)業(yè)做到為人類服務(wù)。
2.2個性化、規(guī)模化發(fā)展眾所周知，每個產(chǎn)品都具有顯著得到規(guī)模效應(yīng)，電子產(chǎn)品當(dāng)然也不能例外。電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)很多是精密技術(shù)產(chǎn)業(yè)，所以其生產(chǎn)規(guī)模才能得以生存和發(fā)展，否則很難在激烈的市場競爭中立足，很快就會被淘汰出局。我國電子信息技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模越來越大，很多大型跨國公司憑借其大規(guī)模的產(chǎn)量和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，有效的利用了規(guī)模經(jīng)濟(jì)，取得了很大的經(jīng)濟(jì)收益，所以規(guī)模化發(fā)展必然是未來電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢。隨著人們生活水平的提高，消費眼光越來越獨到，消費者逐漸成為市場主導(dǎo)，個性化消費已經(jīng)成為必然趨勢，再加上電子信息市場更新?lián)Q代速度驚人，人們對電子信息技術(shù)產(chǎn)品的需求日益呈現(xiàn)出多元化發(fā)展，所以如何在浩如煙海的電子信息市場獨占鰲頭，個性化必不可少。
2.3國際化、全球化發(fā)展電子信息技術(shù)的發(fā)展不是一國閉門造車的過程，而是國際性的發(fā)展過程，其采購、生產(chǎn)、加工、銷售都具有全球化的特征，很多技術(shù)不是僅靠一國之力便可完成，再加上我國電子信息技術(shù)起步晚，所以必須加強(qiáng)國際化交流，學(xué)習(xí)世界先進(jìn)技術(shù)，才能遵循全球化發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展和信息網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展過程中，我國電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然要遵循國際化的發(fā)展趨勢。目前我國已經(jīng)有不少電子信息技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)開始走出國門，海爾、華為在世界已經(jīng)有了很大的知名度，但是依舊有很多電子產(chǎn)品走山寨、翻版的低端路線，所以加快電子信息技術(shù)國際化發(fā)展必然是未來發(fā)展趨勢。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；發(fā)展趨勢；應(yīng)用
0 前言
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個不同的階段，整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，現(xiàn)代電力電子技術(shù)屬于變頻器時代，同時又與微電子技術(shù)有效地進(jìn)行了結(jié)合，這不僅使其應(yīng)用范圍十分廣泛，而且在國民經(jīng)濟(jì)中的地位也變得越來越重要。
1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢
在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢下，隨著電力電子技術(shù)的不斷革新，其發(fā)展達(dá)到了一個較高的水平。現(xiàn)代電力電子技術(shù)主要是對電源技術(shù)進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用，可以說電源技術(shù)的發(fā)展是當(dāng)前電力電子技術(shù)發(fā)展的主要方向。
1.1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變
電源單元和功率器件作為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的重要組成部分，是電子器件智能化的核心所在，其組成器件具有微小性，因此電力電子器件結(jié)構(gòu)也更為緊湊，體積較小，但其能夠與其他不同器件的優(yōu)點進(jìn)行有效綜合，所以其具有顯著的優(yōu)勢。也加快了現(xiàn)代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變的進(jìn)程，為電力系統(tǒng)使用性能的提升奠定了良好的基礎(chǔ)。
1.2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)從低頻向高頻化轉(zhuǎn)變
變壓器供電頻率與變壓器的電容體積、電感呈現(xiàn)反比的關(guān)系，在電力電子器件體積不斷縮小的情況下，現(xiàn)代電力電子技術(shù)必然會加快向高頻化方向轉(zhuǎn)化。可控制關(guān)斷型電力電子器件的出現(xiàn)即是現(xiàn)代電力電子技術(shù)向高頻轉(zhuǎn)化的重要標(biāo)志。而且隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度的加快，電力電子技術(shù)也必然會向著更高頻的方向發(fā)展。
1.3 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向全控化和數(shù)字化轉(zhuǎn)變
傳統(tǒng)的電力電子器件在使用過程中存在著一些限制，而且關(guān)斷電器時還會產(chǎn)生一些危險，自關(guān)斷的全控型器件在市場上出現(xiàn)后，有效地彌補(bǔ)了這些限制和避免了危險的發(fā)生，這也是現(xiàn)代電力電子技術(shù)變革的重要體現(xiàn)，表明現(xiàn)代電力電子技術(shù)加快了數(shù)字化發(fā)展的進(jìn)程。
1.4 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變
現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變主要表現(xiàn)在節(jié)能和電子產(chǎn)品兩個方面。相比于傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)來講，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的節(jié)能性更好，這也實現(xiàn)了發(fā)電容量的有效節(jié)約，對環(huán)境保護(hù)帶來了較好的效果。一直以來一些電子設(shè)備會將嚴(yán)重的高次諧波電流入到電網(wǎng)中，給電網(wǎng)帶來較大的污染，導(dǎo)致電網(wǎng)總功率質(zhì)量下降，電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不同程序的畸變。到了上世紀(jì)末期，各種有源濾波器和補(bǔ)償器的面世，實現(xiàn)了對功率參數(shù)的修正，從而為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的綠色化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。
2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的功能具有多樣性的特點，其在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)非常重要的地位，有著不可替代的作用。
2.1 電源方面
（1）一般電源。現(xiàn)代電力電子技術(shù)在開關(guān)電源和供電電源方面都取得了較大的進(jìn)展，交流電直接由整流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡@部分直流電一部分由逆變器轉(zhuǎn)換為交流，然后經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān)到達(dá)負(fù)載，而另一部分則直接對蓄電池組進(jìn)行充電。一旦逆變器發(fā)生故障，蓄電池組則作為備用電源開始直接向負(fù)載提供能量。在現(xiàn)在的電力電子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作為電源，不僅具有較好的降噪性，而且電源的效率和可靠性也能夠得到有效的保障。
（2）專用電源。高頻逆變式焊機(jī)電源和大功率開關(guān)型高壓直流電源是比較典型的兩種應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)的專用電源。高頻逆變式焊機(jī)電源是一種高性能的電源，由于大容量模塊IGBT的普遍使用，使得這種電源有著更加廣闊的應(yīng)用前景，逆變式焊機(jī)電源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的轉(zhuǎn)換方法，由于焊機(jī)工作的環(huán)境條件惡劣，所以燃弧、短路等就成為了司空見慣的問題，而采用IGBT組成的PWM相關(guān)控制器，能夠提取和分析參數(shù)和信息，進(jìn)而預(yù)先對系統(tǒng)做出處理和調(diào)整。大功率開關(guān)型高壓直流電源主要應(yīng)用CT機(jī)、靜電除塵等比較大型的設(shè)備上，因為這類設(shè)備電壓比較高，甚至達(dá)到了50 ～ 159kV，將市電經(jīng)過整流器整流變?yōu)橹绷鳎缓笈c諧振逆變電路串聯(lián)，逆變?yōu)楦哳l電壓，再升壓，最后整流成為直流高壓。
2.2 傳動控制及牽引
這主要應(yīng)用在無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制等等方面，通過將一個固定的直流電壓轉(zhuǎn)換為一個可以變化的直流電壓，這樣就能夠使控制更加的平穩(wěn)和快速，而且還可以節(jié)能。
2.3 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
在發(fā)電系統(tǒng)中現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用更是廣泛，比如說水力風(fēng)力發(fā)電、用電系統(tǒng)、配電、輸電等等都和現(xiàn)代電力電子技術(shù)有著密切的聯(lián)系。目前的風(fēng)力電力機(jī)組已經(jīng)結(jié)合了機(jī)械制造、空氣動力學(xué)、計算機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等等，而現(xiàn)代電力電子技術(shù)就是發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的重要技術(shù)，它對于電能的轉(zhuǎn)換、機(jī)組的控制和改善電能質(zhì)量等都很重要。
2.4 在節(jié)能和改造傳統(tǒng)行業(yè)中的應(yīng)用
現(xiàn)代工作的開展離不開電能的支持，電能是現(xiàn)代工業(yè)的重要動力和能量源頭。隨著我國工業(yè)用電量不斷增加，用電的不合理及浪費現(xiàn)象也日益顯現(xiàn)出來。這就需要有效地降低能源的消耗，提高電能的利用效率，以便于能夠?qū)Ξ?dāng)前能源緊缺的局面起到一定的緩解作用。因此需要充分的發(fā)揮現(xiàn)代電力電子技術(shù)的性能優(yōu)勢，有效地提高現(xiàn)代電力電子技術(shù)的效率，應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過工業(yè)控制有效地將電能轉(zhuǎn)換為勞動力，建成現(xiàn)代化的智能車庫，從而降低工人的勞動強(qiáng)度，實現(xiàn)人力資源的節(jié)約，確保勞動生產(chǎn)力的提高，以便于推動傳統(tǒng)行業(yè)的改造進(jìn)程。
2.5 在家用電器方面的應(yīng)用
現(xiàn)代電力電子技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用也較為廣泛，當(dāng)前家用電器普遍應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，給我們的日常生活帶來了較大的便利。許多電器都只需要按下按鈕就能進(jìn)行工作，而不需要人們親自動手。
3 應(yīng)用展望
在今后現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用過程中，需要重視以下幾個方面的問題：首先，需要對節(jié)能和環(huán)保給予充分的重視，通過完善控制設(shè)備和設(shè)計專用的電機(jī)來有效地提高電機(jī)系統(tǒng)的使用性能和效率；其次，為了實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保，則需要使用中高壓直流轉(zhuǎn)電系統(tǒng)，使其實現(xiàn)低能耗及低污染；最后，需要加快解決電力系統(tǒng)中儲電裝置的設(shè)置問題，需要電力系統(tǒng)設(shè)計者從控制技術(shù)等方面來制定切實可行的解決方案，從而對電能儲備中存在問題進(jìn)行有效解決，更好地推動電力系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。
4 結(jié)語
現(xiàn)代電力電子技術(shù)在多個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，特別是對電網(wǎng)的控制和轉(zhuǎn)換上發(fā)揮著非常重要的作用。通過現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用，使大功率電能成為其他高新技術(shù)的重要基礎(chǔ)，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位具有不可替代性，對推動經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。
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作者簡介：益聰（1994―），男，陜西西安人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。
上世紀(jì)50年代末晶閘管在美國問世，標(biāo)志著電力電子技術(shù)就此誕生。第一代電力電子器件主要是可控硅整流器(SCR)，我國70年代將其列為節(jié)能技術(shù)在全國推廣。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導(dǎo)通而不能控制關(guān)斷的半控型開關(guān)器件，在交流傳動和變頻電源的應(yīng)用中受到限制。70年代以后陸續(xù)發(fā)明的功率晶體管(GTR)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、功率MOS場效應(yīng)管(PowerMOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)和靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)等，它們的共同特點是既控制其導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷，是全控型開關(guān)器件，由于不需要換流電路，故體積、重量較之SCR有大幅度下降。當(dāng)前，IGBT以其優(yōu)異的特性已成為主流器件，容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。
許多國家都在努力開發(fā)大容量器件，國外已生產(chǎn)6000V的IGBT。IEGT(injectionenhancedgatethyristor)是一種將IGBT和GTO的優(yōu)點結(jié)合起來的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問世。IGCT(integratedgateeommutatedthyristor)在GTO基礎(chǔ)上采用緩沖層和透明發(fā)射極，它開通時相當(dāng)于晶閘管，關(guān)斷時相當(dāng)于晶體管，從而有效地協(xié)調(diào)了通態(tài)電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達(dá)幾千赫茲[2][3]。瑞士ABB公司已經(jīng)推出的IGCT可達(dá)4500一6000V，3000一3500A。MCT因進(jìn)展不大而引退而IGCT的發(fā)展使其在電力電子器件的新格局中占有重要的地位。與發(fā)達(dá)國家相比，我國在器件制造方面比在應(yīng)用方面有更大的差距。高功率溝柵結(jié)構(gòu)IGBT模塊、IEGT、MOS門控晶閘管、高壓砷化稼高頻整流二極管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在國外有了最新發(fā)展。可以相信，采用GaAs、SiC等新型半導(dǎo)體材料制成功率器件，實現(xiàn)人們對“理想器件”的追求，將是21世紀(jì)電力電子器件發(fā)展的主要趨勢。
高可靠性的電力電子積木(PEBB)和集成電力電子模塊(IPEM)是近期美國電力電子技術(shù)發(fā)展新熱點。GTO和IGCT，IGCT和高壓IGBT等電力電子新器件之間的激烈競爭，必將為21世紀(jì)世界電力電子新技術(shù)和變頻技術(shù)的發(fā)展帶來更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
二、變頻技術(shù)的發(fā)展過程
變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無級調(diào)速的需要而誕生的。電力電子器件的更新促使電力變換
技術(shù)的不斷發(fā)展。起初,變頻技術(shù)只局限于變頻不能變壓。20世紀(jì)70年代開始,脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM-VVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視。20世紀(jì)80年代,作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣,并得出諸多優(yōu)化模式,如:調(diào)制波縱向分割法、同相位載波PWM技術(shù)、移相載波PWM技術(shù)、載波調(diào)制波同時移相PWM技術(shù)等。
VVVF變頻器的控制相對簡單,機(jī)械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求,已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是,這種控制方式在低頻時,由于輸出電壓較小,受定子電阻壓降的影響比較顯著,故造成輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。
矢量控制變頻調(diào)速的做法是:將異步電動機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic通過三相——二相變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Iml、Itl,然后模仿直流電動機(jī)的控制方法,求得直流電動機(jī)的控制量,經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,實現(xiàn)對異步電動機(jī)的控制。
直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型,控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機(jī)化成等效直流電動機(jī),因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算;它不需要模仿直流電動機(jī)的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,直流回路需要大的儲能電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能進(jìn)行四象限運行。為此,矩陣式交—交變頻應(yīng)運而生。
三、變頻技術(shù)與家用電器
20世紀(jì)70年代,家用電器開始逐步變頻化,出現(xiàn)了電磁烹任器、變頻照明器具、變頻空調(diào)、變頻微波爐、變頻電冰箱、IH(感應(yīng)加熱)飯堡、變頻洗衣機(jī)等[4]。
20世紀(jì)末期期,家用電器則依托變頻技術(shù),主要瞄準(zhǔn)高功能和省電。
首先是電冰箱,由于它處于全天工作,采用變頻制冷后,壓縮機(jī)始終處在低速運行狀態(tài),可以徹底消除因壓縮機(jī)起動引的噪聲,節(jié)能效果更加明顯。其次,空調(diào)器使用變頻后,擴(kuò)大了壓縮機(jī)的工作范圍,不需要壓縮機(jī)在斷續(xù)狀態(tài)下運行就可實現(xiàn)冷、暖控制,達(dá)到降低電力消耗,消除由于溫度變動而引起的不適感。近年來,新式的變頻冷藏庫不但耗電量減少、實現(xiàn)靜音化,而且利用高速運行能實現(xiàn)快速冷凍。
在洗衣機(jī)方面,過去使用變頻實現(xiàn)可變速控制,提高洗凈性能,新流行的洗衣機(jī)除了節(jié)能和靜音化外,還在確保衣物柔和洗滌等方面推出新的控制內(nèi)容;電磁烹任器利用高頻感應(yīng)加熱使鍋子直接發(fā)熱,沒有燃?xì)夂碗娂訜岬臒霟岵糠?因此不但安全,還大幅度提高加熱效率,其工作頻率高于聽覺之上,從而消除了飯鍋振動引起的噪聲。
四、電力電子裝置帶來的危害及對策
電力電子裝置中的相控整流和不可控二極管整流使輸入電流波形發(fā)生嚴(yán)重畸變,不但大大降低了系統(tǒng)的功率因數(shù),還引起了嚴(yán)重的諧波污染。
另外,硬件電路中電壓和電流的急劇變化,使得電力電子器件承受很大的電應(yīng)力,并給周圍的電氣設(shè)備及電波造成嚴(yán)重的電磁干擾(EM1),而且情況日趨嚴(yán)重。許多國家都已制定了限制諧波的國家標(biāo)準(zhǔn),國際電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)、國際電工委員會(IEC)和國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標(biāo)準(zhǔn)。我國政府也制定了限制諧波的有關(guān)規(guī)定[5]。
（一）諧波與電磁干擾的對策
1、諧波抑制
為了抑制電力電子裝置產(chǎn)生的諧波,一種方法是進(jìn)行諧波補(bǔ)償,即設(shè)置諧波補(bǔ)償裝置,使輸入電流成為正弦波[3]。
傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償裝置是采用IC調(diào)諧濾波器,它既可補(bǔ)償諧波,又可補(bǔ)償無功功率。其缺點是,補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)影響,易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,導(dǎo)致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。此外,它只能補(bǔ)償固定頻率的諧波,效果也不夠理想。
電力電子器件普及應(yīng)用之后,運用有源電力濾波器進(jìn)行諧波補(bǔ)償成為重要方向。其原理是,從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流,然后產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等極性相反的補(bǔ)償電流,從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償,且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。
大容量變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術(shù):將多個方波疊加以消除次數(shù)較低的諧波,從而得到接近正弦的階梯波。重數(shù)越多,波形越接近正弦,但電路結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。小容量變流器為了實現(xiàn)低諧波和高功率因數(shù),一般采用二極管整流加PWM斬波,常稱之為功率因數(shù)校正(PEC)。典型的電路有升壓型、降壓型、升降壓型等。
2、電磁干擾抑制
解決EMI的措施是克服開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷時出現(xiàn)過大的電流上升率di/dt和電壓上升率du/dt,目前比較引入注目的是零電流開關(guān)(ZCS)和零電壓開關(guān)(ZVS)電路。方法是:
(1)開關(guān)器件上串聯(lián)電感,這樣可抑制開關(guān)器件導(dǎo)通時的di/dt,使器件上不存在電壓、電流重疊區(qū),減少了正關(guān)損耗;
(2)開關(guān)器件上并聯(lián)電容,當(dāng)器件關(guān)斷后抑制du/dt上升,器件上不存在電壓、電流重疊區(qū),減少了開關(guān)損耗;
(3)器件上反并聯(lián)二極管,在二極管導(dǎo)通期間,開關(guān)器件呈零電壓、零電流狀態(tài),此時驅(qū)動器件導(dǎo)通或關(guān)斷能實現(xiàn)ZVS、ZCS動作。
目前較常用的軟件開關(guān)技術(shù)有部分諧振PWM和無損耗緩沖電路。
（二）功率因數(shù)補(bǔ)償
早期的方法是采用同步調(diào)相機(jī),它是專門用來產(chǎn)生無功功率的同步電機(jī),利用過勵磁和欠勵磁分別發(fā)出不同大小的容性或感性無功功率。然而,由于它是旋轉(zhuǎn)電機(jī),噪聲和損耗都較大,運行維護(hù)也復(fù)雜,響應(yīng)速度慢。因此,在很多情況下已無法適應(yīng)快速無功功率補(bǔ)償?shù)囊蟆?/p>
另一種方法是采用飽和電抗器的靜止無功補(bǔ)償裝置。它具有靜止型和響應(yīng)速度快的優(yōu)點,但由于其鐵心需磁化到飽和狀態(tài),損耗和噪聲都很大,而且存在非線性電路的一些特殊問題,又不能分相調(diào)節(jié)以補(bǔ)償負(fù)載的不平衡,所以未能占據(jù)靜止無功補(bǔ)償裝置的主流。
隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,使用SCR、GTO和IGBT等的靜止無功補(bǔ)償裝置得到了長足發(fā)展,其中以靜止無功發(fā)生器最為優(yōu)越。它具有調(diào)節(jié)速度快、運行范圍寬的優(yōu)點,而且在采取多重化、多電平或PWM技術(shù)等措施后,可大大減少補(bǔ)償電流中諧波含量。更重要的是,靜止無功發(fā)生器使用的抗器和電容元件小,大大縮小裝置的體積和成本。靜止無功發(fā)生器代表著動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展方向。
五、結(jié)束語
我們相信，電力電子技術(shù)將成為21世紀(jì)重要的支柱技術(shù)之一，變頻技術(shù)在電力電子技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，近年來在中壓變頻調(diào)速和電力牽引領(lǐng)域中的發(fā)展引人注目。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化及我國加人世界貿(mào)易組織，我國電力電子技術(shù)及變頻技術(shù)產(chǎn)業(yè)將出現(xiàn)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
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