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2.1.2.1 地质岩心钻机
目前，国内固体矿产岩心钻机主要有两种，一种是20世纪70年代发展起来的XY系列液压立轴式钻机［图2.2（a），图2.2（b）］；另一种是后期研发的全液压动力头式钻机［图2.2（c）］。立轴式钻机钻探深度一般在2000m以内，少数机型钻深能力接近3000m，配套工艺方法以普通回转提钻取心为主，钻机的钻进参数仪表配置落后。泥浆固控系统仍停留在传统的泥浆池加循环槽使岩粉自然沉淀的落后状况，不能满足孔底动力钻具对冲洗液固相含量的要求。“九五”期间研制成功液压立轴式双卡盘不停车倒杆和交流变频双卡盘地质岩心钻机。
“十五”期间，中国地质科学院勘探技术研究所（以下简称勘探所）研制成功了YDX-3型全液压动力头式地质岩心钻机［用Φ71mm绳索取心钻杆钻深能力为1000m，图2.2（c）］，钻机适用于金刚石绳索取心、冲击回转、定向钻进、反循环连续取心（样）等多种高效钻探工艺方法。进入“十一五”，YDX系列新一代地质岩心钻机研发全面展开，YDX-2型钻机（钻深能力600m），YDX-1型钻机（钻深能力300m）和YDX-4型钻机（钻深能力1500m）相继研制成功。作为“十一五”“863”计划重点项目“2000m地质岩心钻探关键技术与装备”的核心内容，YDX-5型钻机（钻深能力2000m）于2011年研制成功。至“十一五”末2000m以内新一代全液压动力头式地质岩心钻机形成了完整系列（300～2000m）。目前研制成功的其他型号的全液压动力头式地质岩心钻机主要有：连云港黄海机械厂的HYDX-4、HYDX-5、HYDX-6型，钻深能力分别为800m、1200m和1600m；山东省地质探矿机械厂的XD-3、XD-5型，钻深能力分别为800m和1200m；以及其他一些厂家研制的不同型号的全液压动力头式钻机。
进入“十二五”又相继完成了3000m电动直驱顶驱钻机［图2.3（a）］、3500m地质岩心钻机（YDX-6型）［图2.3（b）］、400m轻便钻机、浅层取样钻机和600m反循环钻机等的研发。至此，我国的地质岩心钻机系列延伸到了3500m，在国家科技计划的支持下，4000m地质岩心钻机也在研制过程中。
图2.2 国内普遍使用的立轴式钻机和新研制的动力头式钻机
图2.3 3000m及3500m地质岩心钻机
2.1.2.2 地质岩心钻探工艺技术现状及新进展
我国的金刚石绳索取心钻探技术自20世纪70年代中期开始推广应用，目前使用深度已接近3000m，最大深度达到4006m。绳索取心钻探技术已成为我国固体矿产岩心钻探工作主要技术方法。
我国的液动潜孔锤钻具研制处于国际领先水平。YZX127型液动潜孔锤在2005年完工的中国大陆科学钻探工程科钻一井施工中创下了总进尺4038.88m、平均小时效率1.13m、平均回次长度6.31m的好成绩。在普通钻探生产和小直径钻孔条件下应用范围也在不断扩大。
我国从20世纪60年代开始金刚石钻头的研制，经过几十年的发展，工艺技术取得了飞速发展和进步。钻头的制造和使用水平大幅度提高，金刚石钻头平均寿命由早期的30～35m提高到100多米，钻进时效提高到新水平。随着钻头切削材料技术的进步，钻头对地层适应性进一步增强。
随着地质工作的整体复苏，岩心钻探工作量在逐年增多。以绳索取心、液动冲击回转、定向钻进等先进钻探技术为主要特征的小口径金刚石地质岩心钻探技术又重新显示出活力。20世纪末至21世纪初，地质岩心钻探技术又有了新的发展。具体表现在如下几个方面。
（1）组合钻探技术研究
该技术实现了一套器具满足不同地质环境及不同取样目的的需要，为地质调查快速取样、干旱缺水复杂地层石油地震物探施工提供了可靠的技术手段。特别是在我国新一轮油气勘探中，该技术方法不仅解决复杂地层油气地震物探爆破孔难以成孔的技术难题，而且使施工效率提高5～8倍。为加速我国新一轮油气勘探及发现一批新的油气矿藏异常发挥了重大作用，引起了石油物探界关注。该技术方法直接产值超过10亿元人民币。
（2）西部地区复杂地层中深孔岩心钻探工艺研究
该成果为加速我国西部复杂地层及中东部深部地质矿产资源的勘探评价提供了非常实用的技术手段。该项成果开发的深孔绳索取心钻杆、钻具及施工技术创造了国产器具在固体矿产资源调查钻孔取样深度超过1900m的孔深记录。
（3）资源评价定向钻探施工技术
该技术可以实现一个主孔内完成多个分支孔而穿过矿体的目的，从而节省大量的钻探工作量，对未来特殊施工环境钻探取样施工提供了经济适用的技术手段。该技术已产生了较大的经济效益和社会效益。
（4）地质填图及化探快速取样钻探设备及施工技术
该技术为我国大比例尺地质填图、化探及海洋地质调查快速取样提供了一种高效的装备及技术手段。在我国地质大调查地质填图、化探取样、海洋地质及环境地质调查施工中取得非常好的应用效果，具有较好应用前景。
（5）液动潜孔锤结构有较大改进，性能有很大提高，“三合一”钻具初步研制成功
“十五”期间研制成功的YZX127液动潜孔锤，采用了全新结构，大幅度提高了液动锤的能量利用率和稳定性，其技术成果获得2项国家发明专利。在中国大陆科学钻探工程科钻一井施工中创造了单井连续使用液动锤进尺3485.69m和使用井深5118.2m两项世界纪录。自主研制的液动潜孔锤+螺杆马达+绳索取心“三合一”钻具在科钻一井主孔5000多米孔深成功钻进一个回次并取出3.5m长的完整岩心，证明该套钻具的研究获得初步成功。
（6）对VDS垂钻系统及保真取样钻具进行了有益探索
多用途微机自动定向钻进系统与工艺的研究以自动控制纠偏为主线，探索利用成熟的传感器、液压和机械等技术组成机、电、液一体化的闭环控制垂钻系统，基本解决了由于空间狭小和工作环境恶劣引发的各项技术难题，探索出一套可用于闭环控制系统的主要硬件设计的工作思路。为今后开展高技术自动垂直钻井或自动定向钻进系统研究积累了经验并为进一步研究打下了基础。开发试制出了可获得原始状态水合物样品的取心钻具结构和钻具样机及其他辅助装置，并进行了室内测试，取得了较理想的效果，为进一步开发实用可靠的水合物保真取样钻具奠定了基础。
（7）定向钻探技术及对接井钻井技术有新发展
设计了适应于定向钻进的组合钻具，改进了中低转速螺杆钻具，使之可适应牙轮钻头、金刚石钻头及复合片钻头；编制了定向钻进与水平钻进设计与控制软件；改变了原水溶性矿产的采矿方式，大大提高了采矿效率和矿产资源利用率。完成了2对近3000m深井对接井，开创了我国对接井技术的新纪元，实现采卤对接井的重大技术突破。
2.1.2.3 钻探技术在资源勘探中的应用
钻探技术在我国资源勘探中曾作出过重要贡献而且还将发挥重要作用。新中国成立以来，在已发现的171个矿种和已探明储量的150余个矿种的勘探过程中均不同程度地动用了钻探技术。钻探技术为保证我国经济发展所需要的矿产资源和能源供应作出了重要贡献。
1903～1949年，全国钻探工作量总和仅约17万m，而且几乎全部是由外国公司利用自带的钻探设备完成的。新中国成立后，完成的钻探工作量逐年上升。仅以地质系统为例，1949～2002年累计完成钻探工作量10600万m。“十五”以后，随着国家对地质工作的重视，钻探工作量又进入了一个强劲的增长期。“十一五”以来，历年岩心钻探工作量也屡创新高，2006年865.01万m；2007年1165万m；2008年1555万m；2009年1720.5万m；2010年1800万m；2011年2400万m；2012年3419.19万m。同时，勘探深度也在不断加深。进入21世纪施工完成的1000m以深的钻孔越来越多。据不完全统计，超1000m钻孔已达数百口，超2000m钻孔达数十口。
我国的矿产资源经过数百年的探寻和开发，地表及浅部矿产资源多已被发现和利用。因此，国土资源部关于促进深部找矿工作的指导意见所明确的深部找矿工作战略目标是“开展主要成矿区带地下500～2000m的深部资源潜力评价，重要固体工业矿体勘查深度推进到1500m”。现以全国危机矿山找矿成果和河北省地勘局第四地质大队承德地区M24异常验证矿区ZK2402钻孔为例说明钻探技术在深部矿产资源勘探中的应用。
（1）全国危机矿山找矿成果
国土资源部于2004年选择了9家矿山开展危机矿山找矿试点。在大冶铁矿深部找到760余万吨铁矿，该矿区共钻孔22个，总进尺13980m，10个孔见矿，其中在尖林山矿段ZK15-7孔792.55～819.2m孔段见到326.65m厚的铁矿体，铁的品位为22.73%～51.5%，铁矿资源量达767万t。同时，通过取心钻探在1500m深处找到了与上部同一成因的铁矿，更新了成矿理论。其余8个危机矿山找矿项目也都取得了进展。辽宁省阜新矿业集团八道壕煤矿施工的9个钻孔有4个孔见到可采煤层，展示了该地区良好的找矿前景。国有大型企业云南老厂锡矿现保有储量仅可维持4年，目前初步估算已获铜金属储量84000t，锡金属储量1033t。此外，辽宁红透山铜锌矿、云南省大姚之苴铜矿、云南省鹤庆锰矿、湖南省瑶岗仙钨矿、四川省金河磷矿等6家危机矿山均不同程度地在找矿上获得了新进展。在启动了第一批9个危机矿山试点项目后，2006年又启动了40个危机矿山接替资源找矿项目。
截至2008年底，全国危机矿山接替资源找矿专项实施5年来，在216个矿山开展了深部找矿，共施工钻探158万m，坑探26万m，累计探明新增资源储量：煤46亿t、铁7亿t、锰739万t、铜196万t、铅锌485万t、钨40万t、金426t、银5696t、磷矿7341万t，其中新增资源量达到大型以上的有34个，中型以上的有62个，可延长矿山服务年限5～30年，稳定职工就业60余万人。上述成果的取得，钻探技术发挥了不可替代的重要作用。同时危机矿山找矿专项的实施也在一定程度上促进了钻探技术的进步，金刚石绳索取心钻探技术钻进深度过去多在1000m以内，现提升到2000m以深。5年中完成的158万m危机矿山找矿钻探工作量中，深度超过1000m的钻孔173个，占总钻探工作量的14.46%，1500m以上的钻孔13个，其中在山东莱州市三山岛金矿施工的2060.5m的钻孔创造了我国固体矿产勘探金刚石绳索取心钻孔最深纪录。
（2）承德地区M24异常验证矿区ZK2402孔
承德某矿区位于黑山基性杂岩体西北部边缘，杂岩体由斜长岩和苏长岩组成。主矿层分布在800～1900m之间，矿区为M24地磁组合异常。河北省地勘局第四地质大队在该矿区已完成的M24异常验证矿区ZK2402钻孔于2007年4月15日开钻，2007年7月18日终孔，终孔孔深1905.92m。采用XY-6型立轴式液压钻机，BW-320型泥浆泵，23m加重直管钻塔，150kW发电机组；国产普通材质的Φ89mm和Φ71mm绳索取心钻杆。
ZK2402孔的经济技术指标为时效2.59m/h、台月效率601m、回次长度2.53m、全孔取心率98%、直孔、终孔处孔斜13°、金刚石钻头平均使用寿命90m、提钻间隔平均为50～60m。
遇到的技术问题有XY-6B型钻机的提升力，立轴扭矩基本满足2000m以内深孔的使用要求，但卡盘的夹紧力和立轴（回转器）固定支架部位强度均显不足。钻机缺少必要的钻进参数检测仪表，导致2000m深孔钻进过程中，技术参数只能凭现场操作经验调节控制。该矿区的勘探实践证明，目前急需钻深能力2000m以上的钻探设备和器具。
ZK2402钻孔取心钻探证明主矿层比原来预计的要厚，预测铁矿石远景资源量3亿t。
2.1.2.4 钻探技术在国家重大科学工程和地质灾害监测预警及治理中的应用
2005年3月8日，连续钻进1353天终孔深度5158m的中国大陆科学钻探主孔工程竣工。2005年12月17日“中国大陆科学钻探工程新型钻井技术体系的研究与应用”科技成果通过了国土资源部的鉴定。该项目创造性地将“组合式钻探技术”、“灵活的双孔方案”和“超前孔小直径取心钻进方法”有机地结合起来，形成了独具中国特色的科学钻井技术体系。该新型钻井技术体系主要由井底动力驱动的冲击回转取心钻探技术、硬岩大直径长井段扩孔钻进技术、强致斜地层井斜控制技术、性能优良的LBM-SD泥浆体系、小间隙固井及活动套管应用技术、孔内事故预防处理技术、钻探数据采集处理技术等组成。高效碎岩钻进技术、液动潜孔锤冲击回转钻进技术、取心技术和泥浆技术，为中国大陆科学钻探工程提供了强有力的技术支撑作用。取得了突破性成效，创造了国内领先、世界先进水平，为中国大陆科学钻探工程项目的完成作出了重要贡献。同时，中国大陆科学钻探工程科钻一井的成功实施及其所取得的科技成果对我国地质岩心钻探技术水平的提高也起到了极大的推动作用。
环境科学钻探技术研究成果应用于国家重大公益性项目——柴达木盆地资源环境科学钻探、罗布泊环境科学钻探、云南鹤庆环境钻探和松辽盆地科学钻探工程，所取出的样品完整、采取率高、不扰动。鹤庆环境钻探岩心采取率97%，罗布泊环境钻探岩心采取率达90%以上，充分显示了取心新技术在环境钻探中不可替代的护心、取心功能，是目前从事环境钻探工作的主要技术。对所取出的样品分析研究后，正确推理出地球上某一时期地球环境的发展演变规律，为国家宏观经济决策提供了理论依据。
“崩滑体监测新技术与系列仪器开发”、“地质灾害监测数据自动化、网络化采集系统研究”、“地质灾害监测预报的关键技术发展工程方法研究”、“崩滑体监测应用示范”、“高陡边坡地质安全监测预警技术示范”以及“典型时空突发性地灾时空预警（含水量测试仪）”等技术和仪器设备研究成果，提高了我国地质灾害监测预警技术水平。研制的“滑坡光纤推力监测系统”和“QXY-5型钻孔倾斜仪”等仪器实现了自动化监测，并已在三峡库区多个县市及其他地区的滑坡深部位移监测中得到大量应用，“含水量测试仪”也在全国范围内得到了很好的推广应用，为确保当地群众的生命财产安全和指导城市建设规划起到了积极作用。
通过研究探索替代金属锚索的新型非金属锚索，解决金属锚索质量大、运输困难，以及耐腐蚀等问题；通过研究新型高强预应力混凝土结构抗滑桩，提高抗滑桩的承载能力；研究成功的“滑坡勘查技术潜孔锤取心钻进技术”在滑坡勘查取心钻进中大幅度提高了钻进速度，确保了滑坡带取样质量。“江河堤坝防渗加固快速高压旋喷技术研究开发”成果成功用于1998年洪水过后病险水库的防渗加固，提高了施工效率。
2.1.2.5 结论
钻探技术仍然是唯一能从地下取出实物岩矿样品的勘查技术方法。随着现代钻探技术的发展，岩心钻机已发展到全液压动力头钻机以及自动化、智能化地质岩心钻机。孔底动力钻具（潜孔锤、螺杆钻、涡轮钻、孔底电钻等）也从发明到发展，至今已具有一定水平。钻探技术发展到人造金刚石及人造复合超硬材料钻探时代。
钻探技术在我国资源勘探、国家重大科学工程、地质灾害监测预警及治理中做出过重要贡献而且还将发挥更重要的作用。
（1）牙轮钻头
牙轮钻头作为油气井钻探的主导产品之一，据不完全统计目前牙轮钻头的钻井进尺占总钻井进尺的20%左右，牙轮钻头在旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎地层岩石的作用，通过合理选择钻头结构，在较低的转速下，可以钻进中硬—硬地层，是一种广谱性较好的钻头，尤其是近年来使用复合有金刚石的镶齿、金属密封牙轮钻头，在软硬交错地层及硬地层取得较好效果，为钻进硬岩提供一种技术支撑。实践证明，在开孔段牙轮钻头钻进效率高，钻头寿命还算令人满意；在深井上部大直径扩孔钻进中，牙轮钻头从制造工艺上显示其优越性。中深、深孔段钻硬结晶岩效率较低、寿命也低；在超深孔中，对镶齿牙轮钻头提出的特殊要求包括：选择适用于坚硬研磨性结晶岩层的牙轮钻头的类型；尽可能少产生或不产生轴偏距（偏移）的钻头结构；钻头要配装密封的滚动及滑动轴承；标准的、同时镶齿的数量、形式及几何形状，可改变的切刃（镶齿）镶嵌方法；最有效的保径措施是尽可能减小移轴距并加大外镶齿和保径镶齿；采用适合孔深及温度条件的材料；圆锥型、卵型及球型镶齿特别适用于结晶岩地层的钻进工作，凿形齿、勺形齿和超勺形齿则较易折断。牙轮钻头其薄弱环节就是有活动件——轴承，在深井钻进其寿命和耐温性要经得起考验。
（2）PDC钻头
PDC钻头是一种新型切削型钻头，它是通过把人造聚晶金刚石切削齿镶焊于钻头胎体或钻头钢体上而制成的。它以能自锐的PDC切削齿作为切削刃，能够在较低的钻压下获得高钻速，是牙轮钻头的2倍；有较长的使用寿命，是牙轮钻头的4～6倍，主要用于软到中硬地层的钻进。随着PDC复合片质量的提高和焊接工艺的改进，PDC钻头的使用范围延伸到可钻性等级达9级的地层中，以往中国大陆科钻、科拉超深钻、德国KTB钻探中由于钻进岩石比较硬，均未使用PDC钻头。
金刚石复合片以压入剪切方式破碎岩石，通过合理选择钻头结构，在较低的转速下，可以钻进软—硬地层，是一种广谱性较好的钻头，近几年PDC性能的大幅提高，使钻探工作者对PDC钻头的期望值越来越高，对钻头的需求量也越来越大，据统计，在2000年，PDC钻头的钻井进尺占总钻井进尺的26%，2003年增加为50%，而在2009年PDC钻头的钻井进尺已经占到总进尺的80%。
PDC钻头的研究进展很快，归纳为以下几个方面：
1）钻头水力学。利用先进的光学测试技术PDA并结合CFD的方法对PDC钻头井底流场进行研究成了钻头水力学研究的新方向，CFD是近年来随着计算机技术的进步而发展起来的一种解决流体流动方面的技术，而我国在这方面的研究比较匮乏。
2）PDC钻头设计。针对不同的地质条件进行个性化设计，如多尺寸切削齿钻头设计、双扭矩概念设计钻头等。采用先进的建模方式建立精确的数字模型，运用CFD和CAD对PDC钻头进行优化设计。
3）PDC钻头机械加工工艺。实现机械加工数控化，将CAD计算机辅助设计技术与CAM计算机辅助制造技术集成。
4）PDC钻头软模成型技术。国外先进钻头厂家普遍采用，国内油井钻头生产厂家目前也普遍采用，在实现钻头模具的数控加工后，此方法可以大大提高生产效率和保证尺寸精度。
PDC复合片钻头在钻探软至中硬地层中发挥了重大的作用，取得了突破性的进展。
2001年美国休斯克里斯坦森公司用BD536PDC复合片钻头，一次下井钻井6994m的世界纪录，史密斯公司生产的M91P PDC钻头创造了202m/h最高钻速的世界纪录，STR554型PDC钻头起下钻16次累计进尺达21405m的世界纪录。
近几年，科技工作者一直致力于研究切削具和地层之间的相互作用，切削具钻头动力学及下部钻具动力学等方面的课题。世界各大钻头公司根据钻井技术的发展和钻井现场的实际需要，设计开发出多种PDC切削齿、专用PDC钻头和相关技术。2005年美国DBS公司Robert Claytom 在美国石油工程师协会发表了论文《新型钻头设计和切削具技术扩大了PDC钻头在硬岩钻进中的应用》提出了钻头设计的能量平衡观点，即钻头上切削具（PDC）的合理排布可使钻头最终形成的径向合力最小，这也正是硬岩地层钻进时对钻头必须要的条件。而随着新一代滤钴热稳定PDC切削齿的研制成功，使PDC钻头性能发生了突破性改变，在钻进硬地层，新一代滤钴热稳定PDC切削齿钻头较常规PDC钻头平均单只进尺提高2倍，机械钻速提高1.5倍，扩大了PDC钻头在硬岩的应用范围。
（3）天然金刚石表镶钻头
目前，在硬岩深孔取心钻探中，传统的天然金刚石表镶取心钻头已逐步被孕镶钻头或其他新型金刚石取心钻头所取代，其原因不仅在于天然金刚石表镶钻头价格上的昂贵，更主要的还在于孕镶和其他新型金刚石取心钻头在寿命和平均钻速上高于天然金刚石表镶钻头，无论从碎岩机理上或者大量的国内外实践资料表明了这一些。
大陆科学钻探一井试验表明：天然金刚石表镶钻头的钻进效果不理想，机械钻速不高，特别是钻进一段时间后，时效下降很快，提钻后发现一部分天然金刚石崩刃，大部分金刚石被磨钝，几乎看不到一颗完整的天然金刚石。
天然金刚石表镶钻头的胎体硬度高，耐磨能力强，耐冲蚀性强，比较适应于石油钻井中的大泵量、高泵压的钻井条件。天然金刚石表镶钻头的出刃高，金刚石的颗粒粗，在沉积岩层中钻进的时效高，钻头的寿命长。
对于科钻一井来说，所钻遇的岩石为结晶岩，岩石的硬度高、研磨性强，钻进中希望获得高的钻进速度，必然要采用高的转速和钻压，也必然出现钻头的复合振动增加，这对于表镶钻头是不利的因素，它将促使高出刃的金刚石碎裂或崩刃，逐渐失去工作能力。许多钻探事实也说明，天然金刚石表镶钻头不仅钻进成本高，而且不适应在硬岩和裂隙发育的岩层中钻进。
科钻一井施工中为了提高钻进效率，按设计采用了液动锤冲击回转钻进，表镶钻头的金刚石出刃高，在较大冲击功作用下，坚硬岩石的反作用力大，容易使出刃高的天然金刚石崩裂，金刚石不能充分发挥作用，钻头的使用寿命不高。由此可以认为，天然金刚石表镶钻头不适应于硬岩层的钻进，亦不适应于硬岩中冲击回转钻进。
（4）电镀金刚石取心钻头
从大陆科钻对电镀金刚石取心钻头的试验情况来看，在试验初期钻头表现较好的性能，钻头寿命和机械钻速较高。随着取心钻进方法的改变，钻头开始出现不太适应冲击回转钻进的情况，钻头的工作层出现掉块现象，钻头的性能没有得到充分的发挥，有的只钻进一个回次，有的只钻进二个回次，在主孔段只使用了2只绳索取心钻头。
（5）孕镶金刚石钻头
孕镶金刚石钻头能够钻进中硬至坚硬的岩石，能够钻进各类研磨性和各种不同程度完整性的岩石，也就是说，孕镶金刚石钻头对结晶岩具有较广泛的适应性，具有好的钻进技术指标。绝大部分孕镶金刚石钻头采用人造金刚石，钻进成本低。
孕镶金刚石钻头采用的金刚石远比表镶钻头的金刚石颗粒细，金刚石孕镶在胎体中出刃部分小，如同受到多向应力的包镶作用，因此能够承受住冲击载荷的作用而不碎裂，适用于冲击回转钻进。
孕镶金刚石钻头的设计与制造工艺成熟，已经有了几十年的经历与经验。孕镶金刚石钻头有利于单动双管取心钻进，岩心采取率高，岩心质量好，能够很好地满足科学钻探的施工要求。因此，科钻一井取心钻进的首选钻头是孕镶金刚石钻头。
取心孕镶金刚石钻头的运动特性与取心质量：孕镶金刚石钻头，由于其金刚石的出刃小、颗粒细而数量多，所以切入岩石深度有限，每转的碎岩量很小。因而，当其在孔底旋转时，不会像牙轮钻头那样因为切削具本身的运动而产生振动。通常为获得有效的钻进速度，钻头必须高速回转。旋转体在高速回转时会产生陀螺效应（简单说就是物体转动时的离心力会使自身保持平衡），因此金刚石钻头在孔底转动时，相对于牙轮钻头要稳定得多。实践也表明，金刚石钻头所钻取的岩心表面光滑、连续，岩心更完整，取心质量更好。
实践证明：最适合钻进可钻性级别较高的结晶岩地层；机械钻速高，钻进效果好，寿命长，综合成本低；钻头取心率高，岩心品质好；在科钻一井螺杆马达液动锤驱动双管取心钻进中表现出最优异的性能；德国的KTB，中国的大陆科学深钻，使用最多的是孕镶金刚石取心钻头。
（6）扩孔钻头
牙轮齿以冲击、压入、剪切方式破碎岩石，在坚硬的地层中产生体积碎岩效果，尤其在扩孔钻进阶段，由于已经有小井眼形成的自由面，在冲击方式作用下可有效地利用自由面，产生较大的体积碎岩效果。如果采用金刚石钻头进行钻进，每转的切削量非常小，需要较高的转速，这是现场转盘钻进无法满足的。如果采用PDC钻头，则由于地层极其坚硬，切削刃很难吃入地层，刮削作用难以实现，地层的不均匀性也会导致该类切削具在回转过程中由于承受冲击载荷而碎裂。
扩孔钻进中钻头切削具的受力状况非常恶劣，因此需要尽可能采用直径较大的牙轮掌。但是采用太大的牙轮掌，则会减小钻头导向体与钻头本体之间的连接面积，从而降低钻头的强度。
扩孔钻头可做成三牙轮、四牙轮、六牙轮等形式，四牙轮扩孔钻头钻进时稳定性差，容易产生振动。三牙轮、六牙轮扩孔钻头钻进时稳定性好，但是牙轮数量如果比较多，在有限的布置空间内如果选择比较大的牙轮掌，势必会影响导向体与本体的连接强度，不利于提高切削具和钻头整体的强度（康健，2008）。
科钻一井中使用的是导向式三牙轮扩孔钻头。KTB主孔使用的是三牙轮扩孔钻头，扩孔钻进时应采取以下措施：通过采用金属密封轴承、最佳的合金齿齿形、钻头结构设计和材质优先以及加强钻头保径等措施优化钻头设计；采取减震措施将钻柱系统的震动降至最低，以保证钻进过程的平稳以及工具的长使用寿命；采用金刚石扩孔器，使钻孔直径在较长的时间内保持稳定。科钻一井扩孔钻头制作时，选用的牙轮掌有如下特点：轴承带有压力平衡润滑系统，适用于深井钻进；轴承密封采用金属浮动密封结构，性能优异。
（7）涡轮马达
由于涡轮马达的构件几乎全是用金属材料制成的，配有适当轴承的涡轮基本上是无摩擦的运行，可在275～300℃的温度范围内用。为适应高温度的使用，研制了特种滑动轴承，轴承与定子及转子的接触面上镶有合成金刚石（PCD）。为了尽可能避免冲击负荷造成的伤害，PCD轴承采用滑枕轴承的结构形式。配有这种轴承的涡轮马达在温度高达280℃的地热钻进工作中得以成功使用。
涡轮钻具的最大优点是不含橡胶件、耐高温（工作温度可达250～300℃），适用于深井、超深井和高温高压井的钻井作业。涡轮钻具也有一些固有的缺点，限制了它的应用。例如：涡轮的直径较大，很难制造出直径小、功率足够大的涡轮钻具；涡轮的转速很高，不能直接驱动钻头，往往需要减速器进行减速，增加了装置的复杂性，降低可靠性。因此，涡轮钻具除了在某些直井中使用过，在弯曲半径比较小的定向斜井、小直径的井、水平井等处使用并不方便。
为了提高牙轮钻头的进尺，并把涡轮钻具成功地应用于深井钻井，应设法降低涡轮钻具的转速，增加其轴上的力矩。目前已成功地采用了具有低速降压涡轮的涡轮钻具、带水力制动级的涡轮钻具和带有行星减速器的涡轮钻具。
根据涡轮钻具组合后的转速高低，可以分为高速涡轮钻具组合、中高速涡轮钻具组合和中低速组合涡轮钻具组合。高速组合涡轮钻具未配置减速器，钻头转速高；中高和中低速组合涡轮钻具在轴承节和钻头之间装有减速器，可降低涡轮输出转速。此时对应的转速分别为：600～1000r/min、300～600r/min和100～300r/min。
在实际操作中，涡轮钻具（包含减速器涡轮钻具）的工作转速可以根据现场需要调整。因此，涡轮钻具既能适用于牙轮钻头（工作转速较低），又能适用于PDC钻头及各种类型的金刚石钻头（工作转速相对较高，最高可达1200～2000r/min）。
扭矩大、压降低、长度短的减速器涡轮钻具工作转速为100～300r/min，适应于高、中、低不同转速牙轮钻头和PDC钻头；大扭矩的中速涡轮钻具工作转速为300～500r/min，适应于PDC钻头和天然金刚石钻头；大扭矩高速涡轮钻具工作转速为500～2000r/min，主要适应于孕镶金刚石钻头。
采用涡轮钻具-减速器系统进行井底驱动钻进，是前苏联施工科学深钻的三大技术特色之一。涡轮钻具输出转速高，经减速后才能用于驱动牙轮钻头。涡轮钻具使用时配有转速遥测系统，该系统装在涡轮马达上方，测出马达的回转速度后以泥浆压力脉冲的方式将信息传回至地表。地表工作人员可根据这一信息，调节泵量，控制马达转速，进而保证最优规程钻进。
（8）螺杆马达
螺杆马达是以钻井液为动力的一种孔底动力机，是一种容积式马达。泥浆泵输出的钻井液经旁通阀进入螺杆马达，在马达的进出口形成一定的压差，推动马达的转子旋转，通过万向轴和传动轴将转速和扭矩传递给钻头，从而达到碎岩的目的。
螺杆马达的工作特性与涡轮马达有较大不同，具有硬特性，表现为大扭矩、低转速，转速只与排量和结构有关，而与工况（钻压、扭矩等）无关，其转速与输入的钻井液流量成正比，输出扭矩与马达压降成正比，而与转速无关，压降越大，扭矩越大，但在压降与扭矩变化的同时，转速变化很小，因此，在具体使用过程中，只要控制泥浆泵的排量与泵压，就基本上控制了马达的输出扭矩和转速。因此不难得知，在使用螺杆马达进行钻井作业时，泵压表可作为井底工况的监视器，由压力变化来判断和显示井下工况，通过调节排量进行转速调节。螺杆马达的定子由橡胶制成，耐高温性能差，一般采用丁腈橡胶，耐温约150℃；如需耐高温，需要采用特殊的橡胶，成本较高。
科钻一井钻探施工采用螺杆马达为金刚石取心钻进系统的井底回转驱动装置。
在油气勘探开发中，随着钻头和井下工具技术的发展和实践，针对高抗压强度和高研磨性的地层，国外目前逐步推出了一套提高机械钻速的技术途径，即采用特殊设计的人造金刚石孕镶钻头与井底动力（高速螺杆和高速涡轮）组合，依靠强化钻井参数的办法提高钻速，与牙轮钻头相比，该项技术可提高机械钻速3～10倍以上，大幅度提高了深井在高抗压强度和高研磨性地层的机械钻速。
从目前市场调研的情况，采用进口涡轮钻具+孕镶金刚石钻头复合钻进是提高钻进速度的最佳方法，取得了较好效果，未来一段时间，通过对钻头的切削结构设计、胎体材料、制造方法和制造工艺的研究，金刚石孕镶钻头将在高硬度、强研磨性地层发挥巨大作用。
各类钻头碎岩方式及其性能特点见表6.1。
表6.1 碎岩工具种类及特点
近年来，中国正在进行产业升级;伴随着“十三五”的结束和“十四五”的即将来临，电动工具行业的发展环境显得极为重要。本文将从PEST四个方面来解读电动工具行业的发展环境以及未来趋势。
政策环境 外销转内销方向明显
电动工具精密程度是反应一国制造能力和工业化能力的重要指标之一，对国民经济、能源利用、环境保护和人民生活质量的提高起着十分重要的作用。为夯实工业基础，提升工业发展的质量和效益，促进我国实现从制造业大国向制造业强国转变，国家先后出台了一系列产业政策。
近年来，相关政策的颁布让外销转内销方向明显。自2008年发生金融海啸以来，一些以外贸生产和销售为主的企业和商家及时转换经营策略，开始专注于国内电动工具市场的开拓与创新，而一些本身就以国内销售占优势的电动工具企业和商家，更是发挥自身优势，积极在提档升级上狠下苦功，发展也是相当迅猛。此外，在2020年6月22日，国务院颁布了《关于支持出口产品转内销的实施意见》，明确指出在鼓励企业拓展国际市场的同时，支持适销对路的出口产品开拓国内市场，着力帮扶外贸企业渡过难关，促进外贸基本稳定。因此，国内电动工具出口型企业应进一步研究掌握欧美电动工具贸易惯例，在稳定和不断扩大中国电动工具在西欧北美市场上占有率的同时，积极开拓国内市场，实现市场多元化。
宏观环境 中国制造业增加值占全球比重逐年攀升
中国制造业发展迅速，根据IHS Global Insight的数据显示，2010年中国占全球制造业产出的比值第一次略高于美国，成为全球最大制造国。尽管体量巨大，但中国制造的综合实力与发达国家仍有较大差距，目前以劳动密集型的低端制造为主，在一定程度上限制中国制造业长期发展。高端制造能力不足、创新能力和制造能力不强、发达国家制造业回流、东南亚等国家低端制造业产能转移和国内人口红利下降给中国制造业发展带来巨大挑战。长期来看，中国人口老龄化必将导致人力成本的提升，削弱国内制造业的成本竞争力优势，加速制造业向印度、泰国、越南等国低人力成本国家转移。
社会环境 人均收入提高带动翻修热潮
新中国成立70年来，中国城乡居民经过了从脱离贫困，解决温饱，到迈向小康的曲折历程，人民生活发生天翻地覆的变化，消费水平和质量明显提高。对于电动工具行业而言，生活质量的提高代表人们对于消费品的需求将持续增大，而电动工具作为制造业中重要的一环，不管是从房地产还是平时家用工具的维修等等都需要电动工具作为辅助。因此，生活质量的提高也使得社会对电动工具的需求进一步扩张。
2020年前三季度，全国居民人均可支配收入23781元，比2019年同期名义增长3.9%，名义增速比上半年回升1.5个百分点;扣除价格因素的实际增速年内首次转正，实际增速由上半年的下降1.3%转为增长0.6%。分城乡看，城镇居民人均可支配收入32821元，增长2.8%，扣除价格因素，实际下降0.3%，降幅比上半年收窄1.7个百分点;农村居民人均可支配收入12297元，增长5.8%，扣除价格因素，实际增长1.6%，增速比上半年回升2.6个百分点。农村居民人均可支配收入名义增速快于城镇居民3.0个百分点，实际增速快于城镇居民1.9个百分点。城乡居民收入比由2019年同期的2.75下降至2.67，城乡居民收入相对差距继续缩小。
技术环境 小型化、轻型化、无绳化趋势明显
——技术水平发展现状
自2006年以来我国电动工具行业专利的申请数量呈现波动上升的趋势。2012年，我国电动工具行业年专利申请数量为2490件，为近年来最大值;2019年，专利申请数量下降为2212件。截至2020年11月，电动工具专利申请数量为550件。
在中国电动工具行业专利申请技术排名TOP20的技术中，以“B25F 不包括在其他类目中的组合工具或多用途工具;与执行操作无特殊关联并且不包括在其他类目中的轻便机...”技术申请的专利数量最多，累计专利申请数量达到3934件，占比14.87%;其次是“H01M 用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组”技术，专利申请技术达到了1699件，占比6.42%。
——技术水平发展趋势
电动工具作为一种“低值易耗品”，一直是家庭必不可少的好帮手。随着电动工具市场不断扩大,中国已然成为全球上主要的电动工具产品出口国和全球电动工具生产基地,行业发展潜力巨大。然而，国产电动工具在中高端领域竞争力不强，价格战非常激烈，为了顺应电动工具小型化、轻型化、无绳化的发展趋势，企业面临着新的技术挑战。
在2020年9月2日，大比特举办了“第三届(苏州)电动工具关键元器技术研讨会”;在此次会议中，议程方向覆盖范围广，包括了BLDC电机驱动方案、无感方波，无感正弦控制技术、电动工具电源充电方案、锂电池和锂电池充电器方案、电动工具锂电保护方案、无刷电机控制器评测与发展、磷酸铁锂动力电池技术与工艺介绍等等。
更多数据请参考前瞻产业研究院《中国电动工具行业产销需求预测与转型升级分析报告》。
2017 年，我国工具行业高速增长；2018 年，持续增长；2019 年，刀具类出现负增长，量具类增长态势前高后低。进入2020 年，受新冠疫情突然爆发的影响，工具行业一季度急剧下行，从4 月份开始出现恢复。工具行业内刀具和量具产品的表现有所不同。2019 年刀具产品销售收入出现负增长，并逐步走低，出口量大幅下降。2019 年一季度，量具销售收入增长率继续攀升至22% ，随后增长率逐步走低；量具出口增长率继续升至29.2% ，随后增长率逐步走低。2020 年一季度，刀具产品销售收入急剧下行，二季度下降幅度快速收窄；量具下降幅度大于刀具，量具的调整滞后于刀具产品约半年左右。
战略性新兴产业之新能源汽车:中国车企冲顶 2010年10月18日发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》规划到2020年，新能源汽车将成为中国国民经济的先导产业。发改委随后在对有关决定解读时指出，新能源汽车是全球汽车行业升级转型的方向。我国要在未来形成具有世界竞争力的汽车工业体系，必须超前部署新能源汽车的研发和产业化。当前，要充分发挥社会各方面的积极性，以产业联盟系列化为途径，着力突破动力电池、驱动电机和电子控制领域关键核心技术，加速形成知识产权，推进插电式混合动力汽车、纯电动汽车推广应用和产业化。而有关规划实际上已经将中国新能源汽车10年内的发展目标定为全球第一。若这一规划成真，中国汽车企业将有望通过新能源汽车的跨越发展一举登上全球汽车产业的王者宝座。 2009年9月，我国在联合国气候变化峰会上提出，争取到2020年非化石能源占一次能源消费总量的比重达到15%左右。同年12月，我国在哥本哈根气候变化大会上承诺到2020年，我国单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40-45%。这意味着未来10年我国节能减排任务艰巨。我国工业能耗大约占70%，而汽车是工业能耗大户，我国每年新增石油需求的2/3用于交通运输业。截至2010年10月，全国机动车保有量约1.99亿辆。若未来国内机动车完全更新换代为新能源汽车（价格按每车10万元计算），则整个市场规模将高达20万亿元（这还未考虑到出口）。因此，发展新能源汽车不但有助于节能减排目标的实现，同时也代表了汽车产业的发展方向，其市场空间极其惊人。 根据《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》，到2015年中国电动汽车保有量计划达到100万辆，动力电池产能约达到100亿瓦时。 此外，根据《节能与新能源汽车产业规划》，到2015年我国新能源汽车将初步实现产业化，动力电池、电机、电控等关键零部件核心技术实现自主化；纯电动汽车和插电式混合动力汽车市场保有量达到50万辆以上；到2020年，我国新能源汽车实现产业化，新能源汽车产业化和市场规模达到全球第一，其中新能源汽车(插电式混合动力汽车、纯电动汽车、氢燃料电池汽车等)保有量达到500万辆；以混合动力汽车为代表的节能汽车销量达到世界第一，年产销量达到1500万辆。 因此，我国新能源汽车产业即将面临爆发期，可以预计该产业中将会涌现出许多高速成长的企业，而这些企业也将会在资本市场获得良好的表现，极具投资价值。 新能源汽车产业政策支持全面加强 现代电动汽车一般可分为三类：纯电动汽车（PEV）、混合动力汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）。近些年在传统混合动力汽车的基础上，又衍生出一种外接充电式（Plug-In）混合动力汽车（PHEV）。目前全世界各国对电动汽车都非常重视，许多国家都开始投入大量资金开发电动汽车。 我国对新能源汽车产业支持政策由来已久。“十五”期间，投入8.8亿元设立电动汽车重大科技专项，并取得重要进展，形成了“三纵三横”的研发布局，基本形成电动汽车自主开发的技术平台。所谓“三纵”是指开发燃料电池汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车；“三横”是指多能源动力总成控制、驱动电机、动力蓄电池。此外，电动汽车也被列入我国“863”计划12 个重大专项之一。 目前我国汽车产业支持政策包括两个方面：一是鼓励节能环保和小排量汽车，减少现有汽车能源消耗和排放；二是鼓励新能源汽车发展。主要补助插电式（plug-in）混合动力车和纯电动车。支持政策的走向是： （1）一揽子政策推动整个产业发展、补贴范围扩展到私人购车领域 节能与新能源汽车产业发展规划和一揽子扶持政策将于近期上报国务院审议，如审议通过，最快年内有望实施。一揽子扶持政策将从研发生产、市场推广、售后服务和回收利用等各个环节入手，制订产业政策、财政政策、税收政策、投融资政策等。我国还准备设立国家层面的节能与新能源汽车研发与产业化专项，重点支持节能与新能源汽车关键技术研发和技术改造。这将是我国第一次针对一个产业提出一揽子扶持政策。 近期我国对新能源汽车的补贴范围从对公交、公务、市政、邮政等政府采购补贴逐步扩展到对私人购买新能源汽车进行补贴。 2009年1月，国家启动“十城千车” 节能与新能源汽车示范推广试点，计划用3年左右的时间，每年发展10个城市，每个城市推出1000辆新能源汽车，首批列入了13个城市。09年底试点城市由13个扩大到20个，选择5个城市对私人购买节能与新能源汽车给予补贴试点。 2010年5月，政府在全国范围内开展“节能产品惠民工程”，消费者在6月18日之后，每购买一辆节能型汽车，将获得3000元的补贴。6月，出台对于私人购买新能源汽车补贴办法，对满足支持条件的新能源汽车，按3000元/千瓦时给予补助。插电式混合动力乘用车最高补助5万元/辆；纯电动乘用车最高补助6万元/辆。 （2）通过补贴扶持和引导新能源汽车产业链整体的发 展，并重点支持关键环节 新能源汽车的补贴政策通过规定补助范围、对象，并需要满足一系列的支持条件，来引导试点城市建立相关配套设施和示范推广工作。通过《推荐车型目录》和国家标准，来引导申请补助的汽车生产企业及其新能源汽车产品，提高和保证产品性能参数，重点扶持具备一定产能规模和完善售后服务体系，具有自主知识产权的企业。 目前，发改委正在修订《产业结构调整指导目录（2010年本）》，在鼓励类产品中，新增新能源汽车关键零部件。其中包括电池管理系统、电机管理系统、电动汽车驱动电机、电路集成以及充电设备等。 在配套设施方面，国家电网2010年将建设75个电动汽车充电站和6200个充电桩，2015年前将建设1700个充电站。南方电网也宣布2010年将建设超过80座充电站。 在国家和行业标准方面，我国已制定并发布了新能源汽车相关国家标准和行业标准共计42项，其中22项已列为新能源汽车产品准入的专项检验标准。2012年前，我国将基本建立与产业发展和能源规划相适应的节能与新能源汽车及充电设施标准体系。 新能源汽车技术路线：近期以混合动力汽车为重点，未来以纯电动车为主要发展方向 面对纯电动汽车（PEV）、混合动力汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）等不同的技术选择，根据《节能与新能源汽车产业规划》，我国新能源车发展路线将以纯电动汽车作为主要战略取向，近期以混合动力汽车为重点，大力推广普及节能汽车。考虑到技术发展现状，而将燃料电池电动汽车作为未来长期的发展方向。 经过近10年的自主研发和示范运行，中国在电动车产业技术方面与世界先进水平的差距在大幅度缩小；中国电动车领军企业与国外电动车技术的先行车企正在同一起跑线上成长。小型纯电动乘用车将是3到5年内中国电动车产业发展的主导方向。在“十二五”电动车发展规划中，小型纯电动车将得到充分重视。 动力电池：以锂电池为主要发展方向、以锰酸锂+钛酸锂为正负极搭配方式 动力电池、电机、电控等关键部件成本占电动车整车成本的30%至50%，同时也是新能源汽车的关键核心技术。根据《节能与新能源汽车产业规划》，到2015年，动力电池、电机、电控等关键零部件核心技术实现自主化；到2020年，节能与新能源汽车及关键零部件技术将达到国际先进水平。 在动力电池环节，我国力争突破动力电池瓶颈。到2015年，动力电池系统能量密度达到120瓦时/公斤以上，成本降低至2元/瓦时，循环寿命稳定达到2000次或10年以上。到2020年，动力电池系统能量密度达到200瓦时/公斤以上，成本降低至1.5元/瓦时以下。 目前二次电池包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池等。虽然影响电池性能及决定其相对优势的因素很多，但是比能量是最重要最直观的一个指标。从铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池到锂电池，比能量越来越高。与铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池比较，锂电池的优势明显，因此作为发展方向的锂电池将会在电动汽车领域广泛应用。我们预计2015年国内新能源汽车动力锂电池的市场规模达到180亿元。到2020年，新能源汽车已经进入普及期，新能源汽车动力锂电池规模将达到2880亿元。市场容量巨大，且增长迅速。 锂电池单元主要由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。正极材料是决定电池性能的关键，目前市场应用的主流正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、三原材料和磷酸铁锂，其中锰酸锂和磷酸铁锂可以说是各领风骚。由于磷酸铁锂产品存在一致性、低温性能、高倍率放电性能和成本等问题，因此我们认为未来新能源汽车将主要选择锰酸锂路线。从目前市场主流新能源汽车看，除了比亚迪坚持使用磷酸铁锂电池，其他公司也基本都选择了锰酸锂路线。 在负极材料方面，虽然碳材料一直处于主导地位，但是我们预计钛酸锂的出现将会颠覆行业格局。钛酸锂是一种性能优异的负极材料，由于电位过高，钛酸锂并不适合与磷酸铁锂搭配，反而锰酸锂+钛酸锂体系是较优的一种选择。锰酸锂+钛酸锂体系的优势包括：近乎完美的安全性、使用寿命更长、可以快速充放电、结合锰酸锂具备整体成本优势等。因此我们认为锰酸锂+钛酸锂体系将会是未来正负极材料的主要搭配方式。 电解液约占锂电池成本的15%，电解液中关键材料六氟磷酸锂约占成本一半，目前六氟磷酸锂国产化程度很低，毛利率更高达70%；隔膜是锂电关键材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料，占锂电池成本的20%左右，由于技术含量高，目前国内80%的隔膜需要进口。可以预计动力锂电池用隔膜的发展方向是耐高温、多层隔膜、高强度、高保液能力。 驱动电机：我国驱动电机技术进步明显 驱动电机是电动汽车的关键部件，直接影响整车的动力性及经济性。驱动电机主要包括直流电机和交流电机。目前电动汽车广泛使用交流电机，主要包括：异步电机、开关磁阻电机和永磁电机（包括无刷直流电机和永磁同步电机）。其中，异步电机主要应用在纯电动汽车，永磁同步电机主要应用在混合动力汽车中，开关磁阻电机目前主要应用在客车中。 车用电机的发展趋势包括：第一、电机本体永磁化：永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等优点。我国具有世界最为丰富的稀土资源，因此高性能永磁电机是我国车用驱动电机的重要发展方向。第二、电机控制数字化：专用芯片及数字信号处理器的出现，促进了电机控制器的数字化，提高了电机系统的控制精度，有效减小了系统体积。第三、电机系统集成化：通过机电集成和控制器集成，有利于减小驱动系统的重量和体积，可有效降低系统制造成本。 在驱动电机方面，经过“九五”、“十五”、“十一五”国家对电动汽车用电机系统的集中研发和应用，我国已自主开发了满足各类电动汽车需求的驱动电机系统产品，获得了一大批电机系统的相关知识产权，形成具有核心竞争能力的车用驱动电机系统批量生产能力。 目前，我国自主开发的永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机已经实现了与国内整车产业化技术配套，电机重量比功率显著提高，电机系统最高效率达到93％以上，系列化产品的功率范围覆盖了200kW以下电动汽车用电机动力需求，各类电机系统的核心指标均达到相同功率等级的国际先进水平。但是与国际先进水平相比，在产品集成度、可靠性和系统应用技术方面，仍存在较大的差距。
新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。能源世界有最全面的资料免费下载参考资料http://bbs.chinagb.net/?fromuid=69687[编辑本段]分类新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。也可以说，新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。据世界断言，石油，煤矿等资源将加速减少。核能、太阳能即将成为主要能源。联合国开发计划署（UNDP）把新能源分为以下三大类：大中型水电；新可再生能源，包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能（潮汐能）；穿透生物质能。一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立，过去一直被是做垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用，因此，废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。按类别可分为：太阳能 风力发电 生物质能 生物柴油 燃料乙醇 新能源汽车 燃料电池 氢能 垃圾发电 建筑节能 地热能 二甲醚 可燃冰等[编辑本段]新能源概况据估算，每年辐射到地球上的太阳能为17.8亿千瓦，其中可开发利用500～1000亿度。但因其分布很分散，目前能利用的甚微。地热能资源指陆地下5000米深度内的岩石和水体的总含热量。其中全球陆地部分3公里深度内、150℃以上的高温地热能资源为140万吨标准煤，目前一些国家已着手商业开发利用。世界风能的潜力约3500亿千瓦，因风力断续分散，难以经济地利用，今后输能储能技术如有重大改进，风力利用将会增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等，理论储量十分可观。限于技术水平，现尚处于小规模研究阶段。当前由于新能源的利用技术尚不成熟，故只占世界所需总能量的很小部分，今后有很大发展前途。[编辑本段]常见新能源形式概述（具体内容详见各能源形式所对应的词条）太阳能太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有：太阳电能池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。太阳能可分为2种：1.太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋照明，并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。2.太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。核能核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2;，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。核能的释放主要有三种形式：A.核裂变能所谓核裂变能是通过一些重原子核（如铀-235、铀-238、钚-239等）的裂变释放出的能量B.核聚变能由两个或两个以上氢原子核（如氢的同位素—氘和氚）结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释放出的能量称为核聚变能。C.核衰变核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能量释放缓慢而难以加以利用核能的利用存在的主要问题：（1）资源利用率低（2）反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，其最终处理技术尚未完全解决（3）反应堆的安全问题尚需不断监控及改进（4）核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚-239受控制（5）核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，投资风险较大海洋能海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。波浪发电，据科学家推算，地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前，海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验，并制成了供航标灯使用的发电装置。潮汐发电，据世界动力会议估计，到2020年，全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站，发电能力24万千瓦，已经工作了30多年。我国在浙江省建造了江厦潮汐电站，总容量达到3000千瓦。风能风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。风力发电，是当代人利用风能最常见的形式，自19世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展，利用风来做其它的事情。1977年，联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米，每个浆叶长40米，重18吨，用玻璃钢制成。到1994年，全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右，每年发电约50亿千瓦时。生物质能生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。地热能地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富，分布广泛，已有5500处地热点，地热田45个，地热资源总量约320万兆瓦。氢能在众多新能源中，氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出，将成为21世纪的理想能源。氢能可以作飞机、汽车的燃料，可以用作推动火箭动力。海洋渗透能能源世界有最全面的资料免费下载参考资料如果有两种盐溶液，一种溶液中盐的浓度高，一种溶液的浓度低，那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后，会产生渗透压，水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水，而海洋中存在的是咸水，两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口，淡水的水压比海水的水压高，如果在入海口放置一个涡轮发电机，淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源，它既不产生垃圾，也没有二氧化碳的排放，更不依赖天气的状况，可以说是取之不尽，用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里，渗透发电厂的发电效能会更好，比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计，利用海洋渗透能发电，全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。水能水能是一种可再生能源，是清洁能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。水不仅可以直接被人类利用，它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环，使之持续进行。地表水的流动是重要的一环，在落差大、流量大的地区，水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少，水能是非常重要且前景广阔的替代资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。[编辑本段]新能源的发展现状和趋势部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展，并在世界各地形成了一定的规模。目前，生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。国际能源署（IEA）对2000～2030年国际电力的需求进行了研究，研究表明，来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为，在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年增长速度近6%在2000～2030年间其总发电量将增加5倍，到2030年，它将提供世界总电力的4.4%，其中生物质能将占其中的80%。目前可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低，一方面是与不同国家的重视程度与政策有关，另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关，尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等据IEA的预测研究，在未来30年可再生能源发电的成本将大幅度下降，从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关，因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。我国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十五”规划，并制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。近年来在国家的大力扶持下，我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。新能源（或称可再生能源更贴切）主要有：太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后，国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展，它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源，更将会导致社会不健康发展；地热能的开发和空调的使用具有同样特性，如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏，必将引起再一次生态环境变化；而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源，他们必将成为今后替代能源主流。太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点，应用面较广，现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电，在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%，随之而来的问题令我们意想不到，太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击，如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台，在一百多年的发展中，一直是新能源领域的独孤求败，由于它造价相对低廉，成了各个国家争相发展的新能源首选，然而，随着大型风电场的不断增多，占用的土地也日益扩大，产生的社会矛盾日益突出，如何解决这一难题，成了我们又一困惑。早在2001年，MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项研究，经过六年多研究和实践，终于将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向社会推广，这种系统采用了我国自主研制的新型垂直轴风力发电机（H型）和太阳能发电进行10：3地结合，形成了相对稳定的电力输出。在建筑上、野外、通信基站、路灯、海岛均进行了实际应用，获得了大量可靠的使用数据。这一系统的研究成果将为我国乃至世界的新能源发展带来了新的动力。新型垂直轴风力发电机（H型）突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点，采取了完全不同的设计理论，采用了新型结构和材料，达到微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影响等性能，可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合。以它为主建立的风光互补发电系统，具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点，也解决了太阳能发展中对电网冲击等影响。随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活，风力发电偶尔可以看到或听到，可是它们作为新能源如何在实际中去应用？新能源的发展究竟会是怎样的格局？这些问题将是我们在今后很长时间里需要探索的。[编辑本段]新能源的环境意义和能源安全战略意义我国能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局，自1993年起我国成为石油净进口国，且石油进口量逐年增加，使得我国接入世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足，未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。国际贸易存在着很多的不确定因素，国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定，但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给，对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的以来程度，提高我国能源、经济安全。此外，可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。新的能源是什么1新能源，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能和其他可再生能源。合理的开发利用新能源，可以改善和优化能源结构，保护环境，提高人民生活质量，促进国民经济和社会可持续发展。新能源开发利用主要包括新能源技术和产品的科研、实验、推广、应用及其生产、经营活动。新能源的开发利用，应当与经济发展相结合，遵循因地制宜、多能互补、综合利用、讲求效益和开发与节约并举的原则，宣传群众，典型示范，效益引导，实现能源效益、环境效益、经济效益和社会效益的统一。2随着科学技术和社会生产力的不断发展，能源的问题显得越来越重要。目前，全世界的能源仍以煤、石油和天然气等化石燃料为主。这些化石燃料储量有限，同时它们又是极其宝贵的化工原料，可以从中提炼和加工出各种化学纤维、塑料、橡胶和化肥等化工产品。将这样重要的化工原料作为能源来使用实在可惜。随着社会生产力的发展和人类生活水平的提高，世界能源的消耗量愈来愈大。据估计，全世界石油、天然气和煤的储量最多只能供给人类使用一、二百年。因此，摆在人类面前的一项紧迫的战略任务就是探索新能源。目前研究开发的新能源主要有以下几种：1．地热能与潮汐能可利用的地热资源是地下热水、地热蒸气和热岩层。地下热水层一般在地下两千多米深处，温度80℃左右。将地下热水降低压力使之变成蒸气(在47.34 kPa时水80℃沸腾)，可推动汽轮发电机发电。潮汐能利用的是海水涨落造成的水位差。此种能量可以作为动力来推动水轮机发电。地球上潮汐涨落中蕴藏的能量是巨大的，但建造大规模的潮汐电站技术上有很多困难，成本也较高。2．太阳能太阳每年辐射到地球表面的能量约为5×10^22J，相当于目前世界能量消耗的1.3万倍，可以说太阳能是取之不尽用之不竭的无污染的理想能源。因此，太阳能的收集利用是当代科学家十分感兴趣的问题。目前太阳能利用主要有三种形式。一种是直接利用太阳辐射热，建成太阳灶、太阳能热水器，太阳房(用于采暖)和塑料大棚等，或利用太阳能来发电。太阳能电站是利用集热器吸收太阳辐射的热量，其蓄热材料(液态金属)温度可高达1000℃左右。所吸收的热量通过热交换器将水变成水蒸气推动汽轮机发电。这种转换方式称之为光-热转换。第二种是光-电转换，即利用太阳能电池将太阳能直接转换成电能。太阳能电池种类较多，主要有单晶硅电池、砷化镓电池、磷化铟电池和多晶硅电池等。目前太阳能电池效率还比较低，成本也比较高。它主要用于人造卫星等宇宙飞行器作为各种仪器设备的动力。第三种是光-化学转换，即将太阳辐射直接转换成化学能。绿色植物的光合作用就是光-化学转换，但它还不能完全受人控制。因此，研究各种完全可控的光-化学转换方法也是当今世界重大的研究课题之一。近年来发现，太阳能辐射到某一光化学反应体系后，能形成动力学上稳定的光产物，使光能转化为化学能而储存起来。另外，在催化剂存在时，由太阳光直接分解水而制得氢和氧的方法也是太阳能利用较有发展前途的一条途径。发展氢能具有独特的优越性。首先，氢的原料是水，资源丰富。另外氢燃烧后的热值较高，1g 氢燃烧后可放出143 kJ的热量，而1g煤燃烧只有31～32kJ，1g汽油燃烧也只有48kJ。还有氢燃烧生成水，它来源于水又还原于水，是顺应自然的一种循环，不会打乱自然界的平衡。又因燃烧产物无烟尘以及其它污染物，所以氢能又是无污染的清洁能源。虽然，地球接受太阳的总能量很大，但是由于其能量密度很低，取得单位能量的一次投资大，能量转换效率有待提高。3．核能原子核裂变和聚变时都放出巨大的能量。原子核能是一种比较理想的能源。(1)核裂变能裂变是较重的原子核在足够能量的中子轰击下分裂成较轻原子核的过程。当235U原子核发生裂变时，分裂成两个不相等的碎片和若干个中子。裂变过程相当复杂，已经发现裂变产物有35种元素，放射性核素有200种以上。下面是235U裂变中的一种方式：[编辑本段]未来的几种新能源波能：即海洋波浪能。这是一种取之不尽，用之不竭的无污染可再生能源。据推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。近年来，在各国的新能源开发计划中，波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高，需要进一步完善，但目前的进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年，电厂的发电成本虽高于其它发电方式，但对于边远岛屿来说，可节省电力传输等投资费用。目前，美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站，且均运行良好。可燃冰：这是一种与水结合在一起的固体化合物，它的外型与冰相似，故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态，冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算，可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。煤层气：煤在形成过程中由于温度及压力增加，在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到褐煤，每吨煤产生68m3气；从泥炭到肥煤，每吨煤产生130m3气；从泥炭到无烟煤每吨煤产生400m3气。科学家估计，地球上煤层气可达2000Tm3。微生物：世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物发酵，可制成酒精，酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”，而且制作酒精的原料丰富，成本低廉。据报道，巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆，减轻了大气污染。此外，利用微生物可制取氢气，以开辟能源的新途径。能源世界有最全面的资料免费下载参考资料
新能源是指传统能源之外的各种能源形式。我整理了浅谈新能源技术论文，欢迎阅读!
论新能源发电技术
摘要：本文从全球能源的现状，介绍了中国能源发电技术的应用情况，发现中国新能源发电对现代化建设具有重要战略意义。进一步介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统两种新能源发电技术。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是近期发展的重点。燃料电池是一种将化学能直接转换成电能的装置，它能量转化效率高，几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。
关键词：新能源;风能;燃料电池;发电技术
中图分类号： F206 文献标识码： A
能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈，如何开发先进安全的新能源使用技术、如何提高能源利用率也随之成为世界各国关心的课题。欧盟就首先提出了20-20-20计划：到2020 年，可再生能源占欧盟总能源消耗的20%。2007年12月，美国前总统布什也签署了《能源独立和安全法案》(EISA)，从而大力推动新能源的使用和节能计划。另外，从环境的角度来看，为了保护人们赖以生存的地球，开发新能源也是必由之路。
一、我国能源和发电技术的现状
2011年，我国新能源发电继续保持快速发展态势，并网装机容量持续增长，发电量不断增加。截至2011年底，我国新能源安装容量达到7000万kW，居世界首位，并网新能源装机容量达到5409万kW，同比增长47.4%，约占全部发电装机容量的5.1%。其中，风电并网容量约占并网新能源装机总量的85.5%;并网太阳能光伏装机容量约占并网新能源装机总量的4.4%;生物质及其他新能源发电装机容量约占并网新能源装机总量的10.1%。
2011年，我国新能源发电量约为1016亿kW?h，同比增长29.9%，约占全部发电量的2.2%。其中，风电发电量约占新能源发电总量的72.0%;太阳能光伏发电约占0.9%;生物质及其他新能源发电约占27.1%。2011年我国新能源发电量按发电煤耗320g/(kW?h)计算，相当于节约3241万tce，减排二氧化碳9030万t。
电能是国民生活和生产的根基，无论是从能源角度，还是电力系统自身方面来看，研究新能源发电技术对于我国的现代化建设和人民生活都具有相当大的现实意义和战略意义。
二、风力发电技术
风能资源主要包括陆地资源与近海离岸资源两部分。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是目前新能源发展的重点方向。
1.发展现状
近年来，我国风力发电产业取得了长足发展，这与我国的风能资源丰富密不可分。据有关资料显示，陆地上离地面10米高度处，我国风能资源理论储量约为43亿千瓦，技术可开发量约为3亿千瓦，离地面50米，估计可能增大一倍;近海资源10米高经济可开发量约7.5亿千瓦，50米高约15亿千瓦。从我国联网风电场总装机量来说，到2006 年底，我国已建成约91个风电场，装机总容量达到约260万千瓦，比2005年新增装机134万千瓦，增长率为105%。根据国家中长期规划，2015年风能发电要达到1500万千瓦，2020年要达到3000万千瓦。但是，与风电发达国家相比，我国的发展规模还很小，发展速度也较缓慢。制约我国风电发展的重要因素包括技术和制度两个方面。技术方面，风电机组的制造水平较低，风电机组性能测试设备和技术也相对落后，并缺少相应的认证机构;制度方面，风电场的运行维护水平和制度与国外风电场及国内火电生产相比有明显差距，缺乏对运行过程中出现的问题和故障的详细记录、分析。
2.对电力系统的影响
风力发电机是以风作为原动力，风的随机波动性和间歇性决定了风力发电机的电能输出也是波动和间歇的。所以，风电场的大规模接入将会带来波动功率，从而加重电网负担，影响电网供电质量和电网稳定性等。
(1)对电能质量的影响。空气气流运动导致的风速波动周期一般为几秒到几分钟，这种短周期的风速波动以及风电机组本身的运行特性可能影响电网的电能质量。首先会对频率产生影响：风力发电有功功率波动引起电磁功率的波动，由于发电机组转子惯性，调节系统很难跟上电磁功率的瞬时变化，造成功率不平衡，使发电机转速变化，系统频率也将改变。此外，风电还会对电压产生影响：并网风电机组输出功率的波动导致电压的波动，而其输出功率的频率范围正处于电压闪变的范围之内(25Hz)，因此又会造成电压闪变，最后会产生谐波电压和谐波电流。
(2)对电网稳定性的影响。对较为薄弱的电网，风电功率波动将导致瞬间电压跌落以及风力发电机的频繁掉线。在故障清除之后，发电机的磁化和转差率的增加会消耗大量无功，导致电网电压恢复困难。
(3)对调频调峰能力的影响。气流长时间、季节性运动导致的风速波动周期一般为数小时，甚至数天、数月，这种长周期的风速波动会增加现有电网调频调峰的负担。负荷曲线的低谷期常常对应了风电出力的高峰期，风电场的并网发电使电网的等效负荷峰谷差增大，大大增加了电网调频调峰负担。
三、太阳能光伏电池发电技术
1. 1 太阳能光伏电池
太阳能光伏电池发电也简称为太阳能光伏发电，被认为是未来世界上发展最快和最有前途的一种可再生新能源技术。太阳能光伏电池的基本原理是利用半导体的“光生伏打效应”( 光伏效应) 将太阳的光能直接转换成电能。能利用光伏效应产生电能的物质，称为光伏材料。利用光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件叫太阳能光伏电池或光伏电池。光伏电池是太阳能光伏发电的核心组件。
1839 年，法国物理学家贝克勒尔 ( Edmond Bec-qurel) 发现: 将两片金属浸入电解液中所构成的伏打电池，当接收到太阳光照射时电压升高，他在所发表的论文中把这种现象称为“光生伏打效应( PhotovohaicEffect) ”。“光生伏打效应”是不均匀半导体或半导体与金属混合材料在光照作用下，其内部可以传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，因而在不同部位之间产生电位差的现象。1941 年，奥尔在硅材料上发现了光伏效应，从而奠定了半导体硅在太阳能光伏发电中广泛应用的基础。1954 年，美国贝尔实验室的科学家恰宾( Darryl Chapin) 和皮尔松( Gerald Pearson) 研制成功世界上第一个实用的单晶硅光伏电池。同年，韦克尔发现砷化镓具有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成世界上第一块薄膜光伏电池。我国2010 年 12 月投入运行的大丰 20 MW 光伏电站，是目前全国最大的薄膜光伏电站，年发电量2 300 万 kW·h。
太阳能光伏电池的工作原理如图 1 所示。
在半导体中掺加杂质制成 PN 结，以形成在平衡状态时具有的内建电场，在该内建电场的作用下分离由外界激发而生成的过剩载流子，从而形成外部电压。在光照条件下，半导体中的电子吸收光子能量从价带跃入导带，形成电子———空穴对，成为载流子。生成载流子所需要的最低能量是半导体的禁带宽度 Eg，使用禁带宽度较小的材料制作的太阳能电池可以形成较大的电流。
基于单晶硅的第一代光伏电池是目前太阳能光伏电池市场的主流，其光电转换率已达 24. 7%; 基于薄膜技术的第二代光伏电池的光电转换效率已达到16. 5% ～ 18. 8% 。由于薄膜光伏电池大大减少了半导体材料的消耗，因此具有很好的发展前景。应该指出，光伏电池在光电转换过程中，光伏材料既不发生任何化学变化，也不产生任何机械磨损，因此太阳能光伏电池是一种无噪音、无气味、无污染的理想清洁能源。2006 年，我国太阳能电池生产总量首次达到400 MW，从而超过美国成为全球第三大生产国，也是世界上发展最快的国家。
1. 2 太阳能光伏电站
太阳能光伏电站是将若干个光伏转换器件即光伏电池封装成光伏电池组件，再根据需要将若干个组件组合成一定功率的光伏阵列，并与储能、测量、控制装置相配套，构成太阳能光伏电站。
太阳能光伏电池具有很大的灵活性，不仅可以用其建设零星规格的电站，而且可以组成应用于小型、分散电力用户的太阳能光伏发电系统。这种独立运行的太阳能光伏发电系统称之为离网型太阳能光伏发电系统。
由于受昼夜日照变化及天气的影响，离网型光伏发电系统通常需要和其他电源形式联合使用，比如柴油发电机组以及蓄电池组，从而增大了电站的投资和维护费用。离网型光伏发电系统往往建在距离电网较远的偏远山区及荒漠地带，向独立的区域用户供电。西藏措勒 20 kW 光伏电站是我国建设较早的离网型光伏电站，总投资 290 万元，1994 年 12 月正式投产发电。
离网型太阳能光伏电站系统如图 2 所示。
电站的发电系统由太阳能光伏电池方阵、蓄电池组、直流控制器、直流 - 交流逆变器、交流配电柜和备用电源系统( 包括柴油发电机组和整流充电柜) 等组成。其工作原理为太阳能光伏电池方阵经过直流控制柜向蓄电池组供电，并根据需要整定蓄电池组的上限和下限电压，由直流控制柜自动控制充电。蓄电池组通过直流控制柜向直流 - 交流逆变器供电，经逆变器将直流电变换成三相交流电，再通过交流配电柜以三相四线制向用户供电。当蓄电池组的电压下降到下限电压时，为不造成蓄电池组的过渡放电，直流控制柜将自动切除其输出电路，使直流 - 交流逆变器停止工作。柴油发电机组为电站的备用电源，必要时由备用电源通过整流充电柜向蓄电池组充电，或在光伏发电系统出现故障及停运时直接通过交流配电柜向用户供电。直流 - 交流逆变器和柴油发电机组不能同时向用户供电，为此必须在交流配电柜中设置互锁装置以保证供电电源的唯一性。
当太阳能光伏电站的容量达到一定规模时，还可与电网相联，即所谓的并网型光伏电站。这时，如果本地负荷不足，则可将多余的电能输送给电网。当本地太阳能发电量不足时，则由电网向用户提供电能。因此，并网型光伏电站可以不需要使用蓄能装置，减少系统投资和维护费用。同时由于与电网的互济，提高了发电设备的利用率和供电用电的安全可靠性，是大规模开发太阳能发电技术的必然趋势。我国第一座并网型光伏电站是 2006 年建成投运的西藏羊八井可再生能源基地 100 kW 高压并网光伏电站。2010 年底全国首个光伏并网发电项目敦煌 2 ×10 MW 光伏发电项目建成投产。
四、结论与展望
本文从全球和我国的能源现状出发，分析说明了新能源发电技术是当前迫切而有实际价值的研究课题，进而具体介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统的特点以及我国在这两个方面的发展现状。新能源不仅仅指风能和燃料电池，还包括生物质能、海洋能、地热能和光伏电池等。我国乃至全世界的新能源发电技术发展的潜力都是巨大的。在人类明天的舞台上，新能源将取代化石燃料，扮演重要的角色。
参考文献：
[1] 徐德鸿 . 新能源电力电子导论 [D]. 杭州 : 浙江大学 ,2009.
[2] 郝伟, 舒隽, 张粒子. 新能源发电技术综述 [C].华北电力大学第五届研究生学术交流年会 ,2007.
[3] 施涛.燃料电池发电系统的建模与仿真 [D].南京:东南大学,2007:5-6,63-64.
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2007年7月23日，国家发改委公布了444个油耗不达标车型的“黑名单”，涉及55家生产企业。公告中还声明，所有不符合标准的车型自发布公告之日起不得再进行生产。发改委之所以这么做，是因为近年来石油价格的不断上涨。国际油价目前没有下跌的迹象，现国际原油价格已达到76美元。石油是不可再生的能源，其储藏量和可开采量资源正面临枯竭。2003年全球石油探明储量为11477亿桶，而每年新勘探量仅50亿桶。如今人类社会高度依赖于石油工业，包括汽车在内的各个行业的发展都离不开石油工业。地球上的石油到底还能供人类用多久？据美国石油业协会估计，地球上尚未开采的原油储藏量已不足两万亿桶，可供人类开采不超过95年的时间。在2050年到来之前，世界经济的发展将越来越多地依赖煤炭。其后在2250到2500年之间，煤炭也将消耗殆尽，矿物燃料供应枯竭。 中国石油资源不及世界人均水平的1/6，从1993年开始，中国成为石油净进口国，供需矛盾日益突出。2004年中国石油消费量达到了2.92亿吨，进口原油1.23亿吨。其中，车用燃油消耗已经达到了中国石油消费量的1/3左右。此后石油进口仍呈上升趋势，进口量约占使用量的20%左右，预计到2010年前后将达到40%，车用汽油年消耗量为6400万吨。面对人类即将消耗完需几百万年才形成的石油资源所引发的即将到来的能源危机，中国及全世界必须认识到要采取开源节流的战略，即一方面节约能源，另一方面开发新能源。 2006年中国车市销量达到720万辆，增长超过30%，中国已经超过日本成为世界第二大汽车市场。权威调查部门预计，除了中国、印度等发展中国家，2007年全球汽车销售都将进入疲软时代。但在中国汽车市场领跑全球汽车市场荣耀的背后，是中国过快消耗着祖先留下的资源。面对即将到来的能源危机，中国的汽车产业路在何方，路只有一条：使用新能源，也只有使用新的替代能源，汽车产业才能持续发展。实施替代能源战略，有助于我国汽车逐渐摆脱对原油的依赖，从能源安全的角度看，无疑是非常必要的。 那么，目前世界汽车产业使用替代能源主要有哪几种方式？其前景到底如何呢？ 1乙醇燃料：价廉物美 使用乙醇燃料，是全世界最常见的一种燃料替代方案，也是目前国内颇为重视、已经得到推广的新燃料。这种燃料一般是与传统的汽油、柴油混合起来使用，其混合比例从加入10%～30%的乙醇到85%不等，甚至可以采用100%的乙醇作为燃料。其最大的好处在于不需要对现有的汽车结构做很大的修改就可以使用乙醇燃料， 而且这种燃料比起汽油、柴油来更加环保，能够起到减少污染的效果。同时，乙醇可以通过玉米、小麦、水稻、甜高粱、木薯、甘薯以及甘蔗、甜菜等农作物制造，甚至连农作物的秸秆都有可能被用来生产乙醇。只要合理解决“汽车与人争食”的问题，乙醇燃料的推广能解决燃料的再生问题，是最价廉物美的能源解决方案。 除了乙醇以外还有类似于丁醇、甲醇这样的生物燃料，都被纷纷用于替代汽油与柴油。乙醇燃料汽车由于与现有的汽车没有多大区别，所以在国内外都相对普及。例如巴西作为乙醇燃料汽车最流行的国家，在这方面最为典型。人们熟悉的本田思域、飞度，三菱帕捷罗等都拥有专门针对巴西市场的乙醇燃料型号。最新型的车款安装了油气浓度传感器，可以自动感知燃料箱内不同性质的燃料，做到与普通汽油柴油的自然替换。此外，著名的跑车制造厂莲花甚至推出了采用乙醇汽油混合燃料引擎的Exige265E跑车，它仅重930kg，265代表它的最大输出为265匹马力左右，E表示其使用的是莲花E85高性能环保动力。特别让人吃惊的是该车加速成绩足以向法拉利发起挑战，0～60mph加速时间仅为3.88秒，0～100mph加速时间为9.2秒，最高时速达到158mph。除了巴西以外，美国的乙醇燃料汽车也十分流行，中国则超过整个欧盟成为乙醇燃料消费的大国。如何摆脱简单改装并提高乙醇燃料汽车的技术含量以使其发挥更大的效能，是摆在中国汽车制造厂商面前的课题。
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关于电力系统及其自动化论文
电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。以下是我整理好的电力系统及其自动化论文，欢迎大家阅读参考！
摘要 随着我国经济的快速增长，对于我国目前的自动化技术要求也是越来越高。本文通过对电力系统的自动化应用、安全保障和综合自动化的发展方向进行了介绍和分析，简单的探讨了电力系统自动化技术的应用。
关键词 电力系统；应用；发展方向；技术
1 电力系统自动化技术应用
1.1 电力系统的自动化应用
电力系统与人们的日常生活息息相关，通常都是24 h不间断工作，因此，任何能保障电力系统正常运转的新技术，都值得大力推广。其中，自动化技术显得尤为突出。最早的自动化在电力方面的应用，主要是监控电力系统的各项数据，以确保安全。随着信息技术、材料技术、管理技术的发展，自动化技术的应用也越来越广泛。
1.2 电力系统自动化的工作流程
电力系统自动化的工作流程具体包括以下内容。
1）中心计算机对总体调控进行负责，而相关的那些监控设备主要负责如：事故内容的记录和设备操作、编制各种类型报表的相关记录处理、常规操作的相关自动化以及系统异常事故方面的自动恢复的操作等。在此基础上，形成以对部件的控制为中心，通过计算机与计算机之间的结合，以及控制计算机和终端硬件装置的结合，运用各种类型的软件实现控制范围的扩大与自动化程度方面的深化。
2）对于电力系统的综合自动化而言，其基本流程是在相应的中心地带的一些调控中心装置现代化的计算机，以此来向四周进行网络系统的辐射，围绕这个中心的变电站、发电厂之间对信息服务以及反馈的那些远方监视的控制装置进行设置，并且时时对其进行监控，从而使得一个立体化网络的覆盖面得以实现，形成全面畅通的指令传输和信息传达。
3）电力系统的综合自动化对分层控制的相关操作方式加以采用，也就是在控制所、调度所和变电站、发电厂的各个组织的分层间，按照所管辖的功能范围对控制功能进行分担和综合的协调，以此来达到系统的合理经济以及可靠运行目的方面的控制系统。
2 电力系统自动化技术的应用能力
2.1 数据处理能力
1）数据整合能力。电力系统的发展和形成是由市场经济的需求所产生的驱动结果。比如：在用电高峰，提高变电站的电压，加大输出功率；在用电低谷，降低变电站的功率。这样既可满足用户的需求，也可极大地减少损耗，降低成本。而且无论系统方面的实现是基于专业的电力系统自动化的相关平台上，还是建立在相关通用技术的平台上，它作为多层次、跨领域的科学决策以及高效运营方面的要求，都需要进行更加规范的相关信息共享和动态、多维的应用分析。
对数据进行整合的方式主要有：①加强电力系统的自动化和信息化。加强对数据方面的可操作性，让用户对拥有图标的相关用户界面进行支持，使得面向对象的那些数据模型可以和电力系统的相关客观对象进行对应，这些做法将会极大提高可操作性和可读性。由于电力系统方面的自动化运行作为一个实时性要求比较高的过程，通过对系统代码进行调整，具体来说就是对自己所需要的那些数据类型以及操作方法进行定义，从而增强对系统的可扩充性以及开发性；②加强电力企业方面的功能性，完善数据库。对于电力企业而言，要求电力系统的平台对分布的应用服务进行有效供给。每一个地方可以由自己维护和管理所管辖区域里的数据，同时，不同级别的相关数据库之间也可以构成那种分布式类型的数据库，并且可以通过网络进行调用和共享其他一些地方的数据，在所赋予的权限范围内，以分散数据管理和存储为基础，对数据的安全性和实时性加以保证。完善数据库。通过运用各种数据库，对各种数据进行存储和管理，数据备份机制、安全机制等方面都是其他的文件管理方式所不能比拟的。
2）数据共享能力。伴随着电力系统的自动化技术方面的发展，系统模型通常集中在对相关地理空间属性方面的描述上，但是在实际的相关应用中，电力系统方面的控制对象通常具有比较复杂的电力的处理结构。所以建立电力系统所特有的`空间属性的模型是非常有必要的。而且这种针对语义层次上的一些数据分享，其最基本的要求是需要供求双方对相同的数据具有一样的认识，只有基于这样的抽象认知才能保证这点，因此在数据共享过程中需要具备一种电力系统方面的基本模型，将其作为不同的部门之间进行数据的共享基础。
2.2 安全稳定能力
电力应用是社会经济发展过程中的支柱，它也是一个实时性运行的相关系统，同时，其安全稳定性也是首要考虑的问题。
1）自动化安全监视能力。由于人无法做到24 h专注，因此自动化监视能力就显得尤为重要。电力系统的自动化监视能力不同于其他系统，因为其他系统只需要反映并记录客观现象、客观数据即可；但电力系统的自动化监视系统不仅要反映客观事实，还要对潜在风险提出警报。
2）自动化安全保障能力。电力系统具有对于不同类型以及规模的数据与使用对象都不能有崩溃的相关特征，应具备灵活的相关恢复机制，因此对安全保障极其有用。其保障能力的应用具体包括：①保障电力系统的日常运行。这主要指通过系统的设定可以使自动化系统对于整个电力系统的生产有一定调节能力。这样就可极大地减少工作人员的工作量和风险；②保障电力数据的及时存储和恢复。日常记录的数据对于制定发电站的预算、节约成本、进行系统更新、安全指标的修订均具有重要意义；③保障从业人员的安全。由于自动化系统具有监控功能，所以当系统出现异常，特别是出现安全隐患危及生命时，自动化系统可采取相应措施降低风险。
3 电力系统综合自动化的发展方向
对于我国电力系统综合自动化的技术而言，其发展方向就是对DMS 系统进行全面的建立，通过DMS 系统，可以提高电气的综合管理水平，以适应现代化电力系统技术发展的需要；使电气设备保护方面的控制得到一定的优化，消除大面积的停电故障，提高供电系统的可靠性；建立电气事故的快速处理机制，使故障停电时间能够减少到最短，对生产装置方面的影响也可得到大大的降低；对于管理人员而言，企业可以对整个电力系统的运行情况和电流进行及时的掌握。电量、电压以及功率等各种类型的运行参数，对电力平衡、精确计量、负荷监控等多种功能有着相关影响；改变了现行的变电值班模式以及运行操作，实现了真正意义上的无人值守的变电站的管理模式，达到了可大幅度减员以及增效的目的。
数据共享作为变电站自动化的一个主要特点，将监控和保护功能集成在同一装置里，是实现数据共享的主要途径之一。对于SCADA而言，其所需的多项数据与继电保护所进行处理的数据是相同的，所以将分布式类型的变电站SCADA集成到相关的微机保护中，使监控和保护对一个硬件平台进行共用，那么就可以实现非常明显的经济性。
4 结束语
变电站的自动化系统是变电站最为核心的系统，其对电网以及变电站的安全运行是相当重要的。本文对电力系统的自动化应用、电力系统的安全保障，以及电力系统综合自动化的发展方向加以简单的介绍、分析，借此与广大工作者共同学习进步。
摘 要：电力系统及其自动化技术的应用探讨 当前时期，为保证社会正常的运转，对电能的需求量不断提高，从而推动了发电厂的建设，而在发电厂的建设中，电力系统的地位非常关键，因为电力系统运行的安全性和稳定性是发电效果的重要保障。以此为前提，自动化技术在电力
关键词：电力系统自动化论文发表
当前时期，为保证社会正常的运转，对电能的需求量不断提高，从而推动了发电厂的建设，而在发电厂的建设中，电力系统的地位非常关键，因为电力系统运行的安全性和稳定性是发电效果的重要保障。以此为前提，自动化技术在电力系统中被广泛应用，并越来越健全，保证了发电厂运行的安全和发电效率，也降低了工作人员的任务量。
一、阐述电力系统及其自动化技术
自动化技术在电力系统中的应用，很大程度提升了系统整体的管理效果，且其能够自动处置系统运转过程中发生的各类故障，有效提升了电力系统工作的稳定性和安全性。该环节主要针对电力系统及其自动化技术进行阐述，分别自系统的组成与根本需求实行分析。
1、电力系统及其自动化的组成
自动化技术在电力系统中的应用需求较多装置的彼此配合，而处在核心地位的的中央计算机。与此同时，以中央计算机为中心向周围散布，且在发电厂中进行回馈监测，在信息服务设备的辅助下，保证数据和有关命令能够否精确下达。中央计算机针对系统进行总体调节控制，但监测装置任务是一般自动化技术、异常状态恢复和部分报表的处置。以总体上分析，自动化技术控制模式属于分层式控制，就是利用对发电厂进行组织、操作和调度的分层控制，基于本身功能实行协调、整合以及承担，确保系统运行的经济性和科学性。
2、电力系统及其自动化的根本需求
为了保证电力系统运行的安全性和稳定性，该自动化技术要具有如下几点功能：第一，可以实时且精准的收集系统有关器件的工作参变量，且在符合安全性和经济性规定标准的前提下，把掌控和协调的决策上报给操作人员；第二，可以调控电力系统各个层次器件，确保它们能够处在最好的运行状态，进而实现运行安全性、经济性和高品质电力供应的标准；第三，自动化技术的应用需求可以第一时间处理突然性的电力中断和安全故障，尽可能的降低安全故障导致的损失，持续健全与优化系统功能。
二、电力系统及其自动化技术的应用探讨
自动化技术在电力系统中的现实运用通常体现在信息的自动化处置和电力系统运行安全两点，因此，自动化技术在电力系统中的运用，明显提升了系统自动化程度，以下为具体分析。
1、信息的自动化处置
在实行信息的自动化处置过程中，包含信息综合和信息共享两个环节。
1.1信息综合
信息综合具备极为关键的作用，主要是因为系统的进步发展和需求紧密联系。比如，若城镇用电量相对更多的时候，为了符合用电量的要求，要提升电力供应的电压，如果城镇用电量要求相对低的时候，为了符合用电客户用电根本要求的前提下，尽可能减少能源消耗，需降低输出功率。不论其调控性能是怎样达到的，都要针对用电客户用电信息实行全方位和动态的研究，并利用信息综合，确保无缝连接的正常达成。达到信息综合的方式通常有以下几方面：第一，提升系统的自动化水平。提升电力系统及其自动化技术水平能够有效提升信息的操作性，使客户界面获得最佳保障。与此同时，能够满足数据模型与系统客观目标的彼此对应，进而提升电力系统的操作性与可读性能。此外，电力系统及其自动化技术的正常工作对时效性设定的标准相对严格，能够应用代码实行调节，提升电力系统的延展性。第二，能够提升电厂的整体功能。系统能够达到分布应用要求，且单独实现区域内信息的监管与维护。如果数据库等级存在差异的时候能够进行分布数据库的建立。并以网络为支撑，实行信息的共享与调取，且在权限范畴内保证信息的安全性和时效性；第三，健全电力系统的数据库。为了确保信息安全，应用数据库的监管与储存功能。
1.2信息共享
信息共享的达成，要确保信息提供方与需求方对信息的认识相同。繁杂的电力系统处置结构作为系统控制目标的重要特点，自动化程度的提升使其对有关空间属性设定的标准更加严格，电力系统模型同样针对空间进行描述，所以，把原有的模型改变成系统单独拥有的空间模型格外关键。与此同时，把电力系统中的信息实行合理的分享，根本的规定即是确保提供方和需求方信息相同和对信息认识统一，除非如此方可有效实现信息共享标准。该阶段，需优先构建系统根本模型，设立各类机构，以更有效的实行信息共享。其中包含如下几方面：首先，精确定义与表述地理实体的几何特性，包含服务体系可以覆盖的全部空间的几何特性，包含了系统服务可以覆盖空间的几何特性；其次，表述与精确定义物理特性。以当前的电力系统来说，它一方面包含了物理结构，另一方面构成了系统中的各类构件、装置、总体物理性属性、运行规范数据共享和动态多维研究方面。
2、电力系统及其自动化技术的安全系统
2.1电力系统的安全监测
因发电厂的员工精力原因，无法保证时时刻刻的注意力，因此，电力系统自动化监测程序就变得格外关键。该系统和别的系统的不同即是，其不但可以实时精准的体现出事实状况，还能够找到系统中存在的危险，且发出警告，对及早找到系统事故和切实防范系统问题的发生有很大作用，但别的系统仅仅具备体现与记录的性能。例如，某个发电机组在城市用电高峰阶段的温度相对更低，运行功率极低，则需依靠安全运行监测体系实时监测其发出告警，以警告故障的出现，相关人员就能够针对此类故障实行检修，确保系统恢复正常的工作状态。
2.2电力系统的安全保证
电力系统及其自动化技术能够处置各个种类和各个规模的信息与目标，并且具备切实灵活的恢复系统，此类功能对系统运行的安全性和稳定性具备极为关键的作用。这类作用一般可以分成如下几方面：第一，可以切实确保系统工作的稳定性，通常是电力系统实行特殊的设定，确保自动化技术可以对发电厂总体发电实行调整与处置，此举能够很大程度减少发电厂人员的任务量与系统发生事故的可能性；第二，其能够有效保证系统信息的实时储存与恢复，此类信息是发电厂成本预算、成本掌控、更新系统和运行安全标准的设定的前提，因此，自动化技术记录信息的功能格外关键；第三，确保发电厂人员的安全。因电力系统的自动化技术能够对系统进行实时的监测，所以，如果电力系统发生故障时，尤其是威胁到工作人员生命时，电力系统及其自动化技术能够选取对应方案以减少危险系数。比如，如果工作间的温度超过30摄氏度时，系统则会开通通风装置以进行降温；如果发生明火的情况下，自动机系统则会主动开启消防系统，把明火及时消除；如果装置的温度太高时，自动化系统则会自主减少功率直到合理值，预防装置损坏与装置发生爆炸的情况。由于确保工作人员人身安全是发电厂安全发电的基础，因此，该功能也属于电力系统及其自动化技术应用的一大优势。
总结：如上述，电力系统及其自动化技术己在发电厂中被大量运用，能够对电力系统进行全程监测，一方面提升了发电厂的管理成效，另一方面还能够减少工作人员的任务量，取得了显著效果。在科技的推动之下，电力系统必定会更健康稳定的发展，进而提升我国电力行业的总体水平。
摘要： 随着信息技术，微电子技术和电力电子技术的飞速发展，电力拖动控制已经走出工厂，所有控制设备的现代化生产线自动化系统在传统的电子拖动（电气传动）的工作进行控制的困难。因此，利用电子技术和自动化技术的提高在许多领域，农场，办公和家用电器的流量都获得了更广泛的应用。
关键词： 计算机 PLC 电气自动化在电力系统 应用
1、计算机技术在电力系统自动化应用
计算机控制技术在电力系统中起到了至关重要的作用。这是由于计算机技术，电力系统以及新一代的其他重要方面的快速发展，需要输电，配电，变电环节，支持计算机技术，这将使得同样的电力系统自动化技术得到了迅速的发展。
随着计算机技术在智能电网技术应用的信息管理系统，电力系统自动化技术和计算机技术相结合的智能控制整个全球技术的形成，这是智能电网技术的应用最广泛的技术之一，是其中最多只有一个典型的技术，覆盖配电，电力传输和用户，调度，发电的各个方面。其中变电站自动化系统，稳定控制系统，计算机技术已经广泛应用到系统中，而同样的时间表，以及柔性交流输电和自动化系统。现在可以说，这个数字电网建设，在一定程度上，是智能电网的雏形，其实做的准备工作为中国智能电网的建设。比较典型的智能电网智能电网通信技术也有在建设过程中需要大量依靠计算机技术，你需要有实时，双向，可靠性功能需要先进的现代网络通信技术的应用，而且系统完全依赖于计算机技术的存在，并有一个信息管理系统。
可以说，变电站综合自动化技术的应用，实现变电站自动化是依靠实施，实现电力生产的现代化计算机技术的发展，不可缺少的一个重要方面是自动化变电站。依靠计算机技术，自动化变电站实现了计算机的过程中得到了充分利用，二次设备也将实现一体化，网络化，数字化，完全使用，而不是功率信号计算机电缆或光纤电缆。变电站自动化，和电脑屏幕以及自动记录，其他两个组件的管理和运作是操作及监控整体变电站综合自动化是能够实现的，它是计算机的自动化管理的其中一部分。
调度自动化应用自动化电力调度自动化系统中最重要的组成部分，我们的国家将被分为五个调度自动化，包括自动调度电网水平，并应用计算机技术是由高向低分不开的有：国家电网，区域，省级，区，县级调度。其中最重要的部分是电网调度控制中心计算机网络系统，这些设备构成一个计算机系统中，整个组合的电网连接的自动化调度系统。其他的主要组成部分包括工作站，服务器，终端变电站设备，在调度大屏幕显示器盾，打印设备的范围内发电领域。计算机调度不仅自动化的作用，以达到监控的电网分析的安全运行，同时也实现实时数据采集，同时也实现了电力系统负荷预测和状态估计等功能。所以，各种这些都是测量和控制，以及更低的功耗控制中心和其他设备通过电力系统专用WAN链路。
2、电力系统自动化中PLC技术的应用
PLC是计算机技术和控制技术相结合，每个继电器触点，它采用了可编程的存储器在其内部存储，计算，记录等操作指令来实现控制的产物。该技术是在工业环境和设计使用可编程逻辑控制器系统。这种技术被广泛应用，近年来，电力系统自动化，解决了传统控制系统中，布线的复杂性，柔韧性差和能量的缺点的低可靠性。
数据处理PLC可编程序控制器技术可以完成数据的采集，分析和处理，具有排序，查找，数学运算，数据转换，数据转移和位操作函数。可使用的通信功能向其他智能设备发送这些数据，控制操作可以被实现的，与存储在存储器中的参考值进行比较，或打印出来也制表。数据可用于过程控制系统，还可以处理一般用于大型控制系统的柔性制造系统，如无人控制。
连续的PLC控制技术，以及改革的不断深入，逐步提高，近年来国家的节能减排的要求，大型火电厂辅助系统已经升级到原来的继电器控制器PLC控制系统，该行业在生产过程中减少资源消耗，提高效率，已经成为每个企业的管理的最终目标。因此，随着科技的进步，自动化控制有关的业务支持类似车间级电厂也提出了更高的要求，采用PLC控制系统，可单独控制，只有通过信息模块的过程，并且可以连接对全厂生产的通信总线协调。
3、电气自动化在电力系统中的应用
电气自动化技术是世界上最活跃，最乐观的前景，各种高科技合成体，其在电力系统中的角色集合的发展也不容忽视，现在电力系统自动化应用做在下面的阐述。
3.1 自动化控制技术在电力系统中的应用
3.1.1 变电站自动化
对变电站有效控制和全面的监控，其特点是除了运行操作满足变电站采用过去的计算机化设备，传统的电磁设备更换，变电站自动化的用电设备的使用也可作为在调度自动化电力生产的现代化不可缺少的一部分是一个非常重要的方面。
3.1.2 电网自动化调度
主要由电源系统专用WAN其服务区域内的链接,囊括其调度范围内的发电厂、下级电网的调度控制中心以及变电站的终端设备等,其主要功能是电力生产过程的实时数据采集，分析和监测电网运行的安全，及时预测负荷运行正常估计电力系统。
3.2 电气自动化的研究方向
3.2.1 变电站的智能保护
在国外将综合的自动控制理论、网络通讯，人工智能等一系列新的保护装置的新技术，所以使保护装置具有智能控制功能，并能充分提高电力系统的整体安全水平。
3.2.2 我国电力部门的实施策略
从我国整个电力市场以及经济发展的整体情况来分析,以及分析了电力部门对整体的电力市场模式的需求做了详细的研究，在明确之后，具体流程建议的权力运作与我们实际的电力线市场化运作模式，可以根据每天发现的实际问题，提出有针对性的解决方案。
3.2.3 电力系统的整体分析与具体控制
研究在线测量的电力系统稳定控制的理论和技术，实施相位角测量，以探讨电力系统振荡和抑制方法，利用自动模拟方法来选择一个小电流接地方式，电网调度，研究机构和发电机转速控制跟踪技术较上年同期的基础上，灵活的数据采集和监控，并恢复控制策略，负荷预测方法，故障诊断理论和技术的故障诊断。在新的模型和非线性控制理论和小波理论在电力系统中的应用，以及在电力市场条件下，新的理论，新的算法和实现一个明确的研究等新的手段对电力系统的分析。
3.2.4 配电网的自动化
而在地理信息集成的分销网络，先进的软件应用程序和低压网络的其他方面的数字电子载体取得了重大突破，DSP数字信号处理技术，使运营商的接收灵敏度有了很大的提高，才能真正解决该载体与电网应用衰减，干扰和其他问题。先进的应用软件分销网络模型电网配电网实际运行。
结语
综上所述,电气自动化已经是当今世界上最为活跃、最具生机和综合性的学科占据在电力系统中的重要地位，所以工作人员应进行深入的研究和探索的工作,同时还应在工作中结合自己丰富的工作经验,这样可以提高电安全性，在很大程度上。从而在最大程度上保证电力系统的工作安全。
参考文献:
[1] 陈翘.浅析电力自动化系统及其发展趋势[J].科技风，2010(19).
[2] 朱大新.电力系统自动化与计算机技术[J].工业控制计算机，2005.11：4-5。
[3] 唐亮.论电力系统自动化中智能技术的应用[J].硅谷，2008，(2).
[4] 林广灯.浅谈电力系统中配电自动化及管理[J].科学之友，2010.
电力系统远动装置能够为电厂提供实时数据,对于加强电力系统信息传递、管理和应用能够起到十分重要的作用。下面是我为大家整理的电力系统远动论文，供大家参考。
摘要：电力系统远动装置能够为电厂提供实时数据，对于加强电力系统信息传递、管理和应用能够起到十分重要的作用。 文章 对电力系统装置进行了整体性的概述以及对远动装置通道运作方式进行了对比，分析了电力系统远动装置中的软件化远动装置以及计算机化远动装置，并对其应用前景进行了阐述。
关键词：电力系统;远动装置;电力监测
中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2013)29-0042-02
1 电力系统远动装置的概述
电力系统的发电组基础设施、变电站的数量分布以及输电线的组成情况愈加变得复杂，其运行时就需要掌握更多的安全性知识，需要对其可靠性做出必要的保障，为了获得更多经济性、安全性的电能质量，电力调度所需要准确而及时地掌握电力系统的运行状况，因而就会采取一定的信息监测 措施 ，以便对电力系统运行中的数据、参数、主电机工作状况以及断路器的投入状况等进行操作和调节，而适用于调度所和变电所相距较远的远动技术――电力系统远动装置就能够解决这一难题，它可以及时掌握调度所、发电厂以及变电所之间的系统信息，来完成远动操控。
远动装置能够完成遥信、遥测、遥控和遥调等事项，利用远动通道对信息进行传输，电力系统中的远动通道的主要类型有复用电力线高频载波通道以及复用和(专用)有线通道。远动装置的通道通常分为频分制和时分制两种，而多次复用的 方法 能够在更大程度发挥通道的作用。
在我国早期的电力系统远动装置中大都装有遥测量的数据转换器以及标度变换显示设备，通过使用纯硬件逻辑布线式设备对发送端时序系统进行监控，提供有效时间数值，保证电力系统正常工作。而随着电力系统自动化技术水平的不断升级以及计算机软件技术的不断进步，电力系统远程控制技术也得到了提高，远动装置更加体现出了自动化、整体化和信息化。
2 软件化远动装置
软件化远动装置具有很强的灵活性以及适应性，不仅能够实现电力运行系统中相关数据的遥测和遥信，还能够对系统信息数值进行交换、再分配和实时计算。与之相对应的便是硬件逻辑布线装置，这种装置缺乏一定的信息技术，而软件化远动装置可以发挥出类似于计算机软件的功效，通过软件操作来实现通道信息的传递。
但它和计算机软件有着诸多不同的地方，最突出的特征就是软件中的指令系统，通过强化的逻辑判断指令能够将远动装置中的重要信息及时处理掉，在电力系统中得到了十分广泛的应用。软件化远动装置在使用过程中具有以下明显特征：想要使得电力运行指令更加有效，必须对内存设置一些特殊的标志，才能使装置更加准确地进行存取、处理。远动装置在处理的电力系统信息时，要和诸多外设进行信息的交换和处理，诸如A/D转换器、调制解调器以及显示打印设备等，因而在指令设置上要充分考虑系统的方便性和操作上的有效性。
软件化远动装置以其本身具有的远动性、自动性以及电力系统通信控制等功能对近代电力系统工程的开发利用起到了十分重要的作用，其创新性的设计理念具有更强的实用价值，尤其是在以下诸多方面得到了十分广泛的发展与应用：使用软件化远动装置可以将硬件和不同程序的软件结合使用，从而进行模拟远动装置，将各种工作模式简单化;有效而准确地进行实时计算;实现电力系统厂站端自动化功能相结合;实现1∶N远动装置接口功能;通过使用多种类型的通信控制器对电力系统进行模拟远动，实现远程数据通信。
3 计算机化远动装置
计算机化远动装置主要是通过监控和采集电力系统运行中的相关数据来完成远程操作，其系统通常被称为SCADA。计算机化远程监控系统在变电所的终端装有实时监控设备，并在调度端装有以计算机为主的监控机，RTU是电力系统中远方监控的终端设备，主要由微机处理机和信息接口电路组成。
RTU在远动装置实际工作环境中具有体积小、可靠性强等特点，能够对电力电路中的变压器和无功率电源进行遥控监测，并且能对母线的电压以及相关功率的电能进行遥测;对报警电路和断路器进行监视;对断路器的合闸情况进行遥控;对变压器的换接或者断开情况进行遥控监测。由此可知，远方监视和数据采集系统(SCADA)具有信息采集、传送和处理等多种系统功能，对于远程操控电力系统自动化起到了重要作用。
计算机化远动装置具有以下显著功能：(1)信息采集功能：RTU能够将电力运行系统中的电流电压模拟量以及开关工作量、脉冲量进行数据采集和监测，然后由厂、站端经过专有的信息通道送至调度端;(2)采集功能的扩展：SCADA装置可以对电力系统中的相关数据以及电量值进行采集，并将事件的顺序记录下来;(3)信息传送功能：通过使用新型1∶N的接发模式将更多的电力系统信息进行多次转发;(4)信息处理功能：能够对通信范围内的信息进行压缩、循环传送和不同信息格式的转变;(5)使计算机和电厂的连接端口实现自动化;(6)实现自动诊断功能。
通过使用计算机化远动装置能够对电力系统相关数据的采集以及实现远程操控起到重要作用，还能够将电力系统发电厂站当地的常规控制系统和远程操控系统很好地结合起来。现代电力系统大都设有多层次的控制系统，因而不同信息环节上的远动装置在其分层控制系统中就拥有不同的显示地位以及自动化、信息化水平，而其对应的显示功能也有着明显的不同之处。计算机化远动控制装置以其本身的灵活性和较强的适应性能够对不同层次、不同阶段的的远动装置进行监控。
计算机化远动装置的另外一个显著特点就是能够根据用户的不同需求对各个阶段的自动化水平进行调度、监测，并建立一定的功能划分模块和总线方式的连接方案，而用户也可以根据自己的需要进行调整，使其符合不同的发展阶段和安装场所，从而提高计算机化远动装置的适应性。远动装置的一大发展趋势就是将多功能性质的计算机模块化合在一起，实行多样化 操作系统 。
4 电力系统远动装置的应用前景分析
随着电力系统的不断扩展以及电能生产技术的不断更新，也只有科技含量更高的电力远动装置才能使电力系统更加稳定。电力系统远动装置的目的就是为了实现电力系统中主要实时信息数据的传递与交换，而计算机科学尤其是微型计算机的迅速发展给远动技术提出了更高的挑战，只有将电力系统和计算机科学有效地结合起来才能得到更多有用的数据信息资源。
计算机调度监测远程操控系统在电力企业方面得到了十分广泛的应用，比如在一些煤炭电力系统中，很多坑口电厂形成了独特的发配电系统，通过使用计算机联网式的统一管理模式提高了电力调度的整体水平，为电力系统的稳定运行提供了切实可行的保障。有很多类型的企业已经将计算机化调度系统应用到了各个生产部门，并对其进行了统一式的管理，因此在实际远程化生产中起到了积极作用。
通常情况下，生产现场离调度中心比较远，而积极采用远动技术能够将信息更加准确地传输、控制，通过使用远方监控和数据采集系统(SCADA)可以加快自动化管理进程，取得良好的效果。在电力系统远动装置技术不断更新的过程中，通过和相关计算机软件技术的结合，一定可以提高电力系统的远程控制水平。
参考文献
[1] 林淑娜，林若波.远动控制技术在电力系统自动化中的应用[J].中国水运(理论版)，2009，(9).
[2] 罗广孝.电力远动通信规约仿真系统的实现[J].河北电力技术，2010，(5).
[3] 林雪辉.论电力远动技术[J].水利电力机械，2009，(11).
【摘要】随着现代化进程的加快，人们对电能的需求也在不断的提高，这就需要不断提高电力系统自动化的技术。远动控制技术是实现电力系统自动化的过程中必不可少的，因此对远动控制技术的了解和研究，是对电力系统自动化技术加强与提高的必要步骤。本文对远动控制技术及原理稍作介绍后，阐述了远动控制技术在电力系统自动化过程中的应用。
【关键词】电力系统，自动化，远动控制
电力系统自动化运行主要是通过融合通信技术以及远动控制技术等进行，其中，远动控制技术的应用，并不仅仅是对故障位置进行准确的判断，并且还可以进行有效的分析电能的消耗与质量以及负荷等，所以，可以说远动控制技术是实现电力系统自动化运行的重要部分。
一、远动控制技术
远动控制技术主要是由调度、控制端和执行终端组成的，以完成遥控、遥测等技术，以保证电力系统运行的稳定性和可靠性。首先，从终端根据调度需求采集系统的相关数据和参数，通过对所获取系统的运行状况进行分析判断之后，反馈命令给执行终端，从而操作设备以及进行相关参数的调整，实时的完成测控任务。由此可见，变电站与调度、执行终端直接信息的传递都是由远动控制设备来实现的。其主要模块有两部分，一是集中监视模块，是用于正常情况下监视系统运行的合理性，如果系统出现故障，则会及时处理;另一个模块是集中控制模块，是工作人员利用远动设备实现电力系统的遥控和遥调，这样不仅可以提高了系统运行的效率，还减少了人力成本。
远动系统的基本功能有遥测、遥信、遥控和遥调。遥测是远程测量的简称，是指应用通信技术传送被测变量的测量值。遥信，又称为远程信号，应用通信技术完成对设备状态信息的监视。遥控是应用通信技术完成改变运行设备状态的命令，又称为远程命令。遥调是指对远程的设备进行远程调试。远动系统的功能根据电力系统的实际需要仍在不断地发展扩大，在保证远方设备正常运行的同时要便于维护。
二、远动控制技术的原理
一般的远动控制过程主要是由远动信息的产生、传送以及接受三个方面的命令组成，由发送端设备通过远动控制信道进行信息的传送从而产生远动信息命令，接收端设备执行命令。远动控制系统与自动化系统之间在结构上的主要差别是信道，所以，信道中传输的命令必须要通过特殊的设备进行转换。由于这方面结构的因素，远动控制系统易收到外界的干扰，其运行的可靠性会收到影响。为了保证电力系统的正常运行，就必须建立一套自身运行可靠的远动控制系统，主要实现“四遥”功能，通过遥测和遥信来采集运行参数和状态量信息，并根据特定的通讯协议传给调度中心，调度中心通过遥控和遥调把更改运行状态和调整运行参数的命令下发给远动执行的终端。
三、电力系统自动化中远动控制技术的应用
1、数据采集技术的应用
在电力系统中运行的设备都是属于高电压和大功率的设备，所以，要利用变送器来对这些高电压、大功率的设备的运行参数进行转换，从而远动控制装置才能对这些数据进行处理，将其转化成TTL电平信号，模拟信号利用A/D技术转化成数字信号，从而实现遥信信息的编码以及遥测信息的采集。要利用光电隔离设备对遥信量的传送进行采集，并且在遥信数据帧中将对象状态中的二进制编码写进去，利用数字多路开关输出到接口电路。将电压电流信号用CT、CP和传感器获取后，由滤波放大环节将高次谐波去除，送入取样保持环节同步采集，用A/D转换所获得的与信号源同步的信号，送入高级环节中，从而实现数据的采集。
2、信道编码技术的应用
电力系统自动化中，远动控制信道编码技术主要涉及信道的编码和译码，以及信息传输协议等内容。必须要通过信道传输到调度控制中心，才能使所采集到的信息被使用，受信道易受干扰的局限，为了保证信息的抗干扰性，必须对信道进行编码和译码。在电力系统自动化中，所采用的编码和译码主要是线性分组码，线性分组码中多采用循环码。
3、通信传输技术的应用
调制和解调是电力系统自动化中远动控制通信传输技术主要涉及的两种技术，电力系统利用自身电力通讯的网络资源，可以通过卫星、微波、光缆以及载波等多种通信方式来构建电力通讯的专用网。目前电力系统自动化系统中，主要是利用电力线的载波和光纤通讯形式来进行通信传输，电力线载波的数据通信的实现主要是在信号发射端中进行编码后形成基带信号，利用电力线上的高频谐波信号作为载波信号，通过多种调制技术把基带信号转换为模拟信号，之后以电流和电压的形式，随着电力线进行通信传输;同时，在接收端上，利用解调技术把转换后的模拟信号还原成数字信号。电力系统自动化正是利用调制解调器的调制-解调技术来实现远动系统的数据通信。
随着光纤传输技术的不断升级，其可靠性也随之提高，光通道设备造价也随着降低，在全国范围内形成电力系统自动化控制光纤传输网络，这种新型的通信传输网络会很快取代传统技术，成为主流。电力系统将计算机技术、通信技术以及控制技术相结合，利用了电力系统自身的设备，通过远动控制技术成功的实现了调度自动化，完善了电力系统的建设，从而实现了电力系统调度的自动化。
结语：随着我国科学技术水平的不断发展和提高，电力系统的规模不断的扩大，自动化系统的应用更加广泛，在融合了计算机和通信以及控制等技术之后，电力系统自动化通过远动控制技术在完成电力系统调度自动化的同时也提升了系统的智能化以及交互性。并且，由于计算机、通信以及控制等技术的不断发展，电力系统自动化除了包含运行和管理方面以为，还涉及到了系统先进性和经济性等方面。因此，我们可以看到，远动控制技术在不断发展和完善之后必会成为电力系统自动化发展的坚实基础。
参考文献：
[1]张凯.电力系统调度自动化中远动控制技术的应用[J]. 科技风. 2010(24)
[2]祁宏. 110kV综合自动化系统调试中存在的问题及其对策[J]. 农村电气化. 2009(06)
[3]陈学利，李宏毅. 现场总线技术在电力系统中的应用综述[J]. 科技信息(学术研究). 2008(25)
[4]梁运华，张颖，罗志平. IEC TC57通信规约在电力系统中的应用[J]. 电力系统通信. 2005(07)