2011机电导向题_百度文库
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2011机电导向题|
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本书根据教育部于2009年发布的《中等职业学校电子技术基础与技能教学大纲》，同时参考电类专业相关职业资格标准编写。作 者温风燕出 版 社机械工业出版社开 本16开定　价25
目录 第一单元 电路基础 第1章 直流电路
1.1 实训室认识及安全用电
1.3 电路常用物理量
1.4 电阻元件与欧姆定律
1.5 电阻的连接
1.6 基尔霍夫定律
【实训项目1】电压、电流、电位的测量
【实训项目2】万用表测电阻 第2章 电容与电感
2.1 电容器
2.2 电感器 *第3章 磁场及电磁感应
3.2 磁路的物理量
3.3 磁场对通电导体作用力
3.4 铁磁性物质
3.5 电磁感应 第4章 单相正弦交流电路
4.1 实训室认识
4.2 正弦交流电路的基本物理量
4.3 纯电阻、纯电感、纯电容电路
4.4 RL串联电路
4.5 交流电路的功率
【实训项目3】照明电路配电板的安装
【实训项目4】荧光灯电路的安装 第5章 三相正弦交流电路
5.1 三相正弦交流电源
*5.2 三相负载的连接 第二单元 电工技术 第6章 用电技术及常用电器
6.1 电力供电与节约用电
6.2 用电保护
6.3 照明灯具
6.4 变压器
6.5 交流电动机
*6.6 单相异步电动机
*6.7 直流电动机
*【实训项目5】兆欧表的使用
*【实训项目6】钳形电流表的使用
6.8 常用低压电器 第7章 三相异步电动机的基本控制电路
7.1 起动控制
7.2 正反转控制
【实训项目7】三相异步电动机点动与连续运转控制
【实训项目8】三相异步电动机正反转控制 *第8章 现代控制技术
8.1 可编程控制器
8.2 变频器
8.3 传感器 第三单元 模拟电子技术 第9章 基本技能训练 第10章 常用半导体器件
10.1 二极管
10.2 三极管
*10.3 晶闸管 第11章 整流、滤波及稳压电路
11.1 单相整流电路
*11.2 晶闸管单相可控整流电路
*【实训项目9】制作家用调光台灯电路
11.3 滤波电路
*11.4 稳压电路 第12章 放大电路与集成运算放大器
12.1 共发射极单管放大电路
【实训项目10】安装和调试共射放大电路
12.2 集成运算放大器 第四单元 数字电子技术 第13章 数字电子技术基础
13.1 数字电路基础知识
13.2 逻辑门电路
13.3 逻辑代数及逻辑函数化简 第14章 组合逻辑电路和时序逻辑电路
14.1 集成门电路
14.2 组合逻辑电路的分析方法和种类
14.3 编码器
14.4 译码器与显示器件
14.5 RS触发器
14.6 寄存器
14.7 计数器 *第15章 数字电路的应用
15.1 555时基电路的应用
15.2 数模转换的特点
15.3 模数转换的特点
【实训项目11】用555时基电路组成节能灯电路 参考文献本书为中等职业教育课程改革国家规划新教材，经全国中等职业教育教材审定委员会审定通过。本书依据教育部2009年颁布的“中等职业学校电工电子技术与技能教学大纲”，并参照了有关的国家职业技能标准和行业职业技能鉴定规范，结合近几年中等职业教育的实际教学情况编写而成。
本书分为四个单元，第一单元电路基础，包括直流电路、电容与电感、磁场及电磁感应、单相正弦交流电路、三相正弦交流电路；第二单元电工技术，包括用电技术及常用电器、三相异步电动机的基本控制电路、现代控制技术；第三单元模拟电子技术，包括基本技能训练、常用半导体器件、整流、滤波及稳压电路、放大电路与集成运算放大器；第四单元数字电子技术，包括数字电子技术基础、组合逻辑电路和时序逻辑电路、数字电路的应用。本书以就业为导向，突出实践技能的培养，具有鲜明的职业教育特色，适应教学实际。
本书配套有学习辅导与练习、教学参考、实训指导，以及助教光盘、助学光盘，光盘中包括电子教案、演示文稿、动画素材、图片、模拟及仿真实训等数字化教学资源。使用本书所附学习卡，登录“中等职业教育教学在线网站，可以上网学习并下载教学资源。
本书可作为中等职业学校工科、管理类等专业教材，也可作为岗位培训用书。出版社：
上架日期：
出版日期：
装帧：平装
本书主编根据作者多年教学经验，结合国家职业技能鉴定考试相关要求，坚持以就业为导向、以能力为本位，在内容编排上，适当降低理论分析的深度，吸纳了四新内容，注意将电工和电子技术的理论知识与实用技能相结合，具有实用性、易学性和趣味性的特点，体现了中等职业教育的特色。根据中等职业教育是以就业为导向，应用为目的，该书在编写过程中，注意到学生的岗位群，理论联系实际，其理论深度以必需够用为度，加强了基本概念的阐述，减少偏深的理论推导。
（1）立足专业、紧贴大纲、点到为止：尽量以实物图、示意图说话，力求做到让学生知道是什么，用在哪里，优点是什么，缺点是什么，什么样的操作不能干。
（2）密切联系生产和生活实际：鉴于非电类专业较为宽泛，本教材中的引例、对比实例和练习多选用生产和生活中具有典型性、普遍性以及前沿性的电气元件和电子产品，既能加强学生对基础知识和技能的理解，又能加强学生对新技术、新产品和新工艺的了解。
（3）完善立体化配套，方便多媒体教学：本书的配套教学资源中，包括视频录像、电子课件、电子教案、模拟试题库等内容，通过视频录像演示各部分工作原理及“技能训练”过程，增加学生对理论知识的感性认识，加深理解，培养学生的观察、理解、判断和推理等辩证思维能力。
第1章 认识电工实训室与用电安全
1.1电工实训室认识
1.2安全用电常识
第2章 直流电路
2.2电路中的常用物理量
2.3电阻元件与欧姆定律
2.4电阻的连接
2.5 复杂直流电路的分析
第3章 电容与电感
第4章 磁场及电磁感应 4.1磁场
4.2电磁感应
第5章 单相正弦交流电
5.1 正弦交流电的基本概念
5.2 纯电阻电路
5.3纯电容电路
5.4纯电感电路
5.5电阻与电感串联电路
5.6交流电路的功率
第6章 三相正弦交流电路
6.1 三相正弦交流电源
6.2 三相负载的联结
第7章 用电技术
7.1电力供电与节约用电
7.2用电保护
第8章 常用电器
8.1 照明灯具
8.3交流电动机
8.4常用低压电器
第9章 三相异步电动机的基本控制
9.1三相异步电动机的单向运转控制
9.2三相异步电动机的正、反转控制
第10章 认识电子实训室与基本技能训练
10.1电子实训室简介
10.2基本技能训练
第11章 常用半导体器件
11.1半导体二极管
11.2半导体三极管
11.3晶闸管
第12章 整流、滤波及稳压电路
12.1 整流电路
12.2 滤波电路
12.3 稳压电路
第13章 放大电路与集成运算放大器
13.1 基本放大电路
13.2 多级放大电路
13.3 负反馈放大电路
13.4 集成运算放大器
第14章 数字电子技术基础
14.1 数字电路基础知识
14.2 逻辑门电路
第15章 组合逻辑电路和时序逻辑电路
15.1组合逻辑电路概述
15.2编码器
15.3译码器
15.4触发器
15.5寄存器
15.6计数器《电工电子技术与技能》是参照教育部2009年新颁布的《中等职业学校电工电子技术与技能教学大纲》编写的，同时还参考了相关行业的职业技能鉴定规范及中级技术工人等级考核标准。《电工电子技术与技能》的主要内容包括：直流电路、电容与电感、单相正弦交流电路、三相正弦交流电路、用电技术和常用低压电路、电动机及基本控制电路、常用半导体器件、直流稳压电源、放大电路与集成运算放大器、数字电路基础知识、组合逻辑电路与时序逻辑电路等。《电工电子技术与技能》采用理论实践一体化的教学模式，各章配套技能实训项目，书中的“动手做”、“应用提示”突出工程应用能力的培养。
《电工电子技术与技能》表述简约清楚，通俗易懂，图文并茂，重点突出，教学内容贴近生产实际，贴近岗位需求，适宜中等职业学校各专业学生使用。第1章 直流电路
第2章 电容与电感
第3章 单相正弦交流电路
第4章 三相正弦交流电路
第5章 用电技术和常用低压电器
第7章 电动机及基本控制电路
第8章 常用半导体器件
第9章 放大电路集成运算放大器
第10章 数字电路基础知识
第11章 组合逻辑电路与时序电路书 名: 电工电子技术与技能
作　者：温风燕
出版时间： 2009年09月
开本： 16开
定价: 25.00 元《电工电子技术与技能》是根据教育部最新颁布的中等职业学校“电工电子技术与技能”课程大纲以及有关的职业技能鉴定标准编写的，并以培养技能型人才为出发点，遵循实用、够用、好用的原则。编写中汲取了先进的教学理念，采用理实一体化教学法。全书由十个课题组成，涵盖了电工技术和电子技术的基本知识和技能，包括：直流电阻电路的故障检测；荧光灯电路的组装与测试；常用低压电器的识别与检测；CA6140型普通车床电气控制电路的安装与调试；常用电子元器件的识别与检测；电子助记器的制作与调试；直流稳压电源；调光台灯的组装与调试；交通信号灯故障检测；四人抢答器的组装与调试。每个课题分成若干个任务来完成，每个任务除了学习必要的知识以外，还配有技能训练、思考与练习，且每个课题最后一个任务为课题实施训练，充分体现“做中学，学中做”的职业教育理念。
《电工电子技术与技能》可以作为中等职业学校机电类及其相关专业“电工电子技术与技能”课程的教材，也可作为相关专业从业人员岗位培训或自学教材。前言
课题一 直流电阻电路的故障检测
任务一 学习直流电阻电路基础知识
任务二 使用万用表测量电路电压、电流及电阻
任务三 课题实施训练
课题二 荧光灯电路的组装与测试
任务一 学习正弦交流电的基本概念
任务二 认识正弦交流电路
任务三 学习荧光灯电路的工作原理
任务四 课题实施训练
课题三 常用低压电器的识别与检测
任务一 低压开关的识别与检测
任务二 低压熔断器和主令电器的识别与检测
任务三 接触器和继电器的识别与检测
任务四 课题实施训练
课题四 CA6140型普通车床电气控制电路的安装与调试
任务一 学习三相交流电的基础知识
任务二 认识三相笼型异步电动机的结构与工作原理
任务三 三相笼型异步电动机基
本控制的实现
任务四 课题实施训练
课题五 常用电子元器件的识别与检测
任务一 识别与检测二极管
任务二 识别与检测晶体管
任务三 课题实施训练
课题六 电子助记器的制作与调试
任务一 学习晶体管基本放大电路的相关知识
任务二 认识多级放大电路和放大电路的负反馈
任务三 课题实施训练
课题七 直流稳压电源
任务一 学习变压器基本知识
任务二 认识整流电路
任务三 认识滤波电路
任务四 认识稳压电路
任务五 课题实施训练
课题八 调光台灯的组装与调试
任务一 学习晶闸管和单结晶体管基本知识
任务二 认识可控整流电路和晶闸管触发电路
任务三 课题实施训练
课题九 交通信号灯故障检测
任务一 学习数字电路基本知识
任务二 分析组合逻辑电路
任务三 课题实施训练
课题十 四人抢答器的组装与调试
任务一 认识触发器电路
任务二 分析时序逻辑电路
任务三 认识脉冲信号的产生与变换电路
任务四课 题实施训练
新手上路我有疑问投诉建议参考资料 查看中国能源投资网
每月监测报告
每周监测报告
中国电力工业变革与发展的战略选择
作者：肖鹏 出处：中国能源投资网 时间：
&&&&引言：低碳导向的能源变革
&&& 2008年是电力行业深刻反思之年。在改革开放30年的历史性时刻，我们经历了冰雪灾害、汶川地震等特大自然灾害、金融危机以及由此引发的全球性经济衰退等一系列重大事件，这促使我们站在一个新的历史高度，从人的终极关怀出发，进行更加深刻、更加本质的思考。终极思考是一种哲学思考，其出发点和落脚点都是为人类寻找安身立命之所和永续发展之路。
&&& 一个有趣的现象是，当工程师从社会责任的高度反思工具理性和价值理性的关系，追问“为什么发展，发展为了谁？”的问题时[注1]，经济学家则从建立后危机时代世界经济新体系的视角，思考如何在新的约束条件下平衡各种变量间的关系，追究危机和衰退到底是“周期性波动”还是“结构性震荡”问题[注2]。非常耐人寻味的是，二者思考的结果，均指向了“结构性问题”。而解决结构性问题，必须在全社会重建核心价值观，确立新的约束条件，并在此约束条件下重新平衡各种变量关系，重新配置相关要素资源，实现结构性转型。
&&& 事实上，当前中国经济可持续发展所面临的重大困境，正是高碳型的产业结构和相应的粗放型经济增长模式问题。不合理的产业结构和消费结构，形成了“高投入、高消耗、高排放、低效率”的粗放型经济增长模式，这种结构性矛盾正是制约我国经济可持续发展第一位的、重大而紧迫的问题。限于篇幅，本文不能对此展开讨论，而仅就低碳经济条件下电力工业变革与发展本身和系统内的问题进行分析研究。
&&& 近代西方发达国家的工业化和现代化过程，在走过一段以“天人相分”为基本理念的道路之后，已经对其造成的资源与生态破坏的恶果进行了深刻反省。近年来兴起的“低碳经济”概念，正是在全球气候变化这一背景下，首先发端于西方，进而对世界产生了深远的影响。所谓低碳经济，就是以低能耗、低污染为基础的经济，即在低碳排放条件下实现经济的持续增长。2007年9月，胡锦涛主席在APEC会议上指出：“气候变化从根本上说是发展问题，只有在可持续发展的前提下才能妥善解决……应该建立适应可持续发展要求的生产方式和消费方式，优化能源结构，推进产业升级，发展低碳经济，努力建设资源节约型、环境友好型社会，从根本上应对气候变化的挑战。”
&&& 能源行业是经济发展的基础和碳排放第一大户，因此，必须大力提高能源利用效率，开发利用新能源，优化能源结构，推进产业升级，这是低碳经济的核心所在。为此，必须抓住机遇，大力推进能源变革。作为能源行业的主力军，电力企业应当以科学发展观为指导，顺应能源变革的历史潮流，主动在战略方向上进行变革与调整，走出一条科学发展之路，在能源变革中担当大任。
我国电力发展战略调整的紧迫性
&&& 改革开放三十年，我国电力事业的快速发展为GDP年均增长9.8%提供了有力支撑。2008年，我国电力装机容量达到7.93亿千瓦，全社会用电量34268亿千瓦时，均仅次于美国居世界第二位。
&&& 在我国电力事业快速发展的同时，一些深层次的矛盾与问题日益积累和加深，使电力工业的可持续发展面临诸多困境。困境一：一次能源资源面临枯竭，相关要素资源严重短缺。
&&& 近年来，我国电力装机急速增加，需求预测一再被突破。例如，根据国家发改委能源研究所周大地主编的《2020中国可持续能源情景》（2003年版）预测，2020年电力装机容量最多为8.20亿千瓦；但仅仅6年后，我国2009年电力装机容量预计将达到8.6亿千瓦，已经超出预计的2020年装机数。
&&& 根据中国2050年达到目前中等发达国家水平的经济发展目标，中科院可持续发展战略研究组设计了未来中国发展的“基准”、“低碳”和“强化低碳”三种情景[注3]，利用模型定量分析了2005年-2050年不同情景下的能源需求和二氧化碳排放情况，2050年的一次能源需求、电力需求以及碳排放预测如表1、表2、表3。
表1：2050年一次能源需求量（百万吨标煤）
太阳能发电
生物质能发电
表2：2050年发电装机容量（万千瓦）
太阳能发电
表3：化石燃料燃烧二氧化碳排放量（单位：百万吨碳）
强化低碳情景
注：碳与二氧化碳的数量折算关系为：1吨碳相当于3.67吨二氧化碳
&&& 麦肯锡公司发布的《中国的绿色革命》研究报告也对中国2030年的能源需求和温室气体排放进行了测算，其测算结果与中科院可持续发展战略研究组的测算结果对比如表4。麦肯锡预测的减排情景下2030年装机容量高于而发电量低于中科院的预测，主要原因可能在于二者预测的电力结构不同（表5），麦肯锡预测的风电和太阳能发电容量均远远高于中科院，煤电较低，而风能和太阳能的等效利用时间均远远小于煤电，因而要增加装机容量。对新能源利用程度的不同体现在减排潜力上（新能源利用是减排的重要措施之一，其它减排措施还包括提高能效、增加森林面积等诸多方面），麦肯锡预计的减排潜力为67亿吨CO2e（二氧化碳当量），其中电力行业的直接减排潜力为28亿吨；中科院预计的减排潜力为44亿吨CO2e（强化低碳情景与基准情景相比）。
表4：2030年我国电力装机和温室气体排放预测
中科院可持续发展战略研究组
强化低碳情景
（亿千瓦）
（亿千瓦时）
表5：2030年我国发电装机结构预测（单位：亿千瓦）
天然气发电
太阳能发电
生物质发电
（减排情景）
（强化低碳情景）
&&& 根据上述中科院三种情景的预测数据，年能源需求总量惊人。按照平均数计算，石油在基准、低碳和强化低碳情景下，年总耗量分别达到365亿吨、235亿吨和236亿吨（按照1公斤原油折合1.43公斤标准煤计算），远远超出我国目前约21亿吨的石油探明可开采储量（表6）。以平均数计算，煤炭在基准情景、低碳情景和强化低碳情景下，年总消耗量分别为1259亿吨、936亿吨和865亿吨标准煤，换算成原煤分别为1763亿吨、1310亿吨和1211亿吨（按照1公斤原煤折合0.7143公斤标准煤计算），也就是说，目前我国探明可开采的约1145亿吨煤炭储量远不能满足国内需求（表6）。从代际公平来看，这无疑是寅吃卯粮。
表6：我国主要化石能源资源储量
探明可开采储量
1.88万亿米3
占全球比重
我国可开采年限
全球可开采年限
资料来源：BP世界能源统计2008，为截至2007年数据。
&&& 核电和水电虽然是清洁能源，但也面临着资源有限性的问题。核燃料铀的储量不容乐观，根据2007年世界铀资源红皮书，全球已探明的开采成本低于130美元/公斤的铀资源总量为546.9万吨，按2006年全球天然铀消耗6.65万吨计算，可用82年。我国现在探明的天然铀储量只能供4000万千瓦装机运行50～60年，实际产量也严重不足，未来大规模发展核电所需的铀燃料只能主要依赖进口。2008年，世界上共有438座核电站运行，44个在建（新开工项目大多在中国），计划新建的核电站超过200座。随着核电热在全球再度兴起，对铀资源的争夺必将日趋激烈。目前世界上主要的铀矿资源已经被法国阿海珐等巨头控制，我国海外找矿的难度日益增加。尤当反省的是，当代人仅用几十年的核电所产生的核废料，后代人将在长达100-10000年的时间里面对其存放的难题，这无疑是留给子孙后代的有害遗产。一些发达国家处置核废料的费用高达数十亿乃至数百亿美元，但这只是一个永远不会结束的处置管理计划的开始。
&&& 水电方面，根据2006年最新的资源普查，我国大陆水力理论蕴藏量6.94亿千瓦，经济可开发量4.02亿千瓦，而且怒江、澜沧江等大江大河的水能资源是否适合开发尚有争议。因此，低碳情景和强化低碳情景下2050年水电装机4.8亿千瓦还存在较大的不确定性。
&&& 面对常规能源的短缺和为期不远的枯竭，我们不禁要问：在不久的将来，中国发展所需的能源从何而来？中国能源工业乃至整个国家经济、社会永续发展的出路何在？这是当代人必须思考而且亟待解决的尤为重大和紧迫的问题！
&&& 必须指出，中国固然可以考虑在全球范围内获取能源资源，事实上，2008年我国石油进口依存度已接近52%，且仍可能进一步加大。但毋庸置疑的是，中国这样一个能耗大国，能源供应必须立足于国内自给为主，国外进口为辅。首先，化石能源资源在全球范围内都是不可再生的稀缺资源；其次，资源政治需要强大的经济与军事实力作后盾，且这种军事实力绝不仅仅是防御性的；最后，假设我国具备了这种实力，是否能够摒弃“和平崛起”的理念，重走超级大国在全球攫取资源的老路呢？事实已经证明，此路难以走通。
&&& 电力行业除了消耗大量的一次能源之外，还需要占用、耗费大量的土地、淡水以及铜、铝、钢等材料，这些资源也都正在变得越来越稀缺。例如，2008年我国电力行业消耗的铜占全国总耗量的近43%，消耗的电解铝占全国总耗量的14%。2008年6月，中国环境与发展国际合作委员会和世界自然基金会（WWF）共同发布的《中国生态足迹[注6]报告》指出，中国消耗的资源已经超过了其自身生态系统所能提供资源的2倍以上，并超过了全球资源承载力的15%。
&&& 困境二：资源消耗过大，环境严重恶化，面临巨大的温室气体减排压力。
&&& 我国电源结构不合理，直接导致了一次能源特别是煤炭资源消耗过大，高碳排放和环境状况恶化。截至2008年底，我国火电装机占总装机容量的75.9%（主要是燃煤机组），发电量比例更是高达81%。煤炭的大量开采严重消耗了本已十分紧缺的煤炭资源、土地资源和水资源，大量的煤炭燃烧则加剧了污染物的高排放。在各类一次能源中，单位热量含碳量从高到低依次是：木材（110）、煤炭（97）、石油（73）、天然气（56），我国以煤为主的能源结构，导致了二氧化碳等污染物排放水平居高不下。2006年，电力行业排放的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟尘分别占到全国总排放量的40%、53%、50%和42%左右。目前，我国二氧化硫排放量居世界首位，温室气体（包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等）排放总量也即将超过美国排世界第一位。有关研究表明，我国环境污染带来的经济和生态破坏损失大约相当于当年GDP的7%-20%。
&&& 科学观测表明，地球大气中二氧化碳的浓度已从工业革命前的280ppm（280毫升/立方米）上升到了2008年的386ppm（图1），远远超过了过去65万年自然因素引起的变化范围。全球平均气温也在近百年内升高了0.74℃，特别是近30年来升温明显（图2）。研究表明，人类活动对全球气候变暖的影响超过90%。很多科学家将400-450ppm设为大气中二氧化碳的浓度上限（也有乐观者认为是550ppm，有悲观者认为是350 ppm），以避免“不可逆转的灾难性后果”。
&&& 近年来，世界地缘政治更加凸显出资源政治的特点，而气候变化也已经从自然科学问题，逐渐上升为全球关注的重大发展问题和政治问题。虽然目前我国人均温室气体排放远低于发达国家，但总量巨大。根据《京都议定书》，中国作为发展中国家在2012年以前不必承诺减排义务，但后《京都议定书》时代的国际合作机制谈判正处于关键时期。今年12月将在哥本哈根召开联合国气候变化大会，届时各方将就2012年后如何应对气候变化问题达成新的协议。中国目前在世界经济、政治中的地位与影响与日俱增，而能否在保持经济较快发展的同时有效减排温室气体，承担应有的责任，正越来越成为备受国际社会关注的焦点，并将承受越来越大的国际压力。
图1：150年间大气中二氧化碳浓度变化资料来源：江泽民《中国能源问题研究》
图2：近百年全球气温变化资料来源：江泽民《中国能源问题研究》
&&& 中美两国居全球温室气体排放前两位，其应对气候变化的态度与措施格外引人瞩目。美国2010财政年度预算案提出，到2020年和2050年，美国的温室气体排放量分别比2005年减少14%和83%，污染排放许可将在奥巴马首个任期结束的前一年，即2012年开始出售。2005年美国二氧化碳排放57.8亿吨，如果减排目标能够实现，美国2050年二氧化碳排放量将只有9.8亿吨。而根据表3，2050年中国二氧化碳排放量在基准情景下为127.2亿吨，低碳情景下88.3亿吨，强化低碳情景下51.2亿吨。即便在强化低碳情景下，中国的人均碳排放也将比美国高出近50%[注5]。届时，后京都议定书时代的中国将无可避免地面临巨大的减排压力。电力行业作为我国温室气体的主要排放大户，必须承担起相应的减排责任。
&&& 困境三：电力工业传统技术路线面临挑战。
&&& 纵观一部人类能源消耗的历史，从火的发现使用一直到工业革命前的100多万年间，人类都是生活在绿色、生态、与大自然和谐相处的环境中，人类祖先依靠可再生能源已经生存了数百万年。但仅仅诞生在200多年前的工业革命迅速改变了这一切。伴随着人类能源消耗的大幅增加，生态环境也随之在这个拐点上陡然急剧恶化，乃至全球气温上升，大气层出现臭氧洞，人类自身的生存环境出现重大危机。
&&& 工业革命的伟大成就，是通过不断的技术进步把人类改造物质世界的能力几乎发挥到了极致――沿着更大、更快、更高、更强的技术路线――一直走到了核裂变、核聚变。从电力工业来看，其基础原理和技术一直沿用工业革命以来的架构，没有出现革命性的突破。发电机、变压器参数越来越高、体积越来越大、重量越来越重，连风力发电机也已达到数百吨；输电线路、电缆直径越来越粗、电压越来越高、容量越来越大、距离越来越长。当一条又一条、越来越多的截面达上万平方米（宽、高各为几十至上百米）、长度逾千公里的巨大高压电磁走廊在大地上纵横捭阖、呼啸而过的时候，我们不能不忧心忡忡地感到困惑：电力工业沿着这条技术路线还将走多远？！由此带来的严重的资源、环境、运输以及安全等方面的困境，究竟如何得到根本解决？
&&& 事实上，我们今天已经生活在一个由金属基础构造向非金属基础构造变迁的时代，而且这些基础构造的趋势是重量逐渐减轻，占用空间逐渐减小。随着电子领域金属电极真空管被硅基半导体取代，通信领域铜导体被玻基光纤取代，制造、建筑领域的钢铁材料越来越广泛地被碳纤维取代，可以预见，在电力领域陶基高温超导材料将有可能取代铜、铝、钢材，成为电缆、电动机、发电机、变压器等设备的主要材料，从而使得电力设备的体积、重量以及损耗都将超乎想象地大大减小。与此同时，分布式能源（包括常规能源如燃气轮机发电和新能源分布式发电）越来越广泛的应用，也将从根本上改变传统的集中式发电和大规模传输的模式，从而对常规电网的结构、智能化程度、运行与调度方式等等带来巨大的挑战。
&&& 事实证明，电力工业的变革不可避免，变革刻不容缓。当前正在经历的世界金融危机，为能源变革提供了重要契机。历史经验表明，全球经济危机往往催生重大科技创新突破和科技革命。人类的智慧发展到今天，应当更有远见卓识来选择新的变革方向，而选择的依据必然是人类可持续发展的客观现实需要。因此，能源领域的变革将最有可能为新一轮技术革命带来突破。同时，能源变革还将有效拉动新材料、加工制造、IT等相关产业的发展，成为应对当前金融危机，带动经济走出低迷、实现增长的新引擎。目前中国与世界主要国家在新能源、高温超导等相关领域尚未形成较大差距，有些方面还处于领先地位，如果我们能够及时把握战略机遇，加大创新力度，率先取得突破，必将能为我国在今后低碳经济下的发展奠定重要基础，从而在21世纪全球竞争中赢得巨大优势。
&&& 在把握能源变革机遇方面，美国总统奥巴马的结构性能源新政对我们颇有启示。应当看到，新能源技术与碳排放交易是发达国家抢占未来低碳经济制高点的重要战略组合。如果发达国家在新能源利用、碳减排技术上取得绝对优势，同时在全球推行碳排放交易，并成为新规则的制定者，那么包括中国在内的发展中国家未来的发展将受到严重制约：要么购买碳排放量，要么购买新能源或碳减排技术。中国无论如何选择，都将受制于人，从而在国际分工中继续扮演低端与廉价的角色。
&&& 令人忧虑的是，面对上述困境，我国电力工业至今还缺乏对未来发展方向和技术路线的战略定位以及整体性规划设计。而如果继续沿着惯性轨迹发展下去，由于电源结构和能耗水平等制约，其资源和环境状况均将难以为继。况且，目前的电力等能源价格机制也不能反映资源稀缺性程度、环境外部性成本和市场供求关系。应当说，我们在战略上尚未做好应对困境的准备。战略规划上的落后是根本性的落后，是输在起跑线上的落后。未来二十年是我国极为重要的战略机遇期，作为最重要二次能源的电力工业，必须尽快做出科学的战略选择。
&&& 笔者认为，我国电力乃至能源发展的唯一选择就是走低碳经济之路，一方面最大限度地提高能源特别是不可再生能源的终端利用效率，另一方面大力开发利用新能源，寻找满足我国能源需求的终极解决途径。为此，必须从能源安全和国家利益的高度出发，尽快明确我国整个能源体系低碳导向的战略方向，制定切实可行的规划，大力推进能源变革。当前尤须把拉动经济增长与能源变革有机结合起来。电力行业作为能源行业的重要领域，应当以科学发展观为指导，从国家和民族利益的高度出发，刻不容缓地主动推进能源变革，促进电力工业并带动整个国民经济实现科学发展。对此我们必须有清醒的认识，并纳入国家规划予以保证，为后化石能源时代的到来未雨绸缪，及早谋划。
&&& 电源发展的战略选择：新能源与分布式电源
&&& 1、开发利用新能源
&&& 应当指出，我国以煤为主的能源资源禀赋，决定了我国以煤为主的电源结构还将持续相当一段时期，而且电网结构也应与此相适应，例如，我国能源资源与负荷中心分布不均衡的特点，决定了西电东送的资源配置格局将会长期存在。但是，从现在开始，必须按照低碳经济的要求，对煤电采取优化发展的策略，一方面严格贯彻国家“上大压小”方针，关停小火电，代之以采用超临界、超超临界以及洁净煤发电（如IGCC）等先进技术的大型高效机组，或因地制宜发展热电联产，在发电侧大力提高能效并降低污染物排放；另一方面，必须在电源结构上做出新的战略选择，即在新增装机中尽可能控制煤电装机。按照麦肯锡公司和中科院可持续发展战略研究组的估算，2030年我国煤电装机在减排情景和强化低碳情景下分别为5.5亿千瓦和6.25亿千瓦（表5），这是我国资源与环境状况所决定的硬约束。但是，截至2008年底，我国煤电装机已经达到了6亿千瓦。所以，从发展低碳经济考虑，必须建立新的约束条件，使得今后20年我国煤电装机总量尽量稳定在6亿千瓦左右的水平或略高一点，而主要对煤电机组的结构进行大力调整，在新增电力装机中更多采用太阳能、风能、水电、核电等可再生能源。与此同时，在电源总量稳定和结构调整的情况下，应当从战略规划的高度逐步对长距离、大规模、高参数输电线路加以必要的控制。
&&& 如前所述，全球石油、天然气、铀的储量只够开采40-80年，煤炭虽然可以开采130多年，但过多使用会加剧恶化生态环境。所以，石油、天然气、煤炭以及核能等资源都具有过渡性质，不是人类赖以持续生存发展的终极能源。现在看来，人类的终极能源可能是太阳能及其衍生的风能、水能，不仅取之不尽，用之不竭，而且仅排放极少的二氧化碳（图3），是发展低碳经济、实现永续发展的唯一选择。
图3：各种发电技术二氧化碳排放量对比
（1）太阳能&&& 我国太阳能资源非常丰富。太阳能年辐射量超过60亿焦耳/平方米，每年地表接收的太阳能相当于17000亿吨标准煤的能量，具有良好的太阳能利用条件。可以根据太阳能资源分布条件，采取小规模分散式或大规模集中式两种不同的利用方式。
&&& 太阳能分布式利用的前景广阔。目前我国大约有40亿平方米的建筑物屋顶面积，另有约10亿平方米的南立面可以利用，如果有20%安装太阳能电池，按每平方米太阳能电池发电能力100瓦计算，则可以安装1亿千瓦。按照中国城市化发展进程，2050年之前新建房屋面积预计不低于现有面积，如果50%的面积安装使用太阳能屋顶，则又可以安装2-3亿千瓦。目前，我国城镇居民对“太阳能屋顶”的认识程度不高，因此必须由政府加大政策力度大力推行，而且考虑到该方式直接向客户供电等因素，可以由电网企业实施。例如，笔者在荷兰考察过的ENECO ENERGIE能源公司1MW太阳能小区，其屋顶太阳能一体化建筑构件全部由该能源公司投资并拥有产权，同时负责运行维护。由于统一规划建设，最大限度保持了小区的美观，并有助于节约成本。最近，美国加利福尼亚州政府通过了一项大规模的太阳能开发项目，于未来５年内在加州150处商业大厦的屋顶上安装太阳能光伏电池，投资额将达8.75亿美元。该项目就是由电网企业南加州爱迪生公司负责实施的。此外，爱迪生公司还将在加州其它商业大厦的屋顶上安装太阳能设备。
&&& 太阳能发电的集中式利用，目前的应用主要是在沙漠、荒滩等地区建立大规模太阳能发电站。如1984年12月，美国在莫赫夫沙漠地区建成了第一个大型太阳能发电站，发电功率达1.38万千瓦，随后又相继建成了７套太阳能发电系统，总发电功率达20万千瓦。据了解，我国已经筹划在甘肃敦煌、西藏拉萨(或阿里)、内蒙古、甘肃、新疆以及云南石林等地选择荒漠、戈壁、荒滩等空闲土地，建设大型太阳能电站示范项目。笔者作一大胆测算：如果每平方米太阳能电池组件发电能力为100瓦，太阳能电池面积按总占用土地面积的一半计算，则20平方公里土地面积内布置的太阳能电池阵列的发电能力可达100万千瓦。我国沙漠总面积约130万平方公里，按照上述标准，如果利用沙漠面积的5%即6.5万平方公里装设太阳能电池阵列，则发电装机容量可达32亿千瓦，按年满发时间1000小时计算，则年发电量可达32000亿千瓦时，接近2008年我国全年发电量（34334亿千瓦时）。尽管理论测算并不等于实际应用，但由此可以理解太阳能利用对可持续发展的重大意义是毋庸置疑的。为此，日本专家曾提出著名的“GENESIS工程”概念，即建立“装备太阳能电池和超导电缆的全球能源网络”的构想，并认为这是目前作为工程师解决人类终极能源需求唯一能够建议的可行方案。
&&& 当前，还应高度关注太阳能薄膜发电技术的推广应用。相比于晶体硅光伏电池，薄膜硅电池虽然光电转化效率较低，但其成本也低，而且在高温、弱光环境中的发电性能更优，尤其是透光性强，用于农业大棚不仅可以发电，而且能够有效改善动植物生长环境，对发展现代农业具有重要意义，在较发达地区的城郊和农村具有十分广阔的应用前景。如果建在城市郊区，可以直接接入城乡配电网，避免了长距离输电。按照现有技术水平，每亩地可以装设薄膜太阳能电池不低于20千瓦，我国城市郊区耕地总面积约4.7亿亩，如果用1亿亩装设薄膜太阳能大棚，则总装机容量可达20亿千瓦。按照年等效发电时间1000小时计算，可以生产20000亿千瓦时电量，相当于2008年全国发电量的近六成。
（2）风能&&& 我国的风能资源也非常丰富，潜力巨大。按照国家发改委《全国风能资源评价技术规定》估算，我国陆地上离地面10米高度处的风能资源理论储量约为43亿千瓦，技术可开发量约为3.8亿千瓦。中科院地理所估算我国近海10公里范围内10米高的风能资源超过19亿千瓦。所以，我国风电装机达到亿瓦级完全有资源保障。风能的集中利用是在风能富集地区建设具有一定规模的风电场，分布式利用则主要是用于为分散式建筑供电，尤其对解决老少边穷地区的无电户用电具有重要意义。
&&& 我国风能资源丰富但季节分布不均匀,一般春、秋和冬季丰富，夏季贫乏，而我国水能资源夏季为丰水季节，冬季、春季是枯水季节，风能与水能的季节分布高度互补。所以，大规模发展风电可以在一定程度上弥补我国水电冬春两季枯水期电力电量之不足。我国风能资源丰富的地区主要是东南沿海及附近岛屿以及“三北”（东北、华北、西北）地区。另外，内陆也有个别风能资源丰富点，近海风能资源也非常丰富，这些地区距离负荷中心并不遥远。分省来看，风能分布比较丰富的主要有内蒙古、新疆、河北、吉林、辽宁、黑龙江、山东、江苏、福建和广东等。笔者认为，当前应优先考虑开发距离电力负荷中心较近的沿海及其岛屿地区以及近海的风能资源，即年风功率密度在200瓦/平方米以上的山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省（市）沿海近10公里宽的地带，以及东部沿海水深5-20米的海域。
&&& 我国风能、太阳能资源分布与用电负荷分布存在着地域不对称的特点。东部地区用电负荷密集，珠三角、长三角以及环渤海地区集中了全国70%左右的用电负荷，而中西部地区太阳能、风能资源丰富。由于这些地区的电网结构普遍薄弱，大规模开发太阳能、风能，会受到电网送出能力不足的制约，这一方面可以通过在当地发展高耗能产业等措施，就地消纳部分电量；另一方面还需加强电网建设予以支持，这与后文将要提到的高温超导技术密切相关。
（3）关于新能源发电的成本。&&& 成本偏高是制约新能源发展最主要的因素。实践证明，只有市场规模的扩大，成本才能进一步降低。近年太阳能、风能发电成本大幅度下降，就主要是技术进步与市场规模扩大共同作用的结果。有关研究表明，太阳能光伏组件累计产量每翻一番，价格降低约20%。
&&& 美国2006年预测光伏发电成本与常规发电成本将于2015年趋于一致，德国2007年预测二者到2017年趋同。目前我国集中利用的太阳能光伏发电最低成本已经降到0.73元/千瓦时，考虑产业链合理利润后上网电价为1.34元/千瓦时。不久前，我国主要光伏电池生产厂商联合宣布，到2012年实现光伏发电上网电价1元/千瓦时的目标。
&&& 近年来风力发电成本也经历了迅速下降的过程。目前我国国产陆上风电机组成本已下降到6000元/千瓦，发电成本可降至0.375元/千瓦时。世界风能理事会的有关研究认为，风电成本的进一步下降，将60%依赖规模化发展，40%依赖技术进步。过去的风电成本下降更多的是依靠技术进步，以后的进一步下降则更多依赖于规模化、系列化和标准化。该理事会估计到2020年，陆上风机的总体造价还可以在2006年基础上再下降20%-25%，海上风机的造价可以降低40%以上，发电成本可以同幅下降。
&&& 在全球气候变暖的严峻形势下，征收碳税将势在必行，同时化石燃料的价格将会随着储量的减少而逐渐提高，这也会导致传统发电成本与新能源发电成本差距的缩小（麦肯锡公司估计，2007年我国煤炭开采和消费造成的外部成本可达现有煤炭成本的150%。因此，如果加上外部成本，煤电的上网电价将大幅度提高）。
（4）关于新能源发电的并网问题。无论风能还是太阳能发电都必须妥善解决好接入电网系统问题，特别是远距离、大规模光伏电站、风电场的电力传输，必须与超导电缆技术的实际应用相结合。
&&& 风电场的出力随着风速的变化呈不稳定性特点，太阳能发电功率随不同季节、每天的时间段以及不同的天气状况会发生很大的变化，从而给电网平衡调度、安全稳定以及电能质量带来影响，而且随着并网规模的逐渐增加，影响会越来越大，这是必须面对并认真加以解决的问题，也是智能电网建设需要着力研究解决的问题。
&&& 风能、太阳能发电与储能装置相结合，是解决并网问题的重要途径之一。比较成熟的大规模储能技术主要是抽水蓄能电站，但受自然条件制约，无法大规模发展。目前有望取得实际应用的大规模储能技术主要有蓄电池、压缩空气储能、超导储能、飞轮储能、超级电容器储能、氢储能等。近年来大功率、大容量（电量）、长寿命、响应迅速的蓄电池技术有了较大发展，如钒电池充放电状态切换只需要0.02秒，响应速度1毫秒，目前美国商业化示范运行的钒电池功率已达6MW，可以很好地配合新能源发电。在新能源的分布式利用情况下，还可以与蓄冷、蓄热技术相结合。总之，电力企业应当以开放的姿态，积极支持新能源的开发利用。在战略规划、投资理念、接入系统设计、科技创新、技术支持以及管理创新等诸多方面及早研究，未雨绸缪，从理论上和实践上做好充分的准备。建议尽快从国家层面设立若干不同规模和特点的新能源技术（包括后文将要提到的智能电网、高温超导电力技术）开发应用综合示范区或特区，为今后大规模推广应用积累经验，同时为适应后《京都议定书》时代的要求打造创新型的“国家名片”。
&&& 2、加大分布式电源建设力度&&& 分布式电源是目前能够大幅度提高化石能源终端利用效率的最佳方式之一，具有广阔的市场和应用前景。分布式电源目前尚无完全统一的定义，一般是相对于传统的集中供电方式而言的，主要是指以小规模、模块化、分散式的方式布置在用户附近的发电系统，该系统可独立地输出电、热和（或）冷能。目前，分布式电源的方式主要有：一是高效的热电联产或冷热电联产系统，采用燃气轮机、蒸汽轮机、微型燃气轮机等；二是可再生能源利用，如太阳能发电、风力发电、小水电、生物质能发电等；三是蓄电池，例如，与新能源发电相配合的蓄电池、电动汽车蓄电池等。分布式电源有以下主要优点：
&&& 一是大幅提高能源利用率。冷热电联产等分布式电源根据用户的不同需求，对能量实行梯级利用，最大限度提高能效，而且可以避免远距离输送冷热能的损失（5%左右） 以及大电网的输配电损失（目前我国为6.5%－7.5%），从而大幅度提高能源综合利用效率。如目前技术条件下分布式燃气冷热电三联供系统的能源利用率可达70%-90%，而燃煤电厂只有30%-45%。
&&& 二是有效降低环境污染、节约土地。由于分布式电源能效高，而且主要利用比煤炭清洁的天然气、太阳能、风能等，所以污染物排放低。如天然气蒸汽-燃气联合循环发电的二氧化碳排放量为燃煤电厂的57%左右（如图3），氮氧化物的排放量不到燃煤电厂的20%。由于分布式电源布置在用户侧，直接与配网连接，所以还可减少变电站及电力线路走廊建设用地。
&&& 三是进一步提高供电可靠性。分布式电源设备启停方便，负荷调节灵活，各系统相互独立，可弥补集中供电系统在安全稳定性方面的不足。如在突发严重灾害、电网崩溃等情况下，保障重要用户的电力供应。由于未来要大规模应用太阳能和风能发电，而这两种发电方式都存在输出功率不稳定的特点，需要在终端配置分布式能源加以配合，所以分布式电源还发挥着调峰调频的作用。城市化的发展对电力供应提出了新的要求，负荷更为集中，可靠性要求更高，大力发展分布式电源，是较好的选择之一。
&&& 分布式电源虽然规模较小，但是其能效高、污染小，所以与传统意义上低效率、高污染的“小火电”完全不同。分布式电源最重要的价值是最大限度地提高常规能源的利用效率。常规能源主要是天然气、煤层气等，一般采用蒸汽-燃气联合循环，二次能源实行冷热电或热电联供为主。我国天然气已探明储量并不丰富，将宝贵的气源用于分布式发电，是比用于常规电厂更有价值的利用方式。燃煤的热电联产机组，也是重要的分布式电源形式，特别是在我国北方地区，应当因地制宜地大力发展热电联产。目前，我国现役电厂中还有大量中小型纯凝气式发电机组，可以有选择地将位于城市周边的机组改造为热电联产，提高综合能效，这在技术上、经济上都被证明是可行的。除常规能源外，分布式电源还可以利用太阳能、风能、生物质能等新能源作为一次能源。为推进分布式电源的发展，当前需要重点开展以下工作：
&&& （1）加强对分布式电源整体性影响的研究。研究用户侧分布式电源模式对电力系统安全稳定的影响，对电网调度运行的影响，对设备停电检修安全性的影响以及电力企业为分布式供能系统所提供的安全备用的代价，从整体上研究分布式电源在我国未来的发展模式，确保真正体现该项技术的技术经济性优势。
&&& （2）研究微网接入、运行技术，制定相关标准。重点研究在并网条件下，分布式电源系统的优化集成与匹配设计技术，以及分布式电源微网系统并网关键技术。明确接入系统短路电流限制、保护配置、电压控制方式、电能质量指标等技术规范。
&&& （3）做好分布式能源规划。强大的电网是支持分布式电源发展的基础，而分布式电源又是对大电网的有益补充。在大规模开发利用新能源的情况下，分布式电源还承担着调峰调频、保证电网安全稳定的重要作用，对电网的智能化程度要求很高。因此，分布式电源是电力系统的重要组成部分，必须纳入电力系统统一规划。政府需要出台有关政策，支持分布式电源的发展，并将分布式电源列入城市规划，预留建设用地。
&&& 电网发展的战略选择：智能电网与超导电力技术近期以来，智能电网与高温超导技术引起了行业内外的广泛关注，这实际上是电力行业长期酝酿的技术革命正在出现突破的重要标志。积极发展新能源与分布式电源以顺应全球资源与环境约束的大趋势，绝非仅仅为了改变电源结构，而是社会生产方式乃至生活方式的重大变革，也是能源利用方式的根本性突破。对于电网来说，并非只是对传统发展方式的修补升级就能适应上述变化，而是要求电力传输技术与运行方式进行重大变革。而智能电网和高温超导技术应是实现这场变革的主要技术基础和物质载体，二者将与新能源及分布式电源一起，共同构建未来的新型电力体系。
&&& 1、建设智能电网“智能电网”是近年来提出的一个新概念。应当说，在现有的电网自动化、信息化建设中已经体现了智能电网的部分技术含量，如“数字化变电站”、“配网自动化”等。目前对智能电网尚无统一的定义，对其涵义和意义的理解更是见仁见智。就意义来讲，笔者认为，智能电网是21世纪电力工业新的而绝非常规技术路线的必然产物，其最大价值在于它是实现能源变革的重要技术支撑和网络平台。&&& 许多专家认为，电网中太阳能、风能等可再生能源（不包括水电）的比例可达20%-30%。这些新型电力的大量接入及其多变性使发电资源发生了根本性变化。多变的可再生能源利用、分布式发电、需求响应、微电网和超导电网的接入以及电动运输体系和建筑智能管理等的应用，使得电力网络愈发复杂。比如电力将从不同位置进入网络，使传统的自上而下式的无源网络变为有源网络，电力潮流从发电厂向用户单向输送变为多向，信息从单向流动变为在电网企业和用户之间双向互动，等等。对此，常规的接入系统方式和电网结构已不能适应，必须重新设计和改造电力网络，以便对大量可再生能源的多变性进行管理，支持分布式发电和分布式存储，平滑电源输出负荷以避免电网受到冲击，并满足电力系统多向潮流和双向通信的需要，这就要求大大提升电网的智能化水平，建设更加智能化的技术支持系统，这是建设智能电网最重要的意义所在。智能电网建设的目标应当包括但不限于以下方面：
&&& 一是新能源优化。智能电网作为大规模推进新能源发展的技术支撑，支持太阳能发电、风电等新能源、分布式电源以及微电网、超导电网的接入，并有效防止风电等新能源功率多变性、潮流多向性等特点对电网的冲击，保证电能质量。
&&& 二是可靠性优化。通过在线故障检测、隔离及恢复技术、停电管理等，保障电网安全稳定运行，降低大面积停电风险，提高供电可靠率。
&&& 三是输配电运行优化。通过对电网运行数据、设备状态数据的实时收集与分析，提高电网运行管理水平。
&&& 四是资产优化。通过设备实时远程监控与报警、设备状态评估、先进的维修管理等，提高资产利用率，充分发挥资产绩效。
&&& 五是需求侧管理和服务优化。通过压缩负荷或转移负荷，并充分利用价格杠杆的作用，更好地管理高峰负荷，同时为客户提供更多的消费选择，降低客户成本，提高系统资源配置效率。
&&& 六是环境优化。从社会环境来看，智能电网的目标是和谐电网；从自然环境来看，智能电网的目标是绿色电网。
&&& 特别需要强调的是，智能电网的发展，将从根本上促进电网企业转变需求侧管理思路与方法，拓展服务领域，提高终端能效。目前，错峰、避峰和负荷控制仍然是电网企业实施需求侧管理的重要内容，而新的形势要求需求侧管理把提高终端能效放在突出位置。为此，电网企业需要在宏观和微观两个层面付诸行动，在宏观层面，严格执行国家政策，通过实施差别电价、限制高能耗产业用电等措施，促进产业结构的优化调整和经济增长方式的转变；在微观层面，通过向用电客户推广使用节能新技术、新产品，为客户开展节能服务，提高终端能效水平。
&&& 节能服务融入需求侧管理具有重要的意义，不但为提高终端能效创新了有效的途径，而且也拓展了电网企业优质服务的内涵和社会价值。今后随着新能源发电规模和领域的扩展，电动运输体系将逐渐普及，电网企业可以利用自身优势，在提供相关服务（如集中式的蓄电池充电与配置）方面发挥重要作用。由此，电网企业将从单一的电力供应商，转向综合性的能源供应服务商，进而为开展集约化的能源服务、最大限度提高终端能源利用效率、节约社会成本做出更大的贡献。实现这样的转型，不但需要电网企业自身坚持创新，充分运用市场化的手段，还需要国家监管政策、财政政策的支持。
&&& 2008年，美国克西尔能源公司据称在科罗拉多州的波尔德(Boulder)市建成了全美第一个智能电网。该公司表示，智能电网将是一个使可再生能源得以优化利用，并使环境得以最大程度保护的解决方案。日，美国公布了《初始智能电网互动性标准框架1.0版》（Initial Smart Grid Interoperability Standards Framework, Release 1.0，共16项标准），同时将显著增加对智能电网项目的奖励资助力度，最多可达2亿美元，比原来提高10倍；智能电网示范项目资助从4000万美元提高到1亿美元。
&&& 综上所述，智能电网是能源变革中电网技术进步的过程，而不是一个简单实现的工程项目。智能电网也不是一般意义上的技术进步，而是涉及整个电力系统乃至全社会的系统工程，涉及发展理念、管理体制、技术路线以及企业文化等方面的重大变革。随着信息技术的快速发展，建设智能电网已经具备了坚实的科技基础。虽然目前智能电网正在我国热议，但在实际建设上尚无实质性进展。当务之急是要结合国情实际，明确智能电网的科学涵义，研究规范智能电网的基本框架标准，并在此基础上制定我国智能电网发展规划，选择适当区域开展试点，扎扎实实地推进，避免误入歧途或流于空谈。
&&& 2、高度重视并加快高温超导技术的研发利用高温超导技术是21世纪有可能为电力工业带来革命性变化的唯一高科技储备，也是未来新能源变革的重要技术支撑。所谓“高温”是相对于绝对零度（-273.15℃ ）而言的。一般超导材料在接近绝对零度时电阻为零，所以在应用上会遇到制冷等障碍。1986年发现了高温超导现象，即导体电阻为零的临界温度大大高于绝对零度。目前的高温超导电缆一般在液氮温度（-196℃）区间运行。
&&& 高温超导技术的应用非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用），包括超导发电、输电和储能；电子学应用（弱电应用），包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性应用，主要用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。著名的超导专家马梯阿斯（B. T. Matthias）曾经断言：“如果在常温下，例如在27℃左右实现超导，那么现代文明的一切技术都将发生变化。”专家提醒人们应以更长远的眼光来关注和重视高温超导的未来。事实上，正如半导体一样，当1947年威廉•肖克利及其同事发明晶体管时，谁会想到半导体会拥有今天这样无可替代的地位呢？同样，光导纤维的发明也给通信领域带来了革命性的变化。从趋势来看，超导电力技术也正沿着从金属结构到非金属结构的类似路径发展。
&&& 自高温超导现象发现以来，科学家们先后研制了第一代铋系（BSCCO）和第二代钇系（YBCO）高温超导材料（高温超导体是金属氧化物，在本质上是陶瓷材料，所以称为陶瓷超导材料）。由于第一代铋系材料的高成本以及一些性能问题如磁场下临界电流的急剧衰减等，使其大规模应用前景变得渺茫，科学家不得不将研究重点转移到开发第二代YBCO材料上来，后者具有更为优异的磁场下性能，是真正的液氮温区下强电应用的超导材料。第一代铋系和第二代钇系高温超导材料都属于铜基超导体。2008年，日本和中国科学家相继报告发现了一类新的铁基超导材料，该发现被美国《科学》杂志评为2008年十大科学进展之一。专家认为，铁基超导体比传统铜基超导体具有更为广泛的应用前景，而且通过比较铁基与铜基超导体的异同之处，科学家就有可能彻底揭开高温超导的形成机理，为进一步研究高温超导技术打开理论之门。
&&& 在目前各类应用中，高温超导输电与电网企业最为相关。正如人们用更高容量的光纤代替铜导线建设“信息高速路”一样，超导技术的应用也将给电力工业带来根本性的变化，形成显著提高效率和负载能力的“电力高速路”。与常规输电线路相比，高温超导电缆主要具有以下优势：
&&& 一是传输容量大。同样截面的高温超导电缆的输送能力是常规电缆的3～5倍。根据测算，110kV超导电缆设计输送容量可达常规线路500kV水平，220kV 超导电缆接近1100kV特高压输送容量（表7）。而且，由于超导电缆无需考虑相互间的磁场影响，可以在有限空间内方便地增加回路数，成倍增加输送容量。
表7：高温超导电缆与常规输电线路输送容量对比
输送容量（MVA）
常规线路（按稳定）
交流超导电缆
注：高温超导电缆设计电压不超过220kV。资料来源：北京云电英纳超导电缆有限公司。
&&& 二是传输损耗低。目前高温超导电缆一般运行在液氮温度（-196℃）,交流电缆系统的损耗包括电缆本体的损耗（交流损耗、恒温器漏热）、电缆终端损耗（恒温器漏热、电流引线电阻损耗）以及制冷系统损耗（主要是设备电损耗）。一般来说，在传输相同容量的电能时，高温超导电缆的运行损耗约为常规电缆的40%～50%。而且输送容量越大、距离越长，超导电缆的低损耗优势越突出。
&&& 与超导交流电缆相比，超导直流电缆更具优势。由于超导交流电缆会产生磁滞损耗（交流损耗）并导致发热，所以限制了输送电流，而高温超导直流电缆本体不存在交流损耗，不会出现这种情况。用第二代高温超导材料制成的直流电缆，输送容量将是相同直径铜导线的100倍以上，且基本不产生输送损耗，不限制输送距离。
&&& 三是节约线路走廊。同样的输送容量，超导电缆占用空间约为常规电缆的1/3。相比于输电线路，超导电缆征地面积大大减少（表8），基本上避免了树木砍伐。
表8：单回输电线路和超导电缆的线路走廊宽度
线路电压等级（kV）
常规线路走廊宽度（m）
35kV-220kV超导电缆走廊宽度0.5m -1.6m
资料来源：北京云电英纳超导有限公司。
&&& 四是环保。超导电缆可以完全避免电磁场辐射、无线电干扰。
&&& 前文提到，有专家提出建设“装备太阳能电池和超导电缆的全球能源网络”（GENESIS工程），该网络只能采用高温超导电缆连接[注4]。就我国情况来看，东部地区用电负荷密集，但太阳能富集区主要在西部、北部，风能资源主要分布在“三北”地区，同时在东部地区大规模发展太阳能发电站还受到土地资源的限制，所以，我国大规模发展太阳能发电、风电需要进行长距离输电。而且，太阳能和风力发电设备每年的等效利用小时数为常规能源机组的1/5-1/3，如果每年要满足同样多的电量需求，太阳能、风能发电设备的容量将是常规机组3-5倍，送出线路的容量也将是3-5倍，如果采用常规输电线路，需要占用3-5倍的线路走廊。只有采用高温超导电缆，才能实现大规模、远距离、低损耗输电，而且极大节约线路走廊。
&&& 另外，太阳能、风能发出的电力一般是低电压、大电流（各电池板、机组并联连接），大规模送出需要升压，相比于常规输电线路，高温超导电缆可以实现低电压、大电流方式输送，更加节约成本。
&&& 正因为超导输电具有上述突出优点，《美国电网2030》的规划提出了采用超导技术建设其骨干电网的建议，美国能源部于2006年8月向国会提交的《美国输配电网五年规划（年）》中，专门论述了“高温超导性”，认为高温超导电力设备可能会成为21世纪提高输电系统能力、效率和可靠性的关键技术，并对高温超导技术的研究应用提出了具体的目标、进度和措施。
&&& 我国在高温超导研究方面并不落后。2001年7月,笔者在云南电力工作期间，就曾与清华大学构建了产学研合作科研机制，提出了我国高温超导电缆发展路线图（图4），并研制了亚洲第一组、世界第三组实用型“30米、35kV／2kA三相高温超导电缆系统”，于日在云南电网投入运行，当时各项指标达到了世界先进水平，迄今仍是世界上实用化运行时间最长的超导电缆。其后又研制开发了我国第一组实用化超导限流器并投入运行，为我国高温超导研究应用提供了很好的技术储备。
注：$/kAm:美元/千安米，$/m:美元/米，p:超导线材价格，p1:制冷机价格, η:制冷机效率，p2:低温恒温器价格。
图4：我国高温超导电缆发展路线图
&&& 日，世界上第一条商业化应用的高温超导电缆在美国纽约投入运行。该系统由三根138千伏的电缆组成，满负荷输电能力574MW。其输电容量是相同粗细铜导线的150倍，电缆沟宽度仅为1米。
&&& 超导电力技术代表了电力技术变革的方向，对能源变革具有重要意义。但迄今为止我国在政府有关部门和企业层面都没有给予应有的足够重视，更没有像美国那样从国家规划层面进行研究并推动实施，这是不应有的战略性缺陷。为此，我国应尽快将高温超导电力技术的发展纳入政府规划，加大研究力度，启动示范工程，为今后大规模商业化应用创造条件。
&&& 目前，单就制造成本来看，高温超导电缆造价偏高，这限制了其商业化应用。但目前较高成本体现的是试验线路的水平，与大规模实用化的造价有很大差别。超导电缆所具有的传输容量大、占用走廊少、损耗低、环境友好等优点，是常规电缆难以达到的。常规输电线路本体造价虽然较低，但征地拆迁等费用看涨，尤其是在城市内和城郊占地成本急剧上升，而且近年来由于电力建设征地、拆迁、环评等引发的矛盾冲突事件呈上升趋势，造成社会稳定问题，所以综合考虑性价比，长期来看高温超导电缆的制造、建设、运行成本费用将趋于同常规电缆和高压输电线路接近，这主要取决于：市场规模扩大后的规模效应；超导线材性能的提高和相对价格下降；低温恒温器国产化规模生产；制冷设备技术的完善和国产化生产等等，这些条件的实现都需要通过建设示范工程来推动。先期可以在城市配网和城郊输网中推广使用高温超导电缆，同时在新能源项目和示范区中大力推进高温超导技术的研发应用。
&&& 综上所述，主要结论如下：
&&& 1、在世界金融危机和全球性经济衰退的大背景下，我国电力工业所面临的问题并非常规意义上的供求失衡所导致的周期性波动，而是长期积累下来的重大结构性问题。因而不能沿着以往均衡-失衡-均衡的轨迹收敛到原点，重复和延续过去的发展路径，而必须以资源和环境为前提，在新的约束条件下重新平衡各种变量关系，确立科学发展的新方向。否则，增长将是不可持续的。
&&& 2、低碳经济是全球气候变化背景下人类的必然选择，也是我国资源环境约束条件下经济社会可持续发展的必由之路，乃大势所趋。能源变革是低碳经济的核心，正在加速到来，正如毛泽东主席当年预言中国革命高潮即将来临时所说：“它是站在海岸遥望海中已经看得见桅杆尖头了的一只航船，它是立于高山之巅远看东方已见光芒四射喷薄欲出的一轮朝阳，它是躁动于母腹中的快要成熟了的一个婴儿。”为此，电力企业应当顺势而为，在发展的价值理念导向、发展的技术路线以及经营管理方式上进行方向性的战略调整，进而在能源变革中发挥领航作用，引领经济社会走上低碳之路，实现可持续发展。
&&& 3、从国家利益和能源安全考虑，必须尽快明确未来中国电力乃至整个能源体系的战略取向，尽快制定我国电力工业乃至能源工业发展与变革的战略规划，大力推进能源变革。应当抓住当前各国在新能源技术方面还没有拉开明显差距的机遇，抢占能源变革的技术制高点，并加快产业化进程使其尽快形成新的经济增长点。
&&& 4、电力工业实施以低碳经济为取向的能源变革，其战略选择是发展新能源、分布式电源、智能电网以及高温超导电力技术（图5）。大力发展新能源，是应对气候变化和化石能源短缺和枯竭的必然选择，必须积极支持和鼓励新能源的开发利用。分布式电源是最大限度提高化石能源利用效率的有效方式，同时也是大规模利用新能源的有力配合，应当纳入电力系统整体发展规划予以考虑。智能电网是推进能源变革的重要技术支撑和实现平台，必须尽快开展智能电网的研究、规划与建设工作。高温超导不仅是彻底实现能源变革的重要技术支撑和物质基础，而且是电力工业21世纪划时代变革的重要技术储备，必须从国家战略高度出发，大力支持和加快推进高温超导技术的研究与应用。
图5：电力工业实施能源变革的组成要素
&&& 5、能源变革是一项系统工程，需要政府、社会的大力支持与推动。为此，需要在以下方面进行相应的变革与调整：首先，实施能源变革的关键是推进体制变革，包括政府管理体制、电力工业体制、经济管理体制的改革以及配套政策措施。为此，政府必须转变理念，树立正确的发展观、政绩观，建立符合科学发展观要求的政绩评价体系，从国家民族长期可持续发展的战略高度认识能源变革的重大意义，为能源变革创造条件、提供支持；同时，继续深化电力体制改革，使电力企业适应能源变革的需要。其次，改革对电网企业、发电企业的绩效评价体系，改变以经营绩效（收入、利润等）为主的考核模式和标准，充分体现对企业经济效益、社会效益和环境效益的综合价值判断；第三，在政府层面加快建立健全新能源发展及促进节能减排市场化机制的相关法律法规、政策措施、价格机制、政策补贴等政策规制。
&&& 中国革命的先行者孙中山先生曾经说过：“世界潮流，浩浩荡荡，顺之则昌，逆之则亡。”从世界范围来说，无论是应对当前的金融危机，还是面对未来全球气候变暖及资源枯竭，能源变革的潮流已是大势所趋，不可逆转。从国家民族复兴和永续发展考虑，下决心大力推进能源变革，功在当代，利在千秋，时不我待！
&&& [注1]见本文作者系列文章《重建电力核心价值》，中国电力企业管理，2008年第5期。文章认为：“对灾害的反思不能只局限在设计标准及技术措施层面，必须进行结构性、系统性分析并深入到价值层面的思考，否则就不可能科学分析、正确揭示问题的本质。”“在电力系统发、输、配、用各环节中，仅靠发电规模和送出规模而缺乏其它环节及结构性要素的有机联系与配合，是无法实现系统的整体价值的。”“电力企业需要在宏观层面重建以人为本的核心价值，在中观层面重建以供电可靠性为根本的核心能力，在微观层面重建以客户需求为导向的业务流程。”
&&& [注2]见秦晓《金融危机新认识》，财经杂志，2009年第5期。文章认为：“此次金融海啸，不是通常意义上的周期性波动，而是结构性震荡。”“此次危机是一次典型的结构性震荡。事端的起因是美国次级债，但根子在美国过度消费、储蓄不足的发展模式。”
&&& [注3]中国科学院可持续发展战略研究组：《2009中国可持续发展战略报告》。基准情景是不采取气候变化对策的情景，已经采取的常规能源政策将持续下去。“十一五”期间节能20%的目标未包括在内。低碳情景即通过国家政策所能够实现的低碳排放情景。强化低碳情景主要考虑了全球共同努力情况下，技术进步进一步强化，重大技术成本下降更快，发达国家的政策会扩展到发展中国家，并考虑2030年之后中国经济规模世界最大，可以进一步加大对低碳经济的投入。同时中国在一些领域的技术开发方面成为世界领先，如清洁煤技术以及碳捕获和封存（CCS），可使CCS技术在中国得到大规模应用。
&&& [注4]“生态足迹”也称“生态占用”，它显示在现有技术条件下，指定的人口单位内（一个人、一个城市、一个国家或全人类）需要多少具备生物生产力的土地和水域，来生产所需资源和吸纳所衍生的废物。生态足迹通过测定现今人类为了维持自身生存而利用自然的量来评估人类对生态系统的影响。其值越高，人类对生态的破坏就越严重。
&&& [注5]预计2050年中国人口14.6亿，美国人口咨询局预计2050年美国人口4.14亿。
&&& [注6]太阳能发电系统夜晚不能发电，阴雨天出力降低，所以需要在全球不同地方按时区配置若干太阳能发电厂，然后把这些发电厂连接成网，如此这个全球能源系统就可以24小时不间断发电、供电，这就是用太阳能电池和超导电缆装备成的全球能源网的概念。由于要在全球范围内配置电力资源，输电距离很长，容量很大，常规输电线路损耗过高，占用土地面积过大，所以必须采用高温超电缆连接。