智能化伴隨自動化技術(shù)發(fā)展

我們現(xiàn)在談的智能技術(shù)，其實是廣義智能控制，由三個部分組成：檢測（儀表）、控制（計算機）、執(zhí)行（電力電子與電氣傳動）。

我國自動化技術(shù)的發(fā)展，是從工業(yè)改革開始。從時鐘、風(fēng)車的控制，到蒸汽機和速度控制，到天文望遠鏡和水利發(fā)電，最后認識到反饋控制。20世紀40~60年代，經(jīng)典控制理論出現(xiàn)。它主要是通過數(shù)學(xué)方程來描述。20世紀60~70年代，出現(xiàn)了現(xiàn)代控制理論，強調(diào)非線性時變系統(tǒng)和時域分析。1956年，美國心理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，計算機科學(xué)家和信息論學(xué)家通過共同討論，建立起了智能科學(xué)。智能控制強調(diào)三點：非結(jié)構(gòu)化、不確定性、高度自主。

自動化系統(tǒng)硬件的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段。第一階段，1900年，電氣時代開始；第二階段，1941年，世界上第一臺電子計算機這個龐然大物誕生；第三階段，模擬系統(tǒng)，人工記錄；第四階段，現(xiàn)代個人電腦。

當前電力、電子面臨技術(shù)與應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。能源是當今人類面臨的重大問題，而信息技術(shù)發(fā)展最快，電力電子是能源變換與信息控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，電力電子得到高度重視和發(fā)展?，F(xiàn)在主要的問題，不同的國家和不同的領(lǐng)域，對智能電網(wǎng)的認識不同。但是總體來說，對我們電工行業(yè)來說，是一個非常大的發(fā)展商機。

電氣傳動系統(tǒng)的智能化

隨著單臺計算機數(shù)字控制調(diào)速系統(tǒng)的完善化、成熟化，現(xiàn)代自動化系統(tǒng)工程開始加強與數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)的通訊聯(lián)網(wǎng)，國際上的電氣傳動產(chǎn)品都要求具有與基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)通訊聯(lián)網(wǎng)的功能。電氣傳動作為自動化系統(tǒng)的執(zhí)行部分，隨著計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)的發(fā)展，電氣傳動成為自動化網(wǎng)絡(luò)的智能終端。自動化系統(tǒng)在過去100多年來不斷發(fā)展，繼電器邏輯控制已逐步發(fā)展到可編程控制即PLC。另外，化工、石油化工儀表控制系統(tǒng)逐步發(fā)展為集散控制系統(tǒng)即DCS。電氣傳動實現(xiàn)了數(shù)字調(diào)速控制即DSC。今年，這三種控制系統(tǒng)開始逐步融合。

現(xiàn)場總線實現(xiàn)了這種聯(lián)網(wǎng)控制。特別是最近發(fā)展的能源互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，為電工行業(yè)提供了一個發(fā)展的空間。我認為，在不同的行業(yè)，對現(xiàn)場總線有不同的認識。

現(xiàn)在已經(jīng)有了專門做現(xiàn)場總線互換的公司，例如正泰電器。這些行業(yè)上的發(fā)展，需要我們認真去研究。

特別值得一提的是電氣傳動系統(tǒng)，發(fā)生了根本性的變革?，F(xiàn)在的功能柜里面就是計算機，這也是智能的，用光纖連接在一起的。電氣傳動系統(tǒng)在不斷智能化，然后用光纖進行聯(lián)網(wǎng)。即使在外行看來只可能是一個普通的分流器，實際上卻是一個電壓檢測儀。

美國提出，智能功率模塊中，點的接口叫做PEBB。發(fā)展更進一步的，是器件一體化（IPM），將功率芯片和控制電路集成一體化，滿足低成本、小型化、高可靠性和易使用的要求。

電氣傳動系統(tǒng)配套智能電器，應(yīng)該是具有自動化控制與信息聯(lián)網(wǎng)功能的電器設(shè)備。還有就是智能電機。智能電機將變頻器、電機、控制系統(tǒng)集成一體，形成電機系統(tǒng)節(jié)能與智能化

2006年國家發(fā)改委啟動規(guī)劃提出的十大重點節(jié)能工程，其中第五項巍峨電機系統(tǒng)節(jié)能。每年國家資助約100個電機系統(tǒng)節(jié)能項目。“十一五”規(guī)劃目標“電機系統(tǒng)運行效率提高2個百分點，年節(jié)電200億千瓦時（相當于兩個三峽電站發(fā)電量）。電機系統(tǒng)節(jié)能。我本人也是參加電機轉(zhuǎn)化的一員。

這是一個整體電機系統(tǒng)，主要采用變頻調(diào)速方式，改變風(fēng)機、水泵、壓縮機等驅(qū)動電機運行速度，效率可提高15—30%從電網(wǎng)供電給變壓器，然后實現(xiàn)風(fēng)機。這是一個廣義的階段，以最小的電能完成最大的功效。我們要根據(jù)這個工藝的變化，不斷來調(diào)整電機系統(tǒng)效率。煤礦的通風(fēng)機是設(shè)計在15年以后，這個風(fēng)道的風(fēng)級需要2千千瓦。在15年以后，才大了3千千瓦，前15年，我們大量的風(fēng)機都是這么用的。還有一個就是風(fēng)力也有變化。夏天和冬天的情況都是不一樣的。但是設(shè)計的時候都是按照最復(fù)雜的情況設(shè)計的。

從存在問題來看，有四點。一、目前，我國電機系統(tǒng)運行效率低、能耗高，主要是電動機及被拖動設(shè)備本身效率低，另外系統(tǒng)匹配和調(diào)節(jié)方式不合理造成系統(tǒng)效率低。二、設(shè)備陳舊、效率低。電動機、風(fēng)機、水泵等設(shè)備落后，效率比發(fā)達國家平均低3-5個百分點。三、“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴重。由于我國設(shè)備可靠性差，設(shè)計選型富裕量大，設(shè)備長期字低負荷區(qū)運行。四、系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式落后。風(fēng)機、泵類調(diào)節(jié)大部分仍采用機械節(jié)流方式。我國中小電機設(shè)計與制造能力強，產(chǎn)品已能批量出口。按照國際IEC電機標準，高效電機效率為91—96%，低效電機為75—89%。

目前我國實際運行中的電動機主要集中在為0.55KW———100KW功率等級，為總運行臺數(shù)的95%以上，平均效率為89.3%。

我國已能生產(chǎn)6英寸晶閘管，達到國際先進水平。以晶閘管為功率器件的大功率交交變頻、高壓同步電機軟起動等技術(shù)已有相當?shù)幕A(chǔ)，已可以實現(xiàn)國產(chǎn)化，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山等領(lǐng)域。但應(yīng)用范圍局限，國家重大工程的大功率變頻調(diào)速依賴國外。高壓變率是當前電機節(jié)能的重點，國產(chǎn)化已占領(lǐng)市場60%以上，在高壓方面，我們的國家還是取得很大的成績。

我國電機系統(tǒng)節(jié)能產(chǎn)業(yè)存在諸多問題。我國電機系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)與裝備水平距離節(jié)能的目標相差很遠，才用變頻調(diào)速的電機系統(tǒng)仍為少數(shù)，不到總量的10%；技術(shù)與產(chǎn)品落后與迅速發(fā)展的節(jié)能市場需求反差巨大，嚴重制約了我國電機系統(tǒng)節(jié)能的實現(xiàn)。國家還沒有形成電力電子及變頻調(diào)速領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)的平臺，無法形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。我國該領(lǐng)域技術(shù)在總體上與國際水平相差10年。

近年來，我國政府對電機系統(tǒng)節(jié)能及電力電子十分重視，給以政策、科研項目、節(jié)能資金等支持。