智能化伴隨自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展

　　智能技術(shù)的發(fā)展歷程

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

　　我國自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，是從工業(yè)改革開始。從時(shí)鐘、風(fēng)車的控制，到蒸汽機(jī)和速度控制，到天文望遠(yuǎn)鏡和水利發(fā)電，最后認(rèn)識(shí)到反饋控制。20世紀(jì)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(jì)60~70年代，出現(xiàn)了現(xiàn)代控制理論，強(qiáng)調(diào)非線性時(shí)變系統(tǒng)和時(shí)域分析。1956年，美國心理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，計(jì)算機(jī)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(qiáng)調(diào)三點(diǎn)：非結(jié)構(gòu)化、不確定性、高度自主。

　　自動(dòng)化系統(tǒng)硬件的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段。第一階段，1900年，電氣時(shí)代開始；第二階段，1941年，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)這個(gè)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(gè)人電腦。

　　當(dāng)前電力、電子面臨技術(shù)與應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。能源是當(dāng)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(duì)智能電網(wǎng)的認(rèn)識(shí)不同。但是總體來說，對(duì)我們電工行業(yè)來說，是一個(gè)非常大的發(fā)展商機(jī)。

電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的智能化

　　隨著單臺(tái)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制調(diào)速系統(tǒng)的完善化、成熟化，現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)工程開始加強(qiáng)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(dòng)產(chǎn)品都要求具有與基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)通訊聯(lián)網(wǎng)的功能。電氣傳動(dòng)作為自動(dòng)化系統(tǒng)的執(zhí)行部分，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，電氣傳動(dòng)成為自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的智能終端。自動(dòng)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(dòng)實(shí)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(chǎng)總線實(shí)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(gè)發(fā)展的空間。我認(rèn)為，在不同的行業(yè)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線有不同的認(rèn)識(shí)。

　　現(xiàn)在已經(jīng)有了專門做現(xiàn)場(chǎng)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(rèn)真去研究。

　　特別值得一提的是電氣傳動(dòng)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(jì)算機(jī)，這也是智能的，用光纖連接在一起的。電氣傳動(dòng)系統(tǒng)在不斷智能化，然后用光纖進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。即使在外行看來只可能是一個(gè)普通的分流器，實(shí)際上卻是一個(gè)電壓檢測(cè)儀。

　　美國提出，智能功率模塊中，點(diǎn)的接口叫做PEBB。發(fā)展更進(jìn)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(dòng)系統(tǒng)配套智能電器，應(yīng)該是具有自動(dòng)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(jī)。智能電機(jī)將變頻器、電機(jī)、控制系統(tǒng)集成一體，形成信息傳遞、能量變換、運(yùn)動(dòng)控制一體的智能電機(jī)。

電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能與智能化

　　2006年國家發(fā)改委啟動(dòng)規(guī)劃提出的十大重點(diǎn)節(jié)能工程，其中第五項(xiàng)巍峨電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能。每年國家資助約100個(gè)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目?！笆晃濉币?guī)劃目標(biāo)“電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率提高2個(gè)百分點(diǎn)，年節(jié)電200億千瓦時(shí)（相當(dāng)于兩個(gè)三峽電站發(fā)電量）。電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能。我本人也是參加電機(jī)轉(zhuǎn)化的一員。

　　這是一個(gè)整體電機(jī)系統(tǒng)，主要采用變頻調(diào)速方式，改變風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行速度，效率可提高15—30% 從電網(wǎng)供電給變壓器，然后實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)。這是一個(gè)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(gè)工藝的變化，不斷來調(diào)整電機(jī)系統(tǒng)效率。煤礦的通風(fēng)機(jī)是設(shè)計(jì)在15年以后，這個(gè)風(fēng)道的風(fēng)級(jí)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(jī)都是這么用的。還有一個(gè)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(jì)的時(shí)候都是按照最復(fù)雜的情況設(shè)計(jì)的。

　　從存在問題來看，有四點(diǎn)。一、目前，我國電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率低、能耗高，主要是電動(dòng)機(jī)及被拖動(dòng)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(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備落后，效率比發(fā)達(dá)國家平均低3-5個(gè)百分點(diǎn)。三、“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴(yán)重。由于我國設(shè)備可靠性差，設(shè)計(jì)選型富裕量大，設(shè)備長(zhǎng)期字低負(fù)荷區(qū)運(yùn)行。四、系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式落后。風(fēng)機(jī)、泵類調(diào)節(jié)大部分仍采用機(jī)械節(jié)流方式。我國中小電機(jī)設(shè)計(jì)與制造能力強(qiáng)，產(chǎn)品已能批量出口。按照國際IEC電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，高效電機(jī)效率為91—96%，低效電機(jī)為75—89%。

　　目前我國實(shí)際運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)主要集中在為0.55KW———100 KW功率等級(jí)，為總運(yùn)行臺(tái)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(dá)到國際先進(jìn)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(jī)軟起動(dòng)等技術(shù)已有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，已可以實(shí)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(dāng)前電機(jī)節(jié)能的重點(diǎn)，國產(chǎn)化已占領(lǐng)市場(chǎng)60%以上，在高壓方面，我們的國家還是取得很大的成績(jī)。

　　我國電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能產(chǎn)業(yè)存在諸多問題。我國電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)與裝備水平距離節(jié)能的目標(biāo)相差很遠(yuǎn)，才用變頻調(diào)速的電機(jī)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(chǎng)需求反差巨大，嚴(yán)重制約了我國電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能的實(shí)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(tái)，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(duì)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能及電力電子十分重視，給以政策、科研項(xiàng)目、節(jié)能資金等支持。