电气工程导论论文
能源与环境
【引言】
当夜幕降临，能源带给我们万家灯火，一片光明；当寒冬和酷暑来临，能源带
给我们温暖或凉爽。当你从一个地方便捷地到达另一个地方，当你打开电脑电视是能源帮助人们满足衣食住行的需求，人类生活离不开能源。常言道：煤是工业的粮食，石油是工业的血液，万物生长靠太阳。这些都说明人类与能源的关系是多么密切。人类社会要发展，需要消耗大量的能源！
什么是能源？能源是能量的来源，是在一定条件下可转换成人类所需的燃料或动力来源的物质。它包括煤、石油、天然气、水能等常规能源，也包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能和核能等新能源。有些能源储量非常有限，如煤炭、石油等，用一点就少一点，不能再生，所以称之为不可再生能源；有些能源如水能、太阳能、风能、生物能等，可以不断重复产生，所以称之为可再生能源。
【能源的重要性】
人类迄今已有400万年的历史，在这期间，人类从学会使用火开始，经过石器、铁器时代，直到近代工业化革命，各种技术发明使人类文明到达了一个前所未有的高度。同时，人类消耗的能源也日益增长，其中煤、石油等是今天主要的能源来源。今天，能源更是人类社会赖以生存和发展的物质基础，在国民经济中具有特别重要的战略地位。能源相当于城市的血液，它驱动着城市的运转。现代化程度越高的城市对能源的依赖越强，因为能源在维系以下重要功能：照明、交通、餐饮、供暖、降温、自动化管理系统。能源就是人类用来维持生存活动的能量来源。随着社会经济的发展，人们对于能源的需求越来越大。传统使用的能源有太阳和柴火提供的热力，以及江河流水的动力。现在我们常用的能源主要来自化石燃料，但这种资源在地球上的存量是有限的，并正日渐枯竭。因此，我们有需要开发其它种类的能源，包括可再生能源等。正如大家可以从不同的媒体信息了解到，如果我们不改变目前使用能源的某些习惯，各类有限的主要化石能源都会很快用尽。这样发展下去，在缺乏能源的情况下，社会经济和我们的生活都会受到极大的影响。因此，我们必须要更加珍惜和充份地利用现有的能源资源。既然目前我们主要依赖的能源是有限的，就要对能源的使用进行有效的管理。只有在能源的供应和需求的管理两方面双管齐下，社会的可持续发展才可以达致。
【能源开发对环境的影响】
在产业革命以前的漫长岁月中，能源消费以薪柴为主，由于消费量不
大，一方面植物的自然生长足以补充其作为能源的消费，另一方面环境容量可以“吸收和消化”薪柴利用过程中排放的废弃物，因此，能源开发利用的环境影响基本上不成为问题。当时的环境问题主要是由于人口增长导致过度开垦造成的土质退化问题。产业革命促使矿物能源取代薪柴成为能源消费的主体，现代环境问题随之产生。经济、人口高速增长导致能源消费需求急速增长，人类赖以生存和发展的环境逐步恶化。总体而言，所有能源，包括可再生能源的开发利用，都会对环境产生不同程度的不利影响。1、煤炭的开发利用对环境的不利影响。煤炭在开采过程中会造成矿山生态环境的破坏,威胁生物栖息环境。主要包括对地表的破坏、引起岩层的移动、矿井酸性排水、煤矸石堆积、煤层甲烷排放等。煤炭消费过程中产生大量二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、一氧化碳、烟尘和汞等污染物,是造成大气污染和酸雨的主要原因。煤炭消费过程也排放温室气体,造成全球性环境问题。
2、石油和天然气勘探开采和加工利用对环境的不利影响。油田勘探开采过程中的井喷事故、采油废水、钻井废水、洗井废水、处理人工注水产生的污水的排放；气田开采过程中产生的地层水,含有硫、卤素以及锂、钾、溴、铯等元素,其主要危害是使土壤盐渍化；油气田开采过程中的硫化氢排放；炼油废水、废气(含二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、烃类、一氧化碳和颗粒物)、废渣（催化剂、吸附剂反应后产物）排放；海上采油影响海洋生态系统,石油因井喷、漏油、海上采油平台倾覆、油轮事故和战争破坏等原因泄入海洋，对海洋生态系统产生严重影响；在交通运输业，机动车尾气等造成大气污染，排放一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅等污染物；等等。
3、水电开发对环境的不利影响。水电是一种相对清洁的能源，但其对生态环境仍有多方面的不利影响，主要表现在：截流造成污染物质扩散能力减弱，水体自净能力受影响；淹没土地、地面设施和古迹，影响自然景观，尤其是风景区；泥沙淤积会使上游河道截面缩小，河床抬高，下游河岸被冲刷，引起河道变化；改变地下水的流量和方向，使下游地下水位升高，造成土壤盐碱化，甚至形成沼泽，导致环境卫生条件恶化而引起疾病流行；建设过程采挖石料和填土，破坏自然环境；泄洪道变流装置的安装造成对鱼类等水生生物的破坏，截流阻断鱼类洄游等；会改变河流水深、水温、流速及库区小气候，对库区水生和陆生生物产生不利影响；可能会诱发地震；小水电站还会向生物圈排放一些温室气体（特别是由于水库中生物质的腐烂而产生的甲烷）等等。
【中国能源与环境面临的挑战与对策】从中国能源发展的趋势和环境保护的要求来看，实现能源与环境的协调发展，必须要长期实施节能优先战略，推进能源结构“绿色化”进程，大力发展环境友好能源和氢能源，推行农村能源的可持续发展。
实行节能优先政策。节能政策是实现环境与经济“双赢”的战略，从环境保护的角度出发，长期实施节能优先的战略就是能源与环境协调发展的首选政策。建议加快理顺节能管理体制，政府机构应率先示范节能，促进节能与清洁生产一体化。利用排污收费政策促进节能政策的实施。
促进能源结构“绿色化”。建立环境友好的能源结构调整是中国能源可持续发展的长期任务，也是中国社会经济发展和环境保护的必然要求。建议逐步降低城市能源煤炭使用比例，大力发展低碳无碳能源、氢能源和可再生能源。
依靠技术进步削减污染。一方面利用环境标准推动能源技术进步、降低单位经济活动的能源消费，实现发电排放绩效与发电煤耗标准、环境标志与能效标准、汽车排放标准与燃料经济性标准的衔接。另一方面，大力开发低污染排放发电技术、零排放技术以及高效脱硫脱氮技术，加快提高汽车排放标准，发展低排放甚至零排放汽车。
运用经济手段促进环境友好能源。在未来20年建立和完善市场经济过程中，应全面运用市场经济手段控制污染，促进能源的可持续发展。市场手段可以从两个方面着手：一是利用硫税、氮税、生态环境补偿、电力环保折价等税收价格政策实现能源活动环境成本内部化，二是利用排污交易、绿色电力市场、可再生能源配额信用等市场交易手段降低削减污染的社会成本。
由于不同政策的作用时间和实施的作用范围不同,因此,在政策实施的优先级和时间序列上会有所不同。如节能优先战略是中国应该长期坚持和贯穿于各个领域的基本政策，电力行业排放绩效标准的引入则是特定于某一领域和时间的一般性政策
【个人对节能环保的心得体会】
一利用风能
地球上的化石能源(石油)终究是有限的，为了人类的持续性发展，必须找到其他可替代能源，而风能就是一个很好的选择。在美国科罗拉多州的博尔德南部的高原上的平旷地带，矗立着四排实验性涡轮机，这些机器在冰雪覆盖的洛矶山脉的映衬下更显得巍为壮观，150英尺的叶片在微风的吹拂下缓慢地旋转着。美国能源部可再生能源实验室的主工程师萨迪布特菲尔德说：“如果你要选择一个商业涡轮机发电农场，你决不会看中这个地方。但这里却是一个完美的风能实验场地。因为在这里我们可以获得风速为每小时100英里的风能条件。我们通过在这种条件下的实验能很快地知道哪种设计应该淘汰。”1991年，一份政府有关风能的概论作出了如下结论：堪萨斯州、北达科他州和德克萨斯三州有着丰富的风力能源，仅这三个州的风能就可足够满足整个美国的能源需求。今天看来，这项报告不免有些估计过低了。在过去的20年中，风能的价格已经下降了85%，这在很大程度上归功于不断提升的涡轮机效率。政府还制定很多条令来鼓励民众购买利用风力所产生的电能，可以想见在不久的未来使用风力电能必成大势所趋。
二取消电网
现有的输电系统是从能源中心通过电线向用户送电。这样做有很大一个缺点，那就是输电过程中会损失很多电能。所以更好的供电系统是“分布式发电”。可以在住处和工作地点附近利用风能和太阳能发电，做到自给自足。例如，可以利用地热系统给建筑物供暖和降温，利用屋顶上的太阳能电池提供电力，多余的电能还可以输送到当地的供电系统中，以零售价卖掉，这样还能获取一部分收益。这些措施简便易行，远好于建设发电厂和进口国外的能源。有人估计，一个这样的小型发电厂所需要的太阳能发电设备的造价可在四年内回收回来。既然有这么多的优点，何乐而不为呢？
三制造质量更好的乙醇
今年，美国汽车制造商将生产100万辆灵活燃料车，乙醇加油站的数量将增加三分之一，达到大约1000家。现在美国所生产的绝大多数乙醇是由玉米粒发酵而来，这个过程要消耗相当数量的化石燃料。丹尼尔卡门将这种由基于玉米的乙醇看做是一种过渡型燃料，他说：“要想使用乙醇替代石油，防止全球进一步变暖，我们需要进行一次从玉米乙醇到纤维乙醇的大规模革新运动，纤维乙醇的原料可以有多种选择，柳枝稷、木片以及像玉米芯和玉米杆这样的农业废料都可以用做生产纤维乙醇的原料。现在用于制造乙醇的酶的造价很高，不过这个问题并不难解决。”白蚁后肠中的微生物可以将植物纤维素转化成碳水化合物，美国能源部联合基因组研究所主任艾迪卢宾说：“我们正在测定那些微生物DNA序列，将来可以通过生物工程制造出新的机体来分泌这些酶。”这样我们就可以利用虫子的体液来驱动我们的汽车前进，摆脱了对化石能源的过度依赖。
四利用太阳能
明年初，在洛杉矶东北部的一个沙漠农场中将会出现数十个巨大的凹镜。每个凹镜
的直径为37英尺，这些凹镜通过电子控制可以自动跟踪太阳，将阳光反射到一个热量收集器上，热量收集器利用这些浓缩的阳光将氢加热到1，300华氏度，通过斯特林发动机驱动发电机发电。当世界上最大的太阳能农场完工后，在摩加伏沙漠4，500英亩的范围内将会布满大约2万个这样的凹镜收集太阳能，利用这些能量产生的电能将可以向287，000个家庭供电。每小时到达地球上的这些太阳能可以满足全世界一整年的电力需求。我们很久以来就已经知道如何利用太阳能来为加热空间和水，但将阳光转化为电能却存在很大困难。
斯特林太阳能凹镜可以将30%的太阳能转化为电能，这是世界上将太阳能转化为电能效率最高的一种技术。科学家希望通过技术改进可以使这个转化率提高至50%。其他的能量企业家还有更为远大的设想。美国航空航天局的科学家一直以来梦想有一天能在太空中利用太阳能发电，然后通过微波将能量将能量输送到各个家庭。随着科学的不断进步，终有一天这个设想一定可以变为现实。
五制造氢能源
氢能源的潜力巨大，但将其他物质转化为氢并不件容易的事。自然界中不存在纯氢燃料，今天最制造氢最便宜的方式是通过石油或天然气获得，但这并不能避免产生二氧化碳。氢燃料电池的效率是内燃机的二倍多。在冰岛，丰富的可再生能源使氢经济的产生成为可能。在美国，未来的某天可以利用多余的风能来生产氢燃料。研究人员还可以利用基因工程来制造出有生物来直接将太阳转化为氢。六向地下要能源
美国地热能协会执行理事卡尔格威尔说：“在德克萨斯州西部废弃的油井中冒上来
的热水中含有5，000兆瓦的地热能。现在因为没有加以利用，这些能量正在被白白浪费掉，现在我们对这种能量使用的能力远超过了我们对这种技术的实际使用。”地热能可以被用来发电或给建筑物供热。夏威夷、阿拉斯加以及西部各州都分布有丰富的地热能。
可以利用温度为160华氏度水温的地热水库发电。一些公司正在开发德克萨斯州、阿肯色州、佐治亚州和西维吉尼亚州的低温热泉，一旦开发成功，将可以使美国地热发电能力在未来4至5年的时间翻一番。
七开发垃圾燃气
自旧石器时代，我们就一直在燃烧生物物质，当时人们利用燃烧木头来给山洞供暖，烧烤大型动物的肉。今天绝大多数的生物质能量仍来源于木材，但现在我们要做的是怎样利用这些农业废料和草本植物来发电。这些物质与化石燃料一样，燃烧时会产生二氧化碳。但生物质燃烧时释放的二氧化碳何以通过其生长时吸收二氧化碳获得平衡。在所有的新技术中，气化或许是最具潜力的一种。气化系统在低氧环境中通过极度高热将农业废料或任何一种生物质转化为氢和二氧化碳的混合气体，这种气体可以在锅炉中燃烧，或可以替代涡轮机中的天然气，这些气体可以被用来驱动蒸汽涡轮机进行二次性发电，整个过程中产生的多余热量还可以用来给建筑物和整个城镇供热。
【结语】
我们一定要深刻认识到能源对人类生产、生活的重要性，并加强对能源资源的节约和生态环境的保护，以对国家、对民族、对子孙后代高度负责的精神，切实把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，推动经济社会全面协调可持续发展。
【参考文献】
[1]杨京平.环境生态学[M].北京：化学工业出版社，201*.
[2]马光.环境与可持续发展导论[M].北京：科学出版社，201*.[3]魏振枢.环境保护概论[M].北京：化学工业出版社，201*.[4]许江萍.循环经济：从理念到实践[J].中国科技投资，201*.
[5]黄素逸编著，能源科学导论．北京：中国电力出版社,1999.
[6]陈学俊，袁旦庆编著．能源工程．西安：西安交通大学出版社，201*.[7]中国能源网
扩展阅读：电气工程专业概论论文
专业概论是本学期我们新接触的一门课程,刚开始看到课本时.对于这门课程我感到十分陌生,尤其看到这门课程的授课老师有四人之多时更加觉得奇怪.同一课程怎么会有四个不同的老师教呢?参与了课程的学习后,我才了解到,这门课程的学习至关重要,它是进入大学后,在专业课学习之前我们再一次对自己所学专业重新认识的机会,而四名老师也分别就本专业的不同方向对我们进行着深入的讲解.
通过一个学期的学习,对于专业概论这门课程我有了一下的了解.电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科，但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，现在也相对比较成熟。已经成为高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。控制理论和电力网理论是电气工程及自动化专业的基础，电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段，同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。电气工程及其自动化专业属于电气工程学科。本专业主要特点是强弱电结合、机电结合、软件与硬件相结合，具有交叉学科的性质，电力、电子、控制、计算机多学科综合，使毕业生具有较强的适应能力，是“宽口径”专业。本专业培养具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识，受过电工电子，系统控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程技术分析与控制问题能力的高级工程技术人才。本专业学生主要学习电工技术、电子技术、自动控制理论、信息处理、计算机技术与应用等较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识。具有工业过程控制与分析，解决强弱电并举的宽口径专业的技术问题的能力。本专业旨在培养适应社会主义市场经济和电气工程领域的需要、具有从事电气工程领域规划、研究、开发、设计、运营和管理等工作能力的高级复合型应用人才。大学四年中本专业学生主要学习电工技术、电子技术、信息控制技术及计算机技术等宽广的工程技术基础和一定的专业知识。本专业主要特点是强弱电结合、元件系统结合、机电结合、软硬件结合，体现了强电技术与电力电子、信息控制、计算机等技术相融合的发展特点。
电气工程专业的专业范围主要包括:
1.电工理论：是电气工程的基础，包括电路和电磁场理论。这
些理论是物理学中电学和磁学的发展和延伸。而电子技术、计算机硬件技术等可以看成是由电工理论的不断发展，电工理论是它们的重要基础。
2.电气装备制造：主要包括发电机、电动机、变压器等电机设备的制造，也包括开关、用电设备等电器与电气设备的制造，还包括电力电子设备的制造、各种电气控制装置、电子控制装置的制造以及电工材料、电气绝缘等内容。
3.电力系统：主要指电力网的运行和控制、电气自动化等内容。当然，制造和运行不可能截然分开，电气设备在制造时必须考虑其运行。
电气工程是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技术
领域中不可或缺的关键学科。例如正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来，并将改变人类的生活工作模式等等。从某种意义上讲，电气工程的发达程度代表着国家的科技进步水平。正因为此，电气工程的教育和科研一直在发达国家大学中占据十分重要的地位。传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。此定义本已经十分宽泛，但随着科学技术的飞速发展，21世纪的电气工程概念已经远远超出上述定义的范畴，斯坦福大学教授指出：今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。本领域知识宽度的巨大增长，要求我们重新检查甚至重新构造电气工程的学科方向、课程设置及其内容，以便使电气工程学科能有效地回应学生的需求、社会的需求、科技的进步和动态的科研环境。电气自动化技术本身作为当今世界最活跃、最充满生机、最富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的合成。其应用范围十分广泛,几乎渗透到国民经济各个部门,是微电子技术、电力电子技术、计算机应用技术、自动控制技术和信息网络技术等各高新设计集成。
同时电气工程对于我国经济的发展也有着至关重要的作用,随着时代的进步,世界开始进入新技术革命时代。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,现代工业生产过程中,要用各种自动化设备来监视和控制整个生产过程,使各个设备能够在工作过程中呈现出最佳状态,生产出最好的产品。因此,没有电气自动化的发展,现代化生产也就失去了根基。伴随着我国工业化的到来,信息化时代已经先一步到达,如果我们没有实现工业化,那信息化就更不可能
完成,因为信息和工业化有着密不可分的关系。当然,也又不可能先把工业化发展的很好再去发展信息化,这样做只会使我们的发展速度变的更慢。所以,工业自动化就是将信息化和工业化一起发展。大力发展工业电气自动化技术,既可以对传统产业其当帮助,又可以加快信息化的发展,以实现我国电气的全面工业化。因此,电气工业自动化作为我国实现工业化和信息化的大政方针,必须成为我国行业的重中之重。目前,我国已经基本实现了工业的机械化,工业的电气化应该着重实现的是自动化,我国的传统产业应当靠工业自动化技术武装,能够利用工艺流程自动化手段控制设备,从而使我国的工业化自动化建设得以实现。当然,因为信息化和管理自动化的基础都是计算机、软件、网络和信息技术,所以他们的核心技术是相同的,所以发展工业自动化技术可以促进电气工业化的实现,也可以带动信息化的发展。在通常情况下,工业自动化涉及到的高技术主要是计算机、软件以及信息技术。随着互联网技术和信息技术的飞速发展,这一项新的高科技技术必将进一步促进企业管理的改革,更加促进我国电气自动化的发展。在我国,如何将工业电气自动化发展的更好是今后要做的首要问题。
一个成功的自动化系统离不开通用的网络结构对于。任何企业的网络结构对于设备控制、监督系统、企业管理系统之间的数据通讯畅通无阻必须予以保证。数据添加和整理工作结束后,要对中心管理机和其他通讯管理机进行网络通讯配置,以便系统能够协调工作,传送正确数据。虚拟现实技术和视频处理技术的应用,将对未来的自动化产品产生直接的影响。
我国的工业化还没有完全实现,世界信息化的浪潮就已经到来,我们不可能跨越工业化去实现信息化,工业自动化就是信息化和工业化的结合点,我们将密切关注国内外电气自动化先进技术的发展趋势,结合国内实际情况继续创新和发展,在技术先进、经济合理的前提下为我国的电气自动化事业的跨越式发展作出贡献。因此,发展工业自动化技术可以促进工业化的实现从而逐步缩短与发达国家之间的差距。
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