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熱能工程及其自動化范文第1篇

關鍵詞 電力系統(tǒng)及其自動化；規(guī)劃與設計；科技與管理；多重效益

中圖分類號TM711 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）80-0092-02

電力系統(tǒng)及其自動化工作流程就是在中心地帶安裝計算機系統(tǒng)，實施對中心發(fā)電站和變電站周圍系統(tǒng)的監(jiān)控，形成立體的網絡監(jiān)控系統(tǒng)，使信息的傳達和指令的傳輸能夠及時、暢通。中心計算機負責總體的指揮和調控，以及各種數(shù)據(jù)的處理、異常事故的自動回復等，通過計算機與軟件之間的結合，使自動化的程度不斷的加深，達到系統(tǒng)合理可靠的運行目的[1]。隨著技術發(fā)展，電力系統(tǒng)及其自動化技術得到廣泛應用，電力系統(tǒng)及其自動化技術的數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)整合能力，安全監(jiān)視、安全保障能力得到提高，日漸成熟的電力系統(tǒng)及其自動化技術改變了電力行業(yè)的舊有格局，開辟著電力行業(yè)的現(xiàn)代化新篇：電力系統(tǒng)及其自動化的安全性能和穩(wěn)定性的提高滿足著老百姓的高要求的同時，也因為電力系統(tǒng)及其自動化插上了信息化的翅膀，實現(xiàn)了電力工作人員對電網及電力系統(tǒng)的有效實時監(jiān)控，電力故障能得到及時排除解除，電力系統(tǒng)有更足夠的安全保障。但是就中國的情況講，電力系統(tǒng)及其自動化的方向是全面布局DMS系統(tǒng)，高效提高電氣管理水平，適應電力系統(tǒng)及其自動化技術的發(fā)展。為此，本文就電力系統(tǒng)及其自動化從規(guī)劃與設計到建成后的科技投入與管理及要放長遠眼光考慮的“多重效益”進行“全景”式透析，力求解讀出個中味道。

1 “近景”：規(guī)劃與設計奠基電力系統(tǒng)及其自動化

電力系統(tǒng)及其自動化與電能生產、輸送及分配密切相關，通過對電力系統(tǒng)及自動化的規(guī)劃與設計是為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)及其自動化的效率的最高化，設備功能的全面釋放，使電力系統(tǒng)對電能傳輸?shù)男实玫教嵘瑸閲覄?chuàng)造電能利用的隱形財富。因此，規(guī)劃與設計是布局一個新的電力系統(tǒng)及其自動化最首要考慮的一個問題，不然等工程上馬，系統(tǒng)正常投入運行就得不償失了。

首先，為滿足社會企業(yè)及用戶對電能的高需求狀況 ，對早期電力系統(tǒng)重新規(guī)劃是一項綜合性的改造活動 ，可顯著提高原先系統(tǒng)的運行功能[2]。在我國，電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設計就擔負著這樣一個歷史包袱：這就是我國幅員遼闊，電網建設極為復雜，電力需求量也極大，還有不可繞過的一點是電力系統(tǒng)及其自動化改革晚，傳統(tǒng)技術和設備仍舊掣肘著我國的電力系統(tǒng)及其自動化的步伐。如此，在追趕美英等先進技術的同時，對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)及其自動化的再規(guī)劃與設計也成為奠基我們現(xiàn)代電力系統(tǒng)及其自動化的重要課程；

其次，包括對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的再規(guī)劃與設計在內，電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設計包含了發(fā)電、輸電、變電與配電、用電等多環(huán)節(jié)，通過對風能、核能、熱能、潮汐能等電能生產方式產生的原始電能的轉化及供應輸送做電力系統(tǒng)及自動化的科學高效綠色生態(tài)設計與規(guī)劃，滿足用戶對用電、用電設備的運行要求，同時也減少資源消耗。例如，這種規(guī)劃與設計的過程可體現(xiàn)在電力系統(tǒng)在各環(huán)節(jié)或者不同層次都具有的信息控制系統(tǒng)，為電能的生產進行測量、控制、調節(jié)、通信、保護及調度；

第三，電力系統(tǒng)及其自動化的規(guī)劃設計還與電力工程的打造緊密相關，電力工程是融合電工技術、電工理論及有關技術、工藝、材料、制造因素的集中反映，是電力系統(tǒng)及其自動化先進不先進的決定性元素。電力工程的規(guī)劃與設計重點在電源、電網、負荷中心，為了打造優(yōu)質的電力工程項目，設計時就可以用計算機作控制中心，對電力工程各個部分進行全面調控，保證其可行，經得起時間的檢驗；

最后，電力系統(tǒng)及其自動化的規(guī)劃與設計需要遵循成本原則，以少投入，從元件、設備等方面控制造價，成本原則直接影響到產品的定價，經濟效益高是客戶接受的必然因素；堅持安全原則，電力系統(tǒng)及其自動化首要考慮的要素就是安全，其安全性和穩(wěn)定性涉及電力設備、電力設備的安全使用，網絡的操作安全及數(shù)據(jù)安全方面。此外，電力系統(tǒng)還應堅持配備系統(tǒng)監(jiān)測的模塊等措施以落實安全性的要求；堅持周期原則，在規(guī)定期間內完成，考慮詳細，有嚴格方案，不影響用戶對產品的使用。

2 “中景”：科技與管理提質電力系統(tǒng)及其自動化

電力系統(tǒng)的集成度提高，電力系統(tǒng)及其自動化的形成發(fā)展由市場需求所驅動，市場需求對電力系統(tǒng)及其自動化的質量提升起著關鍵性作用。為此，打破傳統(tǒng)的信息孤島，進行數(shù)據(jù)方面的整合與應用，實現(xiàn)相關信息與多源信息的無縫對接，多維度多側面展示數(shù)據(jù)間的關聯(lián)，成為電力系統(tǒng)及其自動化未來的發(fā)展趨勢。這就趨勢的破冰與形成是一種對電力系統(tǒng)及其自動化大幅提質的過程。這其中莫不與電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)人才的培養(yǎng)，專業(yè)的改革與實踐相關。就人才培養(yǎng)與專業(yè)課程的而言，筆者認為，要應用課程學建設思路，加強應用型教學、減少對理論的依賴，對電力系統(tǒng)及其自動化的專業(yè)的建設方案系統(tǒng)性和創(chuàng)新性的改革；類似衢州這類浙江省的欠發(fā)達地區(qū)還應該充分運用仿真技術、網絡資源教學及當?shù)厮髽I(yè)的優(yōu)勢，加強專業(yè)的“接地氣效應”。但科技與管理更是電力系統(tǒng)及自動化提質的兩把利劍。

2.1 技術科技化——提質“硬劍”

1）先進化的科技裝備。先進技術裝備為我國電力系統(tǒng)及其自動化的生產運營提供了良好平臺，給予了很大支撐。可控硅整流裝置的問世，代表了電力系統(tǒng)傳動技術的一次巨大的跨越，從此以后，電能的變換和控制正式步入了電力電子器件構成的變流器時代[3]。以電力電子器件變革經歷的三個階段為契機，電力科技裝備一次比一次先進，電力系統(tǒng)及其自動化的裝備已經呈現(xiàn)高頻技術的發(fā)展趨勢，不僅自動化的色彩越發(fā)濃厚，更增加了環(huán)保、節(jié)能、智能化等特點。以電力科技裝備在風力發(fā)電中的運用為例，諸如發(fā)動機組的設備對發(fā)電量損耗大，出于節(jié)約能源的出發(fā)點，在高低壓電的轉化中，用風機水泵變頻機替代原先使用的變頻器，就改變了電能轉化中耗能大、效率低等問題?？傊?，我們要從電力系統(tǒng)及其自動化的科技設備革新和技術的不斷發(fā)展上謀求新路，探索發(fā)展科技設備對提高電力的生產質量；

2）科技裝備的信息化。電網的壯大，實現(xiàn)對電網高效地實時監(jiān)控需要憑借電力系統(tǒng)及其自動化所用科技裝備的信息化水準。依托電力裝備的信息化，實現(xiàn)對電網的綜合監(jiān)控不說，電站工作人員能更加詳細準確地了解電力系統(tǒng)運行狀況，快速準確判斷故障位置及故障原因，遙控操作變的容易，對各種數(shù)據(jù)的分析變得簡便。電力系統(tǒng)及其自動化在科技裝備的信息化的各種案例，如體現(xiàn)在對包括測量儀表、自動裝置及遠動裝置等變電站二次設備的功能進行組合和優(yōu)化，利用計算機技術、通信技術等信息化技術實現(xiàn)對變電站輸、配電線路，設備的監(jiān)視、測量、控制等。

2.2 管理現(xiàn)代化——提質“軟劍”

一方面是日常管理要做到“優(yōu)化提質”。電網的發(fā)展帶來企業(yè)管理思想、管理方法的創(chuàng)新，及其在電力系統(tǒng)及其自動化的應用，促進電力系統(tǒng)管理水平的提升。換句話說，如何提高電網信息的采集、加工等環(huán)節(jié)的速度及準確性需要管理；電力工程的施工、監(jiān)管過程涉及的部門多，電力施工人員的工作技能參差不齊，工程選用什么樣的物料、工程的進度有什么安排，工程技術管理的流程等很多方面需要管理； 在電力系統(tǒng)及其自動化的具體運用中，繼電保護的保護元件經常會出現(xiàn)異常情況，影響供電秩序，產生安全隱患甚至安全事故，這就需要對電力系統(tǒng)進行有效地安全管理。這些都是電力系統(tǒng)及其自動化日常涉及到得一些管理，對這些日常管理就要做到“優(yōu)化提質”。

另一方面是應急管理要做到“優(yōu)中見質”。電力系統(tǒng)及其自動化的發(fā)展， 電網的規(guī)模獲得擴大，電網的緊密度比以往更令人咋舌，由此也帶來了電網的穩(wěn)定問題，一些小概率的聯(lián)級事故、外部災害也可能引起系統(tǒng)失穩(wěn)，進而引發(fā)系統(tǒng)癱瘓，造成不必要災難性停電事故。為此，電力系統(tǒng)及其自動化的應急管理考驗著管理者的管理智慧。如何做到應急管理的“優(yōu)中見質”，例如，電力系統(tǒng)故障后，工作人員應就近在故障元件邊上的區(qū)域搜索緩解故障情況的負荷削減節(jié)點，幫助系統(tǒng)恢復到安全狀態(tài)，并將故障影響降低到最小范圍。而工作人員采取的方法可以很多：利用慢同調分群算法將系統(tǒng)中的發(fā)電機組聚合成若干虛擬發(fā)電機群節(jié)點，最大限度地減小割集的搜索空間，在考慮拓撲結構和潮流方向的基礎上，將網絡中的其他節(jié)點向虛擬發(fā)電機群節(jié)點聚合，并在 Laplace分區(qū)策略的基礎上提出了一個新的權重指標來衡量兩個相鄰節(jié)點之間的“距離”，以改進 Laplace 分區(qū)策略[4]。這就是一種有效應急“優(yōu)中見質”的方法。

3 “遠景”：多重效益注腳電力系統(tǒng)及其自動化

電力系統(tǒng)及其自動化“近景”與“中景”的布局都是為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)及其自動化的“多重效益”，環(huán)保效益、社會效益、經濟效益多多重效益并重是電力系統(tǒng)及其自動化的最好注腳，電力系統(tǒng)及其自動化之于經濟的功效自不必多言，它對中國經濟結構的調整，產業(yè)的轉型都有特殊的意義，本文就“碳排放”和“可再生”兩個關鍵詞進行簡述。

3.1 關鍵詞“碳排放”——重構 “綠色目標”

2006年來，我國碳排放超美國成為世界第一碳排放大國，在能源保障供應充足及為社會提供強勁發(fā)展動力的基礎上，實現(xiàn)經濟低碳可持續(xù)發(fā)展成為各方共識，可持續(xù)發(fā)展意味著作為碳排放最大部門電力行業(yè)的需要轉型。換句話說，全球多變的氣候和焦灼的能源問題為電力系統(tǒng)及其自動化的“綠色重構”提供了歷史性的機遇。怎樣實現(xiàn)電力系統(tǒng)及其自動化對電力產業(yè)的“綠色重構呢”？電力系統(tǒng)及其自動化首先依據(jù)電力碳排放及強度作為評價內容評價各地電力低碳發(fā)展。但是僅以碳排放強度及碳排放總量不能客觀評價各地電力低碳工作，還需要根據(jù)各地的能源特征、電源機構、居民用電習慣等特點，對電力系統(tǒng)及其自動化的碳排放做結構分解，透徹分析各地電力碳排放的成因等因素，最后依據(jù)電力系統(tǒng)及其自動化的系統(tǒng)特點和自動化的程度對各地低碳發(fā)展線路做針對性部署。

3.2 關鍵詞“可再生”——造?！皬V普大眾”

電力系統(tǒng)及其自動化在其建設、生產運營中，投資、成本、產量等因素會因為內外環(huán)境的變化而變化，進而與我們對其所作出經濟評價的預測值有一定差異，對項目能產生的經濟效益產生影響。但是基于利用“可再生”能源基礎上的電力系統(tǒng)及自動化，無疑能造福到“廣普大眾”。這是因為可再生能源的能源密度低，資源分布廣，適宜小規(guī)模開發(fā)利用。比如，在資源、條件允許的情況下，電力用戶能安裝小型的光伏發(fā)電系統(tǒng)，在城市的空閑場地和建筑屋面，農村荒山荒坡，農民房前屋后都可利用光伏電站發(fā)電，按人均1千瓦光伏發(fā)電，全國超過10億千瓦，看上去數(shù)字有點大，但是每千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝個位數(shù)的太陽能電板就行，利用好這樣的可再生能源是電力系統(tǒng)及其自動化未來的額一個方向。

參考文獻

[1]王四明.電力系統(tǒng)及其自動化技術的應用探析[J].現(xiàn)代閱讀，2012（7）：18.

[2]許文杰.電力系統(tǒng)規(guī)劃與電力工程設計的研究[J].科技傳播，2012（1）：13.

熱能工程及其自動化范文第2篇

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[2]金山電池先生.移動設備電池白皮書[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3]彭沛夫.微波和射頻技術[M].北京：清華大學出版社，2012.

[4]周明德.微機原理與接口技術[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[5]國家發(fā)展和改革委員會.節(jié)能減排綜合性工作方案[Z].

熱能工程及其自動化范文第3篇

關鍵詞：電氣技術;應用;發(fā)展;完善;效益

中圖分類號：N945.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-11-00-01

一、電氣控制技術應用的現(xiàn)狀

目前，電能生產的主要形式有火電、水電、核電、風電、地熱發(fā)電和太陽能發(fā)電等?；痣娛且悦禾?、石油、天然氣作為燃料發(fā)電的形式，一般通過燃燒加熱鍋爐產生蒸汽，再驅動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。水電則是利用水位勢能，驅動水輪發(fā)電機組發(fā)電。1.2電能輸送電能輸送是指將發(fā)電廠生產的電能通過輸電網輸送到另一處。輸電網就是許多個發(fā)電廠和許多個供電點連接而成的網絡體系。輸電前在發(fā)電廠都要將電壓升高以后輸送，因為這樣可以減少輸送過程中的電能損耗。到達輸電網另一處再經過降壓供用戶使用。采用輸電線路輸送電能既解決了發(fā)電廠與用戶之間的距離問題，而且輸電線路聯(lián)成網絡有利于電能的合理分配，提高了供電的經濟性和可靠性。

（一）電能生產

電能生產也就是發(fā)電，它是電氣技術應用的起點，解決電源的問題。發(fā)電是能量的一種轉化形式。目前，電能生產的主要形式有火電、水電、核電、風電、地熱發(fā)電和太陽能發(fā)電等?；痣娛且悦禾俊⑹?、天然氣作為燃料發(fā)電的形式，一般通過燃燒加熱鍋爐產生蒸汽，再驅動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。水電則是利用水位勢能，驅動水輪發(fā)電機組發(fā)電。

電能使用是電能生產的終極目的，也是電氣技術研究的主要目標。電氣技術廣泛應用是因為電氣具有以下優(yōu)勢：電方便遠距離輸送.具有清潔、安全和經濟的特點;電能很容易與其他能量進行相互轉化，如機械能、光能、熱能、化學能等：電也很容易應用各種控制技術，實現(xiàn)各種控制功能和自動化目標。

（二）電能輸送，電能輸送是指將發(fā)電廠生產的電能通過輸電網輸送到另一處。輸電網就是許多個發(fā)電廠和許多個供電點連接而成的網絡體系。輸電前在發(fā)電廠都要將電壓升高以后輸送，因為這樣可以減少輸送過程中的電能損耗，輸電線路聯(lián)成網絡有利于電能的合理分配，提高了供電的經濟性和可靠性。

（三）電能分配

電能分配是指電能經配電網向用戶供電的形式，也就是接受輸電網電能，再逐級分配或就地消費電能。

二、電氣控制技術的發(fā)展趨勢

（一）電氣自動化程度和水平不斷提高

科學技術是第一生產力，在科學技術不斷發(fā)展的今天，各行各業(yè)的自動化水平都在不斷提高，生產效率隨之提高，生產質量也得到了越來越多的保障，更好地促進了企業(yè)以及市場經濟的發(fā)展。引入電氣自動化技術.開創(chuàng)了經濟發(fā)展的新局面。

1、運用電氣自動化技術實施系統(tǒng)仿真，提高實驗準確度的同時獲取更多的數(shù)據(jù);

2、通過電氣自動化技術可以實現(xiàn)智能化服務，提高工作效率并且降低勞動強度;

3、電氣自動化技術用于配電網，可提高配電網數(shù)字化、信息化和智能化水平，從而極大地提高系統(tǒng)運行效率。

（二）更節(jié)能、更環(huán)保

節(jié)能技術在工廠電氣技術的應用中日漸重要，因為對整個社會來說，節(jié)能減排都是社會發(fā)展的必然趨勢，企業(yè)的發(fā)展和進步必須在這一總趨勢下。以照明技術來說，采用發(fā)光效率更高、壽命更長、汞含量更低的燈具。在能源使用上，太陽能、風能、潮汐能、地熱能、海洋能等可再生能源將獲得更快發(fā)展。建設智能電網不僅可以改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高電能質量，而且更有利于節(jié)電，因智能電網可以更方便地并人可再生能源，節(jié)電效果顯著。

使用節(jié)能型的供電配電系統(tǒng)。應該注重節(jié)能技術在電氣技術中的應用，進而降低工廠成本，在節(jié)能型供配電系統(tǒng)的使用上沒有明確的認識。使用節(jié)能型的變壓器?？梢詫εf的油侵變壓器進行改造，同時要合理選擇變壓器的型號和容量。

（三）一般來說，在工廠供電系統(tǒng)設計時可以選擇損耗低、效率高的新型節(jié)能變壓器，維持合理的供電電壓，供電電壓的大小應在考慮當?shù)仉娋W、用戶用電負荷等因素的前提下根據(jù)供電距離和用電容量來確定。無功補償裝置，因為功率因素的高低對工廠企業(yè)非常重要。所以，應盡量提高工廠供電各相關部分的功率因素，增加工廠的輸電能力，并減少電能損耗和功率損耗，用來達到提高設備利用率、用電質量、節(jié)約電能的目的。

（四）選用適合的節(jié)能設備。恰當?shù)墓?jié)能設備有利于節(jié)能技術水平的提高。運用低阻電纜。因為在輸電線路中，線路損耗和線路電阻有平方的關系。阻值越小，消耗的能量和散發(fā)的熱量就越少，

使用阻值較低的電纜可以使電纜上電能的損失降到最低，使輸電線路的能耗最低。推廣變頻器的使用，因為變頻調節(jié)可控制發(fā)電機的輸出功率，輸出功率減小，耗能就減少，流量和風量就得到了控制，從而降低損耗，達到節(jié)能的目的。

（五）合理使用峰谷電力資源。電力行業(yè)中峰谷是指用山谷和山峰形象的比喻用電負荷特性的變化，可以通過降低用電負荷高峰，填補負荷低谷，使用電負荷均勻，充分發(fā)揮發(fā)電、變電設備的潛力，提高設備的負荷指數(shù)，提高電力系統(tǒng)的供電能力，盡可能的滿足電力負荷日益增大的需要。

（六）電氣技術應使用新材料、新技術、新工藝。新工藝的應用，往往給工業(yè)生產中電氣技術的發(fā)展帶來顯著的效果。把低效率的供用電設備更換為高效率的供用電設備，有利于提高經濟效益;對耗能大的設備進行改造，可以節(jié)約用電量，提高效益。及時改造工藝和設備，另外在改造舊設備、落后工藝的時候，也要注意新材料、新技術、新工藝的推廣使用。

三、結語

電氣工程及其自動化技術在人們生產生活的諸多領域都得到了廣泛的應用，大大提高了生產效率，在今后的發(fā)展中，電氣工程及其自動化技術在生產生活中的應用會更加廣泛。

參考文獻：

[1]黃文俊.電氣技術的應用與發(fā)展[J].河南科技，2013，（20）：17

熱能工程及其自動化范文第4篇

關鍵詞：溫差發(fā)電；塞貝克效應；熱電能量轉換；拓撲結構

1 溫差發(fā)電原理及溫差發(fā)電系統(tǒng)簡介

溫差發(fā)電主要利用半導體熱電材料的塞貝克效應。將兩種半導體材料一端連結放置在高溫端（熱端），另一端開路放置在低溫端（冷端），在冷端形成開路電壓的現(xiàn)象，就是賽貝克效應。利用這個效應直接將熱能轉化成電能。在兩種導體或者半導體材料中產生的電動勢，被稱為溫差電動勢。塞貝克電壓與熱冷兩端的溫度差T成正比，即：

溫差發(fā)電系統(tǒng)一般由熱電模K、廢熱通道以及冷端散熱裝置3部分組成[1]。熱電模塊安裝在排氣管處，通過集熱的熱端與散熱快的冷端形成溫差[2]。熱電模塊產生的電能經控制模塊，整流、限壓、穩(wěn)壓之后輸送給外界。

2 關于汽車尾氣溫差發(fā)電系統(tǒng)效率提升與優(yōu)化

2.1 溫差發(fā)電材料的性能提升

1954年Goldsmid發(fā)現(xiàn)具高賽貝克系數(shù)和高原子量的BiTe5， 1958年Brikhoklz和RoSi發(fā)現(xiàn)可以有效降低熱導率的Bi2Te3與Sb2Te3以及Bi2Se3的合金，近些年廣泛使用的各種半導體溫差發(fā)電材料以及納米結構材料也有新的進展，能通過降低晶體結構熱導率，提高溫差發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率[3]，溫差發(fā)電材料性能也更加優(yōu)越。

如今，溫差發(fā)（熱電）電材料主要有10種左右。在鈷礦等傳統(tǒng)材料研究的基礎上新的制造工藝的研究正在興起。人們通過在合金中摻雜不同元素，通過材料低維化（薄膜化）和梯度化等不同的制備手段對傳統(tǒng)熱電材料進行性能改造，提高優(yōu)值，并取得了顯著的效果。不僅有較大的塞貝克系數(shù)，還有較小的導熱系數(shù)（或稱熱導率）及低的電阻率，從而使熱量集中在接頭附近。實踐證明這些熱電材料正朝著摻雜化、低維化、梯度化和優(yōu)化載流子濃度這些方向發(fā)展。其中材料梯度化是解決目前溫差發(fā)電材料工作溫域較窄的最有效方法，其基本思想是在確保各組分單一溫差發(fā)電材料的性能上，拓寬使用溫度范圍，使各組分都能在各自的最佳溫度區(qū)工作[1]。

2.2 單片溫差發(fā)電模塊內部構造設計

溫差發(fā)電模塊是溫差發(fā)電裝置最核心的組件之一，主要的功能是實現(xiàn)熱電轉化，其性能優(yōu)劣直接決定系統(tǒng)輸出功率。一個由N對熱電偶組成的熱電模塊產生的電動勢V，可通過公式

式中：NPN-單一熱電偶的總賽貝克系數(shù)；TH-熱電模塊熱端溫度；TC-熱電模塊冷端溫度；T-模塊兩端的溫差。

系數(shù)NPN為熱電模塊自身的性能參數(shù)。從上式可以看出，要想從系統(tǒng)的本質上提發(fā)電效率，需要優(yōu)化模塊的自身構造。

單片溫差發(fā)電模塊的構型優(yōu)化設計主要包括熱電原件數(shù)量、長度、截面積、電極和導熱底布局等，對于獲得高性能輸出十分重要[4]。文獻[3]的有關研究表明：

（1）模塊內部熱電原件長度的最優(yōu)長度值在0.075mm～0.125mm范圍內。

（2）輸出功率隨熱電元件截面積的增大而減小。

（3）導熱基底越厚，輸出功率和能量轉化效率均會減小。

提高溫差發(fā)電裝置的輸出能力可以通過提高溫差發(fā)電模塊的塞貝克系數(shù)、導熱性能、冷熱端溫差及增加溫差發(fā)電模塊數(shù)量來實現(xiàn)[5]，如今廣泛采用列內模塊并聯(lián)、列間模塊串聯(lián)、層間模塊串聯(lián)的連接方式，這種構造的溫差發(fā)電模塊在空間和效率提升方面占據(jù)主要優(yōu)勢。

2.3 發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結構

汽車尾氣溫差發(fā)電裝置拓撲結構的優(yōu)化，涉及三個主要方面：溫差發(fā)電裝置結構優(yōu)化、熱端氣箱設計、冷端構造改良。

單片溫差發(fā)電模塊的發(fā)電量較小，應用時，通常將單片溫差發(fā)電模塊連接成溫差發(fā)電組。這種多個單體熱電模塊間的布置關系稱作溫差發(fā)電模塊組的拓撲結構。平板式、圓柱型及網狀型是最常見的溫差發(fā)電模塊外，一般，明層疊平板式是比較有空間和性能優(yōu)勢的結構[1]，對汽車尾氣溫差發(fā)電系統(tǒng)來說，能最明顯的提高發(fā)電效率。

設于汽車尾氣排氣管處的熱端氣箱，分為上下兩層，內外部設有不同的擾流片。有關研究表明，溫差發(fā)電模塊冷熱端溫度分布越均勻，模塊的發(fā)電效率越高[5]。而在冷熱端設置擾流片，有降低尾氣流速的作用，不僅使尾氣在熱端停留的時間稍微加長，提高尾氣的利用率，更能達到熱端溫度均勻分布的作用。

冷端散熱裝置是溫差發(fā)電系統(tǒng)必不可少的部件之一，性能的好壞直接決定溫差發(fā)電模塊冷熱兩端溫差?，F(xiàn)今常用的冷端散熱方式有自然風冷，和水循環(huán)冷卻管道。前者一般不被采用做汽車尾氣發(fā)電裝置的散熱方式，原因是空氣的導熱性能好，比熱容小，流動速度快等。汽車尾氣余熱散失快，降低余熱的利用率，還造成冷端溫度不均勻。因此，冷端散熱方式一般選著水循環(huán)冷卻，既能快速降低冷端溫度，又能盡量減小溫度分布不均的問題，并且水可以循環(huán)使用。

3 結束語

本文從傳統(tǒng)汽車尾氣溫差發(fā)電系統(tǒng)的基本發(fā)電材料到系統(tǒng)模塊構建以及整個系統(tǒng)的拓撲結構出發(fā)，針對這三個部位各自的特點，分別提出改進方案。闡明了材料摻雜化、低維化、梯度化以及優(yōu)化載流子作為當今溫差發(fā)電材料主要發(fā)展方向的原因。給出單片溫差發(fā)電模塊結構的優(yōu)化要點，主要涉及到物理模型優(yōu)化，數(shù)學模型優(yōu)化。通過改變發(fā)電片的內部構型設計，定量給出內部電原件數(shù)量、長度、寬度、電極以及導熱底部布局等。提出溫差發(fā)電系統(tǒng)拓撲結構改進，包括溫差發(fā)電模塊的拓撲結構、熱端以及冷端夠造三個部分優(yōu)化改良，從而整體上提高溫差電系統(tǒng)的發(fā)電效率。

參考文獻

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[5]張哲.基于塞貝克效應的熱電能量轉換系統(tǒng)設計與優(yōu)化[D].北京：北京林業(yè)大學，2016.

作者簡介：鄒治風，吉林農業(yè)科技學院電氣工程及其自動化系學生。

劉帥，吉林農業(yè)科技學院電氣工程及其自動化系學生。

熱能工程及其自動化范文第5篇

上海交通大學

力學學科形成了各具特色、實力雄厚的四個二級學科：流體力學、固體力學、一般力學與力學基礎和工程力學。此外，生物力學是力學與生物、醫(yī)學相結合的交叉學科，其中研究與人類心血管疾病成因及診治相關的血流動力學是發(fā)展較快的領域之一，該方向屬于當前國際前沿。

材料科學與工程是上海交大的傳統(tǒng)優(yōu)勢學科，前身是冶金系，下設3個二級學科，其中材料學、材料加工工程被評為國家重點學科。

機械工程學科培養(yǎng)了數(shù)以萬計的專業(yè)技術人才，擁有機械制造及其自動化和機械設計及理論2個國家重點學科，整個學科的實力都非常強大。

控制科學與工程學科以其科研覆蓋面寬、綜合實力強、人才梯隊結構合理、培養(yǎng)高層次人才數(shù)量多、質量高而列居國內同類學科前茅?？刂评碚撆c控制工程、模式識別與智能系統(tǒng)2個學科從1987年開始就一直是國家重點學科。

創(chuàng)立于1943年的船舶與海洋工程學科，已形成了一批在全國乃至世界領先的優(yōu)勢學科，造就了一批以院士為核心的著名學科帶頭人，成為了我國學科門類齊全、綜合研究實力雄厚、獨具特色的船舶與海洋工程科研和教學基地，享有很高的學術聲譽。

西安交通大學

機械工程學院是西安交通大學歷史最悠久、實力最雄厚的學院之一，優(yōu)勢專業(yè)主要有機械制造及其自動化、機械設計及理論、機械電子工程等學科。

電氣工程學院是我國高校同類學科中創(chuàng)建最早、學科設置最全的學院之一，歷屆畢業(yè)生中有近30人成為院士，應屆畢業(yè)生一次性就業(yè)率非常高，學生知識能力強，頗受企業(yè)青睞。

能源與動力工程學院是西安交通大學的“品牌”學院，其能源動力學科實力強大，在全國都是數(shù)一數(shù)二的，擁有熱能工程、流體機械及工程、動力機械及工程、制冷及低溫工程4個優(yōu)勢專業(yè)，基本覆蓋了所有能源類專業(yè)方向。該學院的學生畢業(yè)后一般都進入電力、能源等企事業(yè)單位工作，收入高。

管理學院在全國同領域非常知名，工業(yè)工程專業(yè)具備了工科的扎實基礎和管理學的思維方式，頗受企業(yè)好評，出國率是同類高校中最高的。

電子與信息工程學院是涵蓋電子信息領域幾乎所有新興工程學科在內的一個學院，通信工程、自動化、計算機科學等專業(yè)每年都備受Google等知名跨國企業(yè)的青睞。

北京交通大學

北京交通大學原本屬于鐵道部，現(xiàn)劃歸教育部，運輸在全國排第一，源于和鐵路的淵源，交大可以說是目前全國僅有的和鐵路聯(lián)系密切的學校，全校各專業(yè)幾乎都和鐵路相關，所以一些原鐵道部企業(yè)最認可交大，交大每年有相當數(shù)量的畢業(yè)生會去這些企業(yè)。

交大的特色還在于和鐵路的相關專業(yè)，比如電信學院的通信、信號，土建學院的橋梁、隧道，機電學院的車輛工程，運輸學院的運輸、交規(guī)、物流，經管學院的企管、會計等。

電信、經管很知名，每年報名人數(shù)很多。理學院也有很不錯的學科。

西南交通大學

交通運輸學院擁有交通運輸工程國家重點學科，在地鐵、物流配送、人機和環(huán)境工程、智能交通技術等方面擁有不可代替的地位。上海磁懸浮列車、長江三角洲之間的子彈頭列車，這些先進的交通工具代表著未來鐵路交通發(fā)展的方向，而西南交大正是在這方面有著優(yōu)勢。

電氣工程學院主要從事電氣工程學科和電子信息學科的科學研究和人才培養(yǎng)工作，電力系統(tǒng)及其自動化是國家級重點學科，地鐵主要是依靠電力能源運行，因此許多電氣學院的學生被聘請到各地鐵運營大市。電氣學院的磁懸浮列車與懸浮技術研究所等重點研究所和實驗室可是幾塊金字招牌，磁懸浮列車的研究國內第一，世界領先。

西南交通大學的前身是我國高校最早成立土木工程系的，現(xiàn)在的西南交大土木工程學院有國家重點學科橋梁與隧道工程學，國家級特色學科土木工程等優(yōu)勢專業(yè)，結合西南地形復雜的特點正在發(fā)揮著不可替代的作用。

北京航空航天大學

航空科學與工程學院是北航最有名的學院，下設飛機系、人機與環(huán)境系、流體力學研究所、固體力學研究所4個系所，支撐起了北航的學術高峰。

材料科學與工程學院的學生主要是和飛機、航天材料打交道，擁有大量省部委材料學重點實驗室，如民航安全技術重點實驗室等。材料科學與工程專業(yè)還是國家一級重點學科。材料不僅應用在航空航天領域，還可以廣泛應用于建筑等民用行業(yè)，就業(yè)范圍非常廣闊。

能源與動力工程學院原名動力系，擁有一批獲得國內同行業(yè)公認的高級學術帶頭人作為學院的師資主體。

宇航學院堪稱航天人才的搖籃，有飛行器設計與工程、飛行器動力工程和探測制導與控制技術三個本科專業(yè)，課程設置的特點都是以“平臺課方向課”的模式構建，大大拓寬了學生的知識面，提高了學生的適應能力和專業(yè)能力。

計算機學院是一個特別鼓勵學生發(fā)揮自己的創(chuàng)新能力，展現(xiàn)自己才華的地方，其計算機科學與技術專業(yè)也是國家一級重點學科。

南京航空航天大學

飛行器設計是南京航天大學最著名的專業(yè)，也是歷年學校招聘會上最受矚目的熱門專業(yè)，建有我國直升機技術研究方向唯一的國家級(國防)重點實驗室，建有國內唯一專門從事航空智能材料與結構研究的航空重點實驗室以及CAD中心、結構振動兩個部門開放實驗室。

飛行員專業(yè)是這個學校最牛的專業(yè)，學校與多家航空公司聯(lián)合，對學生實行訂單式培養(yǎng)方式，共有“31”和“22”兩種招生模式，采取國內國外兩部教學，如“31”就是學員前三年在國內校本部進行飛行專業(yè)基礎理論知識學習和基本技能訓練，第四學年派送到國外飛行學校進行為期一年的飛行訓練，并取得中國民航總局認可的符合多發(fā)儀表等級要求的國外商業(yè)飛行員駕駛執(zhí)照。

電氣工程及其自動化專業(yè)雖然起步較晚，但發(fā)展十分迅速，且前景很好，擁有航空電源航空科技重點實驗室，建立了中航一集團和中航二集團技術工程中心，相關研究領域在國內也具有重要影響力。

中國海洋大學

海洋環(huán)境學院是中國海洋大學最具海洋特色的學院，包括國家級重點學科海洋科學和環(huán)境科學，其中海洋學本科專業(yè)是“國家理科基礎科學研究和教學人才培養(yǎng)基地”首批15個基地之一。

生物科學專業(yè)屬國家級特色專業(yè)。生物系是山東省重點學科和國家生物學一級學科的重要組成部分。聯(lián)合國教科文組織中國海洋生物工程中心也設在本系。

軍事海洋學是海洋學與軍事學相結合的新興學科。它以軍事作戰(zhàn)需求為牽引，以海洋學的基本知識和研究方法為基礎，研究如何利用海洋要素的變化規(guī)律為軍事作戰(zhàn)服務。

此外，中國海洋大學的水產、水產品加工及貯藏工程專業(yè)也是很具有優(yōu)勢的，是國家級重點學科；水產養(yǎng)殖學、海洋技術、港口航道與海岸工程、會計學等專業(yè)屬國家級特色專業(yè)。

大連海事大學

大連海事大學的航海技術專業(yè)可謂久負盛名，實力非凡，1983年聯(lián)合國開發(fā)計劃署和國際海事組織在學校設立了亞太地區(qū)國際海事培訓中心，1985年設立世界海事大學大連分校。

如果說航海學的是開船，那么輪機學習的就是如何修船了。輪機管理（輪機工程）專業(yè)現(xiàn)設有輪機管理和船機修造兩個專業(yè)方向，屬于國家級重點學科。由于這個專業(yè)自身的特點――工程部件精確度要求較高，所以對所招收學生的要求也是格外高。

法學院是遼寧省人大常委會立法顧問單位，其中海商法專業(yè)在國內同類法律高校中是首屈一指的，也是大連海事大學進校要求分數(shù)最高的專業(yè)。它培養(yǎng)的學生不僅要求具有扎實的英語和法學基礎，而且還要求熟悉海運及相關業(yè)務，精通海商、海事法律，能夠將所學的知識運用于實踐中。

海事管理學科主要培養(yǎng)的是負責水上安全運輸監(jiān)督管理的專業(yè)人才，學生畢業(yè)后一般進入海事局、海上監(jiān)察、港口監(jiān)察等單位工作，是海上運輸?shù)牡谝坏婪谰€。

海上物流專業(yè)是解決港口運輸、海洋運輸?shù)母鞣N問題的學科，備受歡迎。

長安大學

公路學院是長安大學最好的學院，是我國公路交通建設行業(yè)學科最齊全、專業(yè)配套規(guī)模最大的公路交通學院。公路學院公路建設學科與技術學科均列入國家“211工程”重點建設行列，學院還是全國交通系統(tǒng)監(jiān)理工程師、造價工程師、檢測工程師和公路交通高新技術培訓基地。

汽車學院也是長安大學很牛的學院，載運工具運用工程是國內為數(shù)不多的幾個權威學科點之一，只有西南交通大學、北京交通大學可與之一爭高下。學院有自己唯一的汽車高速實驗環(huán)道和綜合測試場，給學生們提供了很多實驗機會，讓學生在賞車、鑒車、試車的樂趣中發(fā)現(xiàn)和學習。

資源學院、建筑學院、工程機械學院等都是在公路交通這一大學科的基礎上不斷細化而建立起來的，從地質勘探到建筑開發(fā)，與公路交通相關的各個方面都可以在這里找到強勢專業(yè)學科作支持。