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現代電源技術是應用電力電子半導體器件,綜合自動控制、計算機(微處理器)技術和電磁技術的多學科邊緣交又技術。在各種高質量、高效、高可靠性的電源中起關鍵作用,是現代電力電子技術的具體應用。
當前,電力電子作為節能、節才、自動化、智能化、機電一體化的基礎,正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發展。在不遠的將來,電力電子技術將使電源技術更加成熟、經濟、實用,實現高效率和高品質用電相結合。
1.電力電子技術的發展
現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。
1.2逆變器時代
七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。
1.3變頻器時代
進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
2.現代電力電子的應用領域
2.1計算機高效率綠色電源
高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。
計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日"能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關電源
通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。
現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。
逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關型高壓直流電源
大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。
國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂"電力公害",例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關電源供電系統
分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。
分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。
3.高頻開關電源的發展趨勢
在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。
3.1高頻化
理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統"整流行業"的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造,成為"開關變換類電源",其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于"標準"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。3.3數字化
在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。
3.4綠色化
電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。
總而言之,電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發展,新技術的出現又會使許多應用產品更新換代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數字化、綠色化等的實現,將標志著這些技術的成熟,實現高效率用電和高品質用電相結合。這幾年,隨著通信行業的發展,以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統的國內市場正在啟動,并將很快發展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業電源正在等待著人們去開發。
參考文獻：
以往的整定計算軟件在開發的時候，我國的大多數110kV電網還是環網運行，這些軟件充分考慮了220kV電網同110kV環網之間電磁環的存在對保護整定的影響，并因此增加了軟件的復雜程度，降低了其靈活性。這些軟件對于110kV電網保護的整定不規范、失配點多、非常規整定多的問題沒有重視，大大降低了計算出的結果的實用價值。另外受軟件開發平臺的限制，開發者在人機界面的方便程度考慮較少，使得人工干預非常煩瑣，費時費力，不得不棄而不用。
準專家系統模式的計算機整定計算能夠解決以往的軟件應用到110kV電網時所遇到的問題，其主要依據有兩點：110kV電網結構的變化和計算機技術的發展。
1.1、110kV電網形成單電源的輻射結構，簡化了整定計算
隨著220kV的主輸電網絡的形成，原來的110kV環網得以解環運行，從而形成了以220kV變電站為中心電源的輻射型結構的分區網絡，使得110kV的電網結構大大地簡化。由于不再考慮電磁環，也使得110kV電網的整定計算軟件的開發思路發生了重大改變。解環運行之后，分區網絡的規模較以前減少了許多，各電力元件之間的保護配合關系變得非常簡單，如果仍沿用節點方程的方法進行整定計算，一方面將簡單問題復雜化，另一方面仍不能解決短線群、T接線、小電源的問題。準專家模式是將電力元件的所有的整定配合關系歸納為相應的用計算公式表示的規則（由于不存在電磁環，這些規則的數目及復雜程度都大大降低），然后由整定人選擇所整定的電力元件的整定規則。這種模式簡單、直觀，對整定計算全過程可進行有效的控制。
1.2、計算機技術的發展為新模式提供強大的技術支持
最早進行整定計算軟件的開發大約是在七八十年代，現在計算機軟硬件的技術水平同當時相比不可同日而語。當時編制軟件最先要考慮的是軟件的運行速度以及數據的存儲容量，其次才是用戶界面，而以目前的計算機技術水平，對于編制這種規模的軟件，其運算速度及數據存儲容量可以不予考慮，因此其重點應該是良好的用戶界面。準專家系統模式完全在系統一次圖形界面上完成參數數據的輸入、計算過程的控制、計算結果的輸出，大大降低了使用者掌握軟件的難度，不經培訓就可以方便地使用。
2、整定計算的實施方案
2.1、方案總體設計
該方案由以下幾個模塊組成：電網拓撲繪圖模塊、參數數據輸入模塊、短路電流計算模塊、整定計算規則模塊、整定計算模塊、ODBC接口模塊。
由圖1可以看出，整定計算的全過程都是在系統一次圖形的界面下完成，不需要使用者對底層進行操作。在專用的電網拓撲繪圖模塊下，一次圖一旦繪好，網絡數據的拓撲結構就建成，結構中各單元同系統各元件一一對應，這種對應是由軟件完成，毋需人工干預；參數數據庫、短路電流數據庫、規則庫都是整定計算的數據源，其中參數數據庫、短路電流數據庫與系統一次結構緊密相關，當系統一次結構變化后，這兩個數據庫的內容相應修改。整定規則庫則完全獨立，其修改、補充等操作單獨進行。
2.2、功能模塊介紹
2.2.1、電網拓撲繪圖模塊
電網拓撲繪圖模塊是一個面向對象的電網繪圖工具，能夠支持全屏幕動態縮放、屏幕漫游，以基本圖元（如線路、斷路器、變壓器等）為繪圖單位，進行系統一次網絡圖的繪制，各圖元通過定義形成網絡拓撲結構，性能優良且操作方便。除了具有圖形編輯軟件的一般功能外，它的最大特點在于可以無隙地嵌入數據庫和保護整定計算模塊。因此，該模塊實際上充當了本系統的用戶交互界面，用戶在圖上即可進行數據庫操作并可啟動線路或變壓器的保護整定計算。
2.2.2、參數數據輸入模塊
在系統一次圖上，在定義好的圖元上輸入參數數據，經過計算機處理后形成參數數據庫，并同網絡拓撲結構一一對應。參數數據能夠在系統一次圖上打印出來。
2.2.3、短路電流計算模塊
利用已形成的網絡拓撲結果及參數數據庫，以各母線為故障點，計算大小運行方式下三相短路、兩相短路、單相接地、兩相短路接地的故障電流，形成短路電流數據庫，并能夠以一定格式輸出打印。
2.2.4、整定計算規則模塊
以單電源輻射型網絡為主要整定對象，充分考慮短線群、T接線、小電源對整定計算的影響，將各種保護的整定方法總結、歸納，形成標準化、公式化的規則庫。
2.2.5、整定計算模塊
模塊分為整定設置、線路保護整定及元件保護整定三部分。整定計算所需的有關系數要求，例如靈敏系數、可靠系數、配合系數、整定原則等，整定前在整定設置菜單下填入。
線路保護整定計算分三種方式：
1）全自動方式：所有整定步驟由計算機完成，沒有人工干預；
2）半自動方式：由人工指定失配點及失配參數，計算機完成后面的工作；
3）全人工方式：全部整定步驟采用問答式，由整定人逐步完成，每一步的計算結果均在屏幕顯示。
保護整定均在系統網絡界面上進行，根據用戶在系統一次圖上選定的電力元件，直接啟動相應保護的整定計算模塊，通過調用參數數據庫、短路電流數據庫、規則庫的內容進行計算，計算過程可人工干預。
所有的計算結果均以整定計算書的形式輸出。
2.2.6、ODBC接口模塊
整定計算是在一次圖形界面上完成的，要通過ODBC（OpenDataBaseConnectivity，開放數據庫互聯）將參數數據、短路電流數據以及網絡拓撲結構參數結合起來，完成相應的計算。
2.3、方案的特點
該方案具有以下特點：
1）數學模型簡單
由于以單電源輻射型網絡作為整定計算的對象，大大簡化了整定計算的數學模型，從而使整定計算的復雜程度大大降低。
2）人機界面友好
數學模型簡單使開發者在開發平臺的選擇上有很大的余地，不用對平臺的數學計算能力有太高要求，因此可以充分利用近年來推出的優秀商業軟件，從用戶角度開發出具有直觀、簡單、靈活的人機界面的軟件。
3）輸入輸出設計靈活
參數的輸入完全在系統一次圖形界面上完成，徹底擯棄了過去需要用戶做節點編號、做數據文件的方法，大大降低了工作量。計算結果的輸出有兩種方式，一是在屏幕輸出，這樣可以讓整定人監視整定計算的每一個步驟，這對于整定計算的審核十分有利；第二種方式是以整定計算書的形式輸出，可以文本格式進行編輯，由于目前微機保護的許多小定值不是計算的結果，而是運行方式的一些具體要求，因此對整定計算書進行必要的編輯，一方面使計算書更加完整，另一方面對無紙化辦公也有一定的意義。
3、開發軟件的選擇
3.1、軟件運行平臺：中文Windows95
中文Windows95是一個32位的操作系統，它是專門為中國大陸的用戶而設計的，因此它具有內置的雙字節漢字內核，無需再外掛中文平臺即可顯示漢字，極大地方便了國內用戶。Windows95與Windows3.X以及DOS相比較，有操作容易、支持搶先式多任務、運行穩定等優點。
3.2、數據庫接口工具：MicrosoftODBC2.0
MicrosoftODBC2.0是一個由微軟公司在90年代初提出的開放式數據庫互連的標準，發展到現在在技術上已相當成熟，幾乎所有主要的數據庫開發商都提供了相應的ODBC驅動程序。ODBC的優點在于它使程序員無須關心他所要存取的數據源的類型、位置和格式等。他只需調用相同的API函數來和ODBC接口打交道即可，直接和某個特定的數據庫交互則由ODBC來完成。這樣，一方面使程序員的工作量大為減輕，另一方面使得程序更加靈活，因為當低層數據庫發生變化（如數據庫由DBASE變為ACCESS）時，慶用程序不須做較大的改動可適應新的數據源。
3.3、數據庫開發軟件：MicrosoftAccess97中文版
MicrosoftAccess97中文版是微軟公司在1997年推出的最新的數據庫開發及管理軟件，它在小型的數據庫應用中具有許多優點。它是一個臺式的關系型數據庫，但同時又可被應用到客戶／服務器數據庫前端機的開發應用中。它生成的數據庫僅由一個文件組成，極易管理。而且，它的開發平臺是基于Windows95的，能充分利用其穩定、多任務的優勢，并給開發人員一個良好的開發界面，操作相當容易。它具有以下特點：
（1）Access支持多種數據形式，可以從FoxPro，Paradox3.X，Lotus1-2-3.X，Dbase，Lotus1-2-3，MicrosoftExcel和Betrieve中引入數據。
（2）提供一整套極富特色的集成窗口式菜單開發環境，所有對象的屬性采用窗口式表達，大大減少了編程語言，使得建立、編輯和調試一個應用程序既輕松又快速。
（3）Access本身并不是一個面向對象的數據庫系統（OODBMS），但它是一個面向對象的開發環境。超級秘書網
（4）Access引入了SQL數據庫標準查詢語言，用戶可能直接在程序中嵌入SQL語言，從而使Access成為比較完善的關系數據庫系統。
（5）在Access中，可使用WindowsAPI函數，支持OLE和DDE.
（6）Access中的數據庫安全控制機制也是傳統的數據庫無法比擬的。
3.4、編程語言：MicrosoftVisualC++5.0
當今，全球無線通信產業的兩個突出特點體現在：一是公眾移動通信保持增長態勢，一些國家和地區增勢強勁，但存在發展不均衡的現象；二是寬帶無線通信技術熱點不斷，研究和應用十分活躍。
資料顯示，在全球電信市場普遍低調的背景下，移動通信依然保持了較好的增長態勢。統計顯示，2003年全球移動用戶數增長率在17％以上，總計達到13.54億戶。在市場值方面，全球移動業務市場在2003年已達到4680億歐元，比上年增長了11.3％以上。
盡管全球移動市場在增長，但這種增長也呈現出很大的不均衡性。從用戶數來看，在北美、歐洲等發達國家和地區，由于移動用戶普及率已經很高，因此新增用戶數日益減少；而在亞洲、非洲等地區，特別是像中國這樣的發展中國家，移動用戶數增長迅猛。從用戶創造的價值來看，歐美發達國家的ARPU值遠遠超過了新興的發展中國家。從數據新業務市場的增長來看，韓國、日本呈現爆發態勢，已成為全球移動通信發展的新熱點。
目前，我國的移動通信市場呈現持續快速增長的局面，截至4月底，移動用戶總數達到2.96億，用戶普及率達到20.9％。考慮閑置的充值卡和一人雙機的情況，我國移動通信由于用戶普及率相對還比較低，仍有相當巨大和持久的增長空間。但我國的移動通信領域已進入了全面競爭的時代，GSM、CDMA乃至小靈通等網絡激烈爭奪用戶，這已導致了資費下降，用戶ARPU值下降的情況。目前我國的GPRS、CDMA1X等2.5G數據業務發展態勢不錯，并已逐步培育了用戶群。而3G還處在技術試驗階段，政府依然保持謹慎態度。
除傳統的公眾移動通信外，全球的寬帶無線接入領域近期研究和應用十分活躍，熱點不斷出現，給無線通信業界帶來了清新的空氣。這包括寬帶固定無線接入技術、WLAN技術、WiMAX技術、UWB技術等等，呈現百花齊放的局面。這些技術的出現和發展，給整個無線通信產業注入了勃勃生機。
二、熱點解析：五大技術引領應用模式各展所長
前文對全球無線通信領域的發展情況作了概要性介紹，以下將重點就當前無線通信領域的焦點問題和熱點技術展開較深入的介紹和分析。主要包括3G、3.5GHzMMDS、WLAN、WiMax、UWB等五大熱點。
1.舉世矚目的3G
今天，第三代移動通信3G格外引人矚目，成為無線通信產業的最大熱點。
首先，從技術角度來看，3G主流技術已經基本成熟。cdma2000由于技術本身的平滑演進特性，進入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響，阻礙了商用進程，但目前主體標準已經定型，具備了規模商用的基礎。TD－SCDMA技術要相對滯后一些。
總的說來，當前的3G技術已經能夠支持規?；纳逃镁W絡部署。
其次，目前歐美等運營商已經進入了3G網絡部署階段。3G網絡的商用部署正在全球一步步地鋪展開來。截至2004年3月底，就WCDMA而言，全球已經發放了120份牌照，簽署了91份商業部署合同，目前已有二十多家網絡投入商用，預計到2004年年底總數將超過40家。目前兩家韓國運營商STK和KTF在使用cdma20001xEV－DO，日本KDDI也開始了EV－DO網絡的商用，而Verizon也即將參與該制式下3G網絡的部署。
應該說，2004年已經進入了全球3G的商用部署年。
第三，部分運營商的3G用戶數量開始呈現快速增長的局面。最早推出3G商用業務的NTTDoCoMo近期宣布，在距離突破200萬用戶僅僅兩個月的時間內，他們的3G用戶總數就增長至300萬大關。5月中下旬，和記黃埔表示，在過去兩個月中，3G用戶數出現了快速增加，目前在全球范圍內已經達到了173萬。截至2004年1月1日，全球使用cdma2000（包括CDMA1X）系列和WCDMA標準制式的3G用戶數已經達到了7300萬。
從全球來看，3G商用在部分地區已取得了初步成功。
第四，我國3G處在黎明的前夕。我國對3G一直采取積極穩健的態度，目前，我國正在進行第二階段的網絡技術試驗，或稱外場測試。自今年3月起，開始啟動WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA的測試工作，由6大運營商分別在北京、上海、廣州三地進行。測試的重點包括：3G網絡覆蓋、容量等性能試驗；不同3G技術之間、3G和2G技術之間的干擾、共存；各種3G業務及業務兼容性試驗；3G終端和系統之間互操作試驗；3G和2G之間的互操作試驗。
預計此階段試驗將在今年10月份完成，試驗將對我國對3G的決策工作起到重要的參考作用。由于此次試驗由運營商參與，且屬于網絡試驗。因此，預計若此次試驗結果令人滿意的話，我國的3G牌照發放工作有可能順勢展開。
趨勢分析3G一波三折，曾經有一段時間，人們對3G的前途失去了信心，并在今天留下了心理陰影。對3G問題，我國應如何把握呢？筆者認為，目前，3G已處在商用的爆發階段，由于3G技術和產品的成熟，3G的商用已不容置疑地擺在了我們面前。歐美等國運營商加緊部署3G網絡以及日韓等國3G用戶的快速增長，表明3G已經成為全球移動通信領域新的成長點，我國需要當機立斷，盡快開展3G牌照的發放工作和商用部署工作。這樣才不至于坐失機遇，在本來領先的移動網絡建設中落后。同時，3G也為國內的電信制造商提供了絕佳的機遇，這也是我國移動通信產業的一次發展良機。
應該說，目前3G還存在一些問題，主要表現在市場還處在啟蒙階段，殺手級的業務還沒有呈現，終端還不夠多。在我國，政府將考慮對市場競爭度的把握，涉及3G網絡發放幾張牌照的問題，同時，還將考慮設備國產化問題。這些問題已經屬于次要矛盾，目前最重要的是要選擇恰當時機盡快推動3G網絡平臺的建設，這才是解決以上矛盾的關鍵環節和引導環節。
這主要是因為我國3G網絡建設不同于西方發達國家，我國移動話音用戶市場還有很大的成長空間，這就能夠避免出現因為發展初期新應用新業務不足無法支撐網絡生存的狀況。同時，我國有迫切需要進入移動市場的“新”運營商，中國電信和中國網通如果被允許經營移動通信業務，其網絡建設必然會選擇3G，這從中遠期的網絡成本上要遠遠低于2G技術。此外，盡快發放3G牌照，對解決現有的小靈通（PHS）的矛盾，也有重要的戰略意義。目前，日本都已經棄PHS而轉攻3G，其目的十分明顯，即要糾正自己早期大上帶有強烈本土化特征的PHS導致失去移動領域國際領先地位的失誤，重新用全球性的先進技術武裝自己的移動通信產業，實現在該領域的戰略性崛起。如果我國反其道而行之，將是不明智的，這關鍵還是政府的決策引導問題，而不能抱怨運營商?？傊?，3G不是一蹴而就的，如果遲遲不進行網絡的建設，其他的矛盾將繼續積聚，難以得到根本性的解決。
2.3.5GHz寬帶固定無線接入的推廣應用
3.5GHz寬帶固定無線接入技術MMDS，是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術。今年4月份，第三批3.5GHz寬帶固定無線接入頻率評選（招標）工作在我國進行，使MMDS技術在我國的應用進一步擴大，這也使3.5GHz固定無線接入技術成為今年業界的熱點之一。
在此次評選（招標）工作中，中國電信、中國網通、中國移動、中國聯通、中國鐵通五大運營商分別獲得河北、山西、內蒙古等27個?。▍^）的3.5GHz頻段2×30MHz頻率使用權，并將獲準經營相應電信業務。加上此前的兩次3.5GHz頻率使用權分配，我國3.5GHz頻段已在絕大部分地區分配完畢。這表明，我國的3.5GHz寬帶固定無線接入進入了規模商用。
前一段時間，無線電管理局副局長劉巖率領由無線電管理局、電信管理局、電信研究院共同組成的調研組，對第二批3.5GHz中標企業的工作情況進行了調研。通過調研發現，在第二批中標的9家企業中有7家建設開通了網絡，這7家企業在一半以上的中標城市建設了自己的網絡。目前運營商傾向于提供的業務包括：語音接入業務（本地和IP電話），數據專線業務，Internet接入業務等。調研中還發現，如果將3.5GHz網絡作為單一網絡來經營，盈利困難比較大，特別是對于大型企業。調研中，運營企業對進一步獲得3.5GHz頻率資源表現出了很大熱情。
趨勢分析寬帶固定無線接入技術因為其高帶寬、建設速度快、接入方式靈活等特點，受到了業界的關注。但這項技術也有其局限性，比如高頻段26GHz的LMDS技術受天氣影響較大，而3.5GHzMMDS技術在我國又受到了帶寬不足等因素的限制。因此，對于寬帶固定無線接入技術，我們應該回歸理性的認識。它具有自身的優勢，但也有其固有的缺陷，因此在應用中要實事求是。
就目前重點推廣的3.5GHz技術來看，運營商的經營經驗表明，若單獨把MMDS技術作為一個獨立網絡來運作，由于其技術、用戶規模和頻率帶寬的限制，較難實現盈利。因此，我們應該進一步放寬眼光，把它推廣至更大的應用領域。比如可以考慮像現在某些運營商所采用的，將之作為移動基站的回路。
對于3.5GHzMMDS技術，我們一方面要積極推動其綜合業務的應用，比如數據增值業務的開發和經營。同時也要從全局的角度考慮，使之成為移動通信網絡的有效補充手段。這樣才能充分發揮3.5GHz頻段的效率。未來，隨著3G技術的商用，3.5GHz將有望成為移動網絡重要的接入補充手段，并對3G網絡的搭建起到支撐作用。
3.沸沸揚揚的WLAN標準之爭
無線局域網技術WLAN（Wi－Fi），其技術標準為802.11，可實現十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發展的主要是802.11b標準的WLAN網絡，支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項新技術，WLAN在歐美等國快速發展，在我國近兩年也得到了幾大運營商的追捧。而自去年開始的WAPI標準之爭，吸引了全球的關注目光。
2003年5月12日，由中國寬帶無線IP標準工作組負責起草的無線局域網兩項國家標準（即WAPI標準），由國家信息產業部報送國家標準化管理委員會正式頒布。2003年12月1日，國家認證認可監督管理委員會2003年第113號公告，宣布對無線局域網產品實施強制性產品認證，要求所有產品都要加載我國擁有自主知識產權的安全保密協議WAPI，從2004年6月1日起，不符合WAPI標準的無線局域網產品不得出廠、進口、銷售或者在其他經營活動中使用。但2004年4月22日，國務院副總理吳儀表示中國已經同意美方提出的要求，不在2004年6月1日最后期限到來之時強制實施WAPI標準。2004年4月29日，國家質檢總局、認監委、國標委聯合了2004年第44號公告。公告強調：WAPI標準實施時間只是推遲，并沒有取消，也沒有取消標準的強制性屬性。
筆者認為，之所以出現WAPI標準之爭，除了國家出于自身信息安全的考慮外，我國無線通信設備廠商希望成長壯大，占領新興技術市場的渴望也是重要因素。但該標準的無限期推遲，也暴露出一些問題。那就是，我國的無線技術的核心能力，與國際水平相比還有一定差距，還難以撼動國際主流的技術集團。同時，我國通信技術標準的制訂策略，還存在封閉性的問題，這也是其受到國際社會普遍攻擊的重要原因。當然，WAPI標準的推遲執行，也是出于更大的國家利益的考慮。
趨勢分析WAPI標準之爭，表明WLAN技術在全球的重要戰略地位。其戰略意義不只在于網絡的部署、用戶的發展、業務的經營范疇，更在于其對IT通信產品領域的巨大拉動力量，特別是對計算機芯片的突出貢獻。因此，我國應該積極推進WLAN核心技術的研究工作，這不僅涉及通信產業，而且涉及IT領域的巨大利益。
拋開WAPI標準之爭，我們如何把握WLAN技術的發展趨勢呢？應該說，WLAN在我國目前的工作，陷入了低潮階段。這主要是受制于WLAN技術自身的限制，比如其漫游性、安全性、如何計費等等，還沒有得到妥善的解決。另外，高端商業用戶的不足，使網絡建設的投資收益比較低，因此也影響了運營商的積極性。未來，隨著技術的進一步成熟，WLAN技術將在特定的區域和范圍，特別是熱點區域和高速信息接入領域，發揮對移動通信網絡的重要補充作用。3G網絡商用后，WLAN將成為彌補3G固定區域高速覆蓋的不足。總體來看，WLAN具有很強的生命力，但其在運營領域的發展速度估計會低于過去的預期。
4.寬帶無線技術新寵WiMAX
有資料顯示，“WiMAX”已經成為近期互聯網上搜索量最大的通信關鍵詞，該項技術以其遠覆蓋和高帶寬特性，成為無線業界的新寵。
WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作系統，其技術標準為IEEE802.16。WiMAX也組織了自己的聯盟。目前這個聯盟已經發展了數十家會員，該聯盟由Intel牽頭，我國中興通訊也名列其中。WiMAX的目標是促進IEEE802.16的應用。
WiMAX相對于Wi－Fi的優勢主要體現在Wi－Fi解決的是無線局域網的接入問題，而WiMAX解決的是無線城域網的問題。Wi－Fi只能把互聯網的連接信號傳送到300英尺遠的地方，WiMAX則能把信號傳送31英里之遠。Wi－Fi網絡連接速度為每秒54兆，而WiMAX為每秒70兆。有專家認為，WiMAX的覆蓋范圍和傳輸速度將對3G構成威脅。在成本等各個方面的優勢使得業內人士將WiMAX技術看作是一項打破產業格局的技術。
近期，英國電信（BT）、法國電信、Qwest通信公司、Reliance電信和XO通信加入了WiMAX論壇，目前WiMAX論壇已經擁有98個成員，運營商占25％。今年初，Intel也宣布，下半年開始將會在其生產的芯片中部分采用WiMAX標準。
趨勢分析對于今天異常火熱的WiMAX技術，我們該如何看待？它會成為3G技術的終結者嗎？筆者認為，這種觀點不盡正確。首先，從技術自身角度來看，WiMAX還不具備公眾移動通信網絡的廣域漫游、安全特性、終端便攜等移動特性。其次，WiMAX標準還不成熟，因此預計商用還需要至少兩年以上的時間，規模普及還要五年左右的時間。其三，WiMAX的特點是高速的數據傳輸能力，但其還沒有對實時話音業務的高效支持能力，這將限制其作為公眾移動通信的應用。其四，WiMAX的產業規模以及技術和設備成熟性還遠遠難以和3G相抗衡，其推廣期也將滯后于已經開始啟動的3G技術。其五，WiMAX技術有可能受到傳統移動通信運營商或制造商的抵制，從而限制其發展。
對于WiMAX技術，筆者認為它具有巨大的潛力，但尚處在襁褓階段，目前還難以對當前的全球無線通信格局產生重大的影響。由于3G的實施，WiMAX將可能成為未來3G網絡的補充手段，在高速信息接入領域發揮其特性。但受其自身移動性和話音支持能力的限制，WiMAX不大可能殺死3G。
5.超寬帶無線接入技術UWB
無線技術領域的活躍除表現在新技術不斷涌現外，還表現在其傳輸能力的不斷拓展。近兩年，一項超高速的無線接入技術受到了大家的關注，那就是UWB。
UWB是一種時域通信技術，它采用超短周期脈沖進行調制，把信號直接按照0或1發送出去，而不使用載波，這與此前的無線通信截然不同。脈沖調制產生的信號為超寬帶信號，譜密度極低，信號的中心頻率在650MHz～5GHz之間，平均功率為亞毫瓦量級，抗干擾和多徑的能力強，具有多個可利用信道。與CDMA系統相比，時域通信系統結構簡單，成本相對較低。UWB技術具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。
UWB最引人注目的特點是具有很高的數據傳輸速率。XtremeSpectrum公司預測，他們即將開發出的產品具有在10米內傳輸約100Mbps的能力，Intel則把目標定在了500Mbps。
趨勢分析對于UWB技術，我們應該這樣看待，它以其獨特的速率鋒芒以及特殊的應用范圍，也將在無線通信領域占據一席之地。由于其高速、窄覆蓋的特點，它很適合組建家庭的高速信息網絡。它對藍牙技術具有一定的沖擊，但對當前的移動技術、WLAN等技術的威脅不大，甚至可以成為其良好的能力補充。
三、走勢把握：接入多元網絡一體綜合布局代表方向
以上，就當前無線通信領域的熱點和焦點問題進行了敘述和討論。那么，我們該如何把握中期未來無線領域的發展趨勢呢？
首先，無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍，不同的適用區域，不同的技術特點，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可實現互補效應。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數據接入，而UWB可實現近距離的超高速無線接入。因此，在政策上我們應該綜合推進各種無線接入的發展，推進組網的一體化進程，通過建網的接入手段多元化，實現對不同用戶群體的需求覆蓋，達到市場細分和業務的多元化，解決移動通信發展不均衡的狀況。
其次，我國政府應該給企業配置更多的無線頻率資源，推進不同技術相關頻譜的規劃和應用工作。這樣才有利于不同的企業根據不同的發展策略和市場需求，綜合地規劃自己的無線通信網絡，實現資源的有效配置和利用。當然，政府也需要加強對有限頻率資源的管理，對于企業閑置不用的頻率占用，考慮適當的手段予以收回。
其三，從公眾移動通信網絡發展來看，3G已經成為全球包括中國移動網絡演進的主要進程。從歐美發達國家的經驗來看，由于其移動話音用戶的普及率高，通過發展用戶實現增長的模式已成為歷史。因此，他們期望通過3G搭建更大的業務平臺，從而實現利潤的新來源。由于3G技術的成熟，目前3G商用網絡部署已經在全球范圍內啟動。就我國而言，也要借鑒歐美的經驗，在用戶數量增長放緩之前，就應提前培育新興移動市場。目前，政府應該開始積極考慮3G牌照發放和商用問題，把握住這個移動業界的巨大歷史機遇。
其四，從寬帶無線接入技術來看，全球該領域發展十分火熱。該領域的發展呈現出向高帶寬快速躍進、覆蓋范圍逐步擴張的趨勢。未來，該領域還可能出現更強大的新技術，從另一個角度對整個無線通信產業起到推進作用。但從近期來看，我們對寬帶無線接入技術發展應該有一個理性的態度和科學的把握。目前的寬帶無線接入技術主要集中在固定環境下的高速接入，其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網絡抗衡。在發展中，我們應該從全局的觀點來把握，使之成為與移動網絡互補的重要技術手段，這樣既可以充分發揮其技術個性，又防止出現不必要的資源競爭和浪費。
其五，未來的無線通信網絡應該是怎樣的呢？專家認為，未來的無線通信網絡將是一個綜合的一體化的解決方案。各種無線技術都將在這個一體化的網絡中發揮自己的作用，找到自己的天地。從大范圍公眾移動通信來看，3G或超3G技術將是主導，從而形成對全球的廣泛無縫覆蓋；而WLAN、WiMAX、UWB等寬帶接入技術，將因其自己不同的技術特點，在不同覆蓋范圍或應用區域內，與公眾移動通信網絡形成有效互補。
其六，更遠的未來，按當前專家們的預想，通信信息網絡將向下一代網絡NGN融合。在未來NGN概念中，固定網絡將形成一個高帶寬、IP化、具有強QoS保證的信息通信網絡平臺。在這一平臺上，各種接入手段將成為網絡的觸手，向各個應用領域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網或城域網方案，都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體，各種接入方式綜合發揮效用，各種業務形成全網絡配置的一體化綜合網絡。當然，這一進程將是漫長的，也必將遇到很多挫折。
下一代網絡（NGN）引發了許多的觀點和爭論。有的專家預言，不管下一代網絡如何發展，一定將要達到三個世界，即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網莫屬，但高速骨干傳輸的發展也對光纖提出了新的要求。
（1）擴大單一波長的傳輸容量
目前，單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s，并已開始進行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會議上，美國已提出對40Gbit/s系統引入一個新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進行深入探討，也許不久的將來就會出現一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實現超長距離傳輸
無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術，實現2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進一步改善光纖指標，采用拉曼光放大技術，可以更大地延長光傳輸的距離。
（3）適應DWDM技術的運用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系統已經運用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統已在開發并取得很好的進展。DWDM系統的大量使用，對光纖的非線性指標提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標準（G.650.2）最近也已完成，當光纖的非線性測試指標明確之后，對光纖的有效面積將會提出相應指標，特別是對G.655光纖的非線性特性會有進一步改善的要求。
1.2光纖標準的細分促進了光纖的準確應用
2000年世界電信標準大會批準將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標準的細分促進了光纖的準確使用，細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求（如有些光纖幾何參數的容差變小），明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統中使用的光纖的不同指標要求（如PMD值的規定），并提出了一些新的指標概念（如“色散縱向均勻性”等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進，或有重要的提升；都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整，是值得注意的光纖技術新動向。
1.3新型光纖在不斷出現
為了適應市場的需要，光纖的技術指標在不斷改進，各種新型光纖在不斷涌現，同時各大公司正加緊開發新品種。
（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現有傳輸系統的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統中，據稱很適合于拉曼放大器的開發與應用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總容量10.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發負色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標的要求，并簡化了色散補償的方案，在長距離無再生的傳輸中表現出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。
（2）用于城域網通信的新型低水峰光纖
城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本，還需要考慮非波分復用技術（CWDM）應用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統被極大地優化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網的設計可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運用這種負色散光纖與G.652光纖或G.655標準光纖，利用它來做色散補償，從而避免復雜的色散補償設計，節約成本。如果將來在城域網光纖中采用拉曼放大技術，這種網絡也將具有明顯的優勢。但是畢竟城域網的規范還不是很成熟，所以城域網光纖的規格將會隨著城域網模式的變化而不斷變化。
（3）用于局域網的新型多模光纖
由于局域網和用戶駐地網的高速發展，大量的綜合布線系統也采用了多模光纖來代替數字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因為局域網傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發光二極管，價格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑，容易連接與耦合，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標準，但由于局域網發展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標準型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應用，但在北美及歐洲大多數國家很少采用。針對這些問題，目前有的公司已進行了改進，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區別于傳統的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態分布進行了調整，以配合850nm和1300nm兩個窗口的運用，這種改進可能會為50/125pm光纖在局域網運用找到新的市場。
（4）前途未卜的空芯光纖
據報道，美國一些公司及大學研究所正在開發一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導致的干擾現象，可以支持更多的波段，并且它允許較強的光功率注入，預計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業界人士也十分關注這一技術的發展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實用，就能解決現有光纖系統長距離傳輸的問題，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩定性、側壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對于這種光纖的現場使用還需做進一步的探討。
2光纜技術的發展特點
2.1光網絡的發展使得光纜的新結構不斷涌現
光纜的結構總是隨著光網絡的發展、使用環境的要求而發展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來，光纜結構的發展可歸納為以下一些特點。
1）光纜結構根據使用的網絡環境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件還有可依據的細分的標準及指標；
2）光纜結構除考慮光纜使用環境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護方法有關，必須統一考慮，配套設計；
3）光纜新材料的出現，促進了光纜結構的改進，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進。
不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結構的發展趨勢，新的光纜結構以及在現有結構上不斷改進的各種結構也在不斷涌現，出現了如下一些類型。
·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統的光纜相同，但它具有生產、運輸、施工和維護上的一些優點。首先是方便，因為阻水材料不含粘性脂類，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續、易搬運，設備投資小、成本低，生產使用中也顯得干凈衛生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。特別是在接入網室內纜和用戶纜中，好處更加明顯。
·生態光纜：一些公司從環境保護及阻燃性能的要求出發，開發了生態光纜，應用于室內、樓房及家庭?，F有光纜中使用的一些材料已不符合環保的要求，如PVC燃燒時會放出有毒性氣體，光纜穩定劑中有時含鉛，都是對人體及環境有害的。2001年ITU-T已通過了一項L45建議——“使電信網外部設備對環境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產品對環境的影響。由于環境因素正日益受到重視，對通信外部設備，特別是光纜產品規定這樣的指標已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達到環保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發了一些新材料，如對室內用纜，開發了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。
·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應海底的環境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴格。
·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區別于海底光纜而提出來的另一類結構的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設使用。這種光纜區別于海底光纜的環境，需要的光纖數不多（中等），但要求結構簡單、成本較低，易于安裝和運輸，便于修復和維護。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設類似的水下光纜提供了一組規范，隨后也有可能形成相應的國際標準。
·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統的運用，各種微型的光纜結構已在設計和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數，光纜重量要準確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網，特別是用戶駐地網絡中綜合布線系統很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運用的智能管道中就非常適合這種安裝。
·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯（PE）及光纖護套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優異性能，對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。
·全介質自承式光纜（ADSS）：全介質光纜對防止電磁影響及防雷電都有優良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網中已得到大量的應用。預計2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設環境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時間內，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進的課題。
·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現了很長一段時間，近年來一直在改進和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達數十公里，光纖在這樣的多層保護管中得到了充分的機械保護。預計從現在到2005年，OPGW光纜的需求將會逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預計可達到20000km。當然對OPGW光纖的防雷問題一直是業界十分關注的問題，也應配合具體環境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護。
2.2光纜的自動維護、適時監測系統已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要。在已開通的光網絡中，光纜的維護和監測應該是在不中斷通信的前提下進行的，一般通過監測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態，更有效的方式是直接監測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網絡維護的建議書，對光纜的預防性維護和故障后維護規定了詳細的維護范圍和功能，但已經不能滿足當前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的“光纜網絡的維護監測系統”（L.40建議）。為了進一步縮短檢測及修復時間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監控系統，能在1s內發出故障告警，3min內找到故障點，且工作人員可以遙控操作，據稱該系統還將開發有故障預測及對斷纖（纜）的快速反應能力。日本、意大利等國電信企業也提出了一些系統方案。
·日本NTT方案：在局內運用光纖選擇器與系統的測試設備和傳輸設備相連形成了一種可對光纖狀況進行實時監測的系統，保證有用信號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預選監測出來及時傳送到維護中心進行適當處理，避免不良狀況進入有用的光傳輸信道，從而起到在運行中對整個光通信系統的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監測外部設備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當水滲人接頭盒時，吸水性物質會膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監測中心的OTDR上就會反映出來。
·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續光纜監測系統。主要特點是將光纜網絡、光纖及光纜護套的監測綜合在一起，既利用了OTDR系統周期性地對光纖的衰減進行監測，發現有衰減變化即發出警報，并進行故障定位，同時也能連續監測光纜護套的完整性，包括護套對地絕緣電阻的監測，發現問題（如護套進水等）即馬上告警，達到更全面地預告故障發生的目的。
比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護支撐系統的方案可見：日本方案在OTDR自動適時測試光纖的基礎上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設水敏傳感器并進行護套監測，形成了一套較完整的自動維護、支撐系統，真正做到不中斷光通信的維護。意大利的方案中除監測光纖性能以外，還考慮了護套絕緣電阻的自動監測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護應是一種發展方向。
3通信電纜的發展特點
3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數字通信新業務服務
原有的電纜網絡雖然可以支持一些數字新業務，但是在實際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質量上仍有一定的限制。對于新的網絡當然是以光纖為主，對于光纖所不能達到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網絡的地區，應該考慮新型寬帶結構的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護套市內通信電纜），以便更能符合新業務發展的需要。一些公司對現有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結論是所研究的電纜（即現有的HYA市話電纜）不能達到5類電纜的技術要求，戶外電纜要實現j類電纜的特性，必須通過特殊的設計和制造來達到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標準（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴展到100MHz，可供數字網絡使用。IEC對此問題也進行過較長時間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數字接入電信網絡的多對數電纜”提出了0.4～個0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應的標準。
3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統發展的超蟄
隨著智能化大樓、智能化建筑小區對寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時收發寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠端串音功率等一些指標，因此在工藝和結構上要做一定的改進才能達到。6類電纜在超5類的基礎上，又提高了傳輸頻帶，達到250MHz，其相應的指標也有較大的提高。同時，6類電纜要求不但有嚴格的工藝，而且不少廠商在結構上也有一定的改進和創新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結構隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。
3.3物理發泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發展前景
由于移動通信的高速發展，無線電基路用物理發泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結構的室內電纜、路由連結電纜都有了較大的市場需求。同時，隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴大，基站站數的增多，以及邊緣地區（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內等用戶）對移動信號的要求不斷提高，預計這類電纜將會有較好的發展前景。但對電纜指標的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結構應不斷改進，以與之適應。
4光纖光纜及通信電纜技術與產業發展中幾個值得思考的問題
4.1積極創新開發具有自主知識產權的新技術
雖然這幾年來，我國光纜電纜技術有很大發展，有一些具有自主知識產權的技術已在發揮作用，但是應該看到這種比例仍是很小的，國內有近200家光纖光纜廠，但大多產品單一，沒有自主的知識產權，技術含量較低，競爭力不強。有資料統計，1997～1999年國內企業申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達550件，其中光纖光纜37件。還有資料報道：從1997年以來，國內光通信核心技術專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應該把開發具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重，爭取創造更多的光纖光纜專利。
4.2開發具有先進技術水平、與使用環境、施工技術相配套的新產品
電信網絡在不斷發展的同時也對光纜電纜產品不斷提出新的要求。不難發現，光纜的結構越來越依賴于使用的環境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發中，會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶駐地網的建設不斷展開，新一代的光纜結構和施工技術也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統的全套技術而有一系列新的變化，以便有限的敷設空間得到充分、靈活的利用。這當中也包含了若干光纜設計、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術課題。一些國家或公司已取得了一些經驗，正逐漸形成新的系統技術專利。我國的用戶眾多，接入網和用戶駐地網具有很多的特色，對接入光纜也會有更多的要求，為我們研究和創新接入網和用戶駐地網光纜結構提供了很好的機會。應該說，多數光纜技術我們是跟在國外最新技術的后面，雖然緊跟了先進技術，但自我創新的成份太少。今后應當在這方面下些功夫，走自己的創新之路。在有中國特色的接入網及用戶駐地網中多采用一些有中國特色的光電纜產品。
4.3利用已有設備與技術,改善HYA市話電纜的相應特性,為數字業務提供更好的服務
對于已經敷設的銅電纜，我們只能在現有條件下盡量利用其特性開通數字新業務。而現有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業務，但是容量有限，當ADSL數量增大到一定限度后還是會出現干擾問題，而且還會影響以前開通的業務。因此，對新敷設的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標要求，為將來開通更多更好的新業務作好準備?，F有的市話電纜生產廠商應深入研究自身的生產工藝，在不改變（或不大改變）生產設備的情況下，認真設計和精心制造，把現有電纜的技術水平提高一個檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓數字新業務提供高質量的通道。
4.4改進光纜電纜的施工和維護方法
目前，為了適應城市施工的特點，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術安裝光纜，同時對光纜網進行自動監測，保證光纜網絡不中斷通信維護。與此相適應的是需要開發相應的元器件、工具和設備，并且要在體制上作一些改進與之相適應。ITU對NH開發光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內定位的指標及意大利提出的光纖纖芯與光纜護套指標綜合監測等方案都十分重視。在現代化的光網絡中，這些方式已經起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網絡工作的可靠性，在施工和維護中降低成本、節省勞力、節省時間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網絡的自動監測維護系統和提高光纜網絡的不中斷維護水平已勢在必行。
4.5冷靜地審視當前電信市場的發展，促進光纖光纜和通信電纜產業的發展
2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當然與世界電信行業的整體下滑以及寬帶網絡泡沫的破滅有很大關系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴產過多的影響。據資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產能將達到1.65～1.75億光纖公里，遠遠超過了實際需求。加上當前電信基礎建設的不景氣，光纖過剩的現象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經濟大形勢發展的影響，特別是與整個電信行業的發展有密切的關系，但應看到，在擠出了網絡泡沫的水份之后，隨著光纖網絡從骨干網的擴建到接入網、城域網的擴散以及向用戶駐地網的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數字電纜的市場必將增長。據KMI預計，2003年世界光纖市場將開始有較大的增長，而到2004年的市場規模將超過敷設量最高的2000年。
隨著數字網絡技術的迅猛發展，無線傳播領域正在引發一場深刻的技術革命，就在這一兩年間，無線數字媒體的類型驟然豐富，除傳統媒體之外，手機電視、車載移動電視，樓宇分類電視，多媒體信息亭、地鐵多媒體信息系統等新興媒體紛紛涌現，移動接收是個熱點，尤其是廣播電視的移動接收，成為發展方向之一?，F階段,廣播的移動接收算是在一定程度上解決了。但是電視的移動接收問題要比廣播的移動接收困難得多，所以至今還沒有得到很好解決。但我覺得，已經快接近目標。
一、數字電視地面廣播（DTTB）
在現代通信中，通信傳輸手段主要是光纖、衛星、數字微波等，加上地面無線電視廣播電視發射構成信息主體。目前在我國數字電視按信號傳輸方式可以分為地面無線傳輸數字電視、衛星傳輸數字電視、有線傳輸數字電視三類。而移動電視是數字電視地面廣播的重要應用。數字電視地面廣播在應用需求上要求實現移動和便攜接收的功能，使整個技術系統的要求最高。它具備無線數字系統所共有的優點，較之衛星接收，有實現容易、價格低廉的特點；較之有線接收不易受城市施工建設、自然災害戰爭等因素造成的斷網影響；數字電視地面廣播通過電視臺制高點天線發射無線電波，覆蓋電視用戶，用戶通過接收天線和電視機收看電視節目，主要的受眾也是針對本地區的。完善的數字電視地面廣播系統所具備的蜂窩單頻網功能，不僅提高了頻譜的利用率，而且可應用與寬帶無線接入市場；而移動和便攜的獨特優勢使該系統能滿足現代信息社會"信息到人"的要求，也就是無論何人何時在何地均能任意獲取他想得到的信息。
二、移動接收所遇到的主要問題
移動接收采用的方式是無線數字信號發射、地面接收。因此，移動接收所遇到的問題之一就是衰落，這是所有無線通信系統都會遇到的問題。對于固定接收可以采用分集接收等方法予以克服，但對于移動接收而言分集接收的方法顯然不實用，因此衰落問題尤為突出。電波在沿地表傳播中會受到各種阻礙物的反射、散射和吸收，實際到達收信天線處的電波除了來自發射天線的直接波外，還存在來自各種物體（包括地面）的反射波和散射波。反射波和散射波在收信天線處形成干涉場，此外，在移動通信中，還存在因移動臺（天線）的快速移動而劃過顛簸的波節和波幅的駐播現象及由于多普勒效應而造成的相移，凡此種種原因，就使得實際移動臺接收到的場強在振幅和相位上均隨時隨地在急驟變化，使信號很不穩定，這就是無線電波的衰落現象。衰落的嚴重程度通常隨頻率或路徑長度的增加而增大。目前還無法對衰落進行精確的預測，但區分繞射衰落和多徑衰落兩種不同類型的衰落是十分重要的。前者為慢衰落，短期信號中值電平在長期中的起伏；后者為快衰落，即瞬時信號電平在短期中的起伏。這兩種衰落的表現和影響是不同的。另外，與其他無線通信系統不同的是，移動接收的關鍵點是移動。因此，移動接收還存在一個其他無線通信不會遇到的問題，這就是多普勒效應。
在日常生活中，我們會注意到遠處迎面駛來發出警報聲的警車在離你越近時，汽笛聲的音調越高。從警車到達你所在位置開始，音調開始降低，而當警車離開你后，聽到的音調會越來越低，這種現象就稱為多普勒效應。奧地利物理學家多普勒是這樣解釋這種現象的：朝你駛來的警車發出的聲波對你而言稍微壓縮從而相對集中，這時你聽到的聲音波長短于該聲源靜止時的波，而短波音調是高的。相反，離你而去的聲源的聲波稍微擴散，這時你聽到的波長比該聲源靜止時的波長長，長波音調是低的，這樣的效應對電磁波同樣適用。比如一個趨近我們的天線發出的信號，它的頻率高于該天線相對于我們靜止時的頻率，波長相對變短；相反，一個離我們遠去的天線發出的信號，其頻率則會低于該天線在相對我們靜止時相對于我們的頻率，波長相對變長。同時波長的位移量與天線的運動速度存在正比關系，即速度越快，則波長移動越大。以上現象就是多普勒效應（Doppler）。系統方面，移動接收還要考慮覆蓋網的建設，接收機（特別是便攜機）的耗電，接收天線的安裝等問題。從基本原理考慮，模擬廣播電視信號是不宜實現移動接收的。為了解決移動接收中遇到的問題，廣播電視信號必須首先實現數字化。利用數字技術無線接收，可有效解決以上問題。只要在信號有效覆蓋范圍內，所有移動交通工具，只要配有接收設備，都可以接收數字移動電視信號。三、移動接收中的關鍵技術--OFDM
OFDM是正交頻分復用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）的縮寫，是在嚴重電磁干擾的通信環境下保證數據穩定完整傳輸的技術措施。OFDM的基本原理是：高速信息數據流通過串/并變換，分配到速率相對較低的若干子信道中傳輸，每個子信道中的符號周期相對增加，這樣可減少因無線信道多徑時延擴展所產生的時間彌散性對系統造成的碼間干擾。另外，由于引入保護間隔，在保護間隔大于最大多徑時延擴展的情況下，可以最大限度地消除多徑帶來的符號間干擾。如果用循環前綴作為保護間隔，還可避免多徑帶來的信道間干擾。OFDM的特點是各子載波相互正交，擴頻調制后的頻譜可相互重疊，不但減少了子載波間的相互干擾，還大大提高了頻譜利用率。主要技術特點如下：1）可有效對抗信號波形間的干擾，適用于多徑環境和衰落信道中的高速數據傳輸；2）通過各子載波的聯合編碼，具有很強的抗衰落能力；3）各子信道的正交調制和解調可通過離散傅利葉反變換和離散傅利葉變換實現；OFDM能夠有效地對抗衰落和多普勒現象帶來的負面影響，使受到干擾的信號能夠可靠地接收。OFDM碼率低，又加入了時間保護間隔，具有極強的抗干擾能力。其多徑時延小于保護間隔，所以系統不受碼間干擾的困擾。在有關移動接收的幾種標準的制定過程中，都采用OFDM作為其核心技術。
Abstract：This paper presents the elements and the characteristic of the Ocean Energy Generation Technology，and recommend the actuality of the Ocean Energy Generation Equipment.
Key word：Ocean Energy;Ocean Energy Generation Technology;reproducible Energy
1.引言
2008年全球一次能源消費量為143851TWh，其中81.2%來自化石燃料。隨著礦物燃料的日趨枯竭，世界主要海洋國家紛紛將目標轉向蘊藏豐富能源的海洋，不斷加大科技和資金投入，以期在海洋可再生能源開發利用的“爭奪戰”中搶得先機。海洋能主要指波浪能、潮流能（海流能）、潮汐能、溫差能和鹽差能等可再生能源。海洋能總量是巨大的，據估計與全球一次能源消費能源的50%相當，其中，全球海浪發電的理論儲量為29500TWh/年左右，全球潮汐（含潮流）發電的理論儲量為7800TWh/年左右，全球海洋熱發電轉換的理論儲量為44000TWh/年左右，全球鹽差能的理論儲量估計為1650TWh/年左右。雖然海洋能源分布不均勻，但在每一個海岸，往往不止一種形式可以供應當地的電力需求。我國重視海洋可再生能源的開發利用，將包括海洋能在內的新能源產業視為引領我國未來經濟社會可持續發展的七大新興戰略性產業之一。近年來，我國先后設立了“908專項（我國近海海洋可再生能源調查與研究項目）”和“海洋可再生能源專項資金”支持計劃等，支持海洋能的海島獨立發電系統與并網示范工程、關鍵技術產業化、新技術研究試驗以及公共支撐服務體系建設等，并擬在海洋能資源豐富地區建設海洋能示范電站，開展萬千瓦級潮汐電站建設工作。
2.國外海洋能發電技術現狀
2.1 波浪能發電技術
現階段，波浪能發電技術的基本原理是：利用物體在波浪作用下的升沉和搖擺運動將波浪能轉換為機械能，或利用波浪的爬升將波浪能轉換成水的勢能。波浪能轉換系統一般包括三級能量轉換機構：一級能量轉換機構將波浪能轉換成某個載體的機械能;二級能量轉換機構將一級能量轉換所得到的能量轉換成旋轉機械的機械能;三級能量轉換通過發電機將旋轉機械的機械能轉換成電能。根據一級能源轉換系統的原理，波能發電技術可分為振蕩水柱技術、筏式技術、收縮波道技術、點吸收（振蕩浮子）技術和鴨式技術等。振蕩水柱技術是利用空氣作為轉換介質的，其優點是轉動機構不與海水接觸，防腐性能好，安全可靠，維護方便;其缺點是二級能量轉換效率較低。目前，國外建成的振蕩水柱發電裝置有英國的LIMPET電站（500kW固定式）、葡萄牙的400kW固定式電站和澳大利亞的500kW漂浮式裝置。應用筏式技術的發電裝置主要由鉸接的筏體和液壓系統組成，其優點是設備抗浪性能較好，缺點是設備成本高。目前，國外建成的筏式發電裝置有英國Cork大學和女王大學研究的McCabe波浪泵波力裝置和蘇格蘭Ocean Power Delivery公司的Pelamis（海蛇）波能裝置。
應用收縮波道技術的發電裝置主要由收縮波道、高位水庫、水輪機和發電機組成，其優點是一級轉換沒有活動部件，可靠性好，維護費用低，在大浪時系統出力穩定;不足之處是小浪下的系統轉換效率低。目前，國外建成的收縮波道發電裝置有挪威350kW的固定式收縮波道裝置以及丹麥的WaveDragon。
應用點吸收技術的發電裝置主要由相對運動的浮體、錨鏈、液壓或發電裝置組成，其主要特點是點吸收式發電裝置的尺度與波浪尺度相比很小。目前建成的點吸收式發電裝置有英國的AquaBuOY裝置、阿基米德波浪擺、PowerBuoy以及波浪騎士裝置。
應用鴨式發電技術的發電裝置的橫截面成鴨蛋形，發電效率很高，在短波時的一級轉換效率接近于100%，但抗風浪能力有待提高。
2.2 潮流能（海流能）發電技術
潮汐是一種周期性海水自然漲落現象。在太陽和月球引力作用下，海水作周期性的運動，它包括海面周期性的垂直升降和海水周期性的水平流動。垂直升降部分為潮汐的位能，被稱為潮差能;水平流動部分為潮汐的動能，被稱為潮流能。潮流能的主要特點是：
①較強的規律性和可預測性;
②功率密度大，能量穩定;
③潮流能的利用形式通常是開放式的，不會對海洋環境造成大的影響。
一般說來，最大流速在2m/s以上的水道，其潮流能均有實際開發的價值。
新型潮流能發電裝置作為一種開放式的海洋能量捕獲裝置，無需巨額的前期投資;利用該裝置發電時，由于葉輪轉速慢，不產生大的噪聲，不影響人們的視覺環境，各種海洋生物仍可以在葉輪附近流動，因此可保持良好的地域生態環境。潮流能發電裝置根據其透平機械的軸線與水流方向的空間關系可分成水平軸式和垂直軸式2種結構。垂直軸式發電裝置研究起步較早，目前國外主要的設備樣機有加拿大Blue Energy公司的Davis四葉片垂直軸渦輪機、意大利Ponte di Archimede International SpA公司和Naples大學航空工程系合作研發的Kobold渦輪垂直軸水輪機（130kW）、美國GCK Technology公司的螺旋形葉片的垂直軸水輪機和日本Nihon大學的垂直軸式Darrieus型水輪機。水平軸式發電裝置是近10多年才興起的，與垂直軸式結構相比，水平軸式潮流能發電裝置具有效率高、自啟動性能好的特點。目前國外主要的設備樣機有英國Marine Current Turbine公司的1.2MW雙葉輪結構的“Seagen”樣機、挪威Hammerfest Strom公司的300 kW并網型潮流能發電原型樣機。
2.3 潮汐能發電技術
潮汐能發電與水力發電的原理、組成基本相同，也是利用水的能量使水輪發電機發電。潮汐能發電技術研究始于歐洲，早期的潮汐能電站有德國（1912年）的布蘇姆潮汐電站和法國（1966年）的朗斯河口潮汐電站，其中朗斯電站的建成及其近40年的成功運行證實了潮汐電站技術的可行性，它使潮汐電站進入了實用階段。目前，在英、加、俄、印、韓等13個國家運行、在建及擬建的潮汐電站達139座，進行規劃設計的10余座潮汐電站均為100MW～1000MW級。據資料顯示，韓國正在建設世界上最大的潮汐電站――Shihwa湖大型潮汐電站。
2.4 溫差能發電技術
熱帶海洋表層與千米深處存在著基本恒定的20℃～25℃的溫差，這就提供了一個量大且穩定的能源。海洋溫差能是利用海洋表面的溫海水（26℃～28℃）加熱某工作介質并使之汽化，驅動汽輪機獲取動力;同時，利用從海底提取的冷海水（4℃～6℃）將做功后的乏氣冷凝，使之重新變為液體。按照工作介質及流程的不同可分為開式循環、閉式循環、混合式循環。開式循環的工作介質是表層溫海水，其優點在于產生電力的同時可進行海水淡化，缺點是設備尺寸大，機械能損耗高，單位功率的材料占用大，施工困難。閉式循環的工作介質是氨等低沸點物質，其優點是設備尺寸小、機械耗能低、系統轉換效率高，缺點是不能進行海水淡化?；旌鲜窖h同時包括開式循環和閉式循環，其特點是效率高、設備造價低，且可實現海水淡化。目前，溫差能發電技術和裝備尚處于示范試驗階段，國外主要有美國奎爾哈公司的開式循環OTEC溫差能電站、印度海洋技術國家研究所的陸基溫差能電站和日本佐賀大學的混合溫差能電站。
3.國內海洋能發電技術現狀
3.1 波浪能發電技術
我國波浪能發電技術研究已有30多年的歷史，先后研建了100千瓦振蕩水柱式和30千瓦擺式波浪能發電試驗電站，利用波浪能發電原理研制的海上導航燈標已商業化并出口。目前，國內處于試驗階段的設備主要有：國家海洋技術中心開發的浮力擺波浪能發電系統、廣州能源研究所開發的鴨式波浪能發電裝置（10kW）和點吸收式波浪能發電裝置（10kW）、華南理工大學開發的擺式振蕩浮子式波浪能發電系統和七一研究所開發的筏式波浪能發電系統。
3.2 潮流能（海流能）發電技術
“八五”和“九五”期間，我國研建了70千瓦和40千瓦的潮流實驗電站。在 “十一五”科技支撐計劃和海洋能專項資金支持下，我國啟動了一項百千瓦級垂直軸潮流能示范試驗電站、一項小型水平軸潮流能示范電站和多項潮流能示范工程建設。
目前，國內處于試驗階段的設備主要有：浙江大學的25kW水平軸潮流發電裝置、哈爾濱工程大學的萬向系列垂直軸潮流發電裝置（70kW和40kW）和東北師范大學的5kW模塊化潮流能發電裝置。
3.3 潮汐能發電技術
我國大陸海岸線長（達18000km），海灣、河口多（近200個），可開發潮汐能年總發電量大（約60TW?h），裝機總容量可達20GW。近五十年來，中國在有關潮汐電站的研究、開發方案及設計方面做了許多工作，但建成投運的潮汐電站數量很少，目前正常運行或具備恢復運行條件的電站有8座，總裝機容量不及可開發總量的1%，開發潛力巨大。
3.4 溫差能發電技術
2004～2005年，天津大學完成了對混合式海洋溫差能利用系統的理論研究課題，并就小型化試驗用200 W氨飽和蒸汽透平進行了研究開發。在“十一五”科技支撐計劃支持下，國家海洋局第一研究所和華電青島發電有限公司正開展15千瓦閉式溫差能電站研建工作。
4.結束語
海洋溫能作為一種清潔、可再生的能源，具有很好的發展前景。其開發、利用對我國經濟的可持續發展和人民生活水平的提高具有重要的現實意義。對海洋能發電技術及其裝備的研究，是一項可持續能源需求的高技術投資項目，關系國家能源結構優化和可持續發展戰略的實施，經濟前景廣闊，現實意義重大。
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中圖分類號：P512.2+1文獻標識碼：A 文章編號：
前言
風能是非常重要并儲量巨大的能源，它安全、清潔、充裕，能提供源源不絕，穩定的能源。目前，利用風力發電已成為風能利用的主要形式，受到世界各國的高度重視，而且發展速度最快。我國的風力發電技術經過幾個五年計劃的科技攻關，在風電機組整機及零部件制造技術、風電接入系統仿真技術、風電場選擇及建設技術等方面都取得了長足的進步。同時，我國已開始發展近海風能資源的近海風電機組和風電場技術?？梢灶A測，隨著風電產業和技術的快速發展，風力發電將成為我國可再生能源中極具規模化開發條件和商業化發展前景的一種新能源，是成本最低的溫室氣體減排方案之一。
一、風力發電的優勢分析
隨著國民經濟的進一步發展，電力的需求與目前的供應有較大的缺口，再生能源中的風力發電是當前現實的選擇，其優勢主要體現在：一是風能是是可再生能源，風力發電就是用風來發電，不消耗像煤、石油或天然氣之類的資源。二是風電場的建設周期短。例如，一個十萬千瓦級的風電場建設期可以在一年內建成。當按照有關的軟件、或經驗、或調查研究選定風電場的地址后，定好設備，修好路，就可安裝風力發電設備，這種建電廠的速度是其他電廠所不能相比的。三是風電場的運行可以無人值守，維護簡單。隨著計算機技術的發展和風力發電機的不斷革新，風力發電機的自動化程度越來越高，實現了遠程控制。四是造價低。從國外建設風電場積累的數據看，建造風力發電場的費用比建造水力發電廠、火力發電廠或核電站的建造費用低。五是占用土地少。風電場可以建在荒島上，沙漠中，甚至建在沿海的淺海中，能減少對耕地的占用。即使是建在可耕地上，只要設計合理，也不影響耕作。六是不污染環境。使用風力發電，不會產生任何的廢氣或廢物，對人類以及環境都不致造成任何的損害。一臺600kW 的風機，每年減少其它石化能源發電排放的1200 噸的二氧化碳。目前，利用風力發電已成為風能利用的主要形式，受到世界各國的高度重視。隨著國家發展規劃與相關激勵政策的不斷出臺，我國風電產業必將進入一個嶄新的大規模高速發展階段。
二、我國風力發電技術發展問題分析與思考
風力發電技術是一種極具利用潛能的可再生能源發電技術，是目前成本最接近常規電力、發展前景最大的可再生能源發電。近年來，我國風力發電市場快速發展，迫切需求風力發電技術的同步發展。隨著風力發電技術的日趨成熟，風力發電優勢也更加凸顯。近年來隨著可持續發展的需要、技術的進步、環境保護意識的增強以及有關政策的制定，風力發電技術有了長足的進步。當前，特大型風機設計仍以丹麥型為主導，制造材料也更加多樣化，工藝水平也不斷提高，設計思想也不斷推陳出新，預計在以下幾個方面會有大的突破。
1、風輪葉片設計與制造技術。風輪葉片是風力機的主要動力部件，葉片設計與制造技術涉及葉片材料、葉片結構與氣動性能。傳統的葉片大多采用玻璃鋼制造，主要考慮玻璃鋼的重量輕、比強度和比剛度高、耐腐蝕、易成型、抗疲勞性能好等優點。現在大型風力機的發展趨勢是采用高強度輕質大容量葉片，主流機組已普遍采用玻璃纖維增強復合材料，優點是可根據風力機葉片的受力特點設計強度與剛度，翼型容易成型，可達到最大氣動效率。對更大的5～10MW 風力機來說，由于強度與剛度要求更高、自重更大，葉片設計適宜采用價格昂貴的碳纖維材料。上述材料均為熱固性樹脂，目前推出的熱塑性樹脂即所謂“綠色葉片”，具有可回收利用等一系列優點，解決了環保問題，符合現代工業綠色設計要求。據報道，美國研發一種新型風力渦輪機，利用一個遮蔽物包圍其風力機葉片，引導空氣通過葉片并給空氣加速，產生的能量與2 倍直徑的傳統風力機能量相當，可將風能變成電能的成本節省一半。風輪葉片翼型性能影響著風力機風能轉換的效率，傳統的低速風輪葉片采用薄而略凹的翼型，現代高速風輪都采用流線型葉片。國際上還推出“未來葉片的概念”，要求更可靠、更耐久地捕獲更多的風能，采用了智能材料和結構實現葉片智能化。比如在葉片上埋入光導纖維系統，采用結構健康監控技術診斷結構完整性和雷擊情況等，以此提高可靠性并降低風電成本。再比如將復合材料氣動彈性剪裁技術應用于葉片設計上，利用復合材料的非對稱、非均衡鋪層產生的偶合效應，實現對葉片有利的變形，增加氣動效率。
2、傳動機構設計與制造技術。風力機傳動機構包括齒輪機構、軸承、系統、狀態監測系統等。統計數據表明，風電機組齒輪箱故障約50%與軸承選型、制造、和工作狀態有關。目前，國內兆瓦級以上機組的核心部件如電機、齒輪箱、葉片、電控設備和偏航系統等仍然依靠進口，對基礎配件齒輪箱軸承、偏航軸承、變槳軸承及主軸軸承等研究不夠。齒輪箱作為風電機組的重要組成部分，其振動形態直接影響風力機的運行性能，狀態檢測極為重要，目前國內還處于探索階段。
3、磁懸浮技術。目前，國內外有多個關于磁懸浮技術應用于風力機的專利技術報道，特點是降低軸承摩擦阻力，提高了風電效率與使用壽命。磁懸浮風電機組可在微風下運行，工作風速為1.5～36.9m/s，即 1～12 級風，風輪轉動抗湍流能力強?？傊瑢τ陲L力發電，磁懸浮技術展示了一個全新的發展方向。
4、海上風電場技術。由于海上風電場技術逐漸成熟，全球海上風電裝機容量已經超過1GM，促進了單機容量的特大型兆瓦級風力機的研發。而且海上風速大且穩定，年平均利用小時可達3000h 以上，年發電量可比陸上高出50%。21 世紀是世界風電產業由陸地轉向海洋的世紀。中國東部沿海水深 2～15m 的海域面積遼闊，可利用的風能資源約是陸上的3 倍，而且距離電力負荷中心也很近?？梢姡S著海上風電場技術的發展成熟，必然成為未來的可持續能源。
三、結語
隨著科技的進步，人類對風能的認識不斷深化，風力發電具有極大的潛力，可部分滿足劇增的全球能源需求。并且風電是目前成本最接近常規電力、發展前景最大的可再生能源發電品種，正逐漸受到世界各國的重視?？偠灾?，風力發電在我國有著廣闊的發展前景，風能的利用必將為我國的環保事業、能源結構的調整及對減少進口能源的依賴等方面做出巨大貢獻。
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主辦：中國農業工程學會
承辦：河南農業大學
中國農業工程學會農村能源工程專業委員會
河南省農業工程學會
近年來，面對能源需求與資源環境保護的突出矛盾，發展可再生、清潔、環保的新能源已經成為我國節能減排、實現可持續發展的重要戰略任務。農業和農村作為我國清潔能源生產與消費的重要領域，對國家節能減排目標的實現舉足輕重。開發利用太陽能、生物質能、水能、風能、地熱能以及低碳節能技術等，已經成為農業工程領域的研究熱點。
為了加強學術交流，提升我國清潔能源及低碳節能技術的開發和利用水平，展示相關科研成果，推動技術進步和產業發展，由中國農業工程學會主辦，河南農業大學、中國農業工程學會農村能源工程專業委員會、《農業工程學報》編輯部和河南省農業工程學會共同承辦的“全國農村清潔能源與低碳技術學術研討會”，定于2010年4月22～24日在河南省鄭州市召開。會期3天，會后組織技術參觀。
會議擬邀請國內各大專院校、科研院所、企業等單位從事清潔能源與低碳節能研究的專家、學者進行深入交流、成果推廣，并為企業、廠商提供科技合作的平臺。
會議征集論文并出版論文集，通過評審優秀的論文擬安排在《農業工程學報》(正刊)發表，基本通過審核的將在《農業工程學報》(增刊)上發表，正刊和增刊均送El收錄。歡迎相關專家、學者、企業家、研究生參加此次大會，并踴躍投稿、展示、交流。
一、會議內容
會議主題：清潔能源與低碳技術研究新進展
1)清潔能源政策；2)藻類能源利用技術；3)生物質固體燃料技術；4)生物質液體燃料(生物柴油、乙醇等)技術；5)生物氣化(CH4、H2)、生物質熱解氣化工程技術；6)生物質發電技術；7)太陽能光熱利用技術；8)小水電；9)小風電；10)地熱開發與熱泵利用技術；11)低碳節能新技術。
二、會務費
1000元／人，在校研究生600元／人。
會議期間安排住宿，食宿費用自理。
三、參會報名截止日期及匯款方式
參會回執見附件，填好后發送至，報名截止2011年4月10日。收到報名信息后，將發邀請通知。
銀行匯款開戶行：農業銀行北京朝陽路北支行戶名：農業部規劃設計研究院帳號：040101040009001。
郵局匯款北京市朝陽區麥子店街41號501室《農業工程學報》編輯部收，郵編100125。
匯款務請注明“學報會議費”字樣，收款后統一開具發票。
四、聯系方式
秦學敏電話：010-65929451，15110257104 簡保權電話：010-65910066轉2503，15010386132
光伏并網發電是當今世界光伏發電的主要發展方向，是光伏技術步入大規模發電階段，成為電力工業組成部分之一的重大技術步驟。許多統計資料表明，近幾年來世界光伏并網發電市場發展迅速，光伏并網發電的裝機容量從1 996年的7MWp上升到2000年的140MWp，光伏并網發電在光伏行業中的市場比例也從1 996年的10％上升到2000年的50％，2007年光伏并網發電的市場比例已達到80％。而在中國，光伏發電也將在未來的電力供應中扮演重要的角色，其累計裝機容量預計至201 0年將達600MWp，2020年將達到30GWp，2050年將達到100GWp。根據電力科學院預測，到2050年，中國可再生能源發電將占到全國總電力裝機的25％，其中光伏發電則占到5％。顯而易見，光伏并網發電已經是大規模光伏發電的主要趨勢。
早在上世紀80年代，合肥工業大學已經開展起太陽能光伏與風力發電技術的研究，張興就是在那個時候走入合肥工業大學校門的。在這所留下他半生印記的學校里，不僅走過了從學士到博士的求學之路，而且也撇下了攻關，探索的辛勤汗水。他對太陽能光伏發電技術的研究，源于1 997年新疆新能源研究所原所長王國華研究員在合肥工業大學的一次講學。在那次講學中，張興對歐美日等發達國家正在興起的光伏并網技術產生了濃厚的興趣，當時，我國的光伏發電技術與產業還是針對技術相對落后的光伏離網系統，很少有人關注技術新穎且有一定難度的光伏并網技術。盡管深知其中的挑戰，張興卻從未想過低頭，他抓住光伏并網系統中的并網逆變器這一核心技術，開始了潛心的研究。經過一年多的努力，他終于成功研制了500W光伏并網樣機。在1 998年的全國光伏年會上，該樣機一經展出即引起了同行的高度關注。在此基礎上，1999年，張興教授又與新疆新能源研究所開展了技術合作，共同承擔起自治區的科技攻關項目。當時，逆變電源專家曹仁賢創辦的合肥陽光電源有限公司起步不久，雖然主打產品主要是離網型光伏逆變器，但他還是給予了這一項目充分的肯定和支持。在共同的努力下，該項目組于2000年成功開發出3kW工程化樣機，并在新疆鄯善縣成功地進行了應用測試，取得了預期性能。隨之，在經過一年多的試運行之后，2001年，該項目順利通過了新疆維吾爾自治區組織的專家鑒定，得到了一致的好評。
而正是這個項目的成功，拉開了張興教授與合肥陽光電源有限公司產學研合作的帷幕。此后，國家“十五”科技攻關項目“并網光伏發電用系列逆變器的產業化開發”、科技部新能源行動計劃項目等諸多科技攻關項目在他們的攜手并進下，得以產業化實踐，同時建造了多個并網光伏示范電站，其中，科技部新能源行動計劃項目“60kW光伏并網系統的應用與研究”項目獲得新疆維吾爾自治區科技進步二等獎。
與“陽光”同行
“陽光”，一個聽起來倍感明媚的詞語。而在電源領域，這一個詞語則讓人聯想起我國知名的新能源發電電源專業制造商――合肥陽光電源有限公司(以下簡稱“陽光電源”)。
自1 997年成立以來，陽光電源專注于可再生能源發電產品的研發與生產，囊括了光伏發電電源、風力發電電源、回饋式節能負載、電力系統電源等系列產品，曾成功參與北京奧運鳥巢、上海世博會、三峽工程，全球環境基金可再生能源項目、西班牙MaIaga 5MW大型光伏電站，英國和法國小型風力并網發電項目、青藏鐵路等重大工程，獲得了國內外業界的一致好評。多年來，陽光電源先后獲得“安徽省優秀民營科技企業”、“安徽名牌產品”、“優秀創新企業”，“安徽省‘115’產業創新團隊”、國家發改委REDP項目“技術進步優秀項目獎”，“太陽能光伏產品金太陽認證”等榮譽，是安徽省可再生資源電源工程技術研究中心依托單位、安徽省研究生產學研示范基地。
同樣，經過二十余年的努力，合肥工業大學在太陽能光伏與風力發電技術等可再生能源發電技術方面也取得了長足的進展，如今，不僅擁有電力電子與電力傳動國家級重點學科、教育部光伏工程研究中心，還進入了國家培育優勢重點學科的“111計劃”，成為“可再生能源并網發電國家級創新引智基地”。而在可再生能源并網發電技術的科學研究中，張興教授與陽光電源的產學研合作尤其值得稱道。
從1 999年共同開展新疆維吾爾自治區的科技攻關項目開始，他們的產學研合作已經整整十年。十年間，他們聯手創造了不少成績，近年來更是成果選出。
“上海電力局奉賢10kW光伏屋頂示范工程項目”屬于上海電力局新能源發展計劃項目，工程于2003年3月建成并投入運行，2004年7月通過專家鑒定，是上海首個全部采用國產化技術的光伏屋頂并網示范系統，該系統所用的1臺10kW三相并網逆變器即由張興課題組與陽光電源聯合研制。
他們合作的“并網光伏發電用系列逆變器的產業化”項目是國家科技部“十五”科技攻關項目，該項目于2005年2月通過科技部的專家鑒定。其成功研發解決了并網光伏系統的關鍵部件逆變器的產業化難點，推進了我國并網光伏發電產業的發展，如今，該項目系列產品已在陽光電源實現了產業化，并定型了多種規格的并網逆變器產品。
隨即，在國家科技部新能源行動計劃項目“新疆烏魯木齊大型光伏并網工程”研發中，張興課題組承擔起72臺60kW并網逆變器的系統及控制設計任務，而陽光電源則對逆變系統的制造，現場安裝與調試工作進行了全權負責。2004年12月，該工程完滿建成并投入運行，2006年3月，通過科技部驗收及專家鑒定。經鑒定，該項目采用可調度型并網發電結構，并具有并網發電、蓄電池充放電和獨立逆變三重運行功能，省略了常規的充電控制器，簡化了系統結構，大大提高了光伏并網發電系統的性價比，是當時新疆地區最大且功能最為先進的光伏并網示范工程，其成果被授予新疆維吾爾自治區科技進步二等獎。
此外，在“上海生態示范園光伏屋頂工程”、安徽省科技攻關項目“合肥陽光電源30kW光伏屋頂示范工程項目”以及
科技部科技攻關推廣項目“上海崇明30kW光伏屋頂示范工程”研發中，他們的表現也不負眾望。
“非?！弊非?/p>
電力電子與新能源應用技術的多年研發、與陽光電源十年的產學研合作，點點滴滴的付出，張興教授用自己的智慧和汗水寫出了一個不一般的科研生涯。
在風力發電研究方面，其MW級變流器作為核心技術一直被外國壟斷，其國產化的路途極其艱辛和富有挑戰性，2004年，張興教授與陽光電源再度聯手進行科技攻關，他們首先完成了安徽省“十五”科技攻關項目“風力發電用交直交并網變流器”，并獲得安徽省2006年度科技進步二等獎。接著，作為課題負責人之一，張興教授與陽光電源聯合申報并獲得了“十一五”國家科技支撐計劃“大功率風電機組研制與示范”的兩個重大項目的資助――“1 5MW以上直驅式風電機組控制系統及變流器的研制與產業化”與“1，5MW以上雙饋式風電機組控制系統及變流器的研制與產業化”。經過大家不懈的努力，目前，MW級雙饋型與直驅型風機變流器基本實現了產業化，部分機型已經批量向整機廠商供貨。
在柔性直流輸電變流與控制研究方面，張興教授著眼于柔性直流輸電技術與風力發電相結合，對安徽省自然基金項目“電網異常條件下風場柔性直流輸電網側變流器控制策略研究”進行了攻關研究。與此同時，在合肥工業大學本科評建項目的支持下，他自主研發成功了一套1 5kW柔性直流輸電變流及控制系統研究平臺。
在PWM整流器技術研究方面，張興教授完成了包括HT--7u超導托卡馬克等離子移快控電源、蓄電池雙向饋電電源、背靠背雙向變流器等多項研究成果，并在其博士學位論文基礎上，由“電氣自動化新技術叢書”編委會資助并由機械工業出版社出版了《PWM整流器及控制》學術專著，該學術專著在新能源并網發電的逆變器研究與應用領域得到了學術界專家學者的肯定并被廣泛引用。
在積極進行科研攻關的同時，張興教授還將大量精力投入到特色實驗室建設中。2006年，他主持完成了“合肥工業大學風力發電變流器及其控制實驗室”的建設，其主要包括“250kW中低壓雙饋、交流異步全功率風力發電驅動平臺”、“永磁同步直驅風力發電驅動平臺”，以及分布式發電系統中的“風力發電模擬平臺”，“柔性直流輸電變流及控制系統研究平臺”等。而他與陽光電源合作，還為該公司建成了“2MW雙饋型風力發電變流器試驗平臺”、“2MW同步直驅風力發電變流器試驗平臺”。這些實驗研究平臺基本上涵蓋了張興教授及其團隊近年來的大部分成果，在這些成果的基礎上，經過深入地自主研制，這些平臺已經開始發揮各自的功用，不僅大大促進了合肥工業大學新能源應用及其電力電子研究技術的發展，使其成為全國高校風力發電變流器研究條件一流的單位，也為國家支撐項目的取得與完成提供了良好的研究條件與基礎。
中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A
0引言
由于風能具有蘊藏量巨大、分布廣泛、清潔無污染和可再生，成本低、占地面積小、建設周期短等優點，使得風力發電從諸多新能源發電技術中脫穎而出。風力發電機組是高度時變的、非線性的復雜系統，其電氣控制系統的有效性和可靠性是風電機組安全運行的關鍵。并網技術是風力發電技術中很重要的一部分，它關系到電網接入的電能質量及風機運行穩定性。因此研究風電并網技術有著極其重要的經濟意義和重大民生意義。
本文以結構簡單、性價比高、成本低且廣泛使用的定槳距失速型風力發電機組中異步發電機為研究對象，對其并網相關技術進行研究。
1異步風力發電機并網方式
異步風力發電機投入運行時，靠滑差來調整負荷，機組的調速精度要求不高，不需要同步設備和整步操作，只要轉速接近同步速時就可并網，控制簡單，且并網后不會產生振蕩和失步，運行穩定，要求不高。但異步發電機直接并入電網時，其沖擊電流會達到其額定電流的6～7倍，甚至10倍以上，該沖擊電流會對電網、風機以及發電機本身造成嚴重的沖擊，甚至會影響其他聯網機組的正常運行。因此，應對發電機并網時的電流加以限制。
目前，異步風力發電機并網的主要方法有直接并網法、準同期并網法、降壓并網法和軟并網法。
直接并網法是在發電機轉速接近同步轉速時直接并網，這樣并網對電網沖擊大，有較大的瞬間沖擊電流，電網電壓下降嚴重。適用于電網容量大、風電機組容量較小的場合。
準同期并網法是在發電機轉速接近同步轉速時，先用電容產生勵磁，使其建立額定電壓，然后調節發電機的相位與電網同步后并入電網運行。其優點是并網沖擊電流較小，電網電壓下降幅度??；缺點是并網所需的整步同期設備增加了機組的造價，且從整步到準同步并網所需的時間長。適用于電網容量比風電機組大不了幾倍的場合。
降壓并網是在發電機和電網之間串電抗器，以減少合閘瞬間沖擊電流的幅值與電網電壓的下降幅度，待達到穩態時將電抗器切除。這種并網方式要增加大功率的電阻或電抗器組件，其投資隨機組容量的增大而增大，經濟性差。適用于小容量風力發電機組的并網。
軟并網法則采用雙向晶閘管的軟切入法，得到一個平穩的過渡過程而不會出現沖擊電流，可使并網電流控制在一定范圍內，大幅降低并網時的沖擊電流，增加風機的使用壽命和可靠性。目前，大型異步風力發電機都采用這種并網方法。
2失速型風力發電機的軟并網系統的工作原理
異步風力發電機組軟并網控制系統的主電路由三對反并聯或雙向晶閘管及其保護電路組成，在軟并網過渡過程中，每一時刻，有兩個晶閘管同時導通，構成一個回路。
步電機利用雙向晶閘管進行軟并網的過程如下：當異步風力發電機起動或轉速接近同步轉速時，與電網相連的每一相雙向晶閘管的控制角在180壩？爸渲鸞ネ醬蚩幻肯轡藪サ憧氐乃蚓д⒐艿牡紀角也捅櫻壩？80爸渲鸞ネ皆齟蟆4聳弊遠⑼厴形炊鰨⒌緇ü蚓д⒐芷轎鵲亟氳繽？
當異步發電機轉速小于同步轉速時，異步發電機作為電動機運行，隨著轉速的升高，其轉差率逐漸趨于零。當轉差率為零時，雙向晶閘管已全部導通，這時自動并網開關動作，常開觸點閉合，短接已全部開通的雙向晶閘管。發電機輸出功率后，雙向晶閘管的觸發脈沖自動關閉，發電機輸出電流不再經雙向晶閘管而是通過已閉合的自動開關觸點流向電網。通過控制晶閘管的導通角，來限制異步發電機并網以及大小電機切換時的瞬間沖擊電流，得到一個比較平滑的并網過程。
3仿真與實驗分析
本次對本文所提出的軟并網系統在額定功率為1.1MW風力發電機上做了軟并網實驗，實驗對象為GCN1000型定槳風力發電機。風力發電機組的切入風速為4.8 m/s，切出風速20m/s，額定風速15 m/s；風機葉片數為2，風場空氣密度 1.059Kg/m3。
發電機等效電路如圖1所示。其具體參數為：機端額定電壓VN 為0.69kV，額定容量SN 為1100MVA，額定功率PN 為1000MW，定子電阻R1為6.757 m ，定子電抗X1為80.926 m ，轉子電阻R2為51.531 m ，轉子電抗X2為147.95 m ，勵磁并聯支路電阻Rm為208.80 ，勵磁并聯支路電抗Xm為5.041 ，發電機轉子轉動慣量為45.8kgm2，發電機轉子慣性時間常數為1.2s，發電機轉子額定轉速為1560rpm。
軟并網過程是一個強非線性過渡過程，只有采用基于狀態量反饋來實施閉環控制。傳統軟閉環軟并網即限流式軟并網，主要以電機的定子電流作為晶閘管觸發角變化的根本依據，通過采樣電機定子電流，并與電流限定值進行比較，得出相應的電流偏差值，經過數字PI調節算法，計算出所需要的晶閘管觸發角的調整量。它存在潛在的缺點是：由于導通角最少需要10ms的時間才能改變一次，如果導通角已給出，則在接下來的10ms中電流是不可控的，所以當參數調校不好的時候，可能出現電流忽大忽小的狀態，引起震蕩不穩定。
本次研究改為采集發電機的轉速脈沖，通過快速檢測及運算，得出機組運行加速度，根據加速度的微分特性，達到預測控制的目的，從而實現晶閘管觸發角的精確控制。將導通角從72度階躍變化到180度并持續20ms，斷開并網接觸器，間隔1秒后合上并網接觸器，投入導通角并保持3秒后實驗結束。記錄數據如表1所示。
通過實驗數據可以看出，通過采集發電機的轉速脈沖，然后檢測、運算得出機組運行加速度來控制晶閘管觸發角的這種方法可以很好地達到控制目的，改善了電流忽大忽小，震蕩不穩定的狀態。
當發電機的轉速達到l320 r/min時由PLC（上位機）發出并網指令。整個并網過程中定子電流波形如圖2所示，從實驗波形可以看出，采用基于加速度控制的晶閘管軟并網系統基本可以抑制過大的沖擊電流，而且在整個并網過程中，沒有出現電流電流忽大忽小，震蕩不穩定的狀態。
4結語
本文對定槳失速型風力發電機組軟并網相關技術進行了研究，本次研究通過采集發電機的轉速脈沖，經過運算，得出機組運行加速度，根據加速度的微分特性，達到預測控制的目的，從而實現晶閘管觸發角的精確控制。仿真和實驗結果表明，這種方法可以實現失速型異步風力發電機組的平穩并網，其啟動電流也完全可以滿足異步風力發電機組的并網要求。
（指導老師：吳紅霞）
基金項目：此成果為省級大學生創新創業項目（項目編號：201511798001）。
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近年來，世界風力發電事業蓬勃發展，截至2006年年底，全世界風力發電裝機容量已達7422萬千瓦，預計到2010年全世界風力發電裝機容量將達到149．5吉瓦。
我國風能資源豐富。據中國氣象科學研究院的初步測算,我國陸地10m高度處可開發儲量為2.53億kW,海上可開發儲量為7.5億kW,總計約10億kW,風能利用潛力巨大。2005年以來我國每年的風電新增裝機容量連年翻番，2005年裝機容量126萬KW，2006年裝機容量260萬KW，2007年裝機容量590萬KW，至2008年底風電裝機容量已超過1000萬KW。國家規劃,到2020年中國風電裝機規模將達3000萬kW。在國家政策和資源優勢的推動下,中國風能開發利用取得了長足進步。
風力發電在并網時由于沖擊電流的存在，會對電網電壓產生影響。由于風力發電是一種間歇性能源，風電場的功率輸出具有很強的隨機性，所以為了保證風電并網以后系統運行的可靠性，需要額外安排一定容量的旋轉備用以響應風電場的隨機波動。各種形式的風力發電機組運行時對無功功率的需求不同，依靠電容補償來解決無功功率平衡問題，發電機的無功功率與出力有關，由此也影響電網的電壓。
大型風力發電機組的投入運行，使大規模風力發電場的建設成為可能，風電事業正逐步向產業化邁進。在某些地方，風力發電已經在電網中占有了相當的比重，它的運行狀況直接關系到整個電網的安全性和可靠性。為了更加安全、充分的利用風力資源，迫切需要深入研究大規模風電場并網運行的相關技術問題，是保證并入大規模風電場后電力系統仍然可以正常穩定運行的重要前提。
國內外研究現狀
過去很長一段時期以來，由于結構簡單、運行可靠，風力發電系統主要采用恒速恒頻發電方式，但采用恒速恒頻方式的風力發電機組發電效率較低，而且機械承受的應力較大，相應的裝置成本較高。近年來，隨著大規模電力電子技術的日趨成熟，同時為實現不同風速下實現最大風能捕獲從而高效發電，國內外正在采用變速恒頻發電方式，變速恒頻發電方式可以大范圍內調節運行轉速,來適應因風速變化而引起的風力機功率的變化,可以最大限度的吸收風能,因而效率較高；控制系統采取的控制手段可以較好的調節系統的有功功率、無功功率,但控制系統較為復雜；低風速下風機轉速相應下降，從而大大降低了系統的機械應力和裝置成本，近年來變速恒頻風力發電機組成了大容量風力發電設備的主要選擇方向。
恒速恒頻風力發電機組的并網包括同步發電機的并網和異步發電機的并網。同步發電機在重載情況下并網，若不進行有效的控制，常會發生嚴重的無功振蕩和失步，對系統造成嚴重的影響。用于風力發電的同步發電機與電網并聯運行時，常采用自動準同步并網和自同步并網方式。前者由于風速的不確定性，通過該方法并網比較困難；后者的并網操作相對簡單，使并網在短時間內完成，但要克服合閘時有沖擊電流的缺點。異步風力發電機控制裝置簡單，而且并網后不會產生振蕩和失步，運行比較穩定。然而，異步發電機直接并網時會產生發電機額定電流5-7倍的沖擊電流，不僅對電網造成沖擊而且影響機組壽命；另外異步發電機本身不發無功功率，需要進行無功補償。[
變速恒頻風力發電系統有多種，例如同步發電機交/直/交系統的并網運行和雙饋發電機系統的并網運行。在變速恒頻風力發電的眾多種方案中,最具優勢的方案是采用雙饋感應發電機的并網型交流勵磁變速恒頻風力發電機組。
同步發電機交/直/交系統并網運行時，由于采用頻率變換裝置進行輸出控制,因此并網時沒有電流沖擊,對系統幾乎沒有影響。由于同步發電機組工作頻率與電網頻率是彼此獨立的,風輪及發電機的轉速可以變化,不必擔心發生同步發電機直接并網運行可能出現的失步問題。在風電系統中使用阻抗匹配和功率跟蹤反饋來調節輸出負荷,可使風力發電機組按最佳效率運行,向電網輸送更多的電能。
雙饋發電機系統并網運行時，風力機起動后帶動發電機至接近同步轉速時電網,并網時基本上無電流沖擊。風力發電機的轉速可隨風負載的變化及時做出相應的調整,產生最大的電能輸出。而且通過調節雙饋發電機勵磁電流的頻率、幅值和相位，可以保證發電機在變速運行的情況下發出恒定頻率的電力,并可以調節無功功率和有功功率。
交流勵磁變速恒頻風力發電系統中，發電機和電網之間是一種柔性連接，尤其對無刷雙饋電機而言，對發電機轉子側交流勵磁電流的調節與控制，就可在變速運行的任何轉速下滿足并網條件，實現變速恒頻無沖擊電流的高效并網。其勵磁繞組與電網間的雙向變頻器功率，僅為發電機系統的一小部分功率?？梢灶A見，在未來幾年內，無刷雙饋電機在變速恒頻發電系統中將會獲得廣泛的應用，對全國的風力發電等機電產品的更新換代起推動作用，產生顯著的經濟和社會效益。
研究(設計)內容
對主要風力發電機組類型進行對比研究，不同機型的發電機原理、結構、運行特性和對電力系統的影響不盡相同，有必要進行研究。
對風力發電機組并網方式進行比較分析研究，主要是同步發電機的并網方式和異步發電機的并網方式進行比較分析，并對目前主流的變速恒頻風力發電機組中的雙饋感應發電機進行重點探討。
電壓水平是電力系統穩定運行的重要指標，研究了風力發電并網運行后電力系統的電壓特性。
從風電場接入地區的中樞點電壓水平、風電系統負荷的輕重、風電場的無功補償容量大小等各個方面分析探討影響風電機組最大注入功率的各種因素。
綜合分析幾種常用風力發電機的并網控制技術，分析比較它們各自應用于風力發電上的優缺點。并提出風力發電技術今后的發展趨勢。
研究(設計)方法及技術路線
首先建立幾種常用風力發電機的數學模型，建立風速、風力機模型，并利用已建立的數學模型對發電機原理進行探討，研究各風力發電機的運行特性，并就各種發電機并網時對電網的影響進行理論探討，特別是與電網有功、無功交換功率及對電網電壓的影響進行探討，找出合適的并網運行控制方案。
本課題研究的難點有：1）風力發電機數學模型的建立；由于風力發電機類型較多，不同電機的數學模型不一樣，不能建立統一的、適應各種機型的數學模型。2）該課題的探討主要停留在理論上，并進行適當的仿真計算，難以進行實驗驗證時間安排
第九周
詳細地了解設計題目、設計任務、設計要求、預期效果。本周內主要完成：①明確設計任務的具體內容。②完成開題報告。③編制初步設計方案
第十周
通過分析設計任務，提出各自的問題。
第十一周、第十二周
①將設計任務再次細化，提出更加具體的問題。②開始設計預期目標的整體方案，包括相關硬件、軟件方案，提出可行性。
第十三周、第十四周
①設計方案更加具體化，使之更加清晰，明確提出可達到的預期效果。②再次論證方案的可行性。③對設計方案各部分進行系統的分析計算，解決設計中出現的具體問題。
第十六周
總結前兩個階段的工作成果，編寫設計說明書。
第十七周
①妥善保存設計系統。②修改畢業論文，并完成打印。③準備答辯
預期成果
預期成果為幾種常見風力發電機組的并網運行控制方案，并以論文論文的形式表達出來?？赡艿膭撔曼c為：考慮充分利用電力存儲或者能量存儲技術，降低風能資源的隨機性對電網造成的不利影響，改善風能資源的利用條件，盡可能達到可控的目的。
主要參考文獻
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