一世相伴论文网 2023-08-24 04:29
前沿技术论文范文篇1
关键词：电力技术前沿技术发展前景
“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，这个论断已经逐渐成为人们的共识。研究表明，为了实现可持续发展，应尽可能把一次能源转换为电能使用，提高电力在终端能源中的比例。因为，在保证相同的能源服务水平的前提下,使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。如果能将大量分散燃用的化石燃料都高效洁净地转换为电力使用，人们赖以生存的环境和生活质量就会大大改善。因此，电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为下世纪电力技术的重点领域。电力技术属于传统技术的范畴，技术创新和出现重大突破的机会要比信息科学、生命科学、材料科学等新兴学科少得多。但是，应该看到，电力技术与其他学科的相互交叉和渗透的趋势越来越明显。电力研究的一些前沿课题反映了这种趋势。以下将对若干电力前沿技术的现状和未来发展前景进行评述。
1分布式电源
分布式发电装置（DistributedGeneration）是指功率为数千瓦至50MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求。如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等等。
当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC)、微型燃气轮机（Microtur_bines）和各种工程用的燃料电池（FuelCell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。
1.1应用背景
由于公众对输电线路可能产生的电磁影响的忧虑，开辟新的线路走廊越来越困难。例如，北美和西欧许多国家已决定一般不再兴建新的输电线路。于是，直接安置在用户近旁的分布式发电装置便成为一种替代方案。其次，与大电网配合，分布式电源可大大地提高供电可靠性，可在电网崩溃和意外灾害（例如地震、暴风雪、人为破坏、战争）情况下，维持重要用户的供电。加拿大魁北克省1997年冰雪灾造成输配电线路灾难性破坏，引起大面积停电，许多重要用户长期不能恢复供电。人们认识到，如果能有与电网配合的分布式电源在运转，供电可靠性将会大大地提高，一些灾难性后果是可以避免的。
对供电网难以达到的边远分散用户，分布式电源在技术经济上具有竞争力。此外，发展电动车电源是研究发展分布式电源的重要推动力。
1.2微型燃气轮机
微型燃气轮机（MicroTurbine）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。
1.3燃料电池
燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。
1.3.1燃料电池的工作原理
燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。
通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器（又称为燃料重整器）。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。
磷酸型燃料电池（PAFC）是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容量加压型11MW的设备及便携式250kW等各种设备。第2代燃料电池的溶融碳酸盐电池（MCFC），工作在高温（600～700℃）下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池（SOFC）被称为第3代燃料电池。由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电。质子交换膜燃料电池是最有希望的电动车电源。
1.3.2性能和特点
燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达584%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望达到80%以上。燃料电池发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。（4）安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统。
目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要与常规发电方式竞争尚需时日。
1.3.3技术关键和研究课题
燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，主要涉及新的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池（MCFC）在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及实用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。
固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体电解质且工作温度很高,对构成材料及其加工有特殊要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质，在氧化锆中加入Y2O3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度。通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜。实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05mm。比较先进的已达到0.01mm。这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料电池的性能。燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。铂的稳定性好，但费用昂贵，需要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质。工作温度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低。
2大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第二次革命”
2.1大功率电力电子器件的重大进展
电力电子学（PowerElectronics）的应用已经有多年的历史。
电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。大功率电子器件（HighPowerElectronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅片引起的第二次革命。近10多年来，可控整流器(SCR)、可关断的晶闸管(GTO)、MOS控制的晶闸管(MCT)、绝缘门极双极性三极管(IGBT)等大功率高压开关器件的开断能力不断提高。目前，已经生产出6kA、6kV的GTO，单个元件的开断功率可达到30MW左右，这无疑是一个巨大的进步。
近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）、定质电力技术（CustomPower）以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为下世纪的电力研究前沿。
2.2灵活交流输电技术(FACTS)
灵活的交流输电系统(FACTS)是80年代后期出现的新技术，近年来在世界上发展迅速。专家们预计在未来这项技术将在电力输送和分配方面将引起重大变革，对于充分利用现有电网资源和实现电能的高效利用，将会发挥重要作用。
灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。
FACTS技术的出现和应用的背景是：（1）发展电力市场的需要。原作为公用事业之一的电力面临着“放松管制”（Deregulation）的改革。一些国家颁布法令规定用户可以发电并售电给电网，允许电力用户可自由选择供电者，允许实行趸售托送（WholesaleWheeling），某些地区甚至允许实行电力零售托送。发电厂和电力用户可以根据协议通过电网售受电力。电网作为电力市场的物质载体，即发电厂和电力用户间电力输送和分配的通道，需要满足对电力潮流灵活调节控制的要求，而常规的交流输电系统却很难适应这一变化。
（2）发展互联电网的需要。在发达国家已形成了紧密相连、多电压等级的复杂互联电网。由于电路定则使然，电网内部线路及联络线在运行中实际的潮流分布与这些线路的设计输送能力相差甚远；一部分线路已过载或接近稳定极限，而另一部分线路却被迫在远低于线路额定输送容量下运行。这就提出了灵活调节线路潮流、突破瓶颈限制、增加输送能力，以充分利用现有电网资源的要求。发达国家由于环保的严格限制，新建输电线路十分困难，使得这一要求更为迫切。
传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。近年来，灵活交流输电技术已经在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。
尽管灵活交流输电技术已在多个输电工程中得到应用，并证明了它在提高线路输送能力、阻尼系统振荡、快速调节系统无功、提高系统稳定等方面的优越性能，但其推广应用的进展步伐比预期的要慢。主要原因有：工程造价比常规的解决方案高，因此，只有在常规技术无法解决的情况下，用户才会求助于FACTS技术；FACTS技术还需要进一步完善。目前FACTS技术的应用还局限于个别工程，如果大规模应用FACTS装置，还要解决一些全局性的技术问题，例如：多个FACTS装置控制系统的协调配合问题；FACTS装置与已有的常规控制、继电保护的衔接问题；FACTS控制纳入现有的电网调度控制系统问题等等。也有专家认为，FACTS技术尚不能更快推广应用是因为电力部门对新技术持谨慎观望态度，只有相当成熟的技术才会大规模应用。
随着电力电子器件的性能提高和造价降低，以电力电子器件为核心部件的FACTS装置的造价会降低，可能会在不远的将来比常规的输配电方案更具竞争力。国际大电网会议展开了有关STATCOM与SVC性能价格比的讨论，不少专家认为，由于STATCOM不需要采用大量的电容器就可以实现无功的快速调节，而电容器的价格多年比较稳定，不大可能大幅度下降；相反，电力电子器件的价格会不断降低，故预计STATCOM会比SVC（静止无功补偿器）更有竞争力。若将超导储能装置与STATCOM配合，可以实现系统有功功率的快速调节，这是以往任何的常规设备不能胜任的。
FACTS技术也在不断改进，一些新的FACTS装置被开发出来，例如可转换静止补偿器（ConvertibleStaticCompensator），它由多个同步电压源逆变器构成，可以同时控制2条以上线路潮流（有功、无功）、电压、阻抗和相角，并能实现线路之间功率转换。可转换静止补偿器具有下列功能：（1）静止同步补偿器的并联无功补偿功能；（2）静止同步串联补偿器的功能；（3）综合潮流控制器功能；（4）控制2条线路以上潮流的线间潮流控制（IPFC）功能；CSC被认为是第3代灵活交流输电装置。
电力电子器件的发展趋势是：一方面研制经济性能好的器件，以便降低设备造价；另一方面，研制开断功率更大的高性能器件。最近，国外公司宣布研制成功以碳化硅（SiC）为基片的电力电子器件。基片的耐压和热容量可大幅度提高，而元件的损耗却大大降低，从而使元件的断开功率可望有数量级的飞跃。这预示用电子高压断路器取代机械的高压断路器（油断路器、六氟化硫断路器、真空开关等）已成为现实的可能。如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代，则电力系统完全的灵活调节控制便将成为现实。
2.3定质电力技术
定质电力（CustomPower）技术是应用现代电力电子技术和控制技术为实现电能质量控制，为用户提供用户特定要求的电力供应的技术。
现代工业的发展对提高供电的可靠性、改善电能质量提出了越来越高的要求。在现代企业中，由于变频调速驱动器、机器人、自动生产线、精密的加工工具、可编程控制器、计算机信息系统的日益广泛使用，对电能质量的控制提出了日益严格的要求。这些设备对电源的波动和各种干扰十分敏感，任何供电质量的恶化可能会造成产品质量的下降，产生重大损失。
重要用户为保证优质的不间断供电，往往自己采取措施，如安装不间断电源(UPS)，但是这并不是经济合理的解决办法。根本的出路在于供电部门能根据用户的需要，提供可靠和优质的电能供应。因而，便产生了以电力电子技术和现代控制技术为基础的定质电力技术（CustomPowerTechnology）。
为提高配电网无功调节的质量，已开发出用于配电网的静止无功发生器(DSTATCOM)。它由储能电路、GTO或IGBT变换电路和变压器组成。它的功能是快速调节电压，发生和吸收电网的无功功率，同时可以抑制电压闪变。这是“定质电力”的关键设备之一。此外，静止无功发生器和固态开关配合，可在电网发生故障的暂态过程中保持电压恒定。另一关键设备是动态电压恢复器(DynamicVoltageRestorer)，它由直流储能电路、变换器和级次串联在供电线路中的变压器构成。变换器根据检测到的线路电压波形情况，产生补偿电压，使合成的电压动态保持恒定。无论是短时的电压低落或过电压，通过DVR均可以使负载上的电压保持动态恒定。
2.4新型直流输电技术
直流输电已是成熟技术。造价较高是其与交流送电竞争的不利因素。新一代的直流输电是指进一步改善性能、大幅度简化设备、减少换流站的占地、降低造价的技术。直流输电性能创新的典型例子是轻型直流输电系统（LightHVDC），它采用GTO、IGBT等可关断的器件组成换流器，省去了换流变压器，整个换流站可以搬迁，可以使中型的直流输电工程在较短的输送距离也具有竞争力，从而使中等容量的输电在较短的输送距离也能与交流输电竞争。此外，可关断的器件组成换流器，由于采用可关断的电力电子器件，可以免除换相失败之虞，对受端系统的容量没有要求，故可用于向孤立小系统（海上石油平台、海岛）的供电，今后还可用于城市配电系统，并用于接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。
2.5同步开断技术
同步开断(SynchronizedSwitching)是在电压或电流的指定相位完成电路的断开或闭合。在理论上应用同步开断技术可完全避免电力系统的操作过电压。这样，由操作过电压决定的电力设备绝缘水平可大幅度降低，由于操作引起设备（包括断路器本身）的损坏也可大大减少。目前，高压开关都是属于机械开关，开断的时间长、分散性大，难以实现准确的定相开断。目前的同步开断设备是应用一套复杂的电子控制装置，实时测量各种影响开断时间分散性的参量变化，对开断时刻的提前量进行修正。即便采取了这种代价昂贵的措施，由于机械开关特性决定，还不能做到准确的定相开断，设计人员还不敢贸然降低电气设备的绝缘水平，以防同步开断失败造成设备损毁。因此，同步开断的优势没有发挥出来。
实现同步开断的根本出路在于用电子开关取代机械开关。美国西屋公司已制造出13kV、600A、由GTO元件组成的固态开关，安装在新泽西州的变电站中使用。GTO开断时间可缩短到1/3ms，这是一般机械开关无法比拟的。现在，由固态开关构成的电容器组的配电系统“软开关”已问世。
2.6未来全可控的电力系统
现在的电力系统由于还依赖高压机械开关（油断路器、六氟化硫断路器、真空开关等）实现线路、设备、负荷的投切，尚不能做到完全可控。这是因为机械的慢过程不可能控制电的快过程。“电网控制”目前只能做到部分控制，本质上仍然是一个调度员的决策支持系统。如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代，则电力系统真正的灵活调节控制便将成为现实。
3状态维修技术
状态维修技术（ConditionBasedMaintenance）可以包涵可靠性为中心的维修技术（RCM）和预测维修技术（PDM）。
3.1应用背景
这2项技术最初是应用于航空航天系统，后来移植应用于核电站的维修，近年已成功地用于发电厂设备的维修，并正在用于输变电设备的检修。
电力系统的可靠性在很大程度上取决于电力设施的可靠性。随着电网容量的增大和用户对供电可靠性要求的提高，维修管理的重要性日益显现出来。维修费用占电力成本的比例也不断提高。一座现代化核电站的运行维修费用已超过燃料费用。如何采取合理的维修策略和正确决定维修计划，以保证在不降低可靠性的前提下节省维修费用，便成为电力部门或负责设备维修的公司面临的重要课题。
近年来，由于电力体制的改革，电力设备的维修也开始进入市场，过去电力部门独家负责设备维修的局面已被打破，电力设备制造部门也开始介入维修这一领域。由于设备制造商对设备的设计和薄弱环节了如指掌，加上备品备件来源有保证，往往在承接维修合同的竞争中处于有利地位。
电力部门对于设备的运行状况十分熟悉，对系统中可能出现的各种电气、热、机械应力和气象影响因素十分了解，承担维修任务也具有优势。竞争促进了技术的发展。过去电力设备维修常用的定时检修（TimebasedMaintenance）和以定时检修为基础，根据经验决定延长或缩短维修周期的做法已不能满足需要，需要发展新技术。
3.2主要技术内容
以可靠性为中心的维修（RCM）和预测性维修是互相紧密联系而又不同的2个技术领域。
以可靠性为中心的维修（ReliabilitycenteredMaintenance）是在对元件的可能故障对整个系统可靠性影响评估的基础上决定维修计划的一种维修策略。RCM技术在60年代末开始发展起来。当时由于宽体客机的投运，系统变得十分复杂，航空系统沿用定时大修的传统方法在经济上变得不可接受。根据元件故障后果的严重程度确定维修计划的RCM收到了良好效果，使航空系统可靠性提高。现在RCM已成为全世界几乎所有航空公司采用的方法。80年代美国EPRI将RCM引入核电站的维修，后来又应用于火电厂，取得了提高可靠性和降低维修费用的目的。现在正在研究变电站设备的RCM技术。
预测性维修（PredictiveMaintenance）是根据对潜伏故障进行在线或离线测量的结果和其他信息来安排维修的技术。其关键是依靠先进的故障诊断技术对潜伏故障进行分类和严重性分析（CriticalityAnalysis）,以决定设备（部件）是否需要立即退出运行和应及时采取的措施。
综上所述，电力设备状态维修技术涉及复杂大系统可靠性评价、先进的传感技术、信息采集处理技术、干扰抑制技术、模式识别技术、故障严重性分析、寿命估计等领域。
3.3先进传感器
先进的传感器(AdvancedSensor)是实现预测性维修的重要手段,是一个长盛不衰的研究热点。这是因为,故障诊断技术的发展首先决定于能否获取尽可能多的有用信息，这是数据处理和诊断决策的基础。为了提高故障诊断水平，研究各种新型传感器便成为电力界的研究热点。原来用于军事的传感技术，也有一部分移植到电力设备的状态监测上来。例如，用于锅炉管道高温应变测量的光纤传感器，是带有内部谐振腔的光导纤维，它可直接贴在被测管道上。用于测量锅炉燃烧室中温度的传感器，是用氧化铝保护的铂电阻，其测量精度优于1%。
美国电力研究院已开发出一种直接测量分析油中气体的金属*.绝缘子*.半导体传感器，它可在线直接测量和分析油中的4种气体并监视其变化趋势，现已用于一些电力部门的变压器。下一步工作是把测量微水的传感器和它集成起来，并配合负荷电流测量，弄清油中气体、水分随负荷的变化关系。
对紫外光下发萤光的一些传感器，可能会用于测量发电厂中的高温和应变。研究人员还在研究利用偏振光遥测电场和磁场的技术，研究用压电材料的薄膜来测量腐蚀和积尘，传感器测得数据的无线传输也是需要解决的一个重要问题。
3.4故障诊断的信息处理技术
对采集到的信号加工处理，要比采集信号本身更为困难，信号加工和处理的目标有3：从现场中大量的背景干扰信号中提取有用的信号；根据测得的信号进行故障分类；判断故障的严重程度，以便决定设备是否需要退出运行。
为抑制现场测量中不可避免的干扰，除了应用硬件滤波器和数字滤波技术以外，近年的研究发现小波变换技术可有效地滤除稳态信号（如现场测试中经常遇到的载波信号干扰和噪杂声干扰)，可以把有用信号从比信号强几个数量级的干扰中提取出来。
故障信号的分类则是更为困难的研究课题。过去用频谱来区分故障类型的方法有很大的局限性。因为许多不同类型的故障信号频谱往往有一部分甚至大部分是重叠的，在频域内很难加以区分。研究故障的“指纹特征”以及提取和识别指纹特征的方法便成为故障诊断研究的一个重要的分支。在研究的故障分类方法有：神经网络、专家系统、小波分析、分形维分析等。
4电磁兼容技术
电磁兼容（EMC）是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科，涉及电子、计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、军事以至人民生活各个方面。在当今信息社会，随着电子技术、计算机技术的发展，一个系统中采用的电气及电子设备数量大大增加，而且电子设备的频带日益加宽，功率逐渐增大，灵敏度提高，联接各种设备的电缆网络也越来越复杂，因此，电磁兼容问题日显重要。
电力系统中，在电网容量增大、输电电压增高的同时，以计算机和微处理器为基础的继电保护、电网控制、通信设备得到广泛采用。因此，电力系统电磁兼容问题也变得十分突出。例如，集继电保护、通信、SCADA功能于一体的变电站综合自动化设备，通常安装在变电站高压设备的附近，该设备能正常工作的先决条件就是它能够承受变电站中在正常操作或事故情况下产生的极强的电磁干扰。此外，由于现代的高压开关常常与电子控制和保护设备集成于一体，因此，对这种强电与弱电设备组合的设备不仅需要进行高电压、大电流的试验，同时还要通过电磁兼容的试验。GIS的隔离开关操作时，可以产生频率高达数兆赫的快速暂态电压。这种快速暂态过电压不仅会危及变压器等设备的绝缘，而且会通过接地网向外传播，干扰变电站继电保护、控制设备的正常工作。随着电力系统自动化水平的提高，电磁兼容技术的重要性日益显现出来。
4.1电磁兼容技术的主要内容和发展趋势
电力系统电磁兼容的主要内容包括：
（1）电磁环境评价。即通过实测或数字仿真等手段，对设备在运行时可能受到的电磁干扰水平（幅值、频率、波形等）进行估计。例如，利用可移动的电磁兼容测试车对高压输电线路或变电站产生的各种干扰进行实测，或通过电磁暂态计算程序对可能产生的瞬变电磁场进行数字仿真。电磁环境评价是电磁兼容技术的重要组成部分，是抗干扰设计的基础。
（2）电磁干扰耦合路径。弄清干扰源产生的电磁搔扰通过何种路径到达扰的对象。一般来说，干扰可分为传导型干扰和辐射型干扰2大类。传导干扰是指电磁搔扰通过电源线路，接地线和信号线传播到达对象所造成的干扰，例如，通过电源线传入的雷电冲击源产生的干扰；辐射干扰是指通过电磁源空间传播到达敏感设备的干扰。例如，输电线路电晕产生的无线电干扰或电视干扰即属于辐射型的干扰。研究干扰的耦合途径，对制定抗干扰的措施，消除或抑制干扰有重要的意义。
（3）电磁抗扰性评价。研究电力系统中各种敏感的设备仪表，如继电保护、自动装置、计算机系统、电能计量仪表等耐受电磁干扰的能力。一般是采用试验来模拟运行中可能出现的干扰并在设备尽可能接近工作条件下，试验被试设备是否会产生误动或永久性损坏。设备的抗扰性决定于该设备的工作原理，电子线路布置、工作信号电平，以及所采取的抗干扰措施。随着电力系统中各种自动化系统和通信系统的广泛采用，随着强电设备与强电设备集成为一体的趋向，如何评价这些设备耐受干扰的能力、研究实用和有效的试验方法，制定评价标准将成为电力系统电磁兼容技术的重要课题。
（4）抗干扰措施，电磁干扰的产生和耦合。敏感设备是不可能完全避免电磁搔扰的。因此，往往比较经济合理的解决办法是在敏感设备上应用抗干扰措施。例如，电力调度大楼遭受雷击是不可避免的。但通往系统和调度自动化系统的安全运行可通过正确的接地、屏蔽、隔离措施加以保证。研究有效经济和适用的抗干扰措施也是未来电磁兼容领域的重要任务。
（5）电能质量。国际大电网会议36学术委员会（电力系统电磁兼容）把电能质量控制也列入电磁兼容的范畴，研究频率变化、谐波、电压闪变、电压骤降等对用户设备性能的影响。
4.2电磁场生态影响
公众对工频电磁场对人体健康可能产生有害影响的疑虑，已成为一些国家高压输电发展的重要制约因素。致游离辐射，如X射线、伽马射线对人体健康产生有害的影响已经为人所熟悉。非致游离辐射（NonionizingRadiation）,包括低频电磁场是否对生物系统，特别是对人类的健康产生有害影响，始终是一个悬而未决的问题。
前沿技术论文范文篇2
【关键词】研究生教育 特色课程 IT前沿技术
【基金项目】本研究得到了广东省学位与研究生教育改革研究项目“基于校企合作的IT前沿技术系列课程和面向行业的软件特色系列课程建设”（批准号：10JGXM-MS02）的支持。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）01-0154-02
软件学院培养的软件工程硕士研究生必须满足技术市场对软件人才的需求。大规模系统或应用软件研发企业不仅要求新员工有较好的软件基础知识、扎实的计算机软/硬件专业知识和丰富的软件开发经验，也要求他们了解IT前沿技术和最先进的软件开发工具，掌握将从事的相关行业的特色、行业的专业知识和与行业有关的软件开发的特点。
为了让软件学院培养出来的学生，特别是硕士研究生，毕业后能够在相关行业发挥重要的作用，软件学院必须改革现有的软件通才培养体制，培养出能满足21世纪国家科技发展需要的软件人才。如何和业界领先的IT企业合作，开设IT前沿技术系列课程？如何面向特色行业，开设面向行业的专业课程？解决这些问题将大大提高我们培养的研究生水平，满足国家对软件人才培养的需求。以此为目的，中山大学软件学院与著名IT企业合作，开设了系列IT前沿技术课程，帮助学生了解IT技术发展的新理论、方法、技术、工具和趋势。同时，软件学院针对行业软件开发的特点，重点强化与落实专业学位研究生培养环节中的产、学、研结合的能力与科技创新能力的培养，使得毕业生在走上工作岗位时，具备较强的行业专业知识，从而缩短企业人才培养的周期。我们认为，中山大学软件学院的研究工作为软件学院研究生培养找出了一条新路：以和特色行业的典型企业或机构共建“研究生教育行业实践基地”为基础，挖掘其具有行业特色的实际应用需求，优化专业学位课程建设，开设面向行业的专业课程。
一、软件学院特色课程建设现状
软件学院是一个较新型的办学模式。2001年教育部试办示范性软件学院（教育部文件“教高[2001]3号”）通知后，全国各重点高校都建立了软件学院，积极探索软件学院的办学模式。软件学院作为信息产业人才培养的核心基地和国民经济信息化专业人才培育的摇篮，受到国家和各地政府的高度重视。
软件学院纷纷对合作办学模式进行逐步探索与实践，希望各走出一条特色化软件人才培养之路[1]。这些典型探索包括：中国科学技术大学提出的“软件工程硕士开放式教学体系的建设方案”，以改革软件工程硕士培养的教学体系[2]。2009年，中国惠普公司与重庆邮电大学共建“重庆邮电大学惠普软件学院”，将惠普的经实践检验的知识体系引用到高校教学中去，创立更符合企业需求、“方向培养”与“工学结合”为一体的人才培养模式[3]。浙江大学软件学院针对软件工程专业，突出工程型、应用型人才培养的需求，通过院―企合作，加强面向市场需求的工程型人才培养；通过院―院合作，加强Computer+X和X+Info的学科交叉的复合型人才培养。以此模式为基础，建立了较为完整的产、学、研一体化的合作教学体系，实现了高等学校办学模式的创新。该学院通过与企业合作，及时掌握IT企业的最新发展动态，把握人才的最新需求，及时调整现有的教学方案，有针对性地培养人才[4]。深圳大学软件学院以“校企联合，注重实践”为指导方针，大力发展与企业的联合人才培养计划，创造了软件学院办学新模式。该院通过课程认证、联合办班等合作形式，与国家和地方软件园、著名软件企业和科研机构建立紧密、稳定的合作关系[5]。但是，总体来说，这些探索性工作还是处于摸着石头过河的状态，业界还没有对校企合作的模式和影响作系统的研究。
将行业专业知识引进到教学中也开始得到重视。已经有些教学者在实际教学中采用此办法展开了有益的尝试，并取得了初步成果。李儒、王克亮等在“跟踪提高采收率前沿技术，搞好课程教学工作”论文中提出，“在高等院校应该紧密跟踪提高采收率的前沿技术，有的放矢，搞好[提高采收率原理]课程的教学工作，为石油工业提供基础理论扎实、掌握前沿技术的专业人才”[6]。傅延勋等在“对开设‘分离科学与技术前沿’课程的思考”中指出，“在理科化学与应用化学专业研究生中开设“分离科学与技术前沿”课程，可使学生了解拓宽这方面的知识面及其一些最新动态，掌握分离工程领域的最新技术，更好地适应毕业后的工作环境”[7]。汪琨等“在立足教学改革，瞄准学科前沿―“基因工程技术”精品课程建设”中强调了“在基因工程技术课程教学过程中，采用理论和实验结合的新型教学模式，瞄准基因工程技术的前沿，有利于基因工程技术课程教学取得良好的效果[8]。
中山大学软件学院在以上领域已经做了有益的探讨和实践，并取得了较好的效果。“校企共建IT前沿技术课程系列”的建设已经展开。其中“SOA原理与实践”课程获2009年度“教育部―IBM精品课程”、“服务工程与实践”课程获2011年度“教育部―IBM专业综合改革项目”、“Web 2.0程序设计”课程获2010年度Google Research Awards （Education Innovation）等。我们在软件学院的研究生教育中，与行业特色企业合作，挖掘其具有行业特色的实际应用需求，优化专业学位课程建设，开设面向行业的专业课程的工作得到了重视。
二、基于校企合作的IT前沿技术系列课程和面向行业的软件特色系列课程建设
前沿技术论文范文篇3
内容摘要：文章主要探讨发展中国家的经济开放度与技术进步的关系。通过收集58个世界主要发展中国家1980-2009年的面板数据，对发展中国家经济开放度中的贸易开放度、金融开放度和市场开放度对技术进步影响作了实证研究。结论表明，发展中国家“向外”的经济开放度却能够提升前沿技术水平；“向内”的经济开放度反而降低前沿技术水平；外商直接投资和进口有挤占国内高端创新资源、降低技术水平的负面作用。政策启示是：发展中国家应该继续加大“向外”的经济开放度以提升技术。
关键词：前沿技术提升 技术获取 外向直接投资
引言
当今世界，科技创新和率先突破是综合国力竞争的制高点。科学技术上的一个重大突破，往往能提升一种产品的竞争力，有时甚至能带动或形成一个新的产业，对一个国家的经济、政治、文化发展提供着基础和动力。而技术差异和以其为基础的产业结构差异是落后国家与发达国家的根本区别。发达国家凭借手中掌握的高新技术，主导国际高技术领域，并形成高度垄断，牢牢控制国际产业分工链条的核心价值区域。一方面，利用独特的产业地位整合上下游资源，攫取高额利润，持续添加创新的资金和资源动力；另一方面，严格控制前沿技术，防止任何形式的扩散，并及时防控优质技术创新资源被他国获取，以维持自身技术优势。发展中国家一旦进入其掌控的产业链中，只能接受其整合，受其控制，进入低技术含量加工环节，赚取微薄利润。
在这样的生存环境下，发展中国家既缺乏技术创新资金，又缺乏技术创新环境。以致在技术上，只能依附发达国家；在生产上，只能按发达国家订单生产；在市场上，只能提供半产品给掌握核心技术的企业，不能直接面对最终消费者，继而陷入全面的被动，而究其根源自然就是缺乏高新技术。发展中国家若不能掌握高新技术，国家将缺乏产业竞争力；若国家整体产业都缺乏竞争力，国家经济实力就较弱。所以，发展中国家不得不重视高新技术，应特别正视与发达国家在这方面的巨大差距，努力获取高新技术。但是，发展中国家技术基础薄弱，缺乏自主创新环境和条件，纯粹靠自身研发获得高新技术并不切实际。
因而，发展中国家在高新技术获取方面切不可闭门造车，否则与发达国家的技术差距只能越来越大。因为众所周知，知识技术增长呈指数级形态，假设以同样的速度各自发展技术，基数大的发达国家将会领先发展中国家越来越多。发展中国家要想迅速发展自身高新技术，离不开与发达国家的经济技术交流。新古典增长理论与新增长理论都将技术视为经济增长的最核心要素。技术好比矿石中的稀有资源，而与发达国家进行经济技术交流犹如挖掘和冶炼过程。发达国家经济本身是拥有技术稀缺资源的富矿。获得高新前沿技术，不得不与发达国家进行广泛地经济交流、多渠道引进技术、甄别适用技术和有产业前景技术并持续进行创新和改良。这就需要发展中国家以更积极姿态融入世界经济当中，以更高的经济开放度与发达国家展开经济技术交流。
本文提出发展中国家经济开放度与高新技术进步存在相关关系，期望提供高新技术进步受经济开放度影响的经验证据。那么，经济开放度与高新技术进步存在直接的关系吗？关于发展中国家整体情况，它们的高新技术进步如何受这三种经济开放度的影响？文章结构如下，第二章为文献综述；第三章为实证部分；第四章为结论。
文献综述
关于金融开放度和技术提升关系的研究，最早分两种思路进行。一是引进FDI与东道国技术提升，这方面研究有Aiken and Harrison（1999）， Anselin et al（1997），Haddad and Harrison（1993），Gorg and Greenaway（2004）， Keller（2002、2004）等。研究表明“向内”的金融开放度提高确有助于技术提升。二是对外直接投资与母国技术提升。起初， Kumar and McLeod（1981）以及Lall（1983）等人对发达国家之间的相互对外直接投资进行了研究。后来，Lecraw（1993），Chen and Chen（1998）和Van Hoesel（1999）则研究了发展中国家及地区和新兴工业化国家及地区（印度尼西亚、中国台湾和韩国）对发达国家的对外直接投资的动力机制、效应和相关经验证据，试图回答“发达国家是否会因发展中国家的投资产生技术提升”。Makino等（2002）指出，发展中国家和新兴工业化国家的对外直接投资有获取技术的动机，OFDI是提升母国技术水平的一种渠道。换言之，“向外”的金融开放度提高将促进技术进步。Makino等进一步将OFDI视为一种更积极更主动的“战略资产”获取方式。 Yadong Luo and Rosalie L. Tung（2007）指出通过OFDI可获取蕴含技术的优质资产。很多研究者提出这样的担心，较弱的知识产权保护往往给辛苦得来的技术应用于国内带来考验（John Child and Suzana B. Rodrigues，2005；Ping Deng，2009）。技术引进来后需要进行改良和本土化，需要花费一定成本进行创新。对创新的成果如保护不力则会减损持续的创新动力，引进的技术不能有效应用或者已经过时，会让前期技术引进工作变得毫无意义。
在贸易开放度、市场开放度与技术水平关系方面，Branstetter and Lardy（2006）对于中国出口产品技术水平的研究表明，加大进出口促进了出口产品的技术水平提高。Xu and Lu（2009）的研究也有着相同的结论。Lemoine and Unal-Kesenci（2004）认为中国技术进步的主要原因就在于自身经济开放，融入了世界产业链条中。Diwan and Rodrik（1991）认为发展中国家和发达国家在世界范围内竞争技术资源，必将产生“搭便车”动机和产权保护激励。Keller（2000）通过实证研究说明，进口技术领先国家产品将有助于技术提升，而进口技术跟随者国家产品不利于技术提升。Keller（2002）进一步指出，贸易还有整合各国技术资源的作用，可增加技术创新效率。以上研究都说明了贸易开放度、市场开放度对技术进步有显著作用。
国内学者也注意到了技术与经济开放度之间的关系。林毅夫等（1999）指出，“增加出口和经济外向型程度”，以比较优势策略引进技术是“东亚奇迹”（由世界银行于1995年率先提出，指地处东亚的日本、韩国、新加坡、中国台湾和香港，已与其他发展中国家相同的起点，实现了完全不同的发展绩效，成为世界经济中高速持续增长的典型，这种经济增长现象被称为“东亚奇迹”。）产生的原因。朱平芳等（2006）运用微观企业数据，实证研究了进口技术设备对上海企业的技术提升效应。邹薇等（2003）认为发展中国家引进技术后要强调消化。从技术的信息属性来讲，技术本身是复杂知识的集成，传播过程中容易失真。因此，要强化引进渠道对于技术完整性的保护能力，需要经济足够地开放。张茂元等（2009）指出技术提升往往与包括经济开放度在内的社会制度安排有关，若技术引进将危害利益相关者，技术引进将会遭到抵制，也就谈不上技术提升。一个开放的、鼓励竞争、鼓励以技术创新求超额利润的制度环境，将有利于技术引进。
综上可见，随着研究逐渐深入，国内外学者认识到发展中国家无论是“向内”还是“向外”金融开放度、贸易开放度和市场开放度都将提升其技术水平；他们担心发展中国家较低的经济开放度以及与之相联系的较弱的消化吸收能力、知识产权保护等对技术进步有不利影响。但先前的研究较少涉及高新技术，本文拟通过实证分析弥补该研究空白。
模型和数据
（一）模型构造
假设一国生产是CD式的，即：
（1）
考虑技术进步除按一定比率增长外，还可通过提高经济开放度由外引进：
（2）
δ、γ、η、ρ是全要素生产率分别对外向直接投资、内向直接投资、进口和出口的弹性。其中封闭条件下的技术增长率受技术市场开放度π影响，π体现技术开发合作程度。假设具有如下线性结构：
（3）
（4）
两边取对数：
（5）
考虑现实中国家间总存在一些基本且不可测的相异之处。若以国家作为样本观测值进入计量模型研究问题，这部分相异不能被所选择的解释变量控制，则会进入随机因素中，产生异方差问题，这会使参数估计非有效且丧失渐进有效性。使用面板数据模型具备处理忽略变量所产生的异方差问题的能力：
（6）
面板数据样本有着更大的可变性，极大克服多重共线性问题，且能从时间和截面两个角度获得更一般性的结论。
（二）数据
选择发表的科技论文作为国家高新技术实力的变量，科技论文可反映一国对高新技术的认识和掌握程度，其数量能够反映一国对世界知识和技术前沿面的贡献。用出口和进口金额反映一国贸易开放度程度；使用外商直接投资金额和对外直接投资金额反映一国金融开放程度；用技术合作资金补贴反映产业对于技术市场合作程度。数据来自于中华人民共和国统计局以及世界银行和一些国家的官方统计网站，表1为一些关键变量的统计指标。图1为主要变量之间的散点图，其中相关关系较为明显。
（三）检验及参数估计
为了防止面板单位根的破坏模型有效性，我们运用面板单位根检验，具体使用IPS（Im， Pesaran and Shin）方法，该方法可以通过检验每个个体单位根，构造标准正态分布统计量，进而检验面板变量是否存在单位根。其基本原理是：先对个体进行单位根检验，得到第i个截面个体单位根检验统计量的值ti=（ρ），进一步计算：
（7）
（8）
根据以上所述的方法对模型中相关变量进行单位根检验，检验结果总结在表2中。通过检验发现变量较多地存在单位根，但基本为一阶单整，经过一阶差分就可以处理。
为了解决面板单位根将采用增长率数据。运用所收集的数据先后拟合混合OLS模型、固定效应模型和随机效应模型。模型选择问题上，需借助BP（Breusch and Pagan Lagrangian multiolier）检验，使用stata11.0 BP检验命令我们得到Prob>Chi2=0.0037，所以随机效应模型是优于混合OLS模型的。为选择随机效应模型或固定效应模型，需借助Hausman检验，建立Hausman统计量（见式（9）），参数估计和豪斯曼检验结果总结在表3。豪斯曼统计量表明拒绝原假设，选择固定效应模型：
（9）
Scjit=92.09+0.63Expit-2.66Ifdiit+1.22Ofdiit-0.61
Importit+4.97Teccpgrantit+αit+εit （10）
（四）说明
1.引进外资（IFDI）并没有让发展中国家在技术上面取得进步，它的作用反而是负的。这就和一般的FDI研究形成了对照，先前研究认为发展中国家引进外资能够促进技术进步。笔者认为，发展中国家的产业布局因嵌入了发达国家的分工体系中，获得的技术是“过时”、低端技术，或者说是“边际”技术。从技术进步角度考虑，边际技术的引进往往浪费资源，且机会成本较大。发展中国家接受发达国家分工安排，吸收低端加工制造技术，很可能使得自身的技术水平长期落后于发达国家。
2.发展中国家的进口（Import）对于核心技术进步有负效应。这和我们的预期并不一致。原因可能是，我们的被解释变量是代表核心技术创新的高技术水平论文，进口国外产品只能模仿国外的产品技术，它们是成熟的、实现了商业化的技术，因此进行模仿并不会对被解释变量有太大的推动作用。当然这只是解释了进口变量系数不为正的原因。此外，进口国外产品会消耗外汇储备，甚至产生外债。发展中国家一旦遭遇债务问题，将放弃提高技术水平的各种努力。
3.对外直接投资（OFDI）和出口（Exp）对于发展中国家高新技术进步是有显著的、积极影响的。出口使得一国技术产业获得持续的利润回报，形成市场和利润对创新的持续激励；对外直接投资可锁定国外先进技术和优质资产，对于前沿技术和核心技术发展有着最有力的促进。两者的系数分别为1.22和0.63，模型中所反映的事实是OFDI的技术提升效应强于出口。这表明OFDI对高新技术方面的进步具有较强推动作用。
4.国内政府对于合作技术创新的补贴（Teccpgrant）对于核心技术进步（Scj）也有显著的积极影响。国内给予合作研发补助，让产学研联合消化国外的先进技术，总结技术诀窍，形成技术创新。该变量在10%显著性水平上显著，系数达到4.97。其它条件不变时，一亿美元补贴会形成4.97篇高水平的论文。
结论
我们研究发展中国家开放度对高新技术进步的影响，我们发现发展中国家“向外”的经济开放度中（外向直接投资、出口）对核心技术进步有显著的积极影响。国内市场的技术合作对于高新技术也有显著的促进作用。发展中国家向内的经济开放度（外商直接投资、进口）对于本国前沿技术水而有消极影响。这与之前大量的FDI研究形成反差，原因是我们所用的被解释变量是代表高新技术的国际期刊发文数。前人研究确认了FDI和进口对发展中国家技术有提升作用，但未提及FDI对高新技术的具体影响。与我们的研究结论相对应的是Aiken and Harrison（1999），Kathuria（2000），Kugler（2001），Djankov and Hoekman（2000）以及Konings（2001）等人的结论，他们就曾利用面板数据，发现发展中国家获得发达国家FDI技术效应为微弱的负相关或者不显著。
需要说明是，发展中国家向内的经济开放度与高新技术的负相关关系，并不表示发展中国家应该降低开放度。一是因为发展中国家还可以得到一般的技术提升，二是因为负相关关系并不表示两者有因果关系，实际上，发展中国家要想获得技术有两种方法：让发达国家更加主动地将更高水平技术带进国内或者直接地进入发达国家国内寻找技术源头。
技术特别是高新技术对于发展中国家而言至关重要，要想获得技术必须制定正确的技术战略。发展中国家与发达国家技术差距大，创新基础薄弱，只能走技术引进、学习、消化、吸收改良的技术发展道路。技术引进是技术获取的第一步，且决定了后续技术获取的效益。开放的发展中国家才能通过各种渠道引进技术，发展中国家只有不断提高经济开放度才能从质和量上做好技术引进。通过实证研究，我们发现发展中国经济开放度与高新技术水平确实存在较强相关关系。但是经济开放度中“向内”、“向外”两个方面影响不同，“向内”的经济开放度对高新技术水平有负效应，“向外”的经济开放度对高新技术水平有正效应。这表明从发达国家来的FDI、进口对高端技术创新资源的挤占以及对发展中国家技术控制的加强问题已经凸显。而技术市场合作、政府对技术合作的鼓励对于前沿技术进步有积极作用。
所以，发展中国家要在引进技术的基础上引进高新技术，首先必须继续提高经济开放度；其次，要重视FDI与出口对高端技术资源挤占与技术掠夺，防止其破坏现存的前沿技术创新土壤；最后，要重视积极主动向外寻找前沿技术源头，发挥OFDI等外向方式的技术获取作用。
参考文献：
1.林毅夫，蔡 ，李周.比较优势与发展战略―对“东亚奇迹”的再解释.中国社会科学，1999（4）
2.朱平芳，李磊.两种技术引进方式的直接效应研究―上海市大中型工业企业的微观实证.经济研究，2006（3）
3.邹薇，代谦.技术模仿、人力资本积累与经济赶超.中国社会科学，2003（3）
4.Aiken B， Harrison A. Do domestic firms benefit from direct foreign investment？- Evidence from Venezuela. American Economic Review. 1999
5.Gorg H， Greenaway D. Much ado about nothing？ Do domestic firms really benefit from foreign direct investment？ World Bank Research Observer. 2004
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