第一篇：汽車安全氣囊技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)分析

汽車安全氣囊技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

【摘要】本文簡(jiǎn)述了汽車安全氣囊的發(fā)展過(guò)程，在探討安全氣囊基本原理、種類和國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)國(guó)內(nèi)安全氣囊應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展特征進(jìn)行分析，并提出了現(xiàn)有的問(wèn)題和解決方法，最后介紹了汽車安全氣囊的近年的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展前景?！娟P(guān)鍵詞】安全氣囊；發(fā)展；技術(shù)進(jìn)步；汽車 汽車安全氣囊的發(fā)展概況

1．1國(guó)外安全氣囊的發(fā)展概況

1953年8月18日, 美國(guó)人約翰赫特里特獲得了“汽車緩沖安全裝置”的美國(guó)專利。他在1952年的一次事故后, 萌發(fā)了設(shè)計(jì)撞車安全裝置的想法。在一次事故中,他為躲避一個(gè)障礙物而猛打方向盤(pán),并進(jìn)行制動(dòng),他和妻子都用手臂本能地保護(hù)坐在前座中間位置上的女兒。這次事故后他意識(shí)到必須有一個(gè)更好的裝置來(lái)保護(hù)乘員,兩周之后他繪好了設(shè)計(jì)圖紙交給了代理人,這份圖紙確定了今天安全氣囊的雛型。但是,由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制,還不能完全把這種想法或?qū)＠吨T實(shí)施。后來(lái),德國(guó)默謝臺(tái)斯公司開(kāi)始實(shí)現(xiàn)這種設(shè)想,它在自己生產(chǎn)的部分汽車上安裝了安全氣囊。而美國(guó)通用汽車公司首先采用現(xiàn)代氣囊系統(tǒng)。從1985 年起,在全部供應(yīng)美國(guó)市場(chǎng)的汽車上都安裝了這種安全系統(tǒng)。隨后,又出現(xiàn)了第一個(gè)保護(hù)駕駛員旁前排座乘員頭部的氣囊[2]。

最初出現(xiàn)的安全氣囊，在今天看來(lái)是過(guò)于簡(jiǎn)單:正面裝有傳感器，只有正駕駛位享有安全氣囊，而副駕駛位對(duì)于來(lái)自側(cè)面的碰撞，則束手無(wú)策。當(dāng)美國(guó)參議院通過(guò)公路死傷減少條例，確認(rèn)了安全氣囊的作用后，美國(guó)政府規(guī)定從1995年9月1日以后制造的轎車前排座均應(yīng)裝備安全氣囊，另外，還要求1998年以后的新轎車都裝備駕駛者和乘客用的安全氣囊。

近十年來(lái)，雙氣囊已取代了單氣囊，而且最新一代的智能安全氣囊采用雙級(jí)控制，即:如果碰撞強(qiáng)度低，則氣囊只充氣到總量的百分之七十，若碰撞的強(qiáng)度高，安全氣囊則完全膨脹。當(dāng)前世界上開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)汽車安全氣囊較為成熟的國(guó)家有美國(guó)、德國(guó)、日本。目前國(guó)外生產(chǎn)的中高級(jí)轎車，大多數(shù)有安全氣囊，有些轎車已將安全氣囊列入必裝件。在許多豪華汽車配置中，安全氣囊技術(shù)被大量采用，有正面，有側(cè)面，數(shù)量也由最初的一、二個(gè)，增加到八個(gè)甚至十個(gè)[3]。

1.2 國(guó)外安全氣囊市場(chǎng)現(xiàn)狀

全球各地區(qū)的氣囊市場(chǎng)發(fā)展情況、發(fā)展程度不同。例如，北美、西歐、日本氣囊市場(chǎng)已比較成熟，而巴西氣囊的裝配率還不到1/3。另外，正面碰撞氣囊基本普及，而其在側(cè)撞、滾翻、行人保護(hù)和兒童乘員保護(hù)方面的應(yīng)用則是新的研究方向［12－16］[4]。在歐洲，奧托立夫公司是主要的安全氣囊供應(yīng)商。在前駕駛員座、前乘客座、側(cè)面和側(cè)面簾狀安全氣囊市場(chǎng)占有率達(dá)40％～55％,其最大的客戶是福特汽車集團(tuán)，其次為雷諾、日產(chǎn)和其他的日本汽車制造商。除歐洲外，日本安全氣囊龍頭為高田公司（包括在德國(guó)的高田公司）和豐田的成員組織Toyoda Gosei。德國(guó)高田公司的主要客戶有通用汽車、寶馬、本田和戴姆勒·克萊斯勒。在美國(guó)，安全氣囊領(lǐng)域的主要供應(yīng)商為天合和德?tīng)柛?，天合的客戶為豐田、大眾、戴·克、福特和通用等。天合在北美的市場(chǎng)份額為25％左右，德?tīng)柛Ｔ诒泵赖氖袌?chǎng)份額為20％左右。

2.1 國(guó)內(nèi)安全氣囊應(yīng)用現(xiàn)狀 2.1.1 國(guó)內(nèi)安全氣囊的發(fā)展概況

在我國(guó), 汽車安全氣囊的起步較晚, 開(kāi)始于九十年代。主要生產(chǎn)廠家: 石家莊久樂(lè)汽車安全設(shè)備公司、錦州錦恒汽車安全系統(tǒng)股份有限公司、錦州和昌汽車安全氣囊有限公司、廣東省珠海市生生赫達(dá)有限公司與西安慶華電器制造廠等等。

我國(guó)最早研究開(kāi)發(fā)汽車安全氣囊企業(yè)之一:家莊久樂(lè)汽車安全設(shè)備有限公司,現(xiàn)已形成年產(chǎn)A型（駕駛位)、B 型（副駕駛位)安全氣囊10萬(wàn)套的生產(chǎn)能力。石家莊久樂(lè)汽車安全設(shè)備有限公司開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的久樂(lè)安全氣囊, 采用了復(fù)式點(diǎn)火裝置的智能電子式+機(jī)械式,更加提高了安全氣囊的可靠性。久樂(lè)氣囊獨(dú)具黑匣子記憶功能,即可對(duì)撞車事故記錄分析,并具有自檢即安全氣囊性能檢查、計(jì)算機(jī)通訊等功能。其各項(xiàng)性能指標(biāo)已基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。1996年底組建的錦恒汽車安全系統(tǒng)股份有限公司,近三年來(lái)先后與同行業(yè)領(lǐng)先的美國(guó)BREED公司、德國(guó)西門(mén)子約束系統(tǒng)公司和一汽集團(tuán)長(zhǎng)春汽車研究所等進(jìn)行合作,并投資2500 萬(wàn)元人民幣引進(jìn)了美國(guó)BREED公司兩條模塊生產(chǎn)線,建成了具有世界先進(jìn)水平的產(chǎn)品研發(fā)中心。目前，這家公司已開(kāi)發(fā)了與富康系列轎車相匹配的單側(cè)式安全氣囊、與紅旗系列轎車相匹配的雙側(cè)安全氣囊等產(chǎn)品。投資1.5億元人民幣的二期技術(shù)改造工程已于2000 年9 月份開(kāi)始。目前已達(dá)到單班年產(chǎn)三十萬(wàn)套安全氣囊的生產(chǎn)規(guī)模, 是中國(guó)規(guī)模最大的汽車安全氣囊生產(chǎn)基地。

錦州和昌汽車安全氣囊有限公司是遼寧和昌汽車安全氣囊集團(tuán)的核心企業(yè),是目前國(guó)內(nèi)集汽車安全氣囊科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)為一體的高新技術(shù)企業(yè)。和昌公司擁有過(guò)億元總資產(chǎn)、8項(xiàng)安全氣囊方面的專利技術(shù)和一批國(guó)家級(jí)專家。近期由該公司和清華大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的HCQ-2型數(shù)字化汽車安全氣囊智能控制器,通過(guò)了國(guó)家機(jī)械局的鑒定,被稱為是涉及到實(shí)車碰撞理論、神經(jīng)元、模糊數(shù)學(xué)以及實(shí)用數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)的、具有國(guó)際先進(jìn)水平的產(chǎn)品。該公司還相繼用桑塔納、夏利、廣東宏遠(yuǎn)大吉普車、山東榮城大吉普車、北京中華子彈頭、富康、奧迪、紅旗、北京吉普車等20幾種車型與和昌氣囊進(jìn)行匹配,完成了實(shí)車、臺(tái)車碰撞試驗(yàn),試驗(yàn)規(guī)范和試驗(yàn)結(jié)果均符合美國(guó)FMVSS208和歐洲EEC和ECE標(biāo)準(zhǔn)[6]。

2.1.2 國(guó)內(nèi)安全氣囊市場(chǎng)現(xiàn)狀

我國(guó)安全氣囊市場(chǎng)連年增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)速度趨緩。據(jù)汽車工業(yè)年鑒相關(guān)資料數(shù)據(jù)，2007年中國(guó)汽車銷售879.5萬(wàn)輛，2008年汽車產(chǎn)銷量突破900萬(wàn)，2009年突破1000萬(wàn)輛，2010 年汽車銷售規(guī)模將達(dá)到1263萬(wàn)輛。與此相對(duì)應(yīng)，2005年，我國(guó)安全氣囊市場(chǎng)需求量為440萬(wàn)套，2006年汽車安全氣囊氣市場(chǎng)需求量為528萬(wàn)套，2007年汽車安全氣囊氣市場(chǎng)需求量為968 萬(wàn)套,到2010年我國(guó)安全氣囊總需求量將達(dá)到2060萬(wàn)套。分析認(rèn)為，我國(guó)安全氣囊市場(chǎng)增長(zhǎng)趨緩的原因主要有兩個(gè):一是我國(guó)汽車總量增長(zhǎng)減緩的影響；二是我國(guó)安全氣囊的普及率提高很快，普及增長(zhǎng)的市場(chǎng)效果在迅速減退。2000年，我國(guó)平均每輛轎車安全氣囊只有0.07個(gè)，2001年0.40個(gè)，2002年1.20個(gè)，2004年1.69個(gè)。目前，我國(guó)在中高檔轎車上基本普及了安全氣囊。今后我國(guó)安裝氣囊市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，一靠汽車產(chǎn)量增長(zhǎng)拉動(dòng)，二靠單輛轎車安全氣囊應(yīng)用數(shù)量的增長(zhǎng)。因此，我國(guó)安全氣囊增速放緩是必然趨勢(shì)[7]。

[5]

我國(guó)安全氣囊國(guó)產(chǎn)化穩(wěn)步提高。我國(guó)汽車安全氣囊產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)可喜變化就是國(guó)產(chǎn)化率的不斷提高。2001年我國(guó)安全氣囊的國(guó)產(chǎn)化率只有8.8％，到2005年我國(guó)安全氣囊的國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到58．0％,4年間增長(zhǎng)了5.6倍。

雖然近年我國(guó)汽車安全氣囊的國(guó)產(chǎn)化程度在進(jìn)一步提高，但在安全氣囊核心技術(shù)方面主要還是靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，包括少數(shù)在安全氣囊業(yè)務(wù)上做得比較成功的汽車電子公司也是如此。進(jìn)口持續(xù)減少，出口形勢(shì)喜人。安全氣囊進(jìn)出口市場(chǎng)高速增長(zhǎng)，截止2007年12月末，累計(jì)進(jìn)口數(shù)量為1432萬(wàn)套，進(jìn)口金額為33452萬(wàn)美元；安全氣囊出口1419萬(wàn)套，出口金額為19226萬(wàn)美元。2000年我國(guó)安全氣囊裝置進(jìn)口3.1萬(wàn)套，2004年我國(guó)安全氣囊裝置進(jìn)口達(dá)到最高峰，當(dāng)年進(jìn)口178萬(wàn)套，用匯1.57億美元。此后，安全氣囊裝置的進(jìn)口開(kāi)始減少，2006 年進(jìn)口151萬(wàn)套，用匯1.25億美元。從增長(zhǎng)速度來(lái)看，在經(jīng)歷2001年的800％的增長(zhǎng)高峰后，就開(kāi)始迅速下降，到2004 年增長(zhǎng)速度只有12.8％。2005 年，我國(guó)安全氣囊裝置進(jìn)口形勢(shì)又出現(xiàn)了新變化:進(jìn)口數(shù)量和金額出現(xiàn)同比負(fù)增長(zhǎng)。2005年，我國(guó)安全氣囊裝置進(jìn)口數(shù)量、金額分別為167.8萬(wàn)套、1.41億美元，同比增長(zhǎng)分別為－5.74％、－10.3％。在進(jìn)口數(shù)量不斷減少的同時(shí)，安全氣囊進(jìn)口的平均單價(jià)也在逐年下滑。2000年，我國(guó)平均每套安全氣囊裝置的進(jìn)口價(jià)格為123 美元，到2009 年時(shí)價(jià)格已經(jīng)下雖然我國(guó)安全氣囊出口逐年增大，但產(chǎn)品大多為國(guó)外關(guān)鍵部件組裝產(chǎn)品。在金融危機(jī)下外資企業(yè)看好中國(guó)市場(chǎng)潛力，更加大了市場(chǎng)開(kāi)發(fā)力度。因此，提高國(guó)內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)能力與研發(fā)水平刻不容緩。

平均安裝個(gè)數(shù)下降，市場(chǎng)潛力巨大。我國(guó)汽車安全氣囊的市場(chǎng)需求容量近年來(lái)在高位增長(zhǎng)，但平均每輛車應(yīng)用安全氣囊的數(shù)量卻有所減少。2004年奧爾威咨詢統(tǒng)計(jì)了234．8萬(wàn)輛乘用車，應(yīng)用安全氣囊的數(shù)量是391萬(wàn)個(gè)，平均每輛車應(yīng)用1.67個(gè)；2006年奧爾威咨詢統(tǒng)計(jì)了556 萬(wàn)輛乘用車，應(yīng)用安全氣囊的數(shù)量是777萬(wàn)個(gè)，平均每輛車應(yīng)用1.39個(gè)。2006 年與2004 年相比，平均安全氣囊的應(yīng)用數(shù)量反而減少了16.8％。奧爾威咨詢分析認(rèn)為，我國(guó)汽車安全氣囊市場(chǎng)之所以出現(xiàn)“總量上升、個(gè)量下降”的現(xiàn)象，是與我國(guó)經(jīng)濟(jì)型轎車產(chǎn)量在近年的比重上升有關(guān)。奧爾威咨詢粗略統(tǒng)計(jì)了我國(guó)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型轎車的主要企業(yè)——天津一汽夏利、奇瑞汽車、浙江吉利、重慶長(zhǎng)安鈴木、哈飛汽車、昌河汽車、通用五菱、比亞迪汽車8家企業(yè)2004年和2006年產(chǎn)量，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示:2004年上述8家企業(yè)汽車產(chǎn)量合計(jì)為49.2萬(wàn)輛，占基本型乘用車總量的22.1％；2006年，這8家企業(yè)的產(chǎn)量合計(jì)為103.3萬(wàn)輛，占基本型乘用車總量的26.7％，比重增加了4.6個(gè)百分點(diǎn)?？傮w看來(lái)，我國(guó)“排量≤1.6 L 基本型乘用車”產(chǎn)量占全國(guó)基本型乘用車產(chǎn)量的比重，2004年為52.9％，2006年為62.7％，2年間增10個(gè)百分點(diǎn)。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)型轎車市場(chǎng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，廠家對(duì)標(biāo)配安全氣囊這種成本比重高的零部件態(tài)度謹(jǐn)慎，一些價(jià)格非常低的車型多數(shù)不裝安全氣囊或者選裝安全氣囊，即使是標(biāo)配的也以標(biāo)配1個(gè)安全氣囊的車型占大多數(shù)。由此可見(jiàn)，2004 年后，由于我國(guó)不帶安全氣囊或者安裝氣囊數(shù)量不多的經(jīng)濟(jì)型轎車比重的增加，導(dǎo)致了我國(guó)平均每輛車應(yīng)用安全氣囊數(shù)量的減少[8][9]。安全氣囊的存在的問(wèn)題和解決的方法

2.4 外置安全氣囊的發(fā)展

在發(fā)動(dòng)機(jī)罩和擋風(fēng)玻璃之間的接合部位,富康(Volvo)還安裝了一只外置式安全氣囊, 用于防止受害人的頭部撞到了擋風(fēng)玻璃和前支柱上。此安全氣囊是由一個(gè)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)罩前部的傳感器激活的。當(dāng)它被激活后,它的膨脹狀態(tài)能夠持續(xù)數(shù)秒之久,以便增強(qiáng)防護(hù)功效。膨脹的安全氣囊只能遮蓋擋風(fēng)玻璃的下部,而且不會(huì)對(duì)駕駛員的視野有礙[15]。汽車安全氣囊的發(fā)展的趨勢(shì)

未來(lái)安全氣囊技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì), 將主要朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展: 3.1 智能化

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展,形形色色的智能技術(shù)在汽車上得到推廣應(yīng)用,智能化安全氣囊就是其中之一。它是在普通安全氣囊的基礎(chǔ)上增設(shè)傳感器和與之相配套的計(jì)算機(jī)軟件而制成。其重量傳感器能根據(jù)重量感知乘客是大人還是兒童,其紅外線傳感器能根據(jù)熱量探測(cè)座椅上是人還是物,其超聲波傳感器能探明乘員的存在和位置等[16]。計(jì)算機(jī)軟件則能根據(jù)乘客的身體、體重、所處位置和是否系安全帶以及汽車碰撞速度及撞擊程度等,及時(shí)調(diào)整氣囊的膨脹時(shí)機(jī)、速度和程度,使安全氣囊對(duì)乘客提供最合理有效的保護(hù)。這種氣囊系統(tǒng)能夠在汽車碰撞的一瞬間，根據(jù)碰撞條件和乘員狀況來(lái)調(diào)節(jié)氣囊的工作性能。它解決了安全氣囊膨脹過(guò)快而對(duì)乘客造成的擠壓傷害問(wèn)題。杰戈娃汽車公司生產(chǎn)的轎車座椅上還裝有一種德?tīng)柛鞲衅鞴鹃_(kāi)發(fā)的乘客體重傳感器和一個(gè)皮帶扣夾張緊傳感器, 可以指示乘客的體重和身材。這種傳感器還可以指示出乘客是否使用了安全帶。整個(gè)傳感器系統(tǒng)將由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。為保證精確地確定乘客的位置,采用了4個(gè)超聲波傳感器: 來(lái)自這些傳感器的信息輸送給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò), 然后計(jì)算出乘客的體重和位置、衣服穿戴的類型等。還能確定他們的精確位置, 身體向后仰還是向前傾?？刂葡到y(tǒng)和傳統(tǒng)的進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的微處理器結(jié)合使用。該系統(tǒng)提供兩種膨脹的速度, 采用了TRW 公司開(kāi)發(fā)的2 級(jí)安全氣囊充氣裝置，由控制系統(tǒng)決定是否起動(dòng)安全氣囊。例如, 如果乘客的身驅(qū)支靠著儀表板，則不啟動(dòng)安全氣囊[17][18]。如果需要展開(kāi)安全氣囊，一級(jí)和二級(jí)充氣裝置都將啟動(dòng)。這種新安全氣囊的其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn), 是比普通氣囊展開(kāi)的次數(shù)少。3.2 綠色環(huán)?；?/p>

目前汽車安全氣囊中普遍使用了迭氮化鈉(NaN3)。從環(huán)保和人體健康角度講,迭氮化鈉是一種有毒物質(zhì),其毒性是砷的近30倍。此外,從安全角度講,迭氮化鈉在被激活后釋放的氣體沖起氣囊的同時(shí),還會(huì)生成固態(tài)的鈉,鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?特別是在與水接觸時(shí)可以直接燃燒[19]。

因而,避免使用有潛在危險(xiǎn)和有毒性的含鈉物質(zhì),采用新型氣體發(fā)生技術(shù),使之符合環(huán)境保護(hù)的要求,是汽車安全氣囊發(fā)展的一個(gè)方向。如TRW公司采用非疊氮化合物的推進(jìn)劑作動(dòng)力, 替代了原來(lái)安全氣囊所用的固體氮化合物；有采用空氣和氫的混合物的安全氣囊,氫燃燒后產(chǎn)生的熱氣體,能以很快的速度充滿安全氣囊；也有其他采用氦氣其膨脹的新型安全氣囊系統(tǒng)。另外,最近法國(guó)地區(qū)發(fā)展規(guī)劃和環(huán)境部建議，抓緊對(duì)汽車安全氣囊進(jìn)行技術(shù)改造, 今后,車輛安全氣囊中的迭氮化鈉將由推進(jìn)劑代替,避免使用存在潛在危險(xiǎn)和有毒性的含鈉物質(zhì)。而推進(jìn)劑是火箭所使用的燃料,在特定條件下,它可以釋放出強(qiáng)大的能量[20]。

3.3 虛擬技術(shù)化

采用計(jì)算機(jī)模擬的“虛擬技術(shù)”方式替代轎車實(shí)物碰撞

[21]

。它由一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行“虛擬試驗(yàn)”,從而一方面減少人力、物力、財(cái)力的消耗；另一方面也加快了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。超級(jí)計(jì)算機(jī)位于一間配有精密氣候調(diào)控系統(tǒng)的機(jī)房中,進(jìn)行模擬碰撞試驗(yàn)時(shí),一方面測(cè)算轎車的設(shè)計(jì)對(duì)減少駕駛員和乘客受傷的風(fēng)險(xiǎn)能起多少作用,另一方面研究轎車受撞變形的方式,以及安全帶和安全氣囊之類防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)如何設(shè)計(jì),才能達(dá)到最佳的防護(hù)效果。而各種運(yùn)算都是以現(xiàn)實(shí)交通中發(fā)生的同類事故為依據(jù)進(jìn)行的3.4 小型、輕型化

安全氣囊總成將采用體積小的新型氣體發(fā)生器,它采用壓縮氣體的混合式氣體發(fā)生器及采用有機(jī)氣體的純氣體式氣體發(fā)生器。另外,安全氣囊作為一個(gè)高度集成化的系統(tǒng)和模塊, 德?tīng)柛鞲衅鞴緦⑼瞥隽耸澜缟献钚〉陌踩珰饽夷K,使方向盤(pán)既美觀簡(jiǎn)潔,又有足夠的空間來(lái)集成更多的控制系統(tǒng)。德?tīng)柛５募夹g(shù)可以提供高度緊湊型的乘員正面保護(hù)安全氣囊, 而且氣囊系統(tǒng)的蓋板與方向盤(pán)的接縫非常細(xì)小,幾乎看不出來(lái)；安裝的位置也比較獨(dú)特,且方向盤(pán)看上去更漂亮[23]。3.5 保護(hù)全方位化

安全氣囊不再僅局限于保護(hù)駕駛員與前座乘員?，F(xiàn)代汽車還將采用了窗簾一般的側(cè)氣囊, 這樣即使是側(cè)面被撞,車內(nèi)乘員的安全也能得到充分的保證。如:側(cè)翼氣囊,它是置于車門(mén)兩側(cè)及車頂?shù)臍饽已b置。來(lái)自側(cè)翼撞擊的力量必須足夠大時(shí)才能觸發(fā)氣囊充氣,僅是踢踹或撞擊產(chǎn)生的能量還不足以造成氣囊裝置的觸發(fā)。當(dāng)側(cè)面撞擊發(fā)生時(shí),撞擊力雖被分散,但還有一部分由車門(mén)傳至裝有傳感器的座椅上,就在門(mén)與傳感器接觸的剎那,火焰推動(dòng)兩個(gè)氣體發(fā)生器,以高達(dá)每秒2000 米的速度,差不多是七倍的音速為氣囊充滿氮?dú)?。它還可以在撞擊發(fā)生的關(guān)鍵瞬間,自始至終地保護(hù)著人體的上身[24][25]。

[22]

。結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代汽車安全氣囊產(chǎn)品的發(fā)展，應(yīng)該符合新時(shí)代科技發(fā)展的要求, 應(yīng)該最大限度的滿足人們對(duì)它的要求, 從而充分體現(xiàn)出汽車的安全、舒適、方便、快捷等優(yōu)越性能，向著全方位保護(hù)、智能化、綠色環(huán)保等方面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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第二篇：汽車安全氣囊的使用保養(yǎng)注意事項(xiàng)

安全氣囊，顧名思義是保障駕車人和乘客安全的，安全駕駛中，安全氣囊是不會(huì)起作用的，一旦發(fā)生緊急情況尤其是正面碰撞，它就會(huì)起到保證您生命安全的作用。所以，了解和細(xì)心維修愛(ài)車的安全氣囊也是您不可忽視的一件事。關(guān)于安全氣囊可以看看新干線商城汽修師傅怎么說(shuō)。

首先，安全氣囊是一次性產(chǎn)品。在碰撞引爆后，安全氣囊就不再具有保護(hù)能力，而須送回維修廠家重新更換一個(gè)新的氣囊。因車型不同，安全氣囊的價(jià)格也不相同。重新安裝一套新氣囊包括感應(yīng)系統(tǒng)和電腦控制器，大致需要5000元到1萬(wàn)元左右。

其次，不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品。因?yàn)闅饽視?huì)在緊急狀況下引爆，所以不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品，以防引爆時(shí)被氣囊拋射出去而傷害乘員。另外，在室內(nèi)安裝CD、收音機(jī)等附件時(shí)，要遵守廠家的規(guī)定，不要隨意修改屬于安全氣囊系統(tǒng)范圍內(nèi)的零件和線路，以免影響氣囊正常工作

第三，兒童使用氣囊時(shí)更要注意。目前很多氣囊都是針對(duì)成年人設(shè)計(jì)的，包括氣囊在車內(nèi)的位置、高度等。氣囊在充氣時(shí)，可能給前排兒童造成傷害。建議把兒童安排在后排中間位置并固定好。

最后，注意安全氣囊的日常維修。車輛的儀表盤(pán)上裝有安全氣囊的指示燈，在正常情況下，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到ACC位置或者ON位置時(shí)，警告燈會(huì)亮大約四五秒鐘進(jìn)行自檢，然后熄滅。若警告燈一直亮著，則表明安全氣囊系統(tǒng)有故障，應(yīng)立即維修，以免出現(xiàn)氣囊失靈或誤彈出的情況。

第三篇：先進(jìn)刀具技術(shù)現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢(shì)

先進(jìn)刀具技術(shù)現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢(shì)

鋼市低迷不改 鋼鐵原材料市場(chǎng)延續(xù)弱勢(shì)1-8月份桐廬蜂產(chǎn)品原料抽檢合格率100%為戶外而生 耳神探險(xiǎn)者ER151幾大優(yōu)勢(shì)遼寧山推開(kāi)展道路機(jī)械產(chǎn)品專項(xiàng)培訓(xùn)(圖)十二五天津節(jié)能減排綜合工作實(shí)施方案解析濰柴控股集團(tuán)動(dòng)能公司進(jìn)入“高考月”進(jìn)口葡萄酒：超越價(jià)格與跟風(fēng)的競(jìng)爭(zhēng)贏創(chuàng)決定將美白炭黑產(chǎn)能提至2.2萬(wàn)噸廣東LED出口遭“圍剿”2月19日綏芬河開(kāi)元經(jīng)貿(mào)氯化鉀行情動(dòng)態(tài)新能源車將減免購(gòu)置稅 政府補(bǔ)貼改為直減2012中國(guó)水性木器涂料現(xiàn)場(chǎng)涂裝大賽結(jié)果揭曉外國(guó)朋友考察福鼎茶業(yè)生產(chǎn)先進(jìn)技術(shù)2013匯堅(jiān)國(guó)際·太湖國(guó)際裝備制造業(yè)博覽會(huì)周五開(kāi)幕7月16日湖北天舜化工磷酸一銨產(chǎn)銷動(dòng)態(tài)央視新址修幕墻大換裝8月21日鋁業(yè)市場(chǎng)新聞簡(jiǎn)要寧波市智慧物流專項(xiàng)扶持政策出臺(tái)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著制造技術(shù)的全球化趨勢(shì)，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。在由機(jī)床、刀具、夾具和工件組成的切削加工工藝系統(tǒng)中，刀具是最活躍的因素。因此在高速加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)的今天，高性能刀具越來(lái)越受到重視并大量取代傳統(tǒng)刀具。雖然高性能刀具與傳統(tǒng)刀具相比價(jià)格昂貴，甚至是傳統(tǒng)刀具的10倍，但是使用高性能刀具仍然可以有效地降低生產(chǎn)成本[1]。

刀具材料、幾何參數(shù)及其結(jié)構(gòu)是高性能刀具設(shè)計(jì)制造最重要的關(guān)鍵技術(shù)。目前，先進(jìn)刀具發(fā)展迅速，各種專用高性能刀具不斷推陳出新。在刀具材料方面，超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金刀具和超硬材料刀具獲得了廣泛運(yùn)用；在涂層方面，多層梯度復(fù)合涂層和高強(qiáng)度耐熱納米涂層也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并在航空航天、汽車船舶等領(lǐng)域得到應(yīng)用；在刀具結(jié)構(gòu)方面，將朝可轉(zhuǎn)位、多功能、專用復(fù)合刀具和模塊式方向發(fā)展。

刀具材料的最新進(jìn)展

近年來(lái)，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都在致力于開(kāi)發(fā)與高速、高效、高質(zhì)切削加工相匹配的先進(jìn)切削刀具材料[2]。刀具材料對(duì)刀具壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本等影響很大。刀具切削時(shí)要承受高壓、高溫、摩擦、沖擊和振動(dòng)等作用，因此刀具材料必須具備如下一些基本性能：硬度高，即刀具材料的硬度必須高于被加工材料；高的強(qiáng)度和韌性，刀具切削部分的材料在切削時(shí)要受到很大的切削力和沖擊力，因此刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性；耐磨性和耐熱性好，一般來(lái)說(shuō)，刀具材料硬度越高，耐磨性也就越好，同時(shí)刀具的耐磨性和耐熱性有著密切的關(guān)系；導(dǎo)熱性好，導(dǎo)熱性越好，就能降低切削部分的溫度，從而減輕刀具磨損；工藝性和經(jīng)濟(jì)性好[3-5]。

(1)新型高速鋼。

高速鋼(HSS)是加入了W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具鋼。雖然目前可供使用的刀具材料品種較多，但由于高速鋼在強(qiáng)度、韌性、熱硬性、工藝性，特別是鋒利性(刀尖半徑可達(dá)12~15μm)等方面具有優(yōu)良的綜合性能，因此在切削某些難加工材料以及在復(fù)雜刀具(尤其是切齒刀具、拉刀和立銑刀等)制造中仍占有較大比重[6]。

(2)新型細(xì)晶粒和超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金。

硬質(zhì)合金是高硬度、難熔的金屬化合物(主要是WC，TiC等，又稱為高溫碳化物)微米級(jí)的粉末，用鈷或鎳等金屬做粘結(jié)劑燒結(jié)成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金是當(dāng)前切削領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的切削刀具材料，切削效率大約為高速鋼的5~10倍。全世界硬質(zhì)合金的產(chǎn)量增長(zhǎng)極快，新材料、新牌號(hào)的硬質(zhì)合金刀具不斷出現(xiàn)，在全部刀具中的比重越來(lái)越大。但其工藝性差，用于復(fù)雜刀具尚受到很大的限制。

細(xì)晶粒(1～0.5μm)和超細(xì)晶粒(小于0.5μm)硬質(zhì)合金材料及整體硬質(zhì)合金刀具的開(kāi)發(fā)，使硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度大大提高，可替代高速鋼用于制造小規(guī)模鉆頭、立銑刀、絲錐等量大面廣的通用刀具，其切削速度和刀具壽命遠(yuǎn)超過(guò)高速鋼。整體硬質(zhì)合金刀具的使用可使原來(lái)采用高速鋼的大部分應(yīng)用領(lǐng)域的切削效率顯著提高。為提高硬質(zhì)合金的韌性，通常采取增加Co含量的方法，由此引起的硬度降低現(xiàn)在可通過(guò)細(xì)化晶粒得到補(bǔ)償，并可使硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度提高到4.3GPa，已達(dá)到并超過(guò)普通高速鋼的抗彎強(qiáng)度。細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的另一優(yōu)點(diǎn)是刀具刃口鋒利，尤其適合高速切削粘而韌的材料[5]。

(3)超硬刀具。

所謂超硬刀具材料是指人造金剛石和立方氮化硼，以及用這些粉末與結(jié)合劑燒結(jié)而成的聚金剛石和聚晶立方氮化硼。由于超硬刀具具有比硬質(zhì)合金更優(yōu)良的耐磨性，能夠適應(yīng)更高的切削速度，已成為高速切削的主要刀具材料，更為重要的是能夠滿足難加工材料的切削需要。因此超硬刀具材料已經(jīng)在整個(gè)切削加工領(lǐng)域中起到越來(lái)越重要的作用。

金剛石是碳的同素異形體，分為天然金剛石和人造金剛石(PCD)兩種。PCD是在高溫、高壓和催化劑作用下，由石墨轉(zhuǎn)化而成的。金剛石刀具具有極高的硬度和耐磨性，擁有鋒利的切削刃和良好的導(dǎo)熱性能，同時(shí)PCD刀具與有色金屬和非金屬材料間的親和力很小，在加工過(guò)程中不易在刀尖上產(chǎn)生積屑瘤。目前，PCD刀具主要運(yùn)用在以下兩個(gè)方面[2,5]：a.難加工有色金屬及其合金，如用PCD刀具加工硅鋁合金時(shí)，刀具壽命可達(dá)硬質(zhì)合金的50~200倍；b.難加工非金屬材料，PCD刀具非常適合于石材、硬質(zhì)碳、碳纖維增強(qiáng)塑料和人造板材等難加工非金屬材料的加工[6]。因此，可以說(shuō)金剛石刀具是精密加工有色金屬及其合金、陶瓷、玻璃、木材等非金屬材料最佳的刀具。

但是金剛石的熱穩(wěn)定性較低，切削溫度超過(guò)700~800℃時(shí)，就會(huì)完全失去其硬度。另外，金剛石中的碳和鐵具有很強(qiáng)的親和力，在高溫高壓下，鐵原子與碳原子發(fā)生相互作用，導(dǎo)致金剛石石墨化，從而使刀具極容易發(fā)生磨損。因此，金剛石刀具一般不用來(lái)加工鋼鐵等材料。

繼美國(guó)GE公司于1957年首次合成立方氮化硼之后，在高溫高壓條件下將立方氮化硼聚合在硬質(zhì)合金上，得到了復(fù)合結(jié)構(gòu)的立方氮化硼(CBN)刀片。CBN刀具有聚晶燒結(jié)塊和復(fù)合刀片兩種，能在較高切削速度下加工淬硬鋼及鑄鐵，以車代磨，并可高速切削部分高溫合金，加工精度高，表面粗糙度相當(dāng)?shù)?，而且立方氮化硼還適宜加工各種淬硬鋼、Ni基、Fe基及其他一些耐磨、耐蝕的熱噴涂(焊)件材料，釩鈦鑄鐵、冷硬鑄鐵等耐磨類鑄鐵，鈦合金材料等[2]。

(4)陶瓷材料。

陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高溫力學(xué)性能，與金屬的親和力小，不易與金屬產(chǎn)生粘結(jié)，并且化學(xué)穩(wěn)定性好。因此，陶瓷刀具可以加工傳統(tǒng)刀具難以加工或根本不能加工的超硬材料。陶瓷刀具有Al2O3基和Si3N4基兩大類，加入各種碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等可改善其性能，還可通過(guò)顆粒、晶須、相變、微裂紋和幾種增韌機(jī)理的協(xié)同作用提高其斷裂韌性[7-9]。

目前，國(guó)產(chǎn)的一些晶須增韌陶瓷、梯度功能陶瓷等產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)外同類刀片的性能，有的還優(yōu)于國(guó)外。陶瓷刀具使用的主要原料氧化鋁、氧化硅等在地殼中含量豐富，對(duì)節(jié)省貴重金屬也具有重要的意義。陶瓷刀具主要應(yīng)用于難加工材料的高速加工。國(guó)際上已經(jīng)將陶瓷材料刀具視為進(jìn)一步提高生產(chǎn)率的最有希望的刀具之一[10-11]。

刀具涂層的最新進(jìn)展

在相對(duì)較軟的刀具基體上涂覆一層或多層硬度高、耐磨性好的金屬或非金屬化合物薄膜(如TiAlN、TiC、TiN、Al2O3等)而形成的涂層刀具，是切削刀具發(fā)展的一次革命。涂層刀具與未涂層刀具相比，具有明顯的優(yōu)越性：顯著降低摩擦系數(shù)，改善刀具表面的摩擦學(xué)性能和排屑能力；顯著提高耐磨性和抗沖擊韌性，改善刀具的切削性能，提高加工效率和刀具壽命；提高刀具表面抗氧化性能，使刀具可以承受更高的切削熱，有利于提高切削速度及加工效率，并擴(kuò)大了干切削的應(yīng)用范圍。在先進(jìn)制造業(yè)中，80%以上的硬質(zhì)合金刀具及高性能高速鋼刀具都采用了表面涂層技術(shù)，而CNC機(jī)床上所用的切削刀具90%以上是涂層刀具[2-5]。

刀具涂層技術(shù)自從問(wèn)世以來(lái)，對(duì)刀具技術(shù)的改善和加工技術(shù)起到了越來(lái)越重要的作用，已經(jīng)成為現(xiàn)代刀具的標(biāo)志。涂層刀具是通過(guò)在韌性較好的硬質(zhì)合金基體或高速鋼基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而獲得的，使刀具性能發(fā)生了巨大的變化。常用的涂層材料有TiC、TiN、Al2O3等，其中TiC的硬度比TiN高，抗磨損性能更好。對(duì)硬質(zhì)合金，一般采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)，層積溫度為1000℃；而對(duì)高速鋼刀具，一般采用物理氣相沉積法(PVD)，層積溫度在500℃左右[2]。

隨著涂層工藝的日益成熟和不斷發(fā)展，從開(kāi)始的單一涂層，進(jìn)入到開(kāi)發(fā)多元、多層、梯度、納米涂層的新階段。就目前PVD技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，涂層薄膜結(jié)構(gòu)大體可以分為單一涂層、復(fù)合涂層、梯度涂層、多層涂層、納米多層涂層、納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂層[3]。

復(fù)合涂層是由各種不同功能或特性的涂層薄膜組成的結(jié)構(gòu)，也稱為復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)膜，其典型涂層為目前的硬涂層加軟涂層，每層薄膜各具不同的特征，從而使涂層具有更好的綜合性能[12-14]。

梯度涂層是指涂層成分沿著薄膜生長(zhǎng)方向逐步變化，這種變化可以是化合物各元素比例的變化，如TiAlCN中Ti、Al含量的變化，也可以由一種化合物逐漸過(guò)渡到另一種化合物，如CrN逐漸過(guò)渡到CBC碳基涂層[15]。

多層涂層由多種性能各異的薄膜疊加而成，每層膜化學(xué)組成基本恒定。目前在實(shí)際應(yīng)用中多有2種不同膜組成，由于所采用的工藝存在差異，各膜層的尺寸也不盡相同，通常由十幾層薄膜組成，每層薄膜尺寸大于幾十納米，最具代表性的有AlN+TiN、TiAlN+TiN涂層等。與單層涂層相比，多層涂層可有效改善涂層組織狀況，抑制粗大晶粒組織生長(zhǎng)[16]。

納米多層涂層結(jié)構(gòu)與多層涂層類似，只是各層薄膜的尺寸為納米數(shù)量級(jí)，又可稱為超顯微結(jié)構(gòu)。理論研究證實(shí)在納米調(diào)制周期內(nèi)(幾納米至幾十納米)，與傳統(tǒng)的單層膜或普通多層膜相比，此類薄膜具有超硬度、超模量效應(yīng)，其顯微硬度預(yù)計(jì)可以超過(guò)40GPa，并且在相當(dāng)高的溫度下，薄膜仍可保留非常高的硬度。

正因?yàn)橥繉拥毒呒扔杏捕群芨?、化學(xué)穩(wěn)定性好、摩擦系數(shù)小的表層，不易產(chǎn)生擴(kuò)散磨損，同時(shí)又有基體的韌性，因而切削力、切削溫度都較低，能夠顯著提高刀具的切削性能。因此,涂層刀具已成為現(xiàn)代切削刀具的主流，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家使用的涂層刀具占可轉(zhuǎn)位刀片的比例已由20世紀(jì)80年代的26%上升到目前的90%，新型數(shù)控機(jī)床所用的刀具中80%左右是涂層刀具。瑞典山特維克可樂(lè)滿和美國(guó)肯納金屬公司的涂層刀片的比例已達(dá)85%以上；美國(guó)數(shù)控機(jī)床上使用的硬質(zhì)合金涂層刀片的比例為80%；瑞典和德國(guó)車削用的涂層刀具都在70%以上[3,15]。我國(guó)涂層刀具起步晚，但進(jìn)步快,其涂層網(wǎng)點(diǎn)遍布全國(guó)。有不少城市都有自己的涂層中心，并承接對(duì)外加工業(yè)務(wù)。我國(guó)從1970年代初就開(kāi)始進(jìn)行CVD涂層技術(shù)研究，80年代中期，我國(guó)的CVD涂層技術(shù)就已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化水平，其工藝水平也達(dá)到國(guó)際水平。總體而言，國(guó)內(nèi)CVD涂層技術(shù)水平與國(guó)際水平相差不大。但我國(guó)1980年初才開(kāi)始研究PVD涂層技術(shù)，目前國(guó)外刀具PVD涂層技術(shù)已發(fā)展到第四代，而國(guó)內(nèi)還處于第二代水平，且仍以單層TiN涂層為主[16]。

刀具結(jié)構(gòu)的最新進(jìn)展

當(dāng)前刀具結(jié)構(gòu)的變革正朝著可轉(zhuǎn)位、多功能、專用復(fù)合刀具和模塊式方向發(fā)展，刀具結(jié)構(gòu)不斷創(chuàng)新[5]。

立銑刀采用變螺旋角的設(shè)計(jì)或者刀槽采用不等分的設(shè)計(jì)，能減小精密切削中的振動(dòng)，提高表面質(zhì)量；高速鋼立銑刀的大前角設(shè)計(jì)明顯降低了切削力，改善了排屑，在精密加工中能改善表面的完整性；硬質(zhì)合金刀具的整體化使小直徑刀具的剛度顯著提高，甚至復(fù)雜刀具如齒輪、螺紋刀具等也采用整體硬質(zhì)合金制造；整體硬質(zhì)合金立銑刀采取端齒中一刃過(guò)中心設(shè)計(jì)，使立銑刀功能擴(kuò)大，不用預(yù)鉆孔，在一定深度范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)直接向下切削。

鉆頭的工作條件比較差，而排屑是人們最關(guān)心的問(wèn)題，所以一直在設(shè)法改進(jìn)。群鉆是比較典型的，但是其刃磨比較復(fù)雜；德國(guó)的Guehring公司研制了RT型鉆頭，其拋物線形槽增加了芯厚，加大了槽的面積；采用S型鉆尖的麻花鉆具有很好的定心性，能顯著減小鉆削軸向力，改善排屑斷屑狀況。

復(fù)合刀具淡化了傳統(tǒng)的車、銑、鏜、鉆和螺紋加工等不同切削工藝的界限，能在一次裝夾中對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行多工序的集中加工，以減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間，還可減少刀具的數(shù)量和庫(kù)存量，有利于管理和降低制造成本。較常見(jiàn)復(fù)合刀具有多功能車刀、銑刀，還有鏜銑刀、鉆-銑螺紋-倒角等各種多功能刀具。美國(guó)肯納公司的多功能車刀可完成車外圓、端面和鏜孔等工作。在CIMT2001上,德國(guó)Gun-ther公司展出的車、鉆刀可在實(shí)心材料上鉆平底孔、鏜孔、車端面、車外圓，可將工時(shí)縮短40%。Emuge公司的螺紋銑刀,一次走刀可完成鉆底孔、倒角和銑螺紋工序。日本三菱公司開(kāi)發(fā)的Octacot多功能銑刀可安裝八角形刀片或圓刀片，在加工中心上完成銑平面、溝槽、臺(tái)階、倒角、輪廓加工和斜面等多種加工[2，5，17-18]。

可轉(zhuǎn)位刀具發(fā)展的一個(gè)重要方面是刀片斷屑槽型的開(kāi)發(fā)，山特維克可樂(lè)滿推出的R、M和F等新槽型系列(鋼材粗加工、半精加工和精加工相應(yīng)采用PR、PM和PF槽型；切不銹鋼時(shí)用MR、MM和MF槽型；切鑄件和有色金屬用KR、KM和KF的槽型)以及伊斯卡以“霸王刀”為典型的槽型設(shè)計(jì)都獨(dú)樹(shù)一幟。這些刀片大多是三維曲面槽型，斷屑范圍寬，適應(yīng)性好。

結(jié)束語(yǔ)

隨著制造技術(shù)的全球化，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈。高速切削作為先進(jìn)制造技術(shù)的一項(xiàng)全新的共性基礎(chǔ)技術(shù)，已經(jīng)成為現(xiàn)代切削加工技術(shù)的重要發(fā)展方向。先進(jìn)刀具在機(jī)械加工中起到了越來(lái)越重要的作用，選擇合理的刀具材料、涂層及幾何參數(shù)將是實(shí)現(xiàn)高效切削加工的關(guān)鍵。因此，刀具作為切削加工工藝系統(tǒng)中最活躍的因素已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)高速切削加工的必要條件。

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刀具最大利潤(rùn)率耐用度的可行性探討

第四篇：電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)（本站推薦）

電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

0 引言

隨著化石能源逐漸枯竭，發(fā)展利用清潔能源和可再生能源成為世界各國(guó)的必然選擇，也是新能源變革的主要內(nèi)容。中國(guó)新能源變革的目標(biāo)可以歸納為：以可再生能源逐步替代化石能源，提高化石能源的清潔高效利用水平，實(shí)現(xiàn)可再生能源(水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能)和核能利用在一次能源消耗占較大份額。在新能源變革形勢(shì)下，電網(wǎng)的使命也將發(fā)生變化，智能電網(wǎng)是適應(yīng)新能源變革和承擔(dān)電網(wǎng)新使命的新一代電網(wǎng)。

中國(guó)自 21 世紀(jì)初就提出了建設(shè)特高壓電網(wǎng)的設(shè)想，并逐步加以實(shí)施，近兩年根據(jù)國(guó)際電力系統(tǒng)發(fā)展的最新動(dòng)向，又進(jìn)一步提出了建設(shè)智能電網(wǎng)的宏偉藍(lán)圖。中國(guó)的智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)為支撐，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)的現(xiàn)代電網(wǎng)。與此同時(shí)，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，新能源、新設(shè)備的不斷加入，當(dāng)今電力系統(tǒng)已經(jīng)日益變得復(fù)雜，這使得運(yùn)行人員更加難于對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視、分析和控制。近些年，國(guó)內(nèi)外不斷發(fā)生大規(guī)模的停電事故，這些事故都造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，不斷地為人們敲響警鐘，也給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。

在上述的大停電事故中，電力系統(tǒng)從第一次元件故障，到整個(gè)系統(tǒng)崩潰，一般會(huì)有一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，如果這期間運(yùn)行人員能夠進(jìn)行正確的處理，大停電是可以避免的。換言之，電網(wǎng)缺乏有效的在線監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)，不能及時(shí)掌握實(shí)時(shí)電網(wǎng)穩(wěn)定情況并采取有效的控制措施是導(dǎo)致大停電事故發(fā)生的重要原因。

電力系統(tǒng)仿真分析是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和調(diào)度運(yùn)行的基礎(chǔ)，涵蓋的范圍非常廣泛，包括從穩(wěn)態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析到暫態(tài)分析的各個(gè)方面。根據(jù)實(shí)時(shí)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程響應(yīng)時(shí)間與系統(tǒng)仿真時(shí)間的關(guān)系，可分為非實(shí)時(shí)仿真和實(shí)時(shí)仿真；根據(jù)仿真的數(shù)據(jù)來(lái)源，又可分為離線仿真、在線仿真。其中在線仿真是實(shí)現(xiàn)在線預(yù)警和決策支持的必要手段。

電力系統(tǒng)仿真分析涵蓋電力系統(tǒng)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、通信等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域，面對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)提出的要求，需要不斷地引入先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)以及數(shù)學(xué)方法等，推動(dòng)仿真分析技術(shù)在仿真的準(zhǔn)確性、快速性、靈活性等方面的發(fā)展。

具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）可實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模電網(wǎng)的仿真計(jì)算，同時(shí)仿真數(shù)據(jù)的粗細(xì)程度可根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)整。

2）仿真計(jì)算應(yīng)具有更快的速度及更高的準(zhǔn) 確性。

3）仿真計(jì)算應(yīng)具備更多的功能，并與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等相關(guān)領(lǐng)域相結(jié)合。4）仿真建模應(yīng)具備更大的靈活性，以適應(yīng)智能電網(wǎng)中層出不窮的新元件、新設(shè)備建模的需要。

5）需加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)智能建模方法的應(yīng)用以及仿真結(jié)果的智能化分析。6）電網(wǎng)自愈對(duì)實(shí)時(shí)決策控制的要求。要求能實(shí)時(shí)跟蹤評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)行為，一旦發(fā)生故障，立即進(jìn)行快速仿真并提供決策控制支持，防止大面積停電，并快速?gòu)木o急狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)。

7）仿真試驗(yàn)應(yīng)具備更大的靈活性。未來(lái)的仿真試驗(yàn)將可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)異地試驗(yàn)設(shè)備的同步測(cè)試。

8）仿真計(jì)算應(yīng)適應(yīng)新的計(jì)算模式，如云計(jì)算、協(xié)同計(jì)算等。

9）可實(shí)現(xiàn)智能人機(jī)交互仿真，顯著提高用戶操作的便捷性和仿真系統(tǒng)的使用效率。

10）數(shù)據(jù)融合技術(shù)在仿真分析中應(yīng)用，提高對(duì)仿真分析中對(duì)多源海量數(shù)據(jù)的整合能力。

本文將依據(jù)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)當(dāng)前和未來(lái)可能的發(fā)展，探討和預(yù)測(cè)新的先進(jìn)計(jì)算技術(shù)(如云計(jì)算等)及其在電力系統(tǒng)仿真分析中的應(yīng)用。發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)概述

如圖 1 所示，電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)可分為電力系統(tǒng)建模、電力系統(tǒng)數(shù)字仿真分析方法、電力系統(tǒng)在線仿真分析和電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真等4項(xiàng)技術(shù)，其中電力系統(tǒng)建模技術(shù)包括建模方法和模型研究技術(shù)，電力系統(tǒng)數(shù)字仿真分析方法主要指針對(duì)各類仿真應(yīng)用的基礎(chǔ)方法，后2種技術(shù)則分別針對(duì)在線應(yīng)用和實(shí)時(shí)應(yīng)用。其中先進(jìn)計(jì)算技術(shù)包括計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)、與電力系統(tǒng)仿真分析相關(guān)的計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算模式這3項(xiàng)技術(shù)。下文分別描述上述各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。

圖1 電力系統(tǒng)仿真分析和先進(jìn)計(jì)算技術(shù)分類

2）相關(guān)計(jì)算數(shù)學(xué)。

與電網(wǎng)仿真分析相關(guān)的計(jì)算數(shù)學(xué)領(lǐng)域既有傳統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算方法，也包括新興的人工智能、模糊數(shù)學(xué)和概率類等方法。

1.2 電力系統(tǒng)建模技術(shù)

1）建模方法。

目前，電力系統(tǒng)建模方法研究以機(jī)理分析法為主，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)及人工智能等理論，又發(fā)展了數(shù)據(jù)分析法、層次分析法、智能建模法等方法。作為機(jī)理分析法的重要補(bǔ)充，模型實(shí)測(cè)是指導(dǎo)建模、進(jìn)行模型校驗(yàn)及修正的主要手段。目前，模型實(shí)測(cè)主要在發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模、負(fù)荷建模、新能源發(fā)電建模等方面有所應(yīng)用。數(shù)據(jù)分析法主要用于建立電力系統(tǒng)可靠性分析模型及功率預(yù)測(cè)模型、電力市場(chǎng)分析模型等。層次分析法主要用于負(fù)荷預(yù)測(cè)建模等。

近年來(lái)，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能建模方法如專家系統(tǒng)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)法、模糊辨識(shí)法以及基于遺傳算法的非線性系統(tǒng)辨識(shí)法等，在同步機(jī)建模、負(fù)荷建模、電網(wǎng)規(guī)劃建模中得到應(yīng)用。

電力系統(tǒng)模型參數(shù)的獲取，主要采用取典型值和實(shí)際測(cè)量 2 種方法。2）模型研究。

①傳統(tǒng)發(fā)輸配用電系統(tǒng)模型

傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)模型包括同步機(jī)、勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(power system stabilizer，PSS)等模型，均較為成熟，全國(guó)范圍內(nèi)絕大部分機(jī)組勵(lì)磁

系統(tǒng)和 PSS 模型已采用實(shí)測(cè)參數(shù)，調(diào)速系統(tǒng)模型實(shí)測(cè)工作正在開(kāi)展。

交流輸電系統(tǒng)模型以等效電路為基礎(chǔ)，根據(jù)仿真要求的不同進(jìn)行相應(yīng)處理。直流輸電系統(tǒng)模型包括主電路模型和控制系統(tǒng)模型，可分為機(jī)電暫態(tài)仿真模型和電磁暫態(tài)仿真模型，前者一般為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型。直流輸電系統(tǒng)控制系統(tǒng)模型目前大都采用典型結(jié)構(gòu)和參數(shù)，迫切需要建立與實(shí)際工程相一致的控制系統(tǒng)模型和參數(shù)。

②靈活交流輸電元件模型、新型電力系統(tǒng)元件模型。

③新能源發(fā)電系統(tǒng)、分布式電源及微電網(wǎng)模型。3）建模技術(shù)中尚待解決的問(wèn)題。

①電力系統(tǒng)模型的精確度有待進(jìn)一步提高，特別是如何利用 WAMS、WASA 技術(shù)進(jìn)行模型的校驗(yàn)與修正。

②風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)等各種新元件的模型有待進(jìn)一步研究并實(shí)用化。

③智能建模方法有待進(jìn)一步發(fā)展，或與傳統(tǒng)方法相結(jié)合，提升模型的精確性和適應(yīng)性。

④目前各類仿真軟件中模型各自獨(dú)立，重復(fù)建模工作時(shí)有發(fā)生，有待建立模塊化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的模型，實(shí)現(xiàn)模型的“即插即用”和共享。

1.3 電力系統(tǒng)數(shù)字仿真分析方法

電力系統(tǒng)數(shù)字仿真分析方法，包括穩(wěn)態(tài)分析(潮流、網(wǎng)損分析、最優(yōu)潮流、靜態(tài)安全分析、諧波潮流)、動(dòng)態(tài)和暫態(tài)分析(電磁暫態(tài)仿真、機(jī)電暫態(tài)仿真、中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)仿真、小干擾穩(wěn)定計(jì)算、電壓穩(wěn)定計(jì)算等)等。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算主要是非線性方程組求解問(wèn)題，現(xiàn)有算法有牛頓–拉夫遜法、PQ 分解法、保留非線性潮流算法和最優(yōu)因子法等。其中，牛頓–拉夫遜法因其具有較好的收斂性和較快的收斂速度，應(yīng)用較為廣泛。為提高潮流計(jì)算的收斂性，有時(shí)將 2 種方法相結(jié)合，如 PQ 分解轉(zhuǎn)牛頓法。此外，還提出了潮流計(jì)算中的自動(dòng)調(diào)整方法、適合實(shí)時(shí)計(jì)算的直流潮流算法、考慮不確定性因素的隨機(jī)(概率)潮流方法、適合系統(tǒng)參數(shù)不對(duì)稱情況的三相潮流算法，以及應(yīng)用于電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定計(jì)算的多種病態(tài)潮流算法。

電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算實(shí)質(zhì)是一個(gè)非線性規(guī)劃問(wèn)題，主要算法有線性規(guī)劃法、牛頓法、內(nèi)點(diǎn)法以及遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等智能算法。其中內(nèi)點(diǎn)法在可行域的內(nèi)部尋優(yōu)，收斂性好、收斂速度快，適用于大規(guī)模電網(wǎng)的優(yōu)化計(jì)算。智能算法由于具有全局收斂性和擅長(zhǎng)處理離散變量而日益得到重視，但還處在發(fā)展階段。研究小擾動(dòng)電壓穩(wěn)定問(wèn)題的電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定計(jì)算方法常用的有奇異值分解法、靈敏度法、崩潰點(diǎn)法、非線性規(guī)劃法、連續(xù)潮流法、非線性動(dòng)力學(xué)方法等，其中連續(xù)潮流法應(yīng)用較多。電壓穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)分析方法，包括小干擾分析法和對(duì)大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定的時(shí)域仿真分析法、能量函數(shù)法等。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算需要求解系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)方程和微分方程，一般采用數(shù)值積分方法交替迭代求解，有時(shí)也采用直接法，應(yīng)用最多的直接法為擴(kuò)展等面 積準(zhǔn)則法。

電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定計(jì)算的主要方法有特征值分析法、小干擾頻域響應(yīng)分析、小干擾時(shí)域響應(yīng)分析，其中特征值分析法應(yīng)用最為廣泛。

電力系統(tǒng)中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真要計(jì)入在一般暫態(tài)穩(wěn)定過(guò)程仿真中不考慮的電力系統(tǒng)長(zhǎng)過(guò)程和慢速的動(dòng)態(tài)特性，采用數(shù)值積分的方法，主要有隱式梯形積分法和 Gear 類方法，為避免計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，一般還采用自動(dòng)變步長(zhǎng)計(jì)算技術(shù)。電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真通常采用時(shí)域瞬時(shí)值計(jì)算，多采用隱式梯形積分法，計(jì)算規(guī)模一般不超過(guò)百余條母線，計(jì)算步長(zhǎng)通常為 20~200

s。為提高仿真精度，有學(xué)者提出了電磁暫態(tài)與機(jī)電暫態(tài)混合仿真方法。近年來(lái)，隨著分網(wǎng)并行算法的提出和電磁-機(jī)電接口的完善，混合仿真已實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化。

綜上，上述針對(duì)輸電網(wǎng)的電力系統(tǒng)仿真分析方法都較為成熟，為提高仿真分析速度，近年來(lái)，并行和分布式計(jì)算方法逐漸在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、最優(yōu)潮流、靜態(tài)安全分析、電磁暫態(tài)仿真、機(jī)電暫態(tài)仿真、小干擾穩(wěn)定計(jì)算等分析方法中得到應(yīng)用。

1.4 電力系統(tǒng)在線仿真分析

隨著電網(wǎng)大停電事故的不斷發(fā)生，各國(guó)對(duì)電網(wǎng)安全愈加重視，電力系統(tǒng)在線仿真分析也成為了研究的重點(diǎn)。2005 年的調(diào)研報(bào)告表明，當(dāng)時(shí)國(guó)際上已有 6 個(gè)電力系統(tǒng)在線軟件生產(chǎn)廠家，可以提供不同程度的在線暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估軟件。

國(guó)內(nèi)在智能電網(wǎng)建設(shè)的新環(huán)境下，為確保電 網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，建立和健全電網(wǎng)安全防御體系，中國(guó)電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院、清華大學(xué)等單位就在線仿真分析開(kāi)展了研究與應(yīng)用工作。

1.5 電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真

電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真的發(fā)展經(jīng)歷了從物理實(shí)時(shí)仿真、數(shù)?；旌鲜綄?shí)時(shí)仿真到全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真的3個(gè)歷史階段。物理實(shí)時(shí)仿真由于其仿真規(guī)模不大和建模工作復(fù)雜，主要用于設(shè)備級(jí)的仿真和試驗(yàn)，如繼電保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置、電力電子設(shè)備及新技術(shù)、新設(shè)備的基本原理驗(yàn)證和性能指標(biāo)檢驗(yàn)等。數(shù)模混合式實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)(如 HYPERSIM目前主要用于直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)。RTDS等全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真限于仿真算法和計(jì)算能力，只能進(jìn)行小規(guī)模系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真，主要用于繼電保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置驗(yàn)證試驗(yàn)，近年來(lái)也有應(yīng)用于電力電子設(shè)備驗(yàn)證試驗(yàn)、直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)等方面，加拿大 Opal-RT 公司的 RT-LAB 全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真軟件在高頻電力電子的精確仿真以及分布式并行計(jì)算等方面具有優(yōu)良的性能；新近出現(xiàn)的全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置 ADPSS，因其具有大電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真的能力，因此用途較為廣泛。先進(jìn)計(jì)算技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 2.1 計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)

未來(lái)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)將是通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步融合，朝著超高速、超小型、高性能、平行處理和智能化方向發(fā)展。發(fā)展高性能計(jì)算技術(shù)有 2 條途徑：一條是通過(guò)多核、多機(jī)并行計(jì)算或分布式計(jì)算技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)；另一條途徑是發(fā)展非傳統(tǒng)的新技術(shù)，包括超導(dǎo)計(jì)算、光計(jì)算、量子計(jì)算、生物計(jì)算與納米計(jì)算等。

2.2 相關(guān)計(jì)算數(shù)學(xué)

數(shù)值計(jì)算方法未來(lái)的發(fā)展主要集中在提高算法效率、計(jì)算結(jié)果精度和非線性方程求解的收斂性等方面。人工智能方法將與仿真環(huán)境結(jié)合得更為緊密，從而提高仿真自動(dòng)化程度和仿真精度。概率類算法在仿真計(jì)算領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，主要是增強(qiáng)各種與現(xiàn)有數(shù)值仿真計(jì)算方法相結(jié)合的衍生算法的實(shí)用性，降低對(duì)參數(shù)的要求，提高計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量，以及計(jì)算結(jié)果的進(jìn)一步分析應(yīng)用。模糊數(shù)學(xué)將與人工智能技術(shù)的各分支進(jìn)一步結(jié)合，求解用經(jīng)典數(shù)值計(jì)算方法難以求解的問(wèn)題，并進(jìn)一步實(shí)用化。

2.3 計(jì)算模式

未來(lái)高性能計(jì)算的發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：一是并行計(jì)算和分布式計(jì)算 2 種

形態(tài)共存并互相結(jié)合、相互補(bǔ)充；二是從高性能計(jì)算走向高效能計(jì)算，提高計(jì)算性能、可編程性、可移植性和魯棒性，降低系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、運(yùn)行及維護(hù)成本隨著中國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，分布式計(jì)算技術(shù)在仿真分析領(lǐng)域的應(yīng)用將不斷深入，分布式計(jì)算以及網(wǎng)格計(jì)算的應(yīng)用，可以有效解決電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)、復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題。先進(jìn)計(jì)算技術(shù)在電力系統(tǒng)仿真分析中應(yīng)用預(yù)測(cè) 3.1 概述

先進(jìn)計(jì)算技術(shù)(計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算數(shù)學(xué)、計(jì)算模式)的發(fā)展和應(yīng)用，將為電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)帶來(lái)巨大發(fā)展變化。本節(jié)預(yù)測(cè) 2050 年電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.2 電力系統(tǒng)建模技術(shù)

1）電力系統(tǒng)的建模方法和工具得到長(zhǎng)足發(fā)展。形成完備的混合仿真建模和智能建模理論?；赪AMS 和 WASA 數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真模型的修正成為建模的重要手段。

2）建立豐富、精確、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的各類元件模型。模型的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化使得系統(tǒng)建模可在任一仿真軟件的建模環(huán)境下進(jìn)行，采用通用的輸入輸出格式，并可在其他仿真軟件中進(jìn)行調(diào)用，使模型具備“即插即用”的功能。3）未來(lái)的智能電力設(shè)備中可自帶標(biāo)準(zhǔn)化的模型并具備對(duì)局部模型進(jìn)行仿真的能力，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)自行維護(hù)更新，模型可以是異地分布的。

3.3 電力系統(tǒng)數(shù)字仿真分析方法

1）電力系統(tǒng)仿真計(jì)算方法在計(jì)算的收斂性和魯棒性、結(jié)果的準(zhǔn)確性以及對(duì)最優(yōu)結(jié)果的搜索等方面都取得較大進(jìn)步。

2）建立靈活的仿真數(shù)據(jù)平臺(tái)和異地分布式仿真分析平臺(tái)，結(jié)合智能電力設(shè)備中自帶的標(biāo)準(zhǔn)化模型，模型數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，WAMS、WASA 等先進(jìn)測(cè)量技術(shù)，云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)的自動(dòng)調(diào)整和對(duì)電網(wǎng)的按需靈活仿真。根據(jù)研究目的不同，電網(wǎng)數(shù)據(jù)可以不同的精細(xì)程度自動(dòng)組合和調(diào)整，形成計(jì)算用數(shù)據(jù)，用戶無(wú)需關(guān)心具體數(shù)據(jù)的存放位置和獲取方式。

3）開(kāi)辟新的仿真計(jì)算領(lǐng)域，如與環(huán)境保護(hù)、新型電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)相結(jié)合。4）建立高度智能化的面向用戶、面向問(wèn)題、面向?qū)嶒?yàn)的建模與仿真環(huán)境，實(shí)現(xiàn)智能人機(jī)交互仿真和仿真結(jié)果的智能化分析。

5）不同時(shí)間尺度的混合仿真技術(shù)逐步成熟，實(shí)現(xiàn)電磁暫態(tài)–機(jī)電暫態(tài)–中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)過(guò)程的連續(xù)仿真，可獲得系統(tǒng)從仿真開(kāi)始后微秒級(jí)到分鐘級(jí)，甚至小時(shí)級(jí)時(shí)間尺度的動(dòng)態(tài)特性，仿真結(jié)果更加貼近系統(tǒng)的實(shí)際表現(xiàn)。

6）協(xié)同計(jì)算將在電力系統(tǒng)仿真分析中逐步應(yīng)用，使離線仿真分析從以往單地區(qū)單人工作的獨(dú)立模式向多人聯(lián)合協(xié)同計(jì)算模式轉(zhuǎn)變，大幅度提高工作效率。7）人工智能、概率和模糊數(shù)學(xué)方法將會(huì)被更多地引入和研究。人工智能算法是大規(guī)模非線性系統(tǒng)求解、優(yōu)化的有效方法，為電力系統(tǒng)計(jì)算分析開(kāi)辟了一條新的路徑，而概率算法和模糊數(shù)學(xué)方法則可以更好地處理仿真計(jì)算中的各種隨機(jī)性和模糊性問(wèn)題。

8）量子計(jì)算機(jī)具有應(yīng)用可能，仿真分析方法將發(fā)生重大變革。

3.4 電力系統(tǒng)在線仿真分析

1）建立在線仿真專家系統(tǒng)，挖掘在線數(shù)據(jù)與系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的聯(lián)系，根據(jù)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和電網(wǎng)運(yùn)行狀況找出薄弱環(huán)節(jié)。

2）將 WAMS 數(shù)據(jù)引入到數(shù)據(jù)整合、參數(shù)校核和辨識(shí)、動(dòng)態(tài)仿真等各個(gè)環(huán)節(jié)，以提高在線仿真結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)響應(yīng)的吻合程度。

3）構(gòu)建描述電網(wǎng)各類不確定性特征(如天氣，間歇性能源接入等)的系統(tǒng)模型，建立在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，采用統(tǒng)一的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，將確定性安全評(píng)價(jià)拓展到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

4）應(yīng)用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，提高對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、廣域量測(cè)系統(tǒng)、繼電保護(hù)穩(wěn)控系統(tǒng)、離線方式數(shù)據(jù)等多系統(tǒng)多信息的整合能力和利用水平。

5）實(shí)現(xiàn)基于超實(shí)時(shí)仿真的在線控制和云控制，利用大規(guī)模電力系統(tǒng)的超實(shí)時(shí)仿真技術(shù)，在故障發(fā)生后快速判別系統(tǒng)穩(wěn)定性，并給出控制措施，解決連鎖故障期間電網(wǎng)運(yùn)行狀況瞬息變化導(dǎo)致控制措施失效的問(wèn)題。云控制是云計(jì)算技術(shù)與基于超實(shí)時(shí)仿真的在線控制技術(shù)的完美結(jié)合，是未來(lái)在線控制技術(shù)的發(fā)展方向。

3.5 電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真

1）采用新的并行仿真方法或?qū)扔蟹椒ㄟM(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、電壓源直流輸電、新型 FACTS、儲(chǔ)能等新能源新設(shè)備的電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真。

2）實(shí)現(xiàn)機(jī)電暫態(tài)–電磁暫態(tài)–中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)一體化實(shí)時(shí)仿真，建立超大規(guī)模電力系統(tǒng)數(shù)?；旌蠈?shí)時(shí)仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模電力系統(tǒng)與數(shù)十條直流輸電、電力電子裝置、新能源新設(shè)備等的物理仿真設(shè) 備或物理設(shè)備的聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真。

3）建立電網(wǎng)–電廠–變電站聯(lián)合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，可靈活接入實(shí)際的電網(wǎng)二次設(shè)備、電廠和變電站監(jiān) 控設(shè)備進(jìn)行仿真試驗(yàn)分析。

4）分布式實(shí)時(shí)仿真全面應(yīng)用，開(kāi)展遠(yuǎn)程試驗(yàn)。通過(guò)異地多個(gè)實(shí)時(shí)仿真裝置的配合和高速的通信網(wǎng)絡(luò)支持，實(shí)現(xiàn)多個(gè)物理裝置的分布式仿真試驗(yàn)，解決帶通道保護(hù)的繼電保護(hù)裝置、多個(gè) HVDC 或FACTS 控制器等異地試驗(yàn)設(shè)備的同步測(cè)試和控制器協(xié)調(diào)問(wèn)題。遠(yuǎn)程試驗(yàn)是分布式實(shí)時(shí)仿真的特殊應(yīng)用模式，即大電網(wǎng)的實(shí)時(shí)仿真在異地高性能服務(wù)器上進(jìn)行，而現(xiàn)場(chǎng)僅需要配備與物理待測(cè)設(shè)備的輸入輸出接口，需要高速的通信網(wǎng)絡(luò)支持。

5）建立真實(shí)電力系統(tǒng)的影子系統(tǒng)——大電網(wǎng)在線實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)信息采集與傳遞系統(tǒng)，實(shí)時(shí)接受電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)仿真模型能夠及時(shí)跟蹤大電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)特別是災(zāi)害情況下的迅速變化。結(jié)束語(yǔ)

隨著化石能源逐漸枯竭，發(fā)展利用清潔能源和可再生能源成為世界各國(guó)的必然選擇，也是新能源變革的主要內(nèi)容。在新能源變革形勢(shì)下，電網(wǎng)的使命也將發(fā)生變化，智能電網(wǎng)是適應(yīng)新能源變革和承擔(dān)電網(wǎng)新使命的新一代電網(wǎng)。為適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展，未來(lái)的電力系統(tǒng)仿真分析技術(shù)在準(zhǔn)確性、快速性、靈活性等方面將得到極大發(fā)展。本文依據(jù)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)當(dāng)前和未來(lái)可能的發(fā)展，探討和預(yù)測(cè)了新的先進(jìn)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，以及新的先進(jìn)計(jì)算技術(shù)在電力系統(tǒng)仿真分析中的應(yīng)用趨勢(shì)。

第五篇：汽車工程材料的發(fā)展趨勢(shì)分析摘要（xiexiebang推薦）

摘要：分析汽車工程材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)；結(jié)構(gòu)材料中傳統(tǒng)鋼鐵材料所占比例將逐步下降，在性能可靠的的條件下，將盡可能多地采用復(fù)合材料等輕型、新型材料取代傳統(tǒng)材料。大量新材料，如高分子材料、復(fù)合材料等的迅速發(fā)展，為現(xiàn)代汽車的發(fā)展提供了必要的條件。關(guān)鍵詞：汽車工程材料 ； 現(xiàn)狀分析 ；高分子材料 ；發(fā)展趨勢(shì)

汽車工程材料的發(fā)展趨勢(shì)分析

(1)輕量化與環(huán)保是當(dāng)今汽車材料發(fā)展的主

要方向。

(2)各種材料在汽車上的應(yīng)用比例正發(fā)生變

化，主要是高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼、鋁合金及鎂合金等材料的用量有非常大的增長(zhǎng)，而鑄鐵、中、低

強(qiáng)度鋼的比例將逐步下降。

(3)輕量化材料技術(shù)與汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造

工藝的結(jié)合將更為密切，汽車車身結(jié)構(gòu)材料將趨

向多材料設(shè)計(jì)方向發(fā)展。

(4)更重視汽車材料的回收技術(shù)。

(5)電動(dòng)汽車、代用燃料汽車專用材料以及汽

結(jié)構(gòu)材料中鋼鐵材料占主導(dǎo)地位，但所占比

例將逐步下降，有色金屬、陶瓷材料、復(fù)合材料、高

分子材料等新型材料的用量將有所上升，在性能

可靠的的條件下，盡可能多地采用鋁合金、高強(qiáng)度

材料、復(fù)合材料等輕型、新型材料取代鋼鐵材料。

這些措施使汽車向輕量化、高效、節(jié)能、低噪聲、高

舒適度以及高安全性方向發(fā)展。大量新材料，如高

分子材料、復(fù)合材料等的迅速發(fā)展，為現(xiàn)代汽車的汽車工程材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析

1，參考文獻(xiàn):

[1] 丁志華．汽車工程材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析[A]．《熱加工工藝》，2008.8