本文目录
电力电子与电力传动的专业状况及职场发展
毫无疑问，电力系统是电气工程下面一个非常非常传统的专业，毕业后较大的可能进入国家电网或南方电网下属的各级电力公司，君不见这个坛子里好多人讲电力的高薪，因而也算是一个旱涝保收的铁饭碗；而电力电子与电力传动却是一个全新的专业，是电力学、电子学与控制理论的交叉学科，涉及到电路拓扑、自动理论、模电数电综合知识，并且动手能力、实践经验在某种程度上决定了项目的成败。电力电子专业的同学毕业后一般进入企业或研究所，如世界顶尖的电力电子公司，如Emerson、GE、Simens、ABB、Philips、Oslang等，当然还有一堆国内的公司，一般从事开关电源、UPS、变频器、无功补偿、及有源滤波等等。总结一句话，如果你想有一个至少目 前还不错的铁饭碗，就学电力系统；如果你想从事具有前沿挑战性的朝阳行业，并且还不怕吃苦，希望苦尽甘来的可以学电力电子与电力传动。如果学了电力系统后在电力公司3、5年后未混到一官半职，那时的薪水可能就不如从事电力电子工作的同学。电力电子与电力传动是一个全新的学科，国内的老师大多电机出身，很有可能不能提供实际的指导，但是导师的重要性在于能够给你提供广阔的研究资源，带领进入这个学科的大门。这个学科较强的国内院校还是有的：第一个不可否认就是浙江大学，徐德鸿、钱照明、吕征宇教授等；第二个是西安交通大学，德高望重的王兆安老师、及他的两个高徒刘进军、杨旭；最后的一个是南京航空航天大学的严仰光及他的学生阮新波教授等。当然，国际上最牛的学校是美国弗吉尼亚理工大学 （Virginia Tech）的国家电力电子系统研究中心，最最最牛的Fred.C.Lee李泽元教授就在这里；当然，美国的科罗那多大学 （University of Colorado at Boulder）也不弱，特别是在电力电子的数字控制方向，著名电力电子学科教材Fundamental of Power Electronics的作者Erickson和Maksimovic就是这里的领军人物。有志于想到国外从事电力电子研究的同学，可以申请这两所学校。 此外，北卡罗来纳州州立大学（North Carolina State University）的FREEDM研究中心也在对电力电子及电力电子器件进行研究，这儿有国内第一个IGBT的制造者Alex Q.Huang 教授和IGBT的发明者Jayant Baliga。但是，很遗憾的是，电力电子目 前只是一门技术，而不能够称为一门科学的学科，那是因为尚未形成完整及精确的理论基础。因为如果没有深厚的理论基础，就不能称之为科学。这门学科目 前主要是从事电路拓扑与应用技术的研究，目 前的理论基础是线性控制方法与电路工程。 但是，电力电子其实不应视作一个线性系统，因为功率器件是工作于开关状态的，也就是一个强病态非线性系统。因而，可以这么说，目 前的电力电子系统基于线性控制理论是 完全不够的，甚至在某些场合下可以导出一些错误的结论。电力电子技术目前有几个研究方向：高频开关电源技术：所有的信息系统与通信设备都需要使用开关电源，小到各种便携数码产品，还有现 在时兴的各种平板电视，大到服务器系统、通信基站机房、及种种航空设施等；电力电子技术在电力系统中的应用：如各种谐波补偿、有源滤波装置等，还有不断发展的不间断电源设备（UPS），电动汽车的驱动与控制系统，电机的节能驱动方面如各种变频器（包括变频空调），在当前能源短缺的状况下，太阳能、风能及各种再生能源的应用，电力电子技术是最关键的技术要素。可以先从一些专业期刊了解一下这门学科，国内的有《中国电机工程学报》、《电工技术学报》、《电力电子技术》及《电工技术杂志》，国际上的有IEEE的《Power Electronics》、会议有IEEE的APEC、PESC、ECCE等。根据多年的开关电源实际研发经验，我认为这一门方向的基础是：第一位的是控制理论；第二位的是电路知识；第三位也非常重要的模拟电子，当然如今电力电子的数字控制是一个非常重要的发展方向，单片机、DSP的数字控制技术也将占有非常重要的地位。但是现实的情况下，很多从事电力电子研发的人，很多的就学过一门“电力电子技术”就根本就不够，因为很难理解电力电子系统的控制环路设计；但是学控制的人也下手无门，因为很可能不知道如何结合控制与电路拓扑，甚至对电路的工作原理根本不明白。其实这一学科最缺乏的是多学科交叉人才，搞控制的很多不大懂电子电气理论；搞电子电气的又不明白控制基础不了解数字控制技术。
能源类的学生去美国读什么专业
新能源是最近几年才兴起的专业，随着中国各种新能源的开发，渐渐受到众多申请者的青睐，如果是传统能源技术层面的话，就是石油、天然气、煤、沉积铀矿，近几年比较热的还有油页岩、油砂、可燃冰、煤层气。这些基本都是地质科学和地质工程范畴的。但是除了这些，还有很多其他细小的分支，如材料，电池，风能发电等多种多样，在美国也是可以申请ME，石油工程，甚至是物理化学下面的范畴。主要还是看学生所学的科目偏向哪个方面。根据科目来分，具体的给大家讲讲分支。1. 汽车减排—电子系哥本哈根会议以后，必将带动新一轮的汽车节能和减排风暴。传统的电力电子技术将获得很大的发展空间。从去年开始，电子系不太热门的Power方向的招生规模相应扩大。现在的发展方向是：一方面，通过提高电力转化效率减少排放量，另一方面电动力汽车将进一步发展，尤其是新能源汽车电机及控制器的设计、试验及制造，美国政府、中国政府、日本、西欧都投入了大量的资金。美国大学以弗吉尼亚理工大学、俄亥俄州立大学、中佛罗里达大学、威斯康辛麦迪逊大学实力最为雄厚，亚利桑那州立大学和东北大学等也拥有不俗的科研力量。2. 低碳—化学、化工系化工是一个特殊的行业，节能环保是化工企业的核心问题。目前，哥本哈根会议的召开，给碳减排的承诺是肯定的。化工行业与碳排放密切相关，是低碳经济的核心行业之一。例如：氟化技术的发展，降低燃油中的含碳量，是减少传统能源污染的非常有潜力的办法。美国德州很多学校都有实力强劲的化工系，当地有很多的跨国大石油公司和化工公司，就业前景非常好。（比如综合排名不太高的德州理工大学，化工系实力不容小视）3. 太阳能，风能等新能源---电子系、材料系、物理系太阳能虽然已经在生活中投入使用，但因为太阳能电池转化效率低、价格昂贵，不能大规模的推广。因此，太阳能的进一步研究也获得了较多的研究经费。其中光电材料、电子光声伏打学为研究领域之一。以Tufts大学为例，电子系就在该领域引入了新的教授。太阳能专业的同学，工作形势不错，尤其是美国中西部太阳能丰富的地区。比如新墨西哥和亚利桑那州，都有很大的太阳能研究中心。在美国北部，例如波士顿，也有很多从事太阳能开发的公司。 University of Delare、Arizona State University、Georgia Institute of Technology、Penn State University、Caltech、 MIT、Cornell University等大学拥有太阳能研究中心。欧洲（尤其是德国）、以色列、日本在太阳能开发上获得了政府很大的支持，因此实力也很强。美国位于科罗拉多州的National Renewable Energy Lab在太阳能研究方面是美国第一的研究中心。风力发电方面，也是一个大的发展趋势。其中以北卡大学实力最为雄厚。德国和丹麦风力发电技术处在世界前列。4.燃料电池—化学系、化工系、材料系、环境系燃料电池显然是现在的研究热点。每年美国的物理协会年会、化学协会年会、材料协会年会上，到处可见燃料电池的研究进展。哥本哈根会议以后，必将加大这块领域的技术革新和产业化进程。美国位于加州大学尔湾分校（University of California, Irvine）的National Fuel Cell Research Center （NFCRC）, 是美国最着名的燃料电池研究中心。康涅狄格大学（University of Connecticut）的Connecticut Global Fuel Cell Center资金和科研力量也很雄厚，另外还有，Michigan的Kettering University、Ohio的Case Western Reserve University、Stark State College以及南卡大学（University of South Carolina）的 Center for Fuel Cell Research。南卡大学的这个研究中心，是美国国家自然基金支持的唯一一个燃料电池研究中心。除了美国以外，加拿大、德国、日本、英国的燃料电池技术发展也很迅速。比如英国的Imperial College of Science、University of Birmingham、University of Nottingham、University of Oxford, 德国的University of Stuttgart、Ruhr University – Bochum、University of Duisburg，日本的University of Miyazaki、Yamanashi University、Chubu University、Kogakuin University，加拿大的McMaster University、Royal Military College of Canada、University of Victoria University of Waterloo等。日本的本田汽车、德国的奥迪汽车都有自己的燃料电池研发部门。5.智能电网—电子系（电力、通讯、控制技术、系统工程）、计算机系。奥巴马上任后提出了新的能源计划，将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。美国政府推行智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。美国政府要建立一个信息化的新型能源系统，将能源资源的生产、储存、运输、转换（发电）、输电、配电、供电、用电，以及各种用电、用能设备信息化、联网化和智能化 整合，解决各种能源资源之间的优化平衡、各种电源转换之间的优化平衡、各种能源需求之间的优化平衡，从而提高能源资源的利用效率、能源设备的使用效能、能源投资的经济效益，以及节能减排的实际效果，从而提高能源系统对社会经济发展的总体效益。智能电网的发展，需要很多领域的交叉合作：通信类：建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统的支持。材料、超导：智能电网中的设备将充分应用在材料、超导方面的最新研究成果，从而提高功率密度、供电可靠性和电能控制技术。控制技术：提供对输电、配电和用户侧的控制方法并且可以管理整个电网的有功和无功。在这领域的主要美国大学有：北卡州立大学（最雄厚）、华盛顿大学、亚利桑那州立大学、德州A&M、康内尔大学、爱荷华大学、佐治亚理工等。加拿大的一些学校也有很强的科研实力。比如多伦多大学。6. 微生物燃料电池 （microbial fuel cell）—生物系从生物/微生物中提取电能在20世纪初就被发现，直到20世纪70年代陆续有研究文章发表。因为能源危机的问题，现在MFC的研究表现的越来越热。在这方面做的比较好的是比利时的一个研究组，他们的电池功率目前是最高的。宾夕法尼亚州立大学的Bruce Logan以及麻省大学阿姆赫斯特分校的Dr Lovley是最为着名的。除此以外，密歇根州立大、亚利桑那州立大学、马里兰大学等也有相关的研究中心。英国Newcastle University的Microbial Fuel Cell Research Group和澳大利亚的University of Queensland在此领域实力也很雄厚。7.传统石油工业：短期看，靠新能源的发展并不能满足经济发展的需要，所以传统石油工业将继续保持原有实力。今后的发展重心是高效开采和利用的新方法。通过改进工艺，提高原油、成品油的质量，为社会提供清洁的石油产品，并降低成品油使用过程中二氧化碳的排放量。实力雄厚的美国大学有德克萨斯大学奥斯汀分校、斯坦福大学、德州A&M大学、塔尔萨大学、科罗拉多矿业大学 宾州州立大学、俄克拉荷马大学、路易斯安那州立大学、南加州大学、德州理工大学。尤其是德州的各个大学，拥有地理资源优势，几乎全部石油工业上有企业在德州都有工厂。就业前景非常好。加拿大的阿尔贝托大学实力也很雄厚。新能源相关专业录取没有特殊要求，能源专业只是作为相关传统专业的延伸，因此录取要求也和传统专业基本一致。有志于从事新能源领域发展的准留学生该如何做留学选择和职业规划呢？ 在线咨询新能源并不是一个单独开设出来的专业，从学术背景考虑，学好传统专业的基础课，提高参与相关的研究领域的继续学习和研究能力，是准留学生需要做到实处的地方。从留学的角度来分析，选择留学就是选择了新领域和挑战，因此学生只能够以不变应万变，有了扎实的基础，才有能力去开拓新的疆土并创造新的价值。目前高校及研究所及相关机构做这方面课题的比较多，研究经费很充足，因此奖学金机会也会很多。因为新能源领域开发任重道远，要做的远比能够想到的要多，而且各国在行动上并没有达成一致。如上文所言，这次会议成果有限，这给能够减少二氧化碳的新能源行业带来了一定的不确定性。比如说，美国目前正在考虑一个national cap and trade program，以减少二氧化碳的排放，但目前来看，这个项目也具有很大的不确定性，因为如果所有的二氧化碳排放大国不能在减排上达成一致，那么这样一个项目只会加大美国企业的生产成本，更加无法和中国的生产商竞争。所以这样来看，会议的结果对于想要选择新能源专业的学生也带来了一定的不确定性。恰好最近听了一个由国家发改委各部门联合主办的 “哥本哈根会议情况专题讲座”，主讲人是国家发改委应对气候变化司司长苏伟先生，哥本哈根会议中国代表团副团长，首席谈判代表；综合从国外获得的相关信息。我能够得出的结论是，新能源大部分尚处于研发阶段，business、industry方向还比较少，即使公司大部分也是处于研发阶段，因此，我很难给学习相关专业方向的学生提供远景的职业规划咨询，我认为新能源专业相关学生的毕业方向大致有如下三方面：第一， engineering，比如开发新能源技术，这就要选择一些工程类好的院校，并且对于新能源有一定侧重的。第二，energy economics，从经济的角度分析各种新能源的可行性，经济类好的学校都可以选择，有没有能源侧重都无所谓，因为经济的原理到哪里都是适用的。第三，energy policy，主要从国家政策的角度研究环境保护政策，以及促进新能源开发政策等，这条路就要选择public policy比较好的学校，并且有能源政策或者环境政策侧重的。
学新能源，去哪里
新能源专业即开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等在各个行业中的应用技术。1. 汽车减排－电子系传统的电力电子技术将获得很大的发展空间。从去年开始，电子系不太热门的Power方向的招生规模相应扩大。现在的发展方向是：一方面，通过提高电力转化效率减少排放量，另一方面电动力汽车将进一步发展，尤其是新能源汽车电机及控制器的设计、试验及制造，美国政府、中国政府、日本、西欧都投入了大量的资金。美国大学以弗吉尼亚理工大学、俄亥俄州立大学、中佛罗里达大学、威斯康辛麦迪逊大学实力最为雄厚，亚利桑那州立大学和东北大学等也拥有不俗的科研力量。2. 低碳－化学、化工系化工是一个特殊的行业，节能环保是化工企业的核心问题。目前，哥本哈根会议的召开，给碳减排的承诺是肯定的。化工行业与碳排放密切相关，是低碳经济的核心行业之一。例如：氟化技术的发展，降低燃油中的含碳量，是减少传统能源污染的非常有潜力的办法。美国德州很多学校都有实力强劲的化工系，当地有很多的跨国大石油公司和化工公司，就业前景非常好。（比如综合排名不太高的德州理工大学，化工系实力不容小视）3. 太阳能，风能等新能源---电子系、材料系、物理系太阳能虽然已经在生活中投入使用，但因为太阳能电池转化效率低、价格昂贵，不能大规模的推广。因此，太阳能的进一步研究也获得了较多的研究经费。其中光电材料、电子光声伏打学为研究领域之一。以Tufts大学为例，电子系就在该领域引入了新的教授。太阳能专业的同学，工作形势不错，尤其是美国中西部太阳能丰富的地区。比如新墨西哥和亚利桑那州，都有很大的太阳能研究中心。在美国北部，例如波士顿，也有很多从事太阳能开发的公司。 欧洲（尤其是德国）、以色列、日本在太阳能开发上获得了政府很大的支持，因此实力也很强。美国位于科罗拉多州的National Renewable Energy Lab在太阳能研究方面是美国第一的研究中心。风力发电方面，也是一个大的发展趋势。其中以北卡大学实力最为雄厚。德国和丹麦风力发电技术处在世界前列。
