关键词：技校《电工基础》课教学改革
在技校，《电工基础》课是电工专业学生的一门专业基础课，这门课程的理论性很强，而且相对来说有些抽象，对于刚刚接触电工理论的中技学生而言（而且，众所周知，中技来的学生有相当一部分的同学在初中学习就是不太好，或根本就对学习没有兴趣），如何将难懂的看不见摸不着的电的知识讲得通俗易懂，激发学生的兴趣，一直是使教师大伤脑筋的问题。
总的看，现在的《电工基础》课程有些概念还是过于抽象，学生不容易理解。本来这门课程就不好学，万事开头难，只有头开好了，学生觉得好学，好玩，才会慢慢喜欢这门课程，故书本上的有些概念没必要说得那么专业。毕竟，中技学生主要还是以实习为主不是搞研究的，对于理论课的内容，只要按照自己的思维方式把它消化吸收掉，并且和实际的应用不发生冲突就可以了。这里以第一章《电路的基本知识和基本定律》来谈谈改革问题。
其一§1-2电流
所谓电流这个概念，课本上是这样说的，“电荷的定向流动称为电流”，书上的定义当然毫无问题。但是，别忘了，电荷是微观的东西，说一根导线通电有电荷定向流动形成电流，但是肉眼看不见，如何使抽象的电荷形象化，加深学生对电流的概念的理解呢?我通过实际电工教学摸索，认为这一章中的多数概念用水来做比喻很恰当，能让学生比较容易的接受电流概念。当然，虽然以水为例讲解电的概念，在道理上有些相通的地方，但本质不同，这一点还应该向学生说明。我教师可以对学生解释说：水流的形成是水（分子）的定向流动，同理，电流的形成是电荷的定向流动，这样，用水做对比，学生一下就明白了。之后，趁热打铁，再用水流方向来对电流方向进行类推，也就不难了。再有，电流大小，书上是这样定义的“一定时间内通过导体横截面的电荷量的多少”。对于“一定时间”和“导体横截面”学生都能理解，因为不抽象，但对于“电荷量”即电量的理解，有点费劲。是的，电量，顾名思义，电荷的数量，但是，它看不见，1库仑电量怎样理解呢？若以水流大小为例，单位时间内通过水管横截面的水量叫水流大小或水流强度。这里，水管比喻为导体，水量比喻为电量，则这样之后，也能加深对电流大小的理解。
其二§1-3电压与电位
所谓“电压”的概念，书上是这样说的，“电场力把单位正电荷从电场中的a点移动到b点所做的功称为两点间的电压”。我觉得，还是上面那句话，对于中技学生而言，他们是技术工人，是干实际活的，不是搞理论研究的，没必要这么去和学生讲，只需这样去说，水压是对水（分子）的压力，而电压是对电荷的压力就可以了。
对于“电位”概念的理解，课本是这样说的“如果在电路中任选一点为参考点，那么电路中某点的电位就是该点到参考点之间的电压”。电位这个概念比电压更难理解。
可仍然以水位为例，通过对水位参考点的不同，则某点水位高度值也发生变化来让学生理解电位的概念。比如，若以地面为参考点，a点水位为5米，b点水位为2米；若以地面以上5米为参考点，则a点水位为0米，b点水位为一3米，若以地面以下5米为参考点，则a点水位为10米，b点水位为7米。在这里，由于水位参考点选取的不同，各点水位值也发生了变化，并且有正水位、零水位、负水位。然后向学生说明，电位的概念和水位有相似之处，在电路中，由于参考点选取的不同，各点电位值也发生变化，并且有正电位、零电位、负电，位，这样一对比，使学生形象的明白了电位的概念。继续趁热打铁，不管水位的参考点如何变化，任意两点比如ab之间的水位的压力差值是不变的，总是3米，因为参考点是人为选定的，显然参考点不能影响水位的压力差值，进而也形象的说明了电压与电位差的关系即任意两点电（水）压等于两点之间的电（水）位差，其三§1－4电动势
所谓“电动势”，课本上是这样说的，“在电源内部，电源力将单位正电荷从电源负极移动到正极所做的功叫做电源的电动势”。我是这样给学生解释的，水在自然压力即重力下，由高水位处流向低水位，若想由低水位处流向高水位，必须借助于外力；同理，正电荷在电压的作用下，由高电位流向低电位，若想由低电位流向高电位，必须借助于外力即电源力才能实现，即“电荷”在电源力作用下有从高电
位运“动“到低电位的趋”势“简称电动势。这样，学生也好理解一些。其四§1－6欧姆定律
部分欧姆定律内容如下：对于不含电源电路，当在电阻两端加上电压时，电阻中就有电流流过，流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，与电阻成反比。对于该定律，可采用的启发式和对比式教学教学。水流是由于水（分子）的定向流动，那么，为什么水要定向流动，因为受到了压力才定向流动；那么，为什么必须施加压力才能让水定向流动呢，因为水受到了阻力；最后总结，显然水流大小与水压成正比，而与水受到的阻力成反比。对比，则电流是由于电荷的定向流动，那么，为什么电荷要定向流动，因为受到了压力即电压才定向流动；那么，为什么必须施加电压才能让电荷定向流动呢，因为电荷受到了阻力即电阻；最后总结，显然电流大小与电压成正比，而与电荷受到的阻力即电阻成反比，这就是欧姆定律。这样，一步一步的把欧姆定律明白的讲了出来，学生也很容易接受，之后，再理论联系实际，马上再通过一个实验来验证欧姆定律，最终是使学生深入的理解了这个重要定律。
其五§1-8电功与电功率
一、通过引申比喻能使抽象的概念具体化，增强学生的记忆
有些物理概念比较抽象复杂，学生不易理解。有些学生在课堂上听教师讲时感觉懂了，但自己做的时候又不懂了，更谈不上运用相关规律解释有关现象。合理运用比喻能有效帮助学生理解这些不易掌握的概念。
在讲授“电势能和电势”一节时，电势的概念十分抽象，学生难以接受。在授课中我将“电势”类比称“水位”来帮助同学们进行理解。
河水在河流中所处的位置有高有低，这个位置的高低我们通常用“水位”这个概念来表示。同样的道理，电荷在电流（电场）中所处的位置也有高有低，电荷在电场中的位置的高低，我们通常把它称为“电位”（即电势）。
“水位”比较直观，“电位”比较抽象，“水位”的高低可以直观看得到，而“电位”的高低看不到，但是我们可以通过实验测得“电位”的存在，测出“电位”的高低。
水只在重力的作用下，总是从高向低运动，即从高水位流向低水位。同理，电荷只在电场力作用下，总是从高电位（电势）向低电位（电势）运动。由于电荷有正负之分，上面所说的电荷是指正电荷，负电荷的受力与正电荷相反。
二、通过引申比喻使枯燥乏味的知识趣味化，生活化
教学中适当运用比喻，能够激发学生的学习兴趣，启发学生的思维，使死板呆滞的教学内容变活。
在讲授“匀变速直线运动的位移与时间的关系这节内容时，由于课文给出的位移推导方法是：通过v-t图像中的图线与坐标轴所围成的面积来推导的，而此时的高一学生还并未学习到微积分，所以用微分的方法推导，学生十分不解，为了使学生明白“无限的接近就是等于”这个微分的思想，我做了如下的类比：
师：请问1和0.9哪个更大？
生：肯定是1。
师：那么1与0.99相比，哪个更大呢？
生：还是1大。
师：对，但是0.99比0.9是不是更接近1呢？
生：是的。
师：那么依次类推在0.9后每加个一个9是不是就更接近1呢？
生：是的。
师：好，那么请问同学们，0.9的循环和1大小关系又如何呢？
生：0.9的循环是无限地接近1，但总比1小。
师：（微笑地）同学错了，应该是两者相等。
生：（茫然地）为什么？
师：我们可以证明啊，0.9的循环可以写成0.3的循环+0.6的循环，而1/3等于0.3的循环，2/3等于0.6的循环，那么1/3+2/3是不是等于1呢？
生：（学生惊讶地）原来是这样。
通过上面的类比，学生很轻松地理解了无限的分割后，每等份都可以看出匀速直线运动，
再例如在讲授变压器的三种制约关系时，我们可以类比家庭用电，我们所用的220V的电压是供电站所决定的，而流进的电流大小和功率的大小是由我们家的用电器所决定的，学生联系生活能很快的理解。
三、通过引申比喻使深奥的理论形象化，降低教学难度
用形象的比喻来描述难以掌握的教学内容，能使学生产生从感性到理性认识的飞越，并能激发学生的学习热情，调动学习的积极性。
楞次定律是电磁感应中的重点内容，亦是难点。由于确定感生电流的方向涉及到原磁场的方向，磁通的变化（增强或减少）和感生电流的磁场之间的关系，定律本身所包含的内容复杂，加上定律文字叙述概括，理论意义丰富且深奥，使学生常常理解错误。定义内容：感应电流的磁通总是阻碍原有磁通的变化。不少学生把“阻碍原有磁通的变化”理解为和原磁通方向相反，混淆了“阻碍”与“阻止”的含义。为了让学生把握“阻碍、变化”四个字，以一个性格内向但又好客双重性格的孩子作比喻：家中有客人来时，他总觉得不自在，不想别人到他家做客。但当客人真的到来了，而且客人见多识广、健谈风趣。此时他又愿意让客人多呆些时间，不想让客人离去。可讲是“来时拒之，去时挽留。”这比喻较准确地描述了定律的含义，又使定律拟人化，降低了教学难度，有效地调动了学生学习的积极性。
教学是一种艺术，教师如何做到在课堂上有成效地利用注意规律，交替调动学生的有意注意和无意注意，是教学艺术和重要体现方面。恰当的比喻，能化解教学难点，提高教学效率，有时甚至能在笑声中，一劳永逸地解决那些根本很难说清楚的问题，起到事半功倍的作用。但它的作用是有限的，它只能帮助理解，但绝不能代替对物理知识的正面阐述。比喻方法使用过后，要趁热打铁，讲清楚物理本质，不能“见好就收”。尽管如此，比喻法仍以其独特的作用而在教学之林中拥有一席之地。
参考文献：
[1]许进昌.用类比法讲解电势和电动势概念[J].http：///onlineread/onlineread.asp？id=5633624
1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。
2、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。
(二)过程与方法
通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。
(三)情感态度与价值观
尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。
重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。
难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。
教学过程：
(一)复习前面相关知识
1.静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。
2.复习功和能量的关系。
从静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么能转化为试探电荷的动能?引入新课。
(二)进行新课
1.静电力做功的特点
结合课本图1。4-1(右图)分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。
q沿直线从A到B
q沿折线从A到M、再从M到B
q沿任意曲线线A到B
结果都一样即：W=qELAM=qELABcos
【结论】：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。
与重力做功类比，引出：
2.电势能
电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。
静电力做功与电势能变化的关系：
静电力做的功等于电势能的变化量。写成式子为：
注意：
①.电场力做正功，电荷的电势能减小;电场力做负功，电荷的电势能增加
②.电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。
③.在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
④.求电荷在电场中某点具有的电势能
电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W
⑤.求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低
将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。
⑥电势能零点的规定
若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。
关于电势能零点的规定：P19(大地或无穷远默认为零)
所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为：
举例分析：对图1。4-1中的各量附与一定的数值，后让学生计算。(1课时)
3.电势---表征电场性质的重要物理量度
通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。参阅P20图1。4--3
(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用表示。标量，只有大小，没有方向，但有正负。
(2)公式：(与试探电荷无关)
(3)单位：伏特(V)
(4)电势与电场线的关系：电势顺线降低。(电场线指向电势降低的方向)
(5)零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择.(大地或无穷远默认为零)
让学生思考和讨论P21问题。引导学生分析问题与练习3、4
4.等势面
⑴.定义：电场中电势相等的点构成的面
⑵.等势面的性质：
①.在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功
②.电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
③.等势面越密，电场强度越大
④.等势面不相交，不相切
⑶.等势面的用途：由等势面描绘电场线。
⑷.几种电场的电场线及等势面
注意：①等量同种电荷连线和中线上
连线上：中点电势最小
中线上：由中点到无穷远电势逐渐减小，无穷远电势为零。
②等量异种电荷连线上和中线上
连线上：由正电荷到负电荷电势逐渐减小。
中线上：各点电势相等且都等于零。
引导学生分析问题与练习7。
(三)小结：对本节内容要点进行概括。
(四)巩固新课
1.引导学生完成问题与练习其他题目。
2.阅读教材内容
教后记：
1、电势能、电势、等势面都是非常抽象的概念，上课前就准备用类比法(重力势能、高度、等高线)帮助学生理解，在课上取得了一定效果，但时间安排上又出了问题，以后需要两节课来解决这些问题。
关键词：相变贮能新风机组经济分析临界附加初投资最佳蓄冷量
AbstractExplainsitsstructureandfeatures,presentsamethodfordeterminingtheoptimumthermalstorageandoperationprogrammesonatrade-offbasisbetweenusageofthephasechangematerial,effectsofairhandlingandthesavingsinoperationcosts;Followinganeconomicanalyssis,definesaconceptofcriticaladditionalinitialinvestmentasameasureoftheunits'profitability;AndprovidesandannualsimulationoftheeconomicsandeffectswhenusedinBeijingarea.
Keywords：freshairhandlingunitwithphasechangematerial，economicanalysis，criticaladditionalinitialinvestment，optimumthermalstorage
1引言
针对我国长年来电力生产和供应的突出矛盾，国家已制定政策，以经济手段推动电力"削峰填谷"的实现，蓄冷空调是其中一项最主要的技术措施。目前，蓄冰空调技术日趋完善，但由于冰的凝因点低，需要制冷机提供-3～-7℃的温度，这样一般将使制冷机成本增加25%～30%[1]。而利用高温相变材料（融点高于0℃）蓄冷，制冷机提供7℃的的水温即可，可以提高制冷机的效率（COP）。本文介绍的相变贮能新风机组是一种新型高温相变蓄冷空系统。
作为一种贮能型空调设备，其蓄冷量和运行方案的选择很关键。文中提出了一种综合考虑相变材料利用率、空气处理效果满意率和运行费用节省率来确定系统最佳蓄冷量和运行方案的方法，根据逐时的室外气象参数对系统进行了运行经济分析，并提出临界附加初投资的概念，可作为生产厂商的投资判据。
2系统简介
与常规的新风机组相比，相变贮能新风机组的不同之处是用相变贮能换热器取代了表冷器，如图1所示。它的工作方式与蓄冰空不尽相同，在蓄冰空调中，由制冷机提供冷量蓄冰，冰贮存的冷量先传递给水，再由水传递给空气。而在本系统中，制冷机提供的冷量先传递给水，再由水传递给相变材料，然后用相变材料冷却空气。
图1相变贮能新风机组系统示意图
可看出，这种机组主要有如下优点：
①常规空调系统中白天制冷机需同时承担新风和房间的负荷，采用本文中的系统后白天制冷机只承担房间负荷（当采用部分蓄冷方式时也要承担部分新风负荷），晚上只承担相变贮能换热器的蓄冷负荷，因此这种系统能有效降低机组的容量，同时能降低电力增容费。
②这种机组在降低制冷机组容量的同时，制冷机白天和晚上都工作，从而使其运行效率得到提高。
③因制冷机组主要利用夜间廉价电运行，故能大幅度降低机组运行费用。
④与蓄冰空调相比，这种同组因利用高温相变材料蓄冷，制冷机提供较高水温（7℃）的冷冻水即可，故可提高制冷机效率，并可降低对制冷机的性能要求。此外，相变贮能新风机组不是在集中冷源处蓄冷而是在空气处理设备处蓄冷，所以可以省去蓄冰空调中需要的蓄冰槽、板式换热器、乙二醇泵及相关管道。并且，在过渡季节，夜间可进一步利用自然通风对相变材料蓄冷，进一步降低运行能耗。
3经济性分析
3．1概述
作为经济性分析，这里暂时只和常规新风机组比较，即求省去表冷器而采用贮能换热器后机组的投资回收年限。因为贮能式换热器作为一种尚待开发的新型设备，它的总成本（见下文初投资部分）尚不容易预测，因此本文提出另外一种经济性分析方法，即计算出厂n年内回收成本时允许的最大附加初投资，我们定义为临界附加初投资，以作为投资厂商的投资判据。
①初投资
贮能式新风机组的初投资
Mi=Mi0+Mi1-Mi2
(1)
其中Mi0为贮能换热器的总投资；Mi1为占地费及其它费用；Mi2为因削减电力高峰峰期用电量而节省的电力增容费及削减制冷机组容量而节省的制冷机组的成本。
常规新风机组的初投资
Mi0=M0i0+M0i1
(2)
其中M0i0为表冷器成本；M0i1为占地费有其它费用。
②运行费用
贮能式新风机组的运行费用
Mr=Mr0+Mr1+Mr2（3）
其中Mr0为贮能式换热器夜间蓄冷时制冷机的电费（包括部分负荷工况时白天蓄冷负荷不足进制冷机的电费）；Mr1为水泵耗能的电费（包括部分负荷工况时白天水泵的运行费用）；Mr2为风机耗能的电费。
常规新风机组的运行费用
Mr0=M0r0+M0r1+M0r2(4)
其中M0r0为制冷机的电费。
③总投资
总投资是指机组运行n年，考虑货币时效后运行费用和初投资的总和。该值可用现值表示，也可用终值表示。本文用现值表示，则
贮能式新风机组的总投资
（5）
常规新风机组的总投资
（6）
其中，为有效年利率；i1为年利率；i2为电价上涨率。
④目标函数
若计划在n年内回收附加成本，则n年后，M=M0。
令ΔMi=Mi-M0i，ΔMr=M0r-Mr，则
(7)
相应n年回收期的临界附加初投资应为
（8）
这里ΔM表示n年回收期内允许临界附加初投资，即采用相变贮能新风机组后在n年内回收成本，所允许附加设备比节省的电力增容费、制冷机组成本和表冷器成本之和多出的费用，从运行费用角度看，即n年内能节约的运行费用的现值。
⑤模型简化
为简化分析，作如下假设：
·忽略电价年上涨率，则ie=i1
取年利率i1=5%，则ie=0.05
·运行费用中，忽略本系统风机、水泵与常规新风机组中风机、水泵的耗能比较，即认为
（Mr1+Mr2）-（M0r1+M0r2）=0
则ΔMr=M0r0-Mr0
经上述简化，式（8）则为
（9）
3．2运行费用分析
一天气新风负荷（本文的新风负荷概念与传统概念不尽相同）可表示为
（10）
式中q为新风负荷，kJ；G为风量，m3/s；ρ为空气密度，kg/m3；h为比焓kJ/kg。下标d表示一天内，in表示进风，out表示排风，h，a，l分别表示电价的高峰期，平峰期和低谷期。
本文取q1=0即qd=qd+qa，即不考虑机组在夜间电价低谷期对新风处理的情况。
当Q>qd时，qex=Q-qd，qex,h=Q-qh，qsh,h=0，qsh,a=0；
当Q>qh且Q<qd时，qex=0，qex,h=Q-qh>，qsh,h=0，qsh,a=qd-Q；
当Qh，qex=0，qex,h=0，qsh,h=qh-Q，qsh,a=qa；
贮能机组运行费用：
Mr=[（Q-qex）·P1+qsh,h·Ph+qsh,a·Pa]/（3600·COP）（11）
常规机组运行费用：
M0r=（qh·Ph+qa·Pa）/（3600·COP）（12）
第j天节省的运行费用：yj=M0r-Mr
一年中，节省的总运行费用为
以上各式中，Q为蓄冷量，kJ；P为电价，元/（kW·h）；COP为制冷系数；y为每天节省的运行费用，元，下标ex表示过量，sh表示不足。
4最佳蓄冷量与运行方案的选择
相变贮能新风机组在夜间电价低谷期蓄冷，白天对新风放冷，以降低机组的运行费用。对相变蓄冷新风机组进行经济分析，需要考虑机组每天的蓄冷量和运行方案，而它们之间是相互联系、相互影响的，需综合考虑。
4．1运行方案的选择
运行方案是否合理，是影响贮能新风机组经济性和运行效果的重要因素。贮能空调系统的运行一般分两种：全负荷贮能和部分负荷贮能。全负荷贮能方式虽然运行费用低，但设备投资高，并且贮能装置占地面积大；部分负荷贮能方式全天所需冷量部分由制冷面提供，所需制冷机容量和贮能系统的容量均较小，但节省的运行费用相对全负荷方式要少。
根据图2电价情况，本文采用下述运行方案：①保证被处理空气的出口温度为24℃；②对全负荷贮能方式，夜间蓄冷是为了满足全天的新风负荷；对部分负荷贮能方式，夜间蓄冷则主要是为了满足电价高峰期的新风负荷，如果对选择的日蓄冷量，在电价高峰期有冷量过量时，认为过量部分可以转移到电价平峰期，在高峰期和平峰期冷量不足时，由制冷机提供不足的冷量。为实现这样的运行方案，需要对相变贮能换热器进行结构优化设计并采用合理的运行控制手段。
图2北京地区电价结构
4.2蓄冷量的选择
选择最佳蓄冷量本质是使蓄冷量与新负荷相匹配，并力求保证空气处理效果和系统的经济性。新风机组需要的蓄冷量与运行方案和室外气象参数有关。一天中，机组运行时间越长,室外新风温度越高，新风量越大，需要的蓄冷量越大。因为一年中机组运行期间，室外空气温度变化幅度较大，则在一定的运行方案下，每天的新风负荷不同，并且一年中日新风负荷的最大值和最小值相关很大，这给蓄冷量的确定带来了很大困难。蓄冷量选择得小，所需的贮能设备容量和设备投资小，相变材料利用率高，并且因为夜间贮存的能量大部分可补充在电价高峰期，相应的性能价格比较高，但是，因为夜间贮能量小，白天仍有相对较多的冷量需要制冷机提供，运行费用相对较高；蓄冷量选择得大，所需贮能设备容量和设备投资大，并且因为夜间贮存的能量很可能补充在电价高峰期后仍有剩余，要转移到电价平峰期，甚至会使一部分蓄冷量用不上，所以相应的性能价格比和相变材料的利用率较低，但是，因为夜间贮能量大，白天需要制冷机提供的能量少，运行费用相对较低。
为了清楚表达蓄冷量和运行方案与系统性能和经济性的关系，本文提出了以下几个概念：
相变材料利用率
(13)
空气处理效果的满意率
（14）
运行费用节省率
（15）
其中全负荷蓄冷时qsh=qsh,h+qsh,a,,q=qd；部分负荷蓄冷时qsh=qsh,h，q=qh
这里z1是白天利用的蓄冷量占全部夜间蓄冷量的比值；z2是指白天利用的蓄冷量与当天新风负荷（全负荷方式下为白天高峰期和平峰期总新风负荷，部分负荷方式下为白天高峰期的负荷）的比率，它还间接表明了白天仍需制冷机提供的冷量；z是所节省的运行费用占常规机组运行费用的比例，它表明了贮能机组运行费用的节省情况。本来在部分负荷蓄冷时，应有qex=qex,h，但实际应用时难免会有一部分过量蓄冷量转移到平峰期，所以这里仍取qex。
可以看出z1，z2和z是相变贮能新风机组经济分析的重要指标。这些指标结合系统节省的运行费用和临界初投资，有助于确定系统的最佳蓄冷量和合理的运行方案。在全负荷蓄冷时，因为白天制冷机不工作，可根据空气处理要求得到z2，求出相应的最佳蓄冷量；在部分负荷蓄冷时，因为白天制冷机仍可提供不足的冷量，故可综合考虑各z指标和节省的运行费用来选择最佳蓄冷量。
5算例
这里以风量为3000m3/h的新风机组为例，取北京地区的气象数据为室外工况，室外气象参数由文献[2]得到，按照前文所述的运行方案，研究在不同蓄冷量下机组的临界初投资和指标z1，z2和z。机组运行时间为5月15日～9月10日计算。
从图3、图4可以看出：①随蓄冷量增大，每年能节省的运行费用和允许的临界附加初投资逐渐增加，但增加的速率越来截止慢；②蓄冷量从200MJ增加到300MJ时，每年节省的运行费用仅由485元增加到535元。后者是因为蓄冷量较小时，夜间的蓄冷量主要转移到电价高峰期，材料利用率较高，经济性强，但随蓄冷量增大，越来截止多的蓄冷量转移到平峰期，甚至用不上，材料利用率越来越低，经济性减弱。但蓄冷量太小会导致处理空气的效果很差。
图3不同蓄冷量每年节省的运行费用
图4不同蓄冷量的临界附加初投资n为回收期
图5～8曲线描述了选择不同蓄冷量时，在全蓄冷方式和部分蓄冷方式下各月份的z指标即z1，z2和z。可以看出，从5月到9月，z1的规律是"两头小，中间大"，而z2和z的规律是"两头大，中间小"（部分负荷方式下，因新风负荷小，z2已达到100%），这是由于此间随室外工况变化，新风负荷从小变大再变小的规律引起的。
图5蓄冷量为100MJ时的z指标（全负荷）
图6蓄冷量为300MJ时的z指标（全负荷）
图7蓄冷量为100MJ时的z指标（部分负荷）
图8蓄冷量为200MJ时的z指标（部分负荷）
图9、图10描述了在全负荷蓄冷方式和部分负荷蓄冷方式下，蓄冷量与年平均z指标的关系。可以根据用户要求的空气处理不满意率，由图中的z2指标确定最佳蓄冷量。如果不满意率取4%（即全年运行期有5天的不保证率），则z2=96%。全负荷蓄冷方式下，对应的最佳蓄冷量为250MJ，但此是时的相变材料利用率仅为61%，运行费用节省率为63%，此时每年节省的运行费用为510元；在部分负荷蓄冷方式下，z2=96%对应的最佳蓄冷量为30MJ，此时的相变材料利用率为97%，但可看出此时z的增长幅度较大，所以可以适当增大蓄冷量，将部分蓄冷量转移到平峰期利用，可以看到当蓄冷量为200MJ时，空气处理满意率达到100%，相变材料利用率为71%，运行费用节省率为60%，与全负荷蓄冷方式相比，材料节省了20%，但运行费用节省率基本没有减小，而此时所需的制冷机的容量也比全负荷蓄冷方式减小了，所以从运行费用经济分析角度看，采用部分蓄冷方式经济合理。
图9不同蓄冷量的年平均z指标（全负荷蓄冷）
图10不同蓄冷量的年平均z指标（部分负荷蓄冷）
日最佳蓄冷量取200MJ时，由图3曲线可见，年节省运行费用485元；由图4曲线，以回收期年数分别为5a和10a时允许的临界附加初投资分别为2100元和4023元，即采用相变材料新风机组后附加设备的成本可以比节省的电力增容费、制冷机组成本和表冷器成本之和分别多出2100元和4023元，生产厂商可藉此值及有关成本的概算数据判断是否应该投资。
以本文3000m3/h的机组为例，按前文的设计工况，则相变贮能换热器的传热速率约为11kW，取制冷机COP=3，则可削减的制冷机组容量和电力报装容量分别为11kW和3.7kW。若以850元/kW估算制冷机组成本，按北京地区的价格，以5700元/kVA计算电力增容费，而省却的表冷器估算为6000元，本机组比常规空调多用的占地费用设为7500元，则从初投资角度允许相变贮能换热器的成本为28940元，此时的初投资与常规系统相同；若回收期取5a，则从运行费用角度允许的临界附加初投资为2100元，即5a内相变贮能新风机组比常规机组能节约2100元现值；所以从总投资角度允许相变贮能换热器的总成本为31040元。经初步计算，相变贮能换热器的管道和加工费用估算为8500元，需要相变材料约1500kg，可以判断当相变材料价格低于15元/kg时才应该投资生产。
6结束语
本文介绍了一种综合考虑相变材料利用率、空气处理的满意率和运行费用节省率而确定相变材料贮能式新风机组的最佳期日蓄冷量和运行方案的方法，提出临界附加初投资的概念。以3000m3/h的新风机组为例，根据逐时的室外气象参数对系统作了运行费用的经济分析而确定了机组的最佳日蓄冷量和运行方案，并计算了回收期为5a和10a时所允许的临界附加初投资。该方法有及有关结论为厂家提供了投资判据。
7参考文献
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3张寅平，胡汉平、孔祥冬，等，相变贮能--理论和应用，中国科技大学出版社，1996。
4那景成，如何保证空调蓄冰的效果和提高空调蓄冰的效益，1996年暖通空调制冷学术年会论文集，1996
【关键词】电压稳定性电压崩溃预防措施
过去几十年中，在发达国家中电压崩溃事故屡屡发生，造成了巨大的损失。展望今后电力系统的发展，如下一些因素将使稳定性问题继续存在并有恶化的趋势。（1）因能源基地远离负荷中心，这就造成线路电抗和传输功率的增大及潮流的不合理分布，从而使系统稳定性下降。（2）发电机单机容量的增大带来发电机同步电抗增大和机组惯性时间常数减小，这两者的后果都将恶化系统的稳定性。（3）输电线路容量增大。这样，当线路因事事故断开时，送、受端系统出现更大的功率缺额，增加了对电力系统稳定性的威胁。（4）输电线路的多回路增加了线路间多重故障的可能性。
在我国电压不稳定和电压崩溃出现的条件同样存在。目前国内电压不稳定问题“暴露不突出”，原因之一可能是出于大多数有载调压变压器分接头(LTC)未投入自动切换和电力部门采取甩负荷的措施，而后一措施是防止电压不稳定的最后一道防线，不应过早和过分的使用。为了提高可靠性，甩负荷的使用将会受到越来越大的限制。因此，在我国应加紧电压稳定问题的研究。
从电压研究的内容来看主要分三方面：一是电压崩溃的概念；二是电压崩溃的物理解释；三是关于电压崩溃的预防措施。
1电压崩溃的概念
在电力系统中，人们把因扰动、负荷增大或系统变更后造成大面积、大幅度电压持续下降，并且运行人员和自动系统的控制无法终止这种电压衰落的情况称之为电压崩溃。这种电压的衰落可能只需几秒钟，也可能长达10~20min，甚至更长，电压崩溃是电压失稳的最明显的特征，它会导致系统瓦解。
2电压崩溃的物理解释
对于电压崩溃现象的物理解释主要有：P―V曲线解释、无功功率平衡解释、OLTC负调压作用解释、同步马达解释和电网动态特性和负荷动态特性相互作用的解释。
（1）P―V曲线解释。在简单系统中，当负荷功率因数不变时，负荷节点的有功功率和电压幅值的关系曲线就是P―V曲线。对于给定负荷功率，存在电压水平不同的两个解，曲线分为上下两个半支。在下半支运行时，如果升高电源端电压，反而会使负荷节点电压下降，即电压控制失去因果性。当负荷加重时，运行点不断向极限点靠近，最后达到极限，如果负荷继续加重，将发生分歧，导致电压崩溃。
（2）无功功率解释。在电力系统中电压水平的高低主要受无功功率的影响，这自然使人们把电压崩溃与某种形式的无功功率的不平衡联系起来，许多文献中都把电压失稳归因于系统不能满足无功功率需求的增加。这类观点典型的代表是传统的dΔQ/dU判据，该判据的意义是：当某一节点无功功率不平衡量对该点电压的导数小于0时，该节点是电压稳定的，大于0时则是电压不稳定的，等于0的状态对应于静态电压稳定的临界点。另外还有一种观点是：当负荷节点电压下降时，其从电网吸收的无功功率反而增多，无功功率在电网中远距离传输导致电压进一步下降，形成恶性循环，导致电压崩溃的发生。
（3）有载调压变压器的负调压作用。在正常情况下，有载调压变压器增大变比，将使副边电压上升，保证副边电压运行于给定的整定值，但是，但负荷特别重时，有载调压变压器增大变比，则可能使电压反而下降，导致有载调压变压器在达到上限以前反复调节，副边电压不断下降，这就是负调压作用。
（4）同步马达解释。在主要的重负荷中心往往装有与电力系统其它部分保持同步运行的发电机。有学者认为，在电压稳定研究中，采用同步电动机来表示这样的负荷中心应该能更好地反映负荷特性，以同步电动机和无穷大电源构成的简单系统为例，采用解析的小干扰分析和定性的物理讨论相结合的方法，提出了同步电动机为维持功率平衡增大电流，负荷特性与网络特性相互作用导致电压崩溃机理的解释。
（5）电网动态特性和负荷动态特性相互作用的解释。有学者提出电压失稳的根本原因在于负荷为维持有功功率平衡而自动调节其等效导纳的特性和网络的P―G曲线的锥形特性、V―G特性曲线单调下降特性，以及负荷特性和网络特性的相互作用。目前，针对导致电压不稳定，电压崩溃的主要因素这一问题，主流观点是：电压稳定性就是负荷稳定性。针对负荷的非线性性质和动态性质，及其对电压稳定性的影响，进行了大量的研究工作，主要成果如下：负荷的静态非线性性质可以用电压的指数模型或多项式模型来描述；对于短期电压稳定问题，可采用计及感应电动机特性的综合模型来描述其动态特性；对于长期电压稳定问题，可采用综合负荷模型；对于一个实际的电力系统，如何获得其具体参数是一个关键问题，电压稳定的分析结果对这些参数较为敏感。这种观点的不足之处在于：尽管负荷的非线性性质和动态性质对电压稳定性有重大影响，但是电压降落发生在输电网，正是因为某些输电线路上的电压降落不断增大，才导致了电压不稳定，崩溃，因此，负荷的非线性性质和动态性质只是导致了电压不稳定，崩溃的外因，而输电网络的特性才是内因。目前，基于输电网络的传输极限的电压不稳定，电压崩溃机理研究开展的比较多。但是。没有充分研究输电网络的动态特性。因此无法仿真得到电压不稳定，电压崩溃的过程。无法全面、清晰地解释导致了电压不稳定，崩溃现象以及目前防止电压不稳定，崩溃的措施的合理程度。为了寻求较快的分析方法，在电压稳定性的模型如何简化这一问题上，最主流的观点是：利用短期现象和长期现象之间存在的时间上的可分性，在研究长期现象时，对快子系统用伪静态来近似定义。在研究短期动态是，可以近似认为慢变量在快暂态期间是常数。这种观点过于直观,可能忽视了导致了电压不稳定/崩溃的主要动态因素。
3电压崩溃的预防措施
4结束语
尽管电压稳定性问题及其相关现象十分复杂，人们已在电压失稳机理的研究方面取得了不少成果，提出了各类电压失稳的防范措施。随着电压稳定性问题研究的不断深入，人们需要提出更为准确的电压稳定性指标和实用判据，需要编制实用化的电稳定性分析软件，实现有效的电压稳定安全评估体系，以减少、消除电压稳定问题造成的危害。
参考文献：
[1][美]CARSONW.TAYLOR.王伟胜译.电力系统电压稳定.中国电力出版社，2002.
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[3]程浩忠等.电力系统无功与电压稳定性.中国电力出版社，2004.
[4]潘文霞等.电力系统电压稳定性研究综述.电网技术，2001.
综观电场部分的特点，可以看出，要复习好电场，除了要掌握最基本的知识点（基本概念、基本规律和基本方法）外，还要求在复习备考的过程中，尽可能避免错误（概念的理解错误、规律的应用错误等）的发生，当错误产生时，能进行形成错误原因的相关分析，能提出解决错误的具体方案，以下笔者从几个方面谈谈在电场中出现的常见错误、产生错误的主要原因和解决这些错误的方案，使电场的复习备考更加完善.
一、电场中概念的理解错误
1.电场强度与电势的关系问题.
电场强度和电势是描述电场的两个最基本的概念，电场强度是描述电场力的性质，是矢量，方向为正电荷所受电场力的方向；而电势是描述电场能的性质，是标量，没有方向.在电场中，电场强度大的位置所具有的电势不一定高，电势高的位置的电场强度也不一定大，因此，这两个概念在理解上很容易出现错误.
【案例1】（2014年江苏卷题，4）如图1所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O.下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是
A.O点的电场强度为零，电势最低
B.O点的电场强度为零，电势最高
C.从O点沿x轴正方向，电场强度减小，电势升高
D.从O点沿x轴正方向，电场强度增大，电势降低
【错解1】O点的电场强度应由圆环上均匀分布的正电荷共同产生，根据对称性，这些电荷在O点贡献的电场强度正好互相抵消，因此，O点的电场强度为零；在电场中电场强度越小的地方电势越低，因此，O点的电势最低，答案A正确.
【错解2】在x轴上，从O点沿x轴正方向，圆环上均匀分布的正电荷在各点产生的电场强度与x轴之间的角度不断减小，由电场强度的叠加原理可知，电场强度增大；圆环上均匀分布的正电荷在各点产生的电势均为正值，且随距离的增大而降低，答案D正确.
【分析】以上两种错误是常见的概念理解错误，在错解1中，对电场中电场强度与电势的关系作出没有任何根据的判断，导致在确定O点的电势时发生错误，电场中某位置电势的高低与该位置电场强度的大小没有必然联系，电场强度小的地方电势可能很高，也可能很低，在判断O点的电势时应根据圆环上均匀分布的正电荷在各点产生的电势（为正值）随距离的增大而降低的方法来确定，可见，答案A错，B正确；在错解2中，对电场中各点电场强度大小的确定方法中，利用电场强度的叠加原理判断电场强度的大小，只考虑了影响电场强度大小的一个因素（角度），而忽略了另一个因素（圆环上均匀分布的正电荷在各点产生的电场强度大小），事实上，两个因素综合起来可以判断，从O点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小，因此，答案C、D均错.
【答案】B
【反思】第一，在电场中，当存在多个场源时，可以利用电场强度的叠加原理确定电场中各个位置的电场强度大小；第二，在电场中，各个位置电势高低的判断方法可以利用电场线的指向判断，也可以利用点电荷产生电场的电势分布特征判断，由于电势是标量，当存在多个场源时，可以直接将各个场源产生的电势相加减，利用最终的结果判断电势的高低.
2.电势、电势能和电场力做功的关系问题.
电势是电场中客观存在的反映电场中电荷具有能的性质的物理量，电势能是电荷在电场中具有的能量，电场力做功使电荷具有的电势能发生变化.可以说，在确定的电场中，各点的电势是确定的，而电荷放在电场中的不同位置其具有的电势能是不同的，电荷具有的电势能与电场中的位置、电荷的电性、电荷量均有关，在电场中电势高的地方电荷具有的电势能不一定大，电场力做正功时电荷的电势能一定减小，在实际问题的判断中，以上关系很容易发生判断上的失误.
【案例2】（2014年广州二模，21）电子束焊接机中电子枪如图2所示，K为阴极、电势为?k，A为阳极、电势为?A，在电场作用下电量为-e的电子从K运动到A，则
A.A、K间的电势差为?A-?k
B.电子动能增加e（?A-?k）
C.电子电势能增加e（?A-?k）
D.电子克服电场力做功为e（?A-?k）
【错解1】根据电场力做功与电荷的电势能变化的关系，电量为-e的电子从K运动到A，电场力做功，且W=-e（?A-?k），因此，电子电势能增加，且ΔEP=e（?A-?k），答案C正确.
【错解2】由题设可知，K为阴极、电势为?k，电势较高，A为阳极、电势为?A，电势较低，电量为-e的电子从K运动到A时，应克服电场力做功，且W=-e（?k-?A）=e（?A-?k），答案D正确.
【分析】以上两种错误是对电场中电势、电势能和电场力做功的理解错误产生的.在错解1中，电子从K运动到A，电场力做功W=-e（?k-?A）=e（?A-?k）为正功，因此，电子的电势能减小，答案C错；在错解2中，阴极的电势为?k应比阳极的电势?A低，因此，电子从K运动到A时，电场力做正功，且W=e（?A-?k），答案D错.
【答案】由电势和电势差的关系可知，A、K间的电势差为?A-?k，答案A正确；电量为-e的电子从K运动到A时，电场力（电子所受的合力）做正功，且W=-e（?k-?A）=e（?A-?k），由动能定理知，电子动能增加e（?A-?k），答案B正确，则正确答案为AB.
【反思】负电荷在电场中由电势低的位置移动到电势高的位置时，电场力做正功，负电荷的电势能减小.
【案例3】（2014年全国Ⅰ卷，21）如图3所示，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，∠M=30°.有M、N、P、F四点处的电势分别用?M、?N、?P、?F表示.已知?M=?N，?P=?F，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则
A.点电荷Q一定在MP的连线上
B.连接PF的连线一定在同一等势面上
C.将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功
D.?P大于?M
【错解1】根据点电荷周围的电场分布特征可知，连接PF的连线一定在同一等势面上，答案B正确.
【反思】由于题设的条件模糊，在解答过程中必须作详细的讨论，这样的结果才是试题的完整解答.
电场中有很多非常经典问题，在每年各地的高考试题中都有所体现，要复习好这个部分，必须在掌握基础知识的条件下，尽量避免犯错误，犯错误后要不断总结经验教训，提高自己的自信心，只有这样才能达到高考的要求.