姜忠愛， 于贏水， 熊 偉， 蘇迅釗， 杜明澤

(1.大連海洋大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院， 遼寧大連 116023；2.大連海事大學(xué) 船舶與海洋工程學(xué)院， 遼寧大連 116022)

引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展進(jìn)程加快，對能源的需求和消耗也逐漸增大。目前中國已經(jīng)超過美國成為世界上最大的能源消費(fèi)國，能源消耗量占全球的20.3%。完成節(jié)能減排目標(biāo)，降低單位GDP能耗，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，對維護(hù)地球家園，促進(jìn)人類可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。氣動系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，根據(jù)各國對氣動系統(tǒng)應(yīng)用程度的不同，氣動系統(tǒng)耗電占其總工業(yè)用電的7%～20%，然而其效率通常僅為5%～17%，較液壓系統(tǒng)和電力系統(tǒng)還有很大的提升空間[1-2]。近些年，提高氣動系統(tǒng)效率、節(jié)約能源消耗問題逐漸引起學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。

相關(guān)研究表明，壓縮空氣行業(yè)的節(jié)能潛力巨大，可以節(jié)省40%～75%的當(dāng)前消耗量[3]。氣動系統(tǒng)中能量損失主要包括壓縮機(jī)的絕熱壓縮損失、沿程壓力損失、管路泄漏、空氣殘余導(dǎo)致的體積效率損失及回程有壓空氣排放等。因此，氣動系統(tǒng)節(jié)能從提高壓縮機(jī)效率方面入手，兼顧管道配置、分壓供氣及殘余能量再利用等方面，進(jìn)行了大量的研究并取得一系列研究成果。SMC的氣動節(jié)能方案為日本一些企業(yè)削減耗能60%；我國多名學(xué)者及其團(tuán)隊通過研究和實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)企業(yè)氣動系統(tǒng)節(jié)能達(dá)到30%[4]。本研究將從制氣、輸送和使用等多個方面，闡述氣動系統(tǒng)節(jié)能的方法和研究成果，分析各種節(jié)能方法研究的特點(diǎn)，并提出氣動系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)在未來一段時間內(nèi)的研究重心和發(fā)展方向。

1 壓縮空氣制備過程的節(jié)能方法

1.1 選用高效率的空壓機(jī)

空壓機(jī)是整個壓縮空氣系統(tǒng)的心臟，對系統(tǒng)能耗有重要影響。以電機(jī)功率占總功耗的90%為前提，螺桿式壓縮機(jī)的總氣動功率效率約為45.4%～57.2%，高于活塞式、葉片式壓縮機(jī)[5]。目前節(jié)能效果較好的永磁同步雙主機(jī)雙電機(jī)二級壓縮空壓機(jī)，等熵效率可達(dá)86%以上，相比直聯(lián)傳動的工頻機(jī)可節(jié)省30%～60%能耗。此外，供給空壓機(jī)清潔干燥的高品質(zhì)空氣，也能夠提高空壓機(jī)的工作效率，研究表明，空壓機(jī)吸氣溫度每增加3 ℃，壓縮機(jī)功耗將增加約1%。因此應(yīng)盡量將空壓機(jī)進(jìn)氣口置于室外溫度較低且干燥的區(qū)域[6]。除此之外，還要保障空氣輸入輸出暢通，過濾器堵塞將造成壓縮空氣壓力損失；干燥器效率下降，同樣會增加系統(tǒng)能耗。因此，空壓機(jī)后處理設(shè)備的工況監(jiān)測和及時維護(hù)也是系統(tǒng)高效工作的保證。

1.2 空壓機(jī)集群控制

空壓機(jī)變頻控制和實(shí)時工作臺數(shù)控制可有效降低制氣能耗，通常采用變速控制、串級主控、壓力帶控制和智能控制等[7-9]。例如根據(jù)用氣系統(tǒng)瞬時耗氣量的變化改變空壓機(jī)滿載運(yùn)轉(zhuǎn)的臺數(shù)，實(shí)現(xiàn)供需之間的實(shí)時平衡，可以有效減少空壓機(jī)耗電。蔡茂林等[2]基于流量供給氣動節(jié)能理論設(shè)計的智能控制器系統(tǒng)，節(jié)能效果可達(dá)30%～40%； AMOL S[10]研發(fā)了基于PLC控制器的空壓機(jī)集群控制系統(tǒng)，用于解決氣動系統(tǒng)壓力脈動，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時還可以延長設(shè)備的使用壽命。JOLANTA J等[11]研發(fā)的APC系統(tǒng)，可根據(jù)檢測數(shù)據(jù)分析執(zhí)行件分析氣壓需求情況，調(diào)節(jié)空壓機(jī)在20%～100%的額定功率之間工作，節(jié)約電力消耗。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)減少7.4%的空壓機(jī)能耗基礎(chǔ)上還可減少5%～10%的設(shè)備磨損，綜合成本降低15%。另外，Ingersoll-Rand，KAESER，HITACHI等公司均研發(fā)了空壓機(jī)集群控制系統(tǒng)。

1.3 空壓機(jī)余熱利用

提高氣動系統(tǒng)效率的另一研究方向為空壓機(jī)余熱回收利用。在空壓機(jī)日常運(yùn)行過程中，消耗電能的很大部分都被轉(zhuǎn)化成熱的形式散失掉了?？諌簷C(jī)工作過程中產(chǎn)生的熱量除輻射到環(huán)境和儲存于壓縮空氣自身外，剩余50%～90%可被回收利用。余熱能回收的形式一般是通過換熱器等設(shè)備將產(chǎn)生的熱量用于加熱空氣或水，典型的應(yīng)用包括輔助采暖、鍋爐補(bǔ)水預(yù)熱等。例如Atlas Copco公司開發(fā)了空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)，通過回收空壓機(jī)散熱能制備85～90 ℃的熱水[12]；SRIKHIRIN P[13]研究了吸收式制冷循環(huán)轉(zhuǎn)換技術(shù)，將空壓機(jī)低溫余熱作為熱源驅(qū)動制冷機(jī)，并通過熱泵技術(shù)提高熱能品位加以回收利用。

國內(nèi)學(xué)者在空壓機(jī)余熱利用方面也開展了深入研究，呂國錄等[14]以噴油螺桿式空壓機(jī)為研究對象，采用油路系統(tǒng)余熱回收為主、氣路系統(tǒng)余熱回收為輔的方式進(jìn)行水冷式余熱回收系統(tǒng)設(shè)計，其空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)如圖1所示。張慶營等[15]研究將空壓機(jī)余熱應(yīng)用到中央空調(diào)換熱系統(tǒng)中，滿足了辦公區(qū)冬季采暖需求，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。戴雨辰等[16]設(shè)計了一套余熱綜合利用方案，利用壓縮空氣廢熱驅(qū)動擴(kuò)散吸收式制冷系統(tǒng)來干燥壓縮空氣，并通過二次回收廢熱來生產(chǎn)熱水。青島北船重工利用空壓機(jī)冷卻水余熱取代鍋爐供熱，實(shí)現(xiàn)了職工采暖及生活用熱，該系統(tǒng)投資回收期約為3～4年，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[17]。在此研究領(lǐng)域，肖永偉、岑曦等[18-20]都在理論及實(shí)踐方面展開研究，取得了良好的節(jié)能效果。

圖1 空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)圖Fig.1 Waste heat recovery system of marine air compressor

2 壓縮空氣輸送環(huán)節(jié)的節(jié)能方法

2.1 分壓供氣技術(shù)

壓縮機(jī)的能耗與輸出壓力有很大關(guān)系，研究表明，供氣壓力每增加0.1 MPa，空壓機(jī)能耗將增加5%～10%，同時系統(tǒng)耗氣量將增加14%[21-22]。在目前的實(shí)際應(yīng)用中，很多空壓機(jī)的供氣壓力都設(shè)定為系統(tǒng)需要的最高壓力，通過減壓處理后向低壓用氣設(shè)備供氣，造成巨大的能量損失。根據(jù)式(1)氣動功率計算方法，結(jié)合式(2)節(jié)流效率計算方法，將氣源壓力為6.3 MPa的壓縮空氣降至0.5 MPa使用，節(jié)流效率約為38.8%，其節(jié)流損失能量大約是使用能量的1.6倍，實(shí)際應(yīng)用中的能量損失比該計算值還要大[23]。

(1)

式中，P—— 氣動功率

p1—— 壓縮空氣的絕對壓力

p0—— 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力

Q1,Q0—— 壓縮狀態(tài)下和換算到標(biāo)況下的氣體體積流量

(2)

式中，η—— 節(jié)流效率

Ed,Eu—— 對應(yīng)節(jié)流口上游和下游的氣體能量

Pd,Pu—— 對應(yīng)節(jié)流口上游和下游的氣動功率

另外，供氣壓力過高還會增加輸氣管路的泄漏量，加劇系統(tǒng)耗能，可見降低系統(tǒng)壓力是實(shí)現(xiàn)壓縮空氣系統(tǒng)耗能的另一有效措施。因此，在滿足用氣需求的前提下，應(yīng)盡可能降低空壓機(jī)的供氣壓力，對局部有較高壓力需求的場合采用增壓器增壓，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)分壓供氣。

在局部增加技術(shù)研究方面，樊陽等[24]提出了一種能量回收增壓調(diào)節(jié)器(VBA-R)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該研究引入氣動功率的概念對其能量效率進(jìn)行了評估，研究結(jié)果表明，隨著供給壓力和流量消耗的增加，能效呈現(xiàn)降低趨勢；當(dāng)回收腔直徑與增壓腔直徑比值接近1.3時，增壓器的效率最高。與傳統(tǒng)的VBA增壓調(diào)節(jié)器相比，VBA-R可實(shí)現(xiàn)增壓比提高15%～25%，效率提高5%～10%。

1.驅(qū)動腔A 2.活塞 3.增壓強(qiáng) A 4.氣源 5.回收腔A6.回收腔B 7.單向閥 8.增壓腔B 9.活塞桿 10.驅(qū)動腔B11.電磁開關(guān) 12.磁性環(huán) 13.二位七通電磁閥 14.調(diào)節(jié)器 15.動力源圖2 帶能量回收的增壓器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure schematic diagram of booster regulator with energy recovery

王海濤等[25]基于傳統(tǒng)增壓泵的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計了新型閥芯，實(shí)現(xiàn)了單行程供氣，從而節(jié)省了吸氣行程驅(qū)動氣體的消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)約系統(tǒng)耗氣30%。石巖等[26]均在氣動系統(tǒng)局部增壓技術(shù)方面開展了相關(guān)研究，取得了顯著的節(jié)能效果。

2.2 減少管道壓力損失和泄漏

根據(jù)氣動系統(tǒng)功率的評估和測量方法，壓縮空氣從氣罐中到執(zhí)行件應(yīng)用的過程中，預(yù)處理階段的效率約為85%～90%，后冷卻器、干燥器和過濾器的效率分別約為99%，90%～96%和95%，輸送和消耗過程中的效率約為70%～85%[5]，可見氣動系統(tǒng)輸送過程的效率是較低的。產(chǎn)生損失的主要原因包括：輸氣管路沒有高低壓之分；輸氣壓力脈動頻繁； 過多的彎頭、彎管； 管路損壞造成了空氣泄漏。因此提高壓縮空氣輸送環(huán)節(jié)的效率，減少浪費(fèi)也可提高氣動系統(tǒng)效率。

研究表明，壓縮空氣在管路流動過程中的壓力損失與管路直徑的五次冪成反比，與管路的長度成正比。在各類應(yīng)用場合中，大型復(fù)雜氣動管網(wǎng)供氣過程存在大量沿程損失，因壓縮空氣傳輸調(diào)度不合理造成的能量損失占?xì)鈩酉到y(tǒng)能耗的15%左右[27]。為減少沿程損失，首先應(yīng)該合理布局管路系統(tǒng)，壓縮空氣從空壓機(jī)輸出到用氣設(shè)備的壓力損失不應(yīng)超過空壓機(jī)排氣壓力的10%。GAI Y等[28-29]根據(jù)氣動管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的供需特點(diǎn)，研究提出了一種智能氣動管網(wǎng)的節(jié)能供應(yīng)策略，并通過實(shí)踐驗證了該節(jié)能供應(yīng)策略的有效性。同時，在氣動管路末端，要盡量縮短閥與缸連接管路，例如換向閥應(yīng)該盡可能安裝在氣缸附近，有利于減少沿程損失。

管路泄漏也是造成氣動系統(tǒng)能源浪費(fèi)的一個重要因素, 實(shí)際生產(chǎn)過程中壓縮空氣的泄漏量通常占供氣量的10%～30%，管理不善的情況下甚至可能更高。高壓氣管上1個直徑1 mm的小孔每年損失高達(dá)約3200 kW·h，而這樣的泄漏小孔在實(shí)際的氣動系統(tǒng)中多達(dá)成百上千。泄漏的原因通常歸咎于設(shè)備使用中的零部件老化或破損，因此定期檢查輸氣管道接頭的密封情況和檢測未知的泄漏小孔非常重要。相應(yīng)的泄漏點(diǎn)檢測技術(shù)也逐步成為氣動系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。

3 壓縮空氣使用過程中的節(jié)能方法

3.1 排氣能再利用

典型氣動系統(tǒng)在回程時將氣缸中的壓縮空氣直接排向大氣，造成飽含大量氣體壓縮能的空氣白白浪費(fèi)，因此，對氣缸排氣腔的壓縮空氣回收再利用可提高系統(tǒng)效率。

表1為目前對排氣腔壓縮空氣進(jìn)行回收的主要方式及特點(diǎn)。

表1 常見排氣回收方式及特點(diǎn)Tab.1 Commonly used exhaust recovery methods and characteristics

其中，通過氣罐回收后再利用的方法出現(xiàn)較早，應(yīng)用較為廣泛，主要是將排氣腔的壓縮空氣存儲并作為低壓執(zhí)行元件的氣源，例如用作驅(qū)動氣缸回程等。研究表明，氣缸排氣能回收再利用可以節(jié)約40%以上的壓縮空氣，最高節(jié)約耗氣量將近50%。鄭配玉等均在此方面有深入的研究[30]。LI T C等[31]研究了帶增壓處理的排氣回收回路，其結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，將排氣腔中的壓縮空氣通過單向節(jié)流閥和二位四通閥輸入氣罐，經(jīng)過增壓處理后重復(fù)利用。

圖3 帶有增壓器的排氣回收節(jié)能回路Fig.3 Exhaust recovery energy-saving circuit with booster

日本學(xué)者小根山尚武[32]研究在氣缸排氣回路中增加真空產(chǎn)生組件，利用氣缸排氣流經(jīng)噴嘴和擴(kuò)散管轉(zhuǎn)化為真空能量儲存在氣罐中。在國內(nèi)，遲英姿[33]也開展了相關(guān)研究，實(shí)現(xiàn)了將排氣過程中具有的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)壓能回收再利用。另外，南京理工大學(xué)SMC氣動技術(shù)中心利用排氣能驅(qū)動轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)置發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了排氣能轉(zhuǎn)換為電能儲存在蓄電池中[34]。

以上排氣能回收方法需要在氣動系統(tǒng)中額外配備適當(dāng)大小的氣罐和必要的組件，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，而且儲蓄在氣罐中的能量一般較少，驅(qū)動能力稍弱，一定程度上影響了氣動系統(tǒng)的運(yùn)行效率。近些年，出現(xiàn)了將排氣腔中壓縮空氣能量直接利用的方法，如YANG A等[35-36]使用1個開關(guān)閥將氣缸的排氣腔與進(jìn)氣腔連通，將排氣腔中的部分壓縮空氣輸送到進(jìn)氣腔中，節(jié)約了進(jìn)氣腔空氣消耗量，實(shí)驗表明可節(jié)約10.9%～29.5%的壓縮空氣。DOLL M[37]提出在由4個開關(guān)閥構(gòu)成的橋式回路中增加1個開關(guān)閥將氣缸的進(jìn)氣腔和排氣腔連通，通過優(yōu)化開關(guān)閥通斷時序，將排氣腔中的部分氣體引入進(jìn)氣腔進(jìn)行回收再利用，達(dá)到節(jié)能的目的。此外，徐池[38]將氣缸進(jìn)氣腔和排氣腔通過換向閥分別與小型空壓機(jī)的進(jìn)排氣端連接，如圖4所示，可以實(shí)現(xiàn)將排出的氣體經(jīng)過增壓后直接利用，通過控制空壓機(jī)轉(zhuǎn)速還可以調(diào)節(jié)進(jìn)排氣流量，實(shí)現(xiàn)活塞的速度變化，實(shí)驗表明該方法可節(jié)約74%的壓縮空氣。

圖4 排氣回收利用回路Fig.4 Exhaust air recovery circuit

直接回收利用法結(jié)構(gòu)簡單、占據(jù)空間小、節(jié)約耗氣比例高，較排氣能回收存儲再利用方法有明顯的優(yōu)勢，是目前氣動節(jié)能研究的一個重要方向。

3.2 進(jìn)排氣獨(dú)立控制策略節(jié)能方法

近些年國內(nèi)外學(xué)者通過優(yōu)化供排氣方案，實(shí)現(xiàn)充分利用壓縮空氣膨脹能做功提升氣動系統(tǒng)效率。如PAUL H等[39]采用2個三位四通電磁閥控制氣缸進(jìn)排氣，其回路如圖5所示，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣獨(dú)立控制。通過遺傳算法對電磁閥的通斷時序進(jìn)行優(yōu)化求解，較傳統(tǒng)進(jìn)排氣方式可節(jié)約29%的壓縮空氣。另外，通過在排氣回路中加入減壓閥構(gòu)成雙壓力供氣節(jié)能回路，在氣缸水平工況下可節(jié)約25%的壓縮空氣，豎直安裝時可節(jié)約75%的壓縮空氣[40]。

圖5 采用2個三位四通閥的節(jié)能回路Fig.5 Energy-saving circuit with two three position four way valves

KRZYSZTOF J研究分析指出，在由如圖6所示的橋式氣動回路中，活塞工作行程進(jìn)排氣控制主要包括三個階段：第一個階段進(jìn)排氣閥均打開，活塞加速，時長t1；第二個階段關(guān)閉進(jìn)閥，活塞減速，時長t2；第三個階段為穩(wěn)定活塞位置并增強(qiáng)出力剛度，此階段根據(jù)需要開啟相應(yīng)閥件，時長t3。基于此分析，以節(jié)能為目標(biāo)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算獲得3個進(jìn)排氣時刻點(diǎn)的值。實(shí)驗結(jié)果表明，根據(jù)結(jié)算結(jié)果進(jìn)行回路進(jìn)排氣控制較傳統(tǒng)方式可節(jié)約55%～65%的壓縮空氣[41]。石月等[42-44]也提出類似的方法，在氣缸通入一定量壓縮空氣后停止進(jìn)氣，由空氣膨脹驅(qū)動剩余行程，可減少約70%的壓縮空氣消耗量。

圖6 節(jié)能回路組成及閥件通斷時序Fig.6 Composition of energy-saving circuit and valves’ on-off sequence

在通過進(jìn)排氣策略實(shí)現(xiàn)氣動系統(tǒng)節(jié)能方面，DU H等[45]基于圖7所示的橋式氣動回路，研究討論了利用數(shù)學(xué)優(yōu)化獲得進(jìn)排氣時序，以實(shí)現(xiàn)減少系統(tǒng)耗氣的方法。通過系統(tǒng)建模及AMPL優(yōu)化手段實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)的進(jìn)排氣通斷時序求解。結(jié)果表明，基于優(yōu)化獲得的通斷時序不但能夠大幅提高壓縮空氣的利用率，還可提高系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)性，較傳統(tǒng)回路節(jié)約耗氣可達(dá)70%[45-47]。

圖7 采用5個開關(guān)閥的氣動節(jié)能回路Fig.7 Pneumatic energy-saving circuit with five on-off valves

4 節(jié)能閥件

通常閥件節(jié)能研究主要集中在改善內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)、降低氣體通過元件的阻力損失，以及減少空氣泄漏、降低閥件的耗電量等方面。例如， VQ4000/5000型及VZ5000系列高效節(jié)能電磁閥，其耗電量小、流量大、壽命長、響應(yīng)快，通過高效磁路和加工公差的有機(jī)結(jié)合，該電磁閥的功率僅為傳統(tǒng)電磁閥的5%。

伴隨大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)發(fā)展，節(jié)能閥件的研究已經(jīng)轉(zhuǎn)向集成有智能控制系統(tǒng)的多功能閥，可實(shí)現(xiàn)在感知與滿足系統(tǒng)工作要求前提下，降低系統(tǒng)耗能，AS-R/AS-Q節(jié)能閥，通過減少非工作行程的壓力實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能，平均節(jié)約耗氣25%[48]。Festo公司推出一種的智能閥件Festo Motion Terminal VTEM，其結(jié)構(gòu)如圖8所示。該閥集閥體、智能控制系統(tǒng)為一體，構(gòu)成1個智能閥島，通過Motion App軟件編程，可實(shí)現(xiàn)換向閥、比例流量閥、比例壓力閥等超過50種以上的功能[49]。

圖8 Festo數(shù)字控制終端Fig.8 Festo Motion Terminal

在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，該閥采用壓電陶瓷作為先導(dǎo)閥開關(guān)形式，反應(yīng)靈敏，耗電量低，使用壽命高，結(jié)合智能控制系統(tǒng)可等效實(shí)現(xiàn)多種換向閥功能，圖9為實(shí)現(xiàn)三位四通閥功能的等效回路圖。

圖9 Festo Motion Terminal(數(shù)字控制終端)VTEM等效換向閥閥功能Fig.9 Equivalent directional valve function of Festo Motion Terminal VTEM

5 結(jié)論

綜上所述，氣動系統(tǒng)的能耗占全球工業(yè)化生產(chǎn)總能耗的比例高，節(jié)能空間巨大，當(dāng)今全球能源供應(yīng)緊張，特別是我國要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排目標(biāo)，對于高耗能、低效率的氣動系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能方法研究，提高系統(tǒng)效率是一個重要課題。未來氣動系統(tǒng)節(jié)能的主要研究重點(diǎn)包括：排氣能再利用，進(jìn)排氣獨(dú)立控制策略節(jié)能方法，節(jié)能閥件設(shè)計。

在氣動系統(tǒng)節(jié)能方法研究中，充分利用壓縮空氣膨脹能已成為重要的研究方向，排氣回收再利用的方法存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適應(yīng)壓力范圍窄，還會一定程度上影響氣動系統(tǒng)運(yùn)行效率等問題，而通過數(shù)字閥件控制進(jìn)排氣時序?qū)崿F(xiàn)輸入能量和執(zhí)行元件運(yùn)行需求相匹配的方式具有智能化程度高、節(jié)能效果好、適用范圍廣等優(yōu)勢，通?？晒?jié)約耗氣50%～85%的壓縮空氣，已經(jīng)成為當(dāng)前氣動系統(tǒng)節(jié)能的主要研究方向。