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2014年 第47卷 第11期    刊出日期：2014-11-18

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发电

1 000 MW机组汽泵密封水多级水封问题分析及治理

李大才

2014, 47(11):  1-4.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.1.3

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为减少1 000 MW超超临界机组汽泵多级水封发生的问题,诸如水中进油、油中进水、真空泄漏、频繁溢流等,在对汽泵及密封水和多级水封深入研究的基础上,提出了针对以上问题的控制措施,并通过系统和运行优化,使问题得到了解决,保证了机组长期安全、稳定和经济运行,其治理措施可为同类型机组提供借鉴。

水轮机固定导叶涡街的动力学分析与燕尾修型研究

王东, 张思青, 张云龙

2014, 47(11):  5-9.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.5.4

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卡门涡的脱落与叶片尾部形状密切相关,为了研究固定导叶燕尾后缘对卡门涡脱落的影响,运用涡动力学理论对固定导叶涡量场进行分析,寻找涡街输运的一般规律;并对混流式水轮机的双列叶栅进行数值模拟,对原型和燕尾型固定导叶尾迹涡量场和压力脉动进行比较。数值计算结果表明：与原型相比,燕尾型固定导叶尾迹的涡量值和压力脉动相对减小。燕尾开叉角起到了延长涡街输运距离的作用,同时限制了新生漩涡的生长空间,降低了涡街能量;燕尾后缘对于卡门涡的脱落具有抑制作用,减弱了卡门涡的破坏能力。

600 MW发电机转子不稳定振动分析及控制

魏继龙, 杜君文, 刘俊汉, 汤志辉, 徐伟光

2014, 47(11):  10-13.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.10.3

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某电厂600 MW氢冷发电机转子自投产后,发电机轴承振动、轴振动随负荷增加而大幅度增加。通过有功负荷变化试验、转子电流变化试验和氢气温度变化试验发现,其主要原因是发电机转子制造工艺欠佳,热态下部件膨胀变形后在端部产生了新的质量不平衡,造成三阶振型,引起振动增加。在计算转子热变形的振动幅值和相位并综合考虑冷、热态下的振动均衡的基础上,在发电机转子端部加重,有效地控制了带负荷后的发电机振动。

火电厂炉膛进口火焰检测器运行可靠性分析与改进

华国钧, 孙长生, 郭为民, 丁俊宏, 王蕙

2014, 47(11):  14-19.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.14.5

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为了解火焰检测系统运行中存在的问题,交流故障处理经验与教训,探讨提高火焰检测系统运行可靠性的措施,中国自动化学会发电自动化专业委员会（以下简称发电专委会）组织,对电力行业发电厂锅炉炉膛火焰检测系统运行情况进行了调研。对调研情况进行总结,通过对不同火焰检测系统的性能、技术特点与实际应用可靠性的对比分析,得出了目前运行的分体式火检优于一体化火检的结论,通过火检存在主要问题处理与改进方法的讨论,给出了火检维护注意事项;最后提出了开展专题研究的建议,供从事相关工作的人员参考。

提高火电厂汽轮机组性能技术研究与应用

高登攀, 牛志军, 程代京, 朱小令

2014, 47(11):  20-25.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.20.5

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基于火力发电企业属“技术密集型”产业的特点,针对企业当前发展中的突出矛盾,以理论为根据,阐述汽轮机组存在的问题和提高整体性能的方向以及实施综合改造的技术思想、路线、方法、措施与方案。以生产实际为例,阐述如何运用逻辑分析判断问题原因,提出切实可行的改造措施与方案,并付诸于实施以及所取得的显著效果。

300 MW机组过热器喷水减温控制研究与改进

郑伟, 赵猛

2014, 47(11):  26-29.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.26.3

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某电站300 MW机组在过热器主蒸汽温度喷水减温控制中,存在喷水不均匀、现场设备故障频发和面对扰动温度失调等现象,严重影响了机组运行的可靠性和经济性。为了改善对过热器主蒸汽温度的控制调节,通过应用温差控制和自适应控制,增加抗积分饱和功能和微分前馈逻辑,以及改进现场设备等方法,使喷水减温控制取得了良好的效果。机组实际运行结果表明,优化改进达到了预期目的,从而保证了机组运行的安全高效。

从机组轴瓦烧蚀浅谈运行汽轮机油质维护

董晔, 王笑微

2014, 47(11):  30-33.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.30.3

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从某电厂4号机组汽轮机轴瓦烧蚀问题入手,对该机组汽轮机油进行分析检测,得出油品运行中受热氧化是导致运行油油质劣化、汽轮机轴瓦烧蚀的主要原因,新油热氧化安定性较差是另一影响因素。据此,从多方面对运行汽轮机油的维护工作进行探讨,包括严格进行新油验收,提高机组检修质量,消除油系统缺陷和加强油质监督及维护等,以期提高汽轮机油管理及维护水平,确保发电机组运行的安全性及经济性。

中国压水堆核电厂调试标准体系研究

柯磊磊, 陈军, 曹聪敏, 秦雁枫, 王鲲

2014, 47(11):  34-39.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.34.5

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目前中国压水堆核电厂调试标准体系框架已形成,但经过行业实践发现现有压水堆核电厂调试标准体系仍不理想,体系的修订及完善仍是行业内探讨的课题。针对美、法等核电先进国家核电调试标准体系的研究以及中国现行压水堆核电厂调试标准体系和常规电力调试标准体系等的研究,提出了针对中国压水堆核电厂调试领域一般通用标准体系的修订及完善建议,并给出了体系框架顶层设计蓝图及相关要点。

电网

接地网设计理念及其工程实践

李谦, 张波

2014, 47(11):  40-45.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.40.5

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为适应电网发展对接地网安全性越来越高的要求,安全性分析逐步成为接地网设计的基点。以典型的高土壤电阻率站址220 kV变电站设计和施工为例,结合现场实测和仿真计算,分析不同降阻阶段接地网特性参数的安全性与投资预算的关系,阐明了对于站址土壤条件不理想的情形。在首先满足接地网特性参数（接地故障下地网导体电位升高、场区压差、场区跨步电压和接触电压等）符合一、二次设备运行和人员安全要求的前提下,科学地选择接地阻抗设计值,取得较优的经济性,达到安全性和经济性平衡的设计理念,给出了安全性和经济性分析在接地网设计中的应用评价方法。

机场冷热电联供系统雷电侵入波特性仿真分析

罗日成, 胡宗宇, 陈冠军, 张昇, 张巍, 李稳

2014, 47(11):  46-52.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.46.6

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分布式冷热电联供（DES/CCHP）将是未来电网研究的一个新方向。随着冷热电联供系统规模、容量的增大,以及并网运行,系统安全运行问题日益凸显,其中雷电侵入波成为影响联供站安全、稳定运行的重要因素。分析了某大型民用机场的冷热电联供系统电气结构,然后,利用电磁暂态分析软件（ATP/EMTP）对该系统遭受雷电波入侵后在联供站电气设备上产生的过电压进行仿真计算,分析了不同雷击点、不同冲击接地电阻和避雷器安装位置等因素对雷电侵入波过电压的影响,并提出了在低压设备侧加装避雷器的解决方案,为改善联供站防雷设计提供参考。

高压输电线路耦合共振除冰技术分析

吕锡锋, 何青, 赵晓彤

2014, 47(11):  53-58.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.53.5

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高压输电线路除冰是电网安全运行的有力保障,为提高线路的除冰效率,提出一种耦合共振除冰方法。重点对覆冰导线做动力特性分析和实验测试,计算分析圆柱形、椭圆形和扇形雨凇导线的共振除冰频率,并考察覆冰区域应力分布,通过与实验结果比较发现,覆冰导线共振产生的应力大于覆冰破碎强度,论证了该方法的有效性和可行性,为输电线路耦合共振除冰提供参考依据。

超高压交流输电线酒杯型塔塔窗内部磁场测量与仿真

唐波, 朱建雄, 方书博, 张弓达, 张瑞

2014, 47(11):  59-63.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.59.4

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目前,超高压交流输电线路使用较多的是酒杯型塔,运行线路空间磁场强度沿酒杯型塔不同位置分布水平不同。随着超高压线路带电作业的开展,对登塔带电作业人员的安全防护提出了较高要求。由于铁磁性材料对磁场分布具有一定的畸变作用,为了明确铁塔内磁场分布水平,确认工作人员在塔窗内工作时受磁场强度影响情况,测量了500 kV交流线路酒杯型塔典型位置点的磁场强度,并仿真计算了测量点处沿铁塔表面的磁场分布水平,测量与计算结果具有较好的一致性。计算与实测结果表明：酒杯型塔塔窗内磁场分布水平远小于国际非电离辐射防护委员会推荐的工频磁场职业暴露值,不会对带电作业人员健康产生影响,带电作业人员在进行500 kV交流线路带电作业时无需对磁场采取防护措施。

局部放电全站定位综合算法

刘怀东, 吴贺, 王曦冉, 李青, 王成飞

2014, 47(11):  64-69.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.64.5

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提出了一种适用于变电站大范围监测的局部放电定位算法。该算法基于接收信号指示强度（RSSI）,结合传感器数据实际情况补充计算节点。与传统三边加权定位方式不同,引入不定量条定位中垂线与三边区域共同加权。该模型考虑现实情况下放电位置在高度轴上与传感器群不在一个平面的情况,通过中垂线的引入可以有效地抑制定位误差。实验结果表明,所提出的改进定位模型能有效地匹配现实放电监测硬件,定位误差小于传统三边加权定位,结果符合工程要求。

京津唐电网负荷特性分析及预测

樊昊, 谢国辉

2014, 47(11):  70-74.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.70.4

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关注分析经济发展水平与能源分布对电网负荷特性的改变,将有助于调整与制定相应的用电计划,合理调度发电,降低发电成本,确保安全可靠供电。分析了2005—2013年京津唐电网电力消费特点及负荷的年度变化趋势和月度规律,并对夏季典型日和冬季典型日进行了分析。进一步的,结合国家政策的变化和调整,对2014—2016年电力需求及负荷特性进行了预测,为有序用电、需求侧管理以及制定节能减排政策等提供参考。

电网线损率评价方法

陈哲, 陈士方, 张晓林

2014, 47(11):  75-78.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.75.3

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电网线损率是电网企业的一项重要综合性技术经济指标。以分压线损率为理论依据,利用等效关系,提出了一种评价线损率指标高低的新方法,即“电量比重评价法”。实践证明,该方法普遍适用于省、市、县等各级电网企业,方便快捷、简单实用,解决了电网企业之间线损率指标高低不能有效评价的问题。

新能源

双馈异步风电机组模拟惯量响应控制技术综述

杨列銮, 丁坤, 汪宁渤

2014, 47(11):  79-83.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.79.4

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通过模拟惯量控制策略,双馈异步风电机组（DFIG-WTG）可以实现惯量响应,提高电力系统的频率稳定性。综述了3类双馈异步风电机组的模拟惯量响应控制策略：一是在MPPT控制策略中引入频率偏差或其导数,通过增益、比例积分（PI）控制器等控制环节后,得到双馈风电机组转矩或有功功率的补充控制参考值;二是当发生频率扰动时,屏蔽MPPT控制策略,采用瞬时有功功率超发实现模拟惯量;三是采用磁链幅值相角控制（FMAC）策略实现模拟同步发电机控制。通过合理的参数设定,理论上3种控制策略均可以最大化利用风电机组的转子动能。

分布式光伏发电系统监控网络路由重建方法

刘振, 傅质馨, 袁越, 赵敏, 李乔木

2014, 47(11):  84-88.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.84.4

摘要 ( )   PDF (1332KB) ( )  

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无线监控技术可为分布式光伏发电系统构建灵活可靠的监控网络。提出了基于分级扩散协议的监控网络的路由构建方法,针对监控网络中失效传感器节点（简称节点）造成的数据传输丢失问题,提出了基于二进制粒子群算法的监控网络路由重建方法,通过更换少量数目的节点,重建最多数目的路由路径。仿真结果表明,提出的方法有效地减少了监控网络数据传输的丢失,能提高监控网络运行的可靠性。

储能锂电池组串现场容量试验方法研究

陈豪, 王海滨, 李娜, 白恺, 刘汉民, 李智

2014, 47(11):  89-94.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.89.5

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储能锂电池组串由大量锂电池串并联组成,由于其电压高、电流大、容量大,无法使用电动汽车锂电池模组容量试验方法。描述了储能锂电池组串容量的定义,分析了充放电倍率、温度、充放电截止电压对锂电池容量试验的影响,比较了锂电池容量试验标准,并根据不同厂家电池组串容量试验方法,提出了一种具有通用性的储能锂电池组串现场容量试验方法,该试验方法对储能电池维护工作具有指导作用。

基于改进细菌群体趋药性算法的风-蓄-火联合调度

韩花荣, 张晶, 徐婧劼, 范镇南

2014, 47(11):  95-100.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.95.5

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具有随机性与波动性的风电直接接入电网后,给电网的调度运行带来很大的风险。针对风电出力的随机性,结合抽水蓄能电站削峰填谷特点,利用风电场景模拟风电出力波动,编制日前发电计划,引入时前调度模型修正各机组出力,建立了含风-蓄-火联合系统的优化调度模型,并利用改进的细菌群体趋药性算法求解该模型。用IEEE-10机组标准算例进行仿真,仿真结果验证了所建调度优化模型的合理性及算法的有效性,模型可供制定含风电和抽水蓄能的电力系统发电调度方案时参考。

基于逆变器调相控制的无功遥调技术在大中型并网光伏发电站中的应用

王阳, 查正发, 于玮, 池凤泉, 谢珍建, 许文超

2014, 47(11):  101-107.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.101.6

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大中型光伏电站并网发电给电力系统的安全稳定及经济运行调度带来了很大的困扰和全新的挑战。基于逆变器调相控制的无功遥调技术的成功研发运用将完全改变传统的光伏发电站无功补偿的概念。以理论分析和实践验证证实：配置满足国家标准（GB/T-19964—2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》）逆变器的光伏发电站无须额外配置无功补偿装置（SVC或SVG）,其无功出力范围和动态响应时间足以满足电网对新接入电源的要求。这将为造价昂贵的光伏发电站节省大量资金,也可避免无功补偿装置的运行损耗。

基于时间延迟的风机齿轮箱状态优化维修

张路朋, 赵洪山

2014, 47(11):  108-111.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.108.3

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风电机组运行环境恶劣,故障频发,尤其以齿轮箱的故障居多,造成风机整体维修成本偏高。针对以上问题,提出了一种基于时间延迟的状态优化维修策略,在时间延迟模型的基础上考虑振动监测信号,先结合故障数据和状态监测数据求得齿轮箱的比例危险函数和可靠度函数,再采用单位运行时间内平均维修费用最小的方法优化得到最优状态维修阈值,最后依据该阈值实施风机齿轮箱的优化状态维修。通过对某风电场仿真分析,求得了最优状态维修阈值,并制定了维修策略。仿真结果证实了该策略在避免过度维修和维修不足问题以及节约维修成本方面的有效性。

智能电网

智能变电站过程层网络风暴的分析与处理

黄天啸, 刘平, 辛光明, 王沛然, 王媛

2014, 47(11):  112-115.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.112.3

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智能变电站过程层网络的正常运行是变电站正常运行的必要保障,网络风暴会对站内网络信息传输及相关设备造成影响,进而对变电站正常运行造成危害。根据SV报文和GOOSE报文的结构,计算其在交换机中的传输速率,对网络风暴的形成机理进行了分析,并评估了SV报文网络风暴和GOOSE报文网络风暴对站内各装置造成的影响。以某变电站中发生的一次网络风暴为例,根据网络分析仪记录的全站报文以及交换机连接关系发现网络风暴,采用断开冗余链接或故障设备的处理方法,并提出了通过报文校验、虚拟局域网技术和生成树协议避免发生网络风暴的建议。

智能变电站中性点非有效接地系统接地保护研究

刘建华, 刘鹏, 张少冉, 元航, 王冬

2014, 47(11):  116-120.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.116.4

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接地保护是电力系统继电保护的重要组成部分,传统的接地保护装置存在可用故障信息有限、响应速度慢、算法复杂、可靠性低等问题,严重影响供电质量和运行效率的提高。智能变电站为解决单相接地保护提供了新的思路,以多智能变电站为基础,构筑区域集控式智能供电体系,通过GOOSE网络实现信息共享,构造故障识别与隔离系统,对站内信息集中处理、综合判断,采用基于分布式终端之间对等交换数据的智能控制技术,提出零序全电流功率方向原理,重点研究基于多判据的单相接地保护判据的构造以及GOOSE网络传输关键技术,保证了单相接地保护的选择性与可靠性,有效解决了传统保护方式存在的各种问题,为智能变电站多判据继电保护的实现提供了理论分析基础。

电力规划

上海地区发展电动汽车的综合效益分析

施泉生, 刘晔, 孙波

2014, 47(11):  121-126.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.121.5

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随着环境与能源问题日益严峻,发展电动汽车成为国家关注的焦点问题之一。为了引导电动汽车在上海电网区域的发展,建立了电动汽车的节能减排模型,并在此基础上分析了未来3个阶段上海区域内电动汽车的节能减排效益。同时,电动汽车储能作为电网的可调度资源,不同的调度方式会给电网带来不同的影响,以2015年上海的典型日负荷为例,针对不同类型的电动汽车进行了分析。结果表明,电动汽车的合理调度可以平滑负荷曲线,减小峰谷差,提高电网运行可靠性、经济性,还可以有效的节约不可再生能源,并减少温室气体CO₂的排放,具有良好的环境效益。

全寿命周期成本电网规划的灵敏度分析模型

苏卫华, 管俊, 杨熠娟, 李倩玉, 高赐威

2014, 47(11):  127-133.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.127.6

摘要 ( )   PDF (1768KB) ( )  

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在建立电网规划方案的全寿命周期成本模型的基础上,重点研究了可靠性成本的分析计算,提出了一种针对居民用户的需求侧单位缺电成本的求解方法。进一步提出了全寿命周期成本灵敏度分析模型,用于对比不同影响因素对电网规划方案的全寿命周期成本的影响程度。结果显示全寿命周期成本模型能够全面反映配网规划的综合成本,所得的决策方案是真正意义上的最优方案;灵敏度分析模型可以使决策者更好地把握相关因素的影响,有助于方案的选取。

电网建设与社会经济发展协调性评价研究

吴鸿亮, 陈颖, 王玲

2014, 47(11):  134-139.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.134.5

摘要 ( )   PDF (1281KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

如何促进电网建设和社会经济协调发展是电网建设管理者面临的一项重大课题。建立了社会经济发展和电网建设水平评价指标体系,引入模糊积分构建发展水平评价模型,以及二者协调性评价模型,并以A市“十一五”发展为例进行验证。结果表明,构建的模型能够较好地分析电网建设和社会经济发展协调性评价问题,具有良好的可操作性,评价结果客观、科学。

能源互联网技术框架研究

周海明, 刘广一, 刘超群

2014, 47(11):  140-144.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.140.4

摘要 ( )   PDF (2133KB) ( )  

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为满足未来提高可再生能源应用比例,减少环境污染等能源供用要求,研究了与未来能源资源约束条件和应用技术水平相匹配的能源供应与消费技术框架。相对于传统的能源供应体系,这种基于先进信息技术的“能源互联网”技术框架能够发挥能源综合应用和负荷侧互动技术优势,整体优化能源供给与消费,提高能源的整体利用效能。

输配电网利用水平的宏观分析方法及日本案例研究

何博, 李立理, 张义斌, 胡波

2014, 47(11):  145-149.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.145.4

摘要 ( )   PDF (2055KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过分析一个国家或地区的电力宏观统计数据,能够一定程度揭示其输配电网利用水平的历史发展规律及其与全社会电力需求增长之间的关系。提出了一组反映输配电网整体利用率的利用水平指标以及该指标的近似估算方法和一组反映输配电网发展速度与用电需求增长速度之间相对关系的发展弹性系数指标。为验证所提两组指标的实用性,分析了日本1963—2011年电力工业发展数据,绘制了历史曲线图,从利用水平的角度研究了日本输配电网的发展规律。算例分析结果表明,在特定阶段日本电网建设超前于经济发展,不同电压等级电网利用水平发展趋势有较大差别,电网利用水平受经济发展水平和经济波动影响明显。

节能与环保

燃煤电厂超低排放的减排潜力及其PM_2.5环境效益

王临清, 朱法华, 赵秀勇

2014, 47(11):  150-154.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.150.4

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燃煤机组在燃用低硫优质煤的基础上采用先进的大气污染控制技术设备,实施主要大气污染物的超低排放,在新建机组与改造机组上均是可行的。长三角、京津冀的燃煤电厂实施超低排放环保改造后,与现有燃煤电厂排放的污染物相比,SO₂、NO_x和烟尘以及烟尘中一次PM_2.5减排比例均在90%以上,SO₃减排幅度也达到70%左右。采用MM5+CULPUFF耦合模型,以江苏省为例,定量模拟研究了2012年江苏省火电厂排放的大气污染物对各地级市PM_2.5的影响,结果表明,对各市贡献的日均浓度最大值介于27.3~42.9 μg/m³,平均为35.28 μg/m³,其中二次PM_2.5占87.4%;实施超低排放后对各市贡献的日均浓度最大值介于6.2~12.5 μg/m³,平均为9.43 μg/m³,其中二次PM_2.5占91.7%。

中国电力生产碳减排潜力自下向上测算及方法研究

霍沫霖, 邢璐, 单葆国, 贾德香

2014, 47(11):  155-160.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2014.11.155.5

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创建测算方法及公式以评估中国电力生产中各项碳减排技术的减排潜力,促进测算结果可重复、可比较,并自下向上分析到2015、2020、2030年相对于2005年技术冻结情景的减排潜力,识别出行业重点减排技术。结果显示,规划情景下电力生产碳排放强度到2030年将比2005年水平下降38%,达到目前发达国家平均水平;技术加强发展情景下,由于核电、风电、光伏、水电、燃气、超(超)临界等低碳发电技术和碳储存技术加强减排,到2030年排放强度可下降53%,达到目前发达国家先进水平。无论规划或加强情景,水电、核电、陆上风电、生物质发电均为减排量最大的技术。