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2018年 第51卷 第2期    刊出日期：2018-02-05

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2018, 51(2):  0-0. 

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电网

输电线路斜置角锥装配式基础承载性能试验研究

张强, 郑卫锋, 赵庆斌

2018, 51(2):  1-6.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201604144

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混凝土板条与型钢支架联合的斜置角锥装配式基础通过在支架布置型式与连接方式上的改进与优化，使得基础受力更加合理，可有效节约材料用量。通过在回填黏土中开展与塔腿主斜材一致的受拉、受压真型试验，模拟基础实际受荷工况，分析其荷载位移曲线、地表竖向位移、地表裂缝、型钢支架应力应变关系及基底土压力分布规律等，验证其受荷力学性能与承载机理。试验结果表明，基础的极限上拔承载力达到设计荷载的1.5倍、极限下压承载力达到设计荷载的1.8倍，型钢支架仍处于弹性状态，理论计算值与试验值基本吻合，可满足设计要求，为其在输电线路工程中的试点应用提供技术参考。

复合绝缘子积污腐蚀表面泄漏电流分析

赵美云, 吴阳, 赵新泽, 彭文昱, 习森明

2018, 51(2):  7-12,53.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706011

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为了研究复合绝缘子积污腐蚀表面与泄漏电流的关系，以人工污秽试验的方法制备试样，采用泄漏电流测量装置分别按积污时间、盐密、灰密、pH值为变量对试样的泄漏电流进行测量，并分析了上述变量对泄漏电流的影响。结果表明，复合绝缘子表面泄漏电流随着试样腐蚀时间的增加而增加，且酸性环境对其影响大于碱性环境；相较于灰密对积污腐蚀表面泄漏电流的影响，盐密的变化对泄漏电流的影响更明显；泄漏电流分别随着电压的提高和加压时间的增加而增大。

GIS隔离开关触头温升多场耦合数值计算与分析

周甜, 李自品, 沈泉宇, 舒乃秋, 吴远超

2018, 51(2):  13-20.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201612013

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GIS隔离开关触头过热性故障严重危害设备的可靠运行，为实现对GIS隔离开关触头温升和过热性故障的监测，建立了包含触头的GIS隔离开关的三维涡流-流体-温度多场耦合数值计算模型，用一段电阻率可变的导体来模拟触头部位的接触电阻，通过电磁场分析计算GIS隔离开关各个部位的电流密度和功率损耗，将功率损耗作为热源载荷代入流体-温度场耦合计算模型计算导体和外壳的温度场分布。基于该模型研究了GIS隔离开关触头温升反演规律及影响因素，结果表明A、B相触头与外壳温升存在1∶0.215的对应关系，C相触头与外壳温升存在1∶0.165的对应关系，研究成果可为开展GIS隔离开关的温升监测提供理论依据与技术支持。

新型局部放电检测系统的开发与应用

黄向信, 孔明, 刘振山, 史志明

2018, 51(2):  21-26.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201612116

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针对局部放电检测难、效率低等问题，设计开发了一种新型的局部放电检测系统。它是基于物联网技术，实现了前端图形化采集、无线自组网传输、后台实时监控等功能，同时支持移动端查看。在实验室内模拟了GIS装置试验，试验结果表明该系统能够准确显示放电信号，保证了检测质量。同时进行了大量现场检测，准确地分析了异常的局部放电信号，提高了工作效率。

高压输电线路航拍图像目标边缘检测

赵江曼, 孟建良

2018, 51(2):  27-32.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201605007

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对高压输电线路不同环境下的图像特征进行分析，提出了基于LoG算子与形态学融合的方法。通过灰度图像直方图表明该方法能够较好地呈现二峰性，更好地寻找最佳阈值分割点。该方法较以往提出的改进最大类间方差（Otsu）图像分割算法能更好地对背景和目标物进行分离。Matlab仿真实验表明，在高压输电线路环境及受一定自然环境条件的影响下，该方法能够更好地检测图像中目标物的轮廓边缘。

SF₆电气设备的SO₂在线监测装置研究

韦景, 莫小向, 程凤芝, 丁五行

2018, 51(2):  33-38.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201612089

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在线监测SO₂的含量及其趋势变化，对SF₆电气设备的故障预警和故障分析具有极其重要的意义。基于紫外荧光法的SO₂在线监测装置，设计了SO₂紫外荧光检测光路系统、检测电路及软件、在线无损气体采样系统。其中，在线无损气体采样系统不仅能自动采样，还能回收气体，避免待测气体的损耗、泄漏和污染，并支持多种分解气体的同时在线检测。实验测试及现场运行结果表明，该装置完全满足电力设备中SO₂的在线监测需求。

基于多源数据融合的电网故障综合分析与智能告警技术研究与应用

阎博, 张昊, 郭子明, 王东升, 刘蒙

2018, 51(2):  39-46.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201611088

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随着中国特高压电网建设的提速，单一设备故障可能导致大面积电网事故，而现有的故障告警功能存在数据源单一、告警准确率不高等问题，无法满足电网调控运行需求。通过调度主站7个应用模块与综合智能告警系统之间进行信息交互和数据共享，建立“告警可信度+数据有效性”双重组合判断机制，对多个告警数据源进行压缩、融合、过滤、提炼及在线综合分析判断，显著提升电网故障正确报出率和告警准确率，同时以可视化的手段对故障分析结果进行全方位综合展示，为调控运行人员敏锐感知和及时处置电网故障、提高调控机构驾驭大电网能力提供可靠技术支撑。

500 kV统一潮流控制器在苏州南部电网的工程应用

杨林, 蔡晖, 汪惟源, 宋鹏程, 徐政, 陈刚, 窦飞

2018, 51(2):  47-53.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201701107

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报道了500 kV统一潮流控制器（unified power flow controller，UPFC）示范工程在苏州南部电网的应用情况，工程于2017年年底建成投产，建成后将成为世界上电压等级最高、容量最大的UPFC工程。首先介绍了苏州南部500 kV电网发展概况和存在的问题，分析了利用常规解决措施（线路导线增容、新增输电通道）解决上述问题时遇到的困难。然后给出了利用UPFC解决苏州南部500kV电网中存在问题的方案，详细论述了在苏州南部500kV电网应用UPFC的接入方案、接入效果、工程实施难度和投资成本。最后通过技术经济比较，分析了苏州南部UPFC示范工程的经济效益和社会效益。分析结果显示，示范工程投运后可以有效缓解苏州南部电网中存在的直流小方式下供电能力受限、无功支撑不足、直流换相失败风险大及直流双极闭锁后应急拉限电多等问题，同时较常规解决措施具有较好的经济性和较小的实施难度。苏州南部UPFC工程对在更高电压等级上应用UPFC技术能起到积极的示范作用。

基于关联模糊神经网络和改进型蜂群算法的负荷预测方法

赵芝璞, 高超, 沈艳霞, 陈杰

2018, 51(2):  54-60.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.20160252

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为提高负荷预测精度，考虑历史负荷数据之间相关联的特性，利用关联模糊神经网络建立了负荷预测模型。与其他负荷预测方法相比，基于关联模糊神经网络和改进型蜂群算法的负荷预测方法，减少了模型所需要的模糊规则的数量，降低了模型的复杂度。将该方法应用于某地实际负荷预测，数值结果表明，该方法具有较高的预测精度。

考虑地区差异的电网设备运行效率评估

关玉衡, 汪隆君, 孙川, 张跃, 张俊潇

2018, 51(2):  61-66.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.20150213

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由于社会经济发展不均衡、区域特性差异、统计数据质量有别等，电网设备运行效率评估缺乏同质性基础，影响评估结果的公允性。提出了电网设备运行效率评估三阶段方法，先应用规模报酬可变的数据包络分析模型获得投入松弛量，利用环境变量回归拟合松弛量后对投入变量作修正，再将修正后的投入变量代入数据包络分析模型作效率评估。实证分析表明：传统数据包络分析方法没有考虑环境因素影响导致欠发达地区电网设备运行效率被低估；环境因素影响大，其作用体现在电网设备运行效率值上；三阶段方法能更公允地评价电网设备运行效率。

信息与通信

智能电网增值业务的调研分析及个性化服务制定

王凯军, 郑伟民, 孙可, 靳康萌, 张沛

2018, 51(2):  67-74.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706001

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智能用电服务、电动汽车充换电、电力光纤到户、社会公共信息服务是智能电网的4项增值服务，已经慢慢融入到人们的生产生活之中。通过网络调研问卷的方式收集用户基本信息和对智能电网增值业务不同需求的信息数据，在对不同用户群体的特征分析及需求分析的基础上，创新性地制定出针对不同用户的个性化智能电网增值服务策略，让智能电网用电增值服务最大程度地满足不同客户的个性化需求，从而提高客户的使用舒适度。

变电站机器人智能巡检系统设计及应用

彭向阳, 金亮, 王柯, 钱金菊, 岳卫兵

2018, 51(2):  82-89.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201701134

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研发了一套变电站机器人智能巡检系统，从机器人本体、充电系统、无线传输系统、本地监控后台和环境适应性等方面介绍了巡检系统设计方案和各组成部分的关键技术。从现场勘查、设备安装、巡检规划和巡检应用等方面介绍了工程实施步骤和在电网220 kV、500 kV变电站的实际应用情况。分析了机器人巡检调试过程中存在的行进时出轨、无线通信不稳定、表计读取不准确、行走转弯卡涩等问题，并提出了解决措施。该巡检系统具有部署快速、适应性强、采集数据准确、定位精度高、超声防撞等显著优点，各项性能指标均满足变电站智能巡检需求，具有良好的推广应用前景。

新能源

基于免疫PSO的新能源配电网无功多目标模糊优化

司徒友, 吴杰康, 郭清元, 吴长元, 王正卿, 徐宏海

2018, 51(2):  90-98.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201702017

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考虑分布式能源的间歇性和随机性对配电网电压的影响，用模糊数表征分布式电源出力不确定性和负荷功率的波动性，构建配电网多目标模糊无功优化模型，提出分布式电源和无功补偿装置输出无功功率的协同优化方法。以有功网损最小和电压偏差最小为目标函数，并将目标函数和约束条件模糊化，根据其隶属度函数形成模糊适应度函数，再将两目标通过最大满意度法转化为单目标，最后利用免疫粒子群算法进行求解，从而确定在负荷功率模糊波动下具有不同模糊出力水平的分布式电源和具有不同运行方式的无功补偿装置输出无功功率的最优值。以IEEE33配电网系统为算例，验证了所提出的模型和算法的可行性和有效性。

风蓄联合系统的抽水蓄能容量优化

易琛, 任建文, 于佳

2018, 51(2):  99-104,124.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201612076

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为了提高风蓄联合系统内风电场运行的经济性，有必要对抽水蓄能进行容量优化。首先计及风电特性给出了风蓄联合运行策略，以减小风电随机性对电网稳定性的影响；其次，给出了计算风电并网功率的数学模型，可作为调度员拟定发电计划的依据；以联合系统的安装和运行维护总成本最低为目标，结合机会约束规划理论建立了抽水蓄能容量优化模型，并采用混沌粒子群优化算法进行求解。算例分析表明了该方法的合理性。

辽宁省太阳能资源评估及NASA数据适用性分析

龚强, 徐红, 蔺娜, 朱玲, 顾正强, 晁华, 汪宏宇, 尚敏帅

2018, 51(2):  105-111.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201707115

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根据1981—2012年辽宁省3个辐射站太阳总辐射资料和55个国家气象站日照资料，对辽宁省太阳能资源分布进行了评估，并对比分析了美国国家航空航天局（NASA）太阳总辐射数据在辽宁省的适用性。结果表明：辽宁省太阳总辐射平均年曝辐量为4 950 MJ·m^-2，空间上呈西北多东部少分布，西北部的建平镇太阳总辐射最强（5 421 MJ·m^-2），东部山区辐射量较小，新宾最小（4 506 MJ·m^-2）。全省绝大部分地区太阳能资源稳定程度为稳定等级，大部分地区最长连续无日照日数小于6天，空间分布总体规律仍然是西北至东南递增。辽西北地区太阳能资源开发利用优势最大。NASA太阳总辐射数据在辽宁地区明显偏大15%左右，直接应用需慎重。

海上风电机组抗台风技术研究

谭茂强, 杨源, 贾斌, 李聪

2018, 51(2):  112-117.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.20150043

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台风严重制约着海上风电发展。通过台风影响风机的空气动力学分析，计算作用于叶片、塔筒及风电机组整体风荷载，剖析其强度承载能力。结合IEC 61400和GB/T 31519—2015、GB/T 18451.1—2012等设计标准要求，对风机制造各主要部件成本及现有抗台风手段进行分析，提出调整风机叶片材料强度、增加伸缩式叶片定位机械臂来固定风机叶片、将风机塔筒中部固定螺栓连接改为上部塔筒可下沉式折叠结构以及调整海上风机抗台风控制策略等多项措施增强海上风电机组抗台风能力，以期实现海上风电机组成本低、工程实用性强、抗台风效果显著。

含微网配电网的综合优化规划研究

王艳松, 孙明鸿

2018, 51(2):  118-121.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201604052

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协同规划分段开关、联络线和微网接入点能缩小配电网故障停电范围、实现负荷转供，减小停电损失。提出以线路段为单元的含微网配电网的停电损失计算方法，建立用户停电损失数学模型；以分段开关和联络线等值年投资维护费用与用户年停电损失之和最小为目标函数建立数学模型；应用协同进化遗传算法对分段开关、联络线位置以及微网接入点进行综合优化规划；分析了协同进化遗传算法在配电网综合规划应用中的主要流程和关键技术；结合IEEE33节点算例和工程实例进行仿真分析，对不同规划方案的优化结果进行各项经济指标的对比分析，验证了算法的有效性。

不同电价下含储能系统的微电网经济调度

李刚, 李峰, 孔亮, 宋宗勋

2018, 51(2):  125-132.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201611039

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为了验证不同电价下储能技术的削峰填谷及其在电力系统经济调度中的作用，对含有储能的微电网进行建模分析。建立了含有风机、光伏电池、热电联产系统、燃料电池、燃气锅炉及储能系统的并网型微电网结构，在充分考虑电力市场分时/实时电价的条件下，优化了计及设备维护成本、售热收益和微电网与大电网之间的电能交互成本等的经济模型，并采用混合杂草蝙蝠算法对所提模型进行了优化。以2种电价下不含储能系统的微电网经济调度模型作为对照，通过具体的微电网实例优化了冬季典型日负荷下各微电源的最优机组出力和最佳运行成本。仿真结果验证了所提算法和模型的有效性：储能能够在电价引导下对网内电负荷削峰填谷并降低微电网运行成本；同时，不同电价政策对微电网总运行成本及储能作用的发挥影响不同。

节能与环保

SCR脱硝催化剂实际运行性能分析

杜振, 王志东, 晏敏, 江建平, 朱跃

2018, 51(2):  133-136,155.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201707159

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对催化剂的实际运行性能进行掌控，是保证SCR脱硝系统稳定运行的关键。以某电厂新鲜催化剂及运行不同时间的催化剂为研究对象，对催化剂理化特性、机械特性、微观结构进行测试，分析其对运行效果的影响，并对运行中催化剂的工艺特性和活性进行分析，以期通过运行中催化剂性能检测为脱硝催化剂的更换及加装提供依据。研究结果表明，某燃煤电厂催化剂运行2年后，逃逸氨指标已接近保证值的上限，存在一定的运行风险。为保证脱硝机组的安全高效稳定运行，应积极开展催化剂运行后的管理工作。

脱硝反应器内烟气与飞灰分布差异的数值模拟

庄柯, 姚杰, 吴碧君, 马修元, 沈勇, 杜梦, 钟萍

2018, 51(2):  137-142.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201704088

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火电SCR脱硝反应器催化剂层积灰现象是影响脱硝性能和安全运行的重要因素之一，而传统工程导流设计方法中飞灰浓度场的分布易被忽视。以某600 MW机组脱硝装置实际积灰情况为例，运用多相流体力学模拟方法建立多相流模型，研究了反应器内烟气流场及飞灰浓度场的分布特征，并通过增设导流板的方式对烟气及飞灰流动状态进行了优化调整。研究结果表明，飞灰浓度场分布均匀性随飞灰颗粒的粒径和真密度增加而下降，飞灰颗粒浓度或真密度较高工况极易造成催化剂层积灰堵塞，导致故障。在制定脱硝装置导流设计方案时，应论证烟气和飞灰的均布性，以确保装置安全高效投运。

SCR脱硝系统超低排放运行优化技术研究

方朝君, 卢承政, 白晓龙

2018, 51(2):  143-148.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201701050

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为提高燃煤电厂NO_x超低排放改造后的运行水平，以增加了1层备用催化剂的某台600 MW机组为例，实测了超低排放改造后脱硝反应器出口NO_x浓度分布、脱硝反应器出口与脱硫塔出口NO_x浓度偏差以及逃逸氨浓度。对所存在的问题进行了优化调整和处置，包括喷氨优化调整，疏通堵塞的氨支管喷嘴。该机组通过低氮燃烧改造，进一步降低了脱硝装置入口NO_x浓度，为避免过量喷氨造成后续不良影响，提出应适当降低脱硝效率，即以NO_x达标排放为基准，控制喷氨量。对该机组催化剂活性进行评估，给出了催化剂更换、加装或者再生策略选择的约束性指标。

四塔合一式脱硫除尘设施在600 MW机组中的应用

成新兴, 李帅英, 武宝会, 牛国平

2018, 51(2):  149-155.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201703004

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某600MW机组烟气污染物超低排放改造工程采用“烟塔合一”技术，将脱硫塔、湿式电除尘器、烟囱一并布置在间接空气冷却塔内（简称四塔合一）。介绍该超低排放改造方案；采用有限元分析方法并结合工程改造经验，在结构计算及分析基础上对四塔合一布置方案进行优选；比较三塔合一与四塔合一方案的技术经济性，比较四塔合一方案中不同布置方案和不同支撑方式的技术经济性。选取将脱硫塔、湿式电除尘器、烟囱三者竖向一体布置方案，对原有脱硫塔进行加固，特别介绍超限高温电梯设计原则与方法。改造工程实施后的运行结果表明，环保设施运行稳定，机组在高中低3种负荷及3种煤质情况下，SO₂排放质量浓度平均值约9 mg/m³，烟尘排放质量浓度平均值约3.38 mg/m³，节能及环保效益显著。

SCR脱硝装置大颗粒灰拦截技术试验研究

金理鹏, 谢新华, 黄飞, 卢承政, 周健, 宋玉宝

2018, 51(2):  156-161,168.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201611118

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针对部分SCR烟气脱硝装置运行中发生的较为严重的大颗粒灰堵塞催化剂问题，采用冷态物理模型试验予以研究，分析了大颗粒灰拦截网的开孔形状、外形结构与安装位置对拦灰效率与系统阻力的影响，并对灰斗、导流、拦截网相结合的多个方案进行比较。研究结果表明：拦截网阻力与开孔率的三次方成反比；对于拦截网阻力和拦灰效率，拦截网开长条形孔优于开正六边形孔和开正方形孔；屋脊式和平板式拦截网的阻力、拦灰效果基本相同；在省煤器出口采用导流挡板+深灰斗+低拦灰网/挡板方案的大颗粒灰拦截效果最佳，其拦截效率可达95%以上，在SCR入口竖直烟道设置灰斗和折线形后墙可进一步提升拦灰效果。

发电

暖风器集箱系统并联管组流量偏差因素的研究

徐党旗, 侯逊, 姬海民, 张知翔, 周飞, 邹小刚, 赵治平

2018, 51(2):  162-168.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201611005

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低温省煤器与暖风器联合循环系统是一种能够有效提高机组效率、解决空气预热器堵塞问题的系统，目前在不少电站锅炉上已有应用，取得了较好的效果。但是，在实际应用中，该系统普遍存在流量分配不均匀的问题，尤其在北方冬季会出现暖风器换热管由于流量偏差而导致的冻裂现象，严重影响设备的安全运行。针对该问题，从暖风器内工质流量分配的机理入手，分别建立了基于FLUENT平台的数值计算模型和基于Visual Basic 6.0平台的水动力计算模型。通过大量的计算对比，深入分析了热负荷、工质侧重力、工质流速、管间距、进出口集箱布置位置等参数对换热管流量不均的影响。研究结果表明：随着热负荷的增加，流量偏差显著增大；随着集箱高度的增加，集箱内重力影响增大，流量偏差也会明显变大；随着流速的增加，强制流动在集箱内的作用逐渐增强，弱化了集箱内的重力影响，流量偏差变小。热负荷和重力的耦合作用是导致暖风器内流量偏差的主要原因。最后，基于计算分析的结果，提出了抑制流量偏差的几种方案。研究成果为暖风器的合理设计和解决暖风器换热管冻裂问题提供了有力的技术支持。

1 000 MW超超临界二次再热机组一次调频方式分析

徐星, 谭锐, 李永生, 蔡培, 黄启龙, 马晓峰

2018, 51(2):  169-175.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708148

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通过分析1 000 MW超超临界二次再热机组一次调频的性能状况，从机炉特性、控制策略和运行方式阐述影响二次再热机组一次调频响应的主要因素，计算评估1000MW超超临界二次再热机组采用主蒸汽调节阀节流的调频方式对机组煤耗指标的影响，在分析主蒸汽调节阀节流调频、凝结水调频和给水调频可行性的基础上，探讨提升1000MW超超临界二次再热机组一次调频能力的方法，为今后超超临界二次再热机组设计运行提供参考。

自然循环双压燃气轮机余热锅炉动态特性分析

王亚欧, 陶谦, 陈波, 管诗骈, 张恩先

2018, 51(2):  176-184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201705083

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为深入了解自然循环双压燃气轮机余热锅炉动态特性，基于Matlab/Simulink仿真系统，根据锅炉工作机理和结构特性，并充分考虑管束传热的影响，采用集总参数法建立了余热锅炉动态仿真数学模型，分析变工况运行时，燃气轮机排气温度、排气流量、高压给水流量分别扰动10%的条件下，锅炉主要参数的动态响应特性。结果表明，燃气轮机排气温度变化对余热锅炉各热力参数的影响最大，排气流量的影响次之，高压给水流量对蒸汽参数影响很小。仿真结果与锅炉实际运行数据基本一致，表明模型具有较高的精度和良好的通用性，能正确反映锅炉的动态特性，可为同类型锅炉热态运行提供合理的技术参考。