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2018年 第51卷 第1期    刊出日期：2018-01-05

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高比例可再生能源并网及消纳技术专栏

特约主编寄语

2018, 51(1):  1-1. 

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中国“十三五”新能源并网消纳形势、对策研究及多情景运行模拟分析

张正陵

2018, 51(1):  2-9.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711237

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近年来，随着新能源快速发展，中国局部地区消纳形势严峻，在深入分析中国新能源并网消纳现况及存在主要问题基础上，从电源侧、电网侧、负荷侧以及市场机制设计等4个方面，研究提出“十三五”促进中国新能源大规模开发和消纳的关键举措。通过时序生产模拟方法，对2020年新能源消纳能力进行多情景分析，研究各项措施对提高新能源消纳能力的贡献程度，分析实现新能源消纳目标存在的不确定性，提出通过推动相关各方共同努力促进新能源消纳的重点措施，力争到2020年将弃风弃光率控制在5%以内的合理范围。

中国新能源发展成本分析和政策建议

张运洲, 黄碧斌

2018, 51(1):  10-15.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711268

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新能源可持续发展需要依托自身技术进步和成本下降，降低补贴依赖，国家也提出了到2020年风电在发电侧平价上网，光伏发电在用户侧平价上网的目标。基于中国新能源发电成本历史变动情况分析和未来成本趋势研判，预测了2020年和2030年中国新能源发电成本，分析了未来平价上网情况，结果显示，2020年基本实现“三北”地区风电在发电侧平价上网和东中部光伏发电在用户侧平价上网，2030年光伏发电平均度电成本有望低于风电。针对目前需要解决的几个关键问题，提出了促进中国新能源可持续发展的政策建议。

富余可再生能源跨区电力现货交易的探索与实践

裴哲义, 郭国梁, 胡超凡

2018, 51(1):  16-21.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711110

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近年来，随着中国可再生能源装机规模的不断增大，受装机集中度高、省内消纳空间不足、跨区输送机制不健全、省间壁垒突出等因素影响，弃风、弃光、弃水（“三弃”）问题日益严峻，“三北”和西南地区尤为突出，受到社会各界和政府有关部门的高度关注。梳理了“三北”和西南地区可再生能源消纳面临的严峻形势，分析了以市场化方式促进可再生能源消纳的必要性，研究了富余可再生能源跨区现货交易机制和方式，阐述了市场运行情况和成效，提出了存在的问题和建议，对促进可再生能源大范围消纳和正在试点的电力现货市场建设具有积极的意义。

南方电网促进可再生能源消纳的实践及发展展望

胡飞雄, 周保荣, 卢斯煜

2018, 51(1):  22-28.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711234

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近年来，南方电网通过实施西电东送战略、建设可再生能源远距离送电通道、构建“市场+计划”的西电东送机制等措施，大力促进可再生能源消纳。2016年南方五省区非化石能源电量占比达50.7%，较全国平均水平高22.3个百分点。未来，南方区域的能源发展将呈现清洁化、分散化和多能融合的特征和趋势。“十三五”期间，南方电网公司将继续大力支持可再生能源发展，提高能源资源开发利用效率。到2020年，南方五省区可再生能源发电装机预计达到1.74亿kW左右，其中水电1.29亿kW、风电2800万kW、光伏发电1300万kW、生物质发电400万kW。

高比例新能源电力系统的发展机遇、挑战及对策

汪宁渤, 马明, 强同波, 吕清泉, 谭洪斌

2018, 51(1):  29-35,50.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711248

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环境污染、气候变化、能源安全和可持续发展等问题日益突出，全球主要国家已将新能源列入国家能源优先发展战略，高比例新能源发展面临重大机遇与挑战。在介绍了国内外新能源发展的背景和现状的基础上，分析了中国大规模新能源发展的主要特点，以甘肃为例，研究高比例新能源接入电力系统发展的机遇，分析了面临的送出、消纳、系统稳定、运行控制、经济性和效率等一系列挑战，展望了高比例新能源发展趋势并提出了应对措施。

大规模新能源发电集群直流汇集及输送方案研究

姚良忠, 刘艳章, 杨波, 陈宁

2018, 51(1):  36-43.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711115

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随着多端直流和直流电网等先进输电技术的不断发展，在中国大规模新能源发电基地逐步构建直流汇集与输送系统，并与现有的交流电网互联，形成高比例新能源接入的交直流混联系统，将会成为中国未来电网形态发展的主要特点之一。针对中国西部地区大规模新能源发电集群的直流汇集及输送问题，深入分析了新能源电站场站内部、场站之间的汇集组网方式，并基于分层分区的原则设计了大规模新能源发电集群多层级直流汇集与输送系统方案，在此基础上，以中国甘肃酒泉地区千万千瓦级新能源发电基地为场景，设计了相应的汇集输送方案，并对其输送容量、电压等级、关键设备需求进行了探讨，为未来大规模新能源发电集群的直流汇集与输送方案的研究与建设提供参考。

提升电力系统稳定性的新能源发电场同步电机对并网技术

许国瑞, 尹忠东, 刘鹏, 周莹坤, 卫思明, 黄永章

2018, 51(1):  44-50.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711124

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环境问题是一个全球性问题。解决环境问题的根本途径是大力发展清洁能源。构建全球能源互联网有利于平抑可再生能源波动，促进清洁能源发展。在高渗透率新能源的电网中还存在各种电力系统的稳定性问题。为解决这些稳定性问题，提出了同步电机对（motor-generatorpair，MGP）的设想和技术，并对其进行了理论和实验研究。先进行MGP的小干扰稳定性和暂态稳定性理论研究，发现MGP的阻尼二倍于单个同步机系统。再对MGP系统进行了实验研究，实验结果表明，MGP系统可以稳定运行。进一步实验结果还表明，MGP系统可以对电力电子逆变器产生的谐波起到滤除效果。最后总结MGP的技术优势和可能的应用场景。

电力电子接口对电力系统频率控制的影响综述

鲁宗相, 汤海雁, 乔颖, 田新首, 迟永宁

2018, 51(1):  51-58.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711236

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风电、光伏、储能、柔性高压直流输电等通过电压源/电流源型变流器接口取代了传统的机械开关并网，将给电力系统的既有频率动态特性、有功平衡原理及相关控制方法带来改变。首先回顾了近年电力电子接口相关的系统频率事件，从惯量角度分析了规模化电力电子接口对系统频率控制的影响。总结了提高频率支撑能力的接口控制技术，分析了接口外特性在惯性响应和一次调频环节与同步机组等价性。基于能量守恒原理讨论了大规模电力电子接口接入下电力系统有功平衡机理，最后从机理、模型、方法层面提出了电力电子化该领域内值得探索问题。

电网

特高压直流输电线路雷击故障原因分析与防范

李阳林, 徐宁, 李帆, 邹建章, 周龙武, 张宇, 饶斌斌, 况燕军

2018, 51(1):  59-63.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201611091

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根据中国近年来特高压直流输电线路的运行统计，雷击故障一直处于各类故障的首位，雷害已成为影响特高压直流输电设备安全运行的重要因素。±800 kV特高压直流宾金线是中国清洁能源传输的重要通道，其安全稳定运行显得尤为重要。针对特高压直流宾金线发生的2起雷击故障，结合雷电定位系统、故障录波与测距、现场故障巡查和仿真计算，综合判断2起雷击故障均是雷电绕击造成。根据雷电定位系统实测数据，对特高压直流宾金线进行了雷害风险评估计算，并在雷害风险评估计算的基础上，提出了防范特高压直流输电线路绕击的具体措施。

500 kV输电线路绝缘地线雷电流分布

汤涛, 向城名

2018, 51(1):  64-70.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201606210

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对于重覆冰区域的输电线路来说，地线覆冰会严重威胁到线路的安全运行。采用绝缘地线直流融冰的方式是解决架空地线覆冰问题的方法之一。当输电线路发生雷击事故时，直流融冰采用的绝缘地线与杆塔之间的雷电流分布情况决定了杆塔的塔顶电位，影响着杆塔的耐雷水平与线路防雷接地的保护。利用电磁暂态软件EMTP，对杆塔和绝缘地线中的雷电流分布进行了计算分析。计算结果表明，在500 kV输电线路中，雷电流主要通过杆塔流入大地，雷电流的幅值、杆塔档距、接地电阻的大小、地线结构、直径以及地线接地方式等对绝缘地线和杆塔分流情况有重要的影响。计算结果可为绝缘地线分流系数和杆塔分流系数的研究提供重要的参考价值，并有利于指导输电线路的优化设计。

考虑输电线路安全的机械除冰次序优化

程松, 郁琛, 吴琛, 黄琳雁, 褚云龙, 崔伟

2018, 51(1):  71-77.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201610143

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机械除冰是应对输电线路覆冰灾害的重要手段，现有研究主要集中在除冰方法的改进，而对机械除冰实施过程的影响研究较少。研究发现在机械除冰过程中，如果按照从输电线路一端开始顺序除冰的策略，杆塔承受的最大不平衡力可能超过设计标准，影响输电线路安全，而不同的除冰次序会产生不同的最大不平衡力。为此，有必要对机械除冰的除冰次序进行优化，提高机械除冰的安全性。首先分析了机械除冰过程中除冰次序对杆塔平衡力的影响，然后建立了输电线路机械除冰次序优化模型。由于该模型为非线性、多约束模型，采用遗传算法对不同档导线覆冰清除的次序进行优化。仿真分析表明，优化后的除冰次序能够有效地降低杆塔承受不平衡力，提高机械除冰过程中输电线路的安全性。

智能变电站信息模型组态解耦技术研究

邹振宇, 孙中尉, 修黎明, 韩本帅, 牛得存

2018, 51(1):  78-82.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201606045

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智能变电站的建设是一个多方参与、多专业协同的复杂工程，全站系统配置描述（SCD）文件作为智能变电站的统一数据源，在智能变电站的建设、运行过程中起着极为重要的作用。将SCD文件的集成过程进行优化，去除集成过程中的冗余环节，明确接口文件，技术上提供专业的工具支撑，降低模块的依赖关系，进而优化设计、组态、调试过程。青岛220 kV变电站改造工程实例证明，该方法重新定义了设计单位、设备提供商、集成商之间的工作模式和工作接口，有利于提高各单位之间的配合效率，提高工程建设质量，缩短建设周期。

信息与通信

电力CPS信息网络脆弱性及其评估方法

杨国泰, 王宇飞, 罗剑波, 陈汹, 李俊娥, 刘剑, 茹叶棋, 吴亦贝

2018, 51(1):  83-89.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201609022

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电力信息网络是电力CPS的有机组成部分，电力信息网络的脆弱性威胁评估是电力CPS风险评估的重要基础之一。针对通用信息网络脆弱性威胁评估技术的局限性，在通用弱点评价体系（CVSS）的基础上提出了一种适用于电力信息网络的脆弱性威胁评估方法。选取了漏洞分布威胁度、访问途径和利用复杂度3组安全漏洞评估要素；采用层次分析法建立了脆弱性威胁度评估模型，给出了参数构造方法；在定量评估的基础上，将评估结果定义了脆弱性威胁等级。最后给出了一个评估实例，并与CVSS系统进行了比较。评估结果表明基于层次分析法的信息网络脆弱性评估反映了信息与物理的耦合关系。

输电线路视频监控智能分析专家系统关键技术设计

黄新波, 邢晓强, 李菊清, 张慧莹, 刘新慧, 纪超, 张烨, 王孝敬

2018, 51(1):  90-96.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201612010

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随着全球能源互联网理论构想的提出，输电线路和变电站无人值守实时远程监控、远程故障诊断预警变得尤为重要。基于MFC应用程序框架开发，结合图像智能识别处理技术以及多线程、ADO对象数据库访问、网络通信、视频传输、视频编解码技术、国家电网公司接口B标准协议以及XML解析技术，设计了视频监控系统流媒体的通讯传输技术方案和后台故障智能分析识别技术方案。测试结果表明，该系统工作效率高、可移植性好、稳定性强、算法处理速度快，能很好地应用于输电线路视频实时监控，为输电线路智能在线监测提供可靠的数据来源和预警信息。

配网架空输电线路无人机综合巡检技术

吴立远, 毕建刚, 常文治, 杨圆, 弓艳朋

2018, 51(1):  97-101,138.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201704085

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为满足配电网架空线路巡检应用需求，提出了基于小型无人直升机平台的配网架空线路综合巡检技术。提出无人机综合巡检平台的构建方法，研究确定无人机搭载的可见光、红外、紫外及超声波传感器、特高频传感器等综合巡检模块的配置要求。测试结果表明，无人机巡检系统的适应环境温度为-20~45 ℃，最高海拔高度为2 000 m，抗风能力为7 m/s；悬停控制精度的垂直方向为±0.5 m、水平方向为±1.0 m，能精确定点近距离巡检杆塔。对于可见光传感器，有效像素数为1 200万，具备变焦和自动对焦功能；对于红外传感器，有效像素数为30万，具备自动对焦功能。提出的小型无人直升机综合巡检技术可应用在配网架空线路巡视和检测，以提升配网线路巡检的自动化和智能化水平。

基于3D末端路径自学习导航的电力巡检系统

庄园, 李从林, 李平, 肖嵩

2018, 51(1):  102-109.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201610150

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通过对现有电力设备巡检系统进行分析并结合实际巡检工作中存在的问题，构建三维路径模型并设计末端路径自学习导航算法。提出了一种电力设备智能巡检系统，并设计系统配套的移动巡检终端嵌入式软件和服务器端配套软件。基于多种地形、地貌对自学习导航算法进行仿真，证明算法具有较高的自学习精度及良好性能，可实现对不同地理环境下末端路径的自学习、记录与导航，同时对系统进行实验，验证其可行性、有效性和合理性。

发电

IGCC电站单一煤种运行试验的研究

李海明, 吴平, 付彬, 步新战, 文子强, 赵利加, 黄安培

2018, 51(1):  110-116.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706118

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整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术是一种清洁、高效的燃煤发电技术，通过气化炉的运行参数可以判断不同煤种运行的稳定性和经济性。2014-2016年，天津IGCC电站分阶段分别在气化炉内进行单一煤种和混煤的对比运行试验。试验表明，从实施单一煤种运行试验以来，气化炉运行稳定，各主要参数正常，挂渣排渣正常，并降低了1400万左右的运行费用。气化炉进行单一煤种运行试验，验证了单一煤种在气化炉中运行的可行性，对以后气化炉特别是IGCC电站气化炉的设计和运行具有一定的借鉴作用。

W型火焰锅炉燃烧优化调整试验研究

黄建军, 张新, 张文龙, 原海峰, 刘彦鹏, 党岳

2018, 51(1):  117-125.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201605106

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通过多煤种掺配、配风方式、消旋拉杆位置、运行氧量、磨煤机出口温度、炉膛火焰温度、温度分布等优化调整试验，研究了不同工况下W型火焰锅炉燃烧状况。研究结果表明：燃用无烟煤的机组R₉₀明显偏高，是导致飞灰中碳质量分数偏高的重要原因；配风优化调整后，多处局部的CO体积分数由（3 000~5 000）×10^-6降低至350×10^-6以下，飞灰中碳质量分数降低，锅炉效率提高，NO_x排放控制在规定范围内，燃用无烟煤时磨煤机出口温度可在118℃安全稳定运行；消旋拉杆优化调整后，锅炉效率提高，过热器减温水可降低10 t/h以上，飞灰中碳质量分数也有所下降。

基于主成分分析与神经网络复合模型的汽轮机排汽焓计算

杨斌, 杨永军, 张亚, 黄猛, 李昆仑, 邓新亮, 白欢庆

2018, 51(1):  126-132.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201702049

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以某300 MW汽轮机为例，建立了基于主成分分析与神经网络复合模型的汽轮机排汽焓计算模型。首先分析了主成分分析和人工神经网络计算原理，然后采集了影响汽轮机排汽焓的各个主要参数的历史数据，并对采集到的数据进行了数据预处理，对剔除坏点后的历史数据做主成分分析，得到了累计贡献值大于99.95%的4个主要成分，并以这4个主要成分作为BP神经网络的输入变量，汽轮机排汽焓作为输出变量，建立基于主成分分析与神经网络复合模型的汽轮机排汽焓计算模型，通过对模型的训练和验证，得到了汽轮机排汽焓计算模型，便于在线监测中进行实时调用。研究结果表明：主成分分析能够确定合理的BP神经网络输入变量个数，提高训练精度和训练速度；主成分分析与神经网络复合模型对排汽焓的计算精度符合工程要求；排汽焓在各个负荷工况下波动不大。

基于专家知识库的双进双出制粉系统自启停技术

王志杰, 彭梁, 朱晓星, 陈厚涛

2018, 51(1):  133-138.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201703007

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制粉系统的自启停技术是实现燃烧全程自动控制的必备条件。对制粉系统启停时机及启停顺序进行了研究，建立了制粉系统的启停专家知识库，能够对其启停时机和启停顺序进行自动优化，实现了制粉系统在机组启停及运行全过程的智能控制；设计了双进双出制粉系统的自启停步序，实现了该类制粉系统启停过程的全程自动控制。应用表明，所设计的基于专家知识库的双进双出制粉系统自启停技术能够满足火电机组燃烧全程智能控制的需要，提高了机组的自动化水平和运行的稳定性。

节能与环保

中国散烧煤消费地图及影响因素研究

霍沫霖, 赵佳, 徐朝, 单葆国, 贾德香

2018, 51(1):  139-146.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201701147

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基于政府监管能力和差异治理方式解析散烧煤内涵范围，建立中国民用散煤消费地图，分省、分领域统计散煤消费，识别出中国散烧煤的重点领域是工业小锅炉和农村生活，集中在东北—西南连线附近的少数省份；定量比较了散煤及集中燃煤的PM_2.5、SO₂、NO_x等排放情况，认为散煤的PM_2.5排放量多于燃煤电厂；分析煤炭生产供应、采暖需求、基础设施等因素对散煤消费及分布的影响，提出散煤治理的政策及措施建议。

中国燃气电厂烟气排放现状及政策趋势

刘志坦, 李玉刚, 王凯

2018, 51(1):  147-153.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708309

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为了解中国燃气电厂污染物排放现状及环保设施运行现状并掌握未来燃气发电的环保政策走向，通过调研国内典型地区的多家燃气电厂，从燃机本体控制、余热锅炉SCR控制以及外部因素控制等3个方面对比分析了燃气电厂的主要污染物-NO_x的减排技术现状和存在的问题，认为余热锅炉SCR控制技术的优化空间大、国内应用案例多，是燃气电厂未来降低NO_x的有效手段；基于国内外排放水平和技术现状，分析得出国内燃气发电的环保标准具有进一步加严的趋势；从电厂运行、科学研究和政策制定等多个方面提出了降低NO_x排放的意见和建议。

汽轮机润滑油乳化问题在线处理方法研究

孙晓东, 王娟, 赵现华, 武晓荣

2018, 51(1):  154-157.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201701116

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陕西某电厂供热机组在供暖期内发生汽封漏气，导致汽轮机润滑油严重乳化，危害机组运行安全。为了不影响机组正常供暖，研究并验证了不同在线处理方法的处理效果。结果表明，采用极性诱导选择性吸附剂对运行油进行在线再生，可将油的破乳化度降至极限值，使乳化油在极短时间内破乳化，油与水在油箱中具有充足的分离时间，彻底解决了运行油乳化问题，为机组运行安全提供了保障。

燃煤电厂SCR脱硝催化剂磨损诊断及对策研究

雷嗣远, 孔凡海, 王乐乐, 杨晓宁, 杜昌飞

2018, 51(1):  158-163.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201610116

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为解决燃煤电厂SCR烟气脱硝系统运行中日益突出的催化剂磨损问题，对催化剂磨损机理、成因及危害进行分析，总结出应对催化剂磨损的诊断思路和策略，并以某300 MW机组蜂窝式SCR催化剂磨损治理为例，介绍具体的解决方法及步骤。首先对催化剂层磨损分布规律进行测量统计，在确定催化剂单元体机械强度合格的同时，确认蒸汽吹灰器未对催化剂造成吹损；之后通过CFD数值模拟方法对催化剂单孔道和反应器流场进行研究，发现该机组催化剂磨损原因在于催化剂首层局部区域烟气流速不均、入射角偏斜，随即进行了流场优化设计。优化方案实施后，消除了烟气速度场高速区，矫正了入射角角度，有效减轻了催化剂的磨损。

技术经济

采用蒸发式冷却器的间接空冷系统的热经济性分析

邹庆江, 张义江, 郭民臣, 储德全

2018, 51(1):  164-170.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706084

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间接空冷系统在中国的应用越来越广泛，但是高温天气影响空冷塔散热，导致汽轮机背压升高。采用蒸发式冷却器与闭式空冷塔并联运行，可以降低循环水温度，进而降低汽轮机的排汽压力，提高机组的热经济性。针对某600 MW汽轮机组，设计了一种采用蒸发式冷却器的间接空冷系统，构建了数学模型，分析了蒸发式冷却器与闭式空冷塔的热负荷匹配特性，探讨了额定工况下蒸发式冷却器热负荷改变时，汽轮机背压、系统耗水量和冷却系统功耗的变化规律。计算结果表明，额定工况下，分流比为0.21~0.31时，发电标准煤耗率可降低7.4 g/(kW·h)。

分时电价下价格理性用户最优充电策略

侯慧, 樊浩, 谢俊, 罗俊阳, 柯贤斌, 王成智

2018, 51(1):  171-178.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201610105

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电动汽车作为一种移动负荷，其充放电行为将对电网产生巨大的影响。在尖峰、峰、平、谷、尖谷5段分时充电电价与传统峰、平、谷3段分时放电电价下，建立了4类电动汽车充放电响应模型与价格理性用户最优充电策略，并计算出用户所需要的充电费用、电网的负荷量与网络损耗率。仿真结果表明：该模型求得的最优充电策略，不仅可以使用户费用降低，还可以大大降低电网的网络损耗率。

基于高维赋范与SGHSA算法的用电峰谷时段划分模型

刘树勇, 李娜, 符景帅

2018, 51(1):  179-184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201605027

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科学划分用电峰、平、谷时段是合理制定峰谷分时电价的基础，时段划分结果应满足长期适用性，并且最大限度地反映出不同时段间负荷的差异。对峰谷时段划分的建模问题展开研究，首先，通过定义涵盖较长时间周期信息的各时点上高维负荷向量及其范数构造时段划分的数据样本集；其次，在范数的基础上引入半梯形隶属函数来确定各时点属于峰、平、谷时段的隶属度；再次，建立阈值优化模型，通过自适应全局寻优搜索算法（SGHSA）对分类阈值进行寻优，并完成时段划分模型的构建；最后，结合某地区实例进行分析，在验证模型合理性的基础上，输出该地区居民用电峰谷时段划分的参考结果。