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2018年 第51卷 第5期    刊出日期：2018-05-05

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安全专栏

具有直流故障阻断能力的混合型模块化多电平换流器

罗映红, 许义佳, 史彤彤, 刘运华

2018, 51(5):  1-9.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711180

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逆阻型MMC（RBSM-MMC）拓扑在处理直流侧故障电流时，下管逆阻型IGBT模块会出现较大的过电压，需满足极高的脉冲闭锁一致性，否则IGBT两端会承受极大的过电压，烧毁器件。提出了一种半桥-逆阻混合型MMC（RB-HBSM-MMC）拓扑，用于解决传统MMC的故障阻断能力和逆阻型MMC触发一致与尖峰电压的问题。在分析其混合拓扑结构及其故障阻断机理基础之上，在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建双端MMC-HVDC系统。仿真结果表明：所提出的RB-HBSM-MMC能有效阻断直流侧故障电流，隔离故障。RB-HBSM-MMC相比于RBSM-MMC，既可以实现对直流侧故障电流的有效阻断并能转移瞬时尖峰电压，解决过电压问题，降低对系统触发一致性技术要求，具有较好的应用前景。

面向继电保护系统级测试的缺陷自动定位方法

陈创, 陈文睿, 李津

2018, 51(5):  10-16.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201705110

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为提升智能变电站继电保护测试的效率，提高继电保护可靠性，提出了面向智能变电站继电保护系统级测试的缺陷自动定位方法。分析当前继电保护系统级测试的功能架构，阐述了方法的定位。建立了过程层网络的数据流模型，该数据流模型包括端口连接模型，报文发布模型和订阅模型。基于该模型提出了继电保护测试的缺陷定位方法，算例分析表明，缺陷定位方法能够将缺陷精确定位到故障端口及其相邻链路，帮助测试人员快速发现缺陷位置，提高继电保护系统测试效率继电保护系统可靠性有着重要意义。

基于气象参数的输电线路电气可靠性实时评估与预警系统设计与研发

王海涛, 冯万兴, 陶汉涛, 吴大伟, 姜志博, 张磊

2018, 51(5):  17-23,67.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706030

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输电线路的运行状态与所处的气象环境密切相关，为进一步提升输电线路自然灾害风险的在线管控能力，研发了一套基于气象参数的输电线路电气可靠性实时评估与预警系统。依据传统的输电线路覆冰增长、动态积污、雷暴预测以及风偏角计算模型，从气象部门引入定制化的实况监测、数值预报等气象参数，采用WorldWind三维地理信息框架和Web Service接口服务技术，实现输电线路冰闪、污闪、雷击以及风偏闪络风险的评估与预警。该系统已针对部分线路线开展了试点应用，输出的评估与预警结果与实际运行情况基本吻合，对于实时掌握线路运行环境以及在灾害来临前采取紧急应对措施具有十分重要的意义。

海底电缆全天候安全监控技术应用

林雪倩, 吴文庚

2018, 51(5):  24-30.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708185

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海底电缆由于缺乏有效的安全监控技术，导致船舶锚害肇事等外力破坏事故时有发生，严重影响了跨海电网安全稳定运行。针对现有海底电缆海域监控技术的不足，采用了光电一体化雷达装置与AIS系统融合联动，进行远近配合优势互补的长距离海底电缆安全监控技术方案。介绍了光电一体化雷达系统组成和工作原理，并通过实际应用案例阐述光电一体化雷达系统对长距离海底电缆海域全天候、全方位安全监控流程。技术应用取得显著效果，支撑了海底电缆持续稳定安全运行，推广应用前景广阔。

热场仿真和高频脉冲震荡法分析电抗器事故

罗新, 黄学民, 郑文坚, 谷裕, 刘春涛, 谭华安

2018, 51(5):  31-38.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711141

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针对一起35kV干式电抗器单相接地故障，分别进行直流电阻预试、高频震荡脉冲匝间绝缘测试及返厂解剖，发现第5层包封区域存在严重匝间短路。电抗器匝间短路会导致导线熔断，使得常规预试项目存在局限性。对故障35kV干式电抗器进行COMSOL有限元热场仿真，电抗器的温度分布结果表明，电抗器在运行时的最热点位于第6层包封，温升约为73.8K，此外第5、7、14、15层包封的温升也明显高于其他包封，容易使绝缘劣化导致设备故障。通过对故障电抗器的试验进行分析及热场仿真，可以为设备的设计、制造及日常检修、维护提供参考依据。

一起330 MW汽轮机组异常跳闸原因分析及ETS系统改进

周旭战, 杨亚飞, 张顺利, 董建朋

2018, 51(5):  39-46.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708278

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通过一起330MW汽轮机组异常跳闸过程分析，阐明基于汽轮机逻辑保护卡（LPC卡）实现的危急遮断系统（ETS）原理，发现其存在保护与首出不一致的设计隐患。在无事件顺序记录（SOE）状况下，透过首出假象，分析跳闸过程数据，结合一系列EH油系统排查、比对试验，合理解释了ETS系统动作的真实原因，同时从设计原则、防止拒动、完善重要测点等方面，提出了改进ETS系统可靠性的具体措施。

加装SCR脱硝装置对空预器冷端腐蚀的影响解析

李超

2018, 51(5):  47-51.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201612097

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选择性催化还原（SCR）脱硝工艺是燃煤电站应用最为广泛的脱硝方法，由于部分电厂未在脱硝改造的同时对空气预热器（简称空预器）进行防腐改造，脱硝系统在运行一段时间之后，出现了空预器冷端元件腐蚀的问题。基于2×300MW机组典型案例，分析了加装SCR脱硝装置后空预器冷端腐蚀的成因，指出了催化剂活性降低是直接原因，并从运行管理角度提出了防范措施及治理建议。

电网

基于ANSYS的陕北换流站直流接地极地电位分布计算

马成廉, 王乐天, 李波, 李颖瑾, 郝洪震, 赵书健, 国敢

2018, 51(5):  52-60.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711169

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在特高压直流输电（UHVDC）工程规划设计阶段需要进行地表电位的分布计算，参考了陕北换流站工程中府谷大柳树墕村接地极大地电磁测深（MT）法实测的大地分层电阻率数据，建立了6层大地土壤分层模型，并应用ANSYS计算了在额定运行工况下接地极方圆100km范围内的大地电位分布。结果表明，接地极方圆2km范围内地电位下降迅速，不应规划建设电力、通信、铁道及管道等设施。所得陕北换流站地区已建及远景规划的各变电站及电厂的地电位分布结果，可对陕湖特高压直流输电工程单极运行调试提供参考。

一种基于功率转移系数的交直流混联受端电网切负荷方案配置方法

陈湘, 凌卫家, 宋云亭, 邓晖, 华文

2018, 51(5):  61-67.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201705105

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针对交直流混联受端电网在直流发生闭锁故障后，会产生功率缺额，而潮流转移过程中可能造成交流通道过载，引发连锁故障的问题，提出了一种切负荷方案配置方法。通过分析直流系统及切负荷点与不同交流通道之间的功率转移系数，并综合考虑不同负荷的重要性对其进行修正，得到满足限制条件的优化切负荷方案。在浙江电网系统中进行了仿真验证，结果证明了所提方法的可行性和有效性。

改进复合材料杆塔多波阻抗模型及其仿真计算

张宇娇, 刘佳炜, 黄雄峰, 苏攀, 智李, 姜岚

2018, 51(5):  68-74.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201610010

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针对目前复合材料杆塔耐雷性能仿真分析中多采用传统多波阻抗模型，雷击过电压仿真计算结果偏大的情况，考虑导线对地电容影响，提出了改进的多波阻抗模型，根据110 kV复合材料杆塔结构与接地方式，计算各部分波阻抗；建立复合杆塔三维模型，利用有限元法计算导线对地等效电容；利用改进多波阻抗模型计算分析不同塔型、不同接地引下线方式的复合材料杆塔耐雷特性，并与传统模型计算结果进行对比。结果表明，考虑电容时杆塔上的过电压下降了38%，更接近实际值；采用沿线路方向内侧竖直悬垂接地引下的方式可使复合材料杆塔的耐雷水平最大化。

配电变压器有载调压技术

王金丽, 马钊, 潘旭, 王利

2018, 51(5):  75-79,100.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201707204

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配电变压器有载调压是实现配电网电压控制的手段之一，有载调压开关是配电变压器实现调压的关键部件，其技术性能的优劣直接影响有载调压配电变压器的安全可靠运行。介绍了配电变压器有载调压开关技术的实现方法，将其分为机械式、电力电子式、复合式三大类，分析了不同有载调压方式的技术实现原理与优缺点，明确了配电变压器有载调压技术的发展方向，以及需要深入研究与关注的重点。

移动救援充电车充电系统设计

姚翔宇, 江栋, 邵显清, 张杰

2018, 51(5):  80-86,117.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201701062

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随着电动汽车运营数量的不断增加，电动汽车故障救援工作的重要性日渐突出，针对中国目前充电设施数量不足、分布不平衡、缺乏移动充电救援设施的实际情况，介绍一种基于直流母线结构的移动充电车充电系统设计方案并验证方案的可行性。充电系统包括取力发电机、直流母线前级电源、交直流一体化充电机和大容量储能电池4个部分。此车载充电系统具有灵活性、安全性和环保性的特点，并能满足各种类型待救援电动汽车的充电需求。

发电

提升火电机组灵活性改造技术方案研究

苏鹏, 王文君, 杨光, 于凤新, 刘启军

2018, 51(5):  87-94.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201701049

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针对目前“三北”地区采暖期电负荷与热负荷需求不平衡日益加剧，火电机组在供暖期参与深度调峰热电解耦需求十分迫切的问题，从技术路线及方案适用范围等方面对提升火电机组灵活性改造的技术方案进行了详细地分析与研究，并针对具体工程确定了热水储热系统和电锅炉系统的工程设计方案。通过分析表明，热水储热系统、电锅炉系统及减温减压系统供热方案均能够在一定程度上提升火电机组的运行灵活性，增加机组调峰深度，不同方案有其各自的适用范围。

基于模糊数风险分析法的汽轮机自启动技术研究

王志杰, 王锡辉, 朱晓星, 郑重

2018, 51(5):  95-100.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201703006

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设计了一套基于模糊数风险分析法的智能汽轮机控制系统：通过对汽轮机的运行特点进行研究，将汽轮机的启动过程划分为若干个步序依次执行；采用模糊数相似度风险分析法，对汽轮机启动过程中的风险进行预估和管控，并结合运行人员经验，以确定是否执行下一步序，据此规划适宜的启动路径。该技术实现了采用非热应力模型的汽轮机自启动控制，对国产汽轮机自启动技术的研究与应用具有一定的参考价值。

单系列辅机在洛阳热电厂应用实践

刘百成, 赵红民, 赫胜杰, 李华威, 李美双, 张继文

2018, 51(5):  101-105.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201608066

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为了降低火力发电企业的能耗，降低工程及运行维护成本，在研究洛阳热电厂单系列辅机配置方案的基础上，对300MW等级燃煤机组主要辅机单、双系列配置的经济性、可靠性等方面做了全面分析，针对三大风机的选型进行了重点研究，对单系列辅机的工程投资及节能效益进行对比，对提升单系列辅机的可靠性进行了热控方面的优化。得出了相关结论，提出了成型的配置方案，并提出了提升可靠性的技术手段。

大型汽轮机循环水泵改造选型问题分析

牟春华, 程东涛, 居文平, 马汀山

2018, 51(5):  106-110.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201701059

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循环水泵改造选型过程中容易出现循环水泵选型不合理的问题，直接影响改造效果。通过对循环水泵选型原则的分析，提出循环水泵选型的关键是要循环水泵设计工作点和循环水系统阻力特性相匹配，以试验的方式实测循环水系统阻力特性，可为循环水泵改造选型提供科学依据。以某300MW汽轮机组循环水泵改造选型为例进行分析，以实测循环水系统阻力特性为选型依据，循环水泵选型结果较原设计选型结果科学合理。

强化混凝去除循环水溶解性有机物特性研究

胡大龙, 李美珍, 王园园, 许臻, 姜琪

2018, 51(5):  111-117.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201704111

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循环水中有机物浓度高易引起微生物滋长和膜污堵，提高循环水利用率必须对其加以处理。采用传统化学分析，结合紫外-可见光谱、凝胶色谱和三维荧光等手段，研究了强化混凝对循环水中有机物的去除特性。结果表明：（1）在0~120mg/L内，随FeCl₃投加量增加，混凝对有机物去除率增加；溶解性有机物分子缩合度降低，分子量减小。（2）在FeCl₃质量浓度为120mg/L条件下，混凝对总有机碳（TOC）和溶解性化学需氧量（SCOD）去除率分别为54.06%和33.33%；腐殖质类物质C1、C2和蛋白质类物质C3的荧光强度F_max值分别下降了48.02%、66.38%和22.27%。说明强化混凝可有效降低循环水中有机物浓度，特别是去除难被生物降解的腐殖质类物质效果明显，因而可通过旁流强化混凝处理循环水，提高循环水系统运行稳定性，为循环水进一步进行膜处理奠定良好基础。

节能与环保

电站低温给水系统腐蚀产物生成过程研究

蒋东方, 张冕, KHAN Izhar Hasan, 王超, 朱忠亮, 张乃强, 徐鸿

2018, 51(5):  118-122,133.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201802019

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燃煤电站汽水系统中低温给水部件由于流动加速腐蚀产生大量腐蚀产物，这些腐蚀产物随工质在整个汽水系统中迁徙，严重影响了机组的运行安全及寿命。基于质量平衡方程，建立了腐蚀产物的生成模型，从3种不同角度分析了金属氧化层孔隙率、铁在工质中的扩散系数和工质pH值等对腐蚀速率的影响。结果显示：腐蚀速率分别与前两者成正比关系，而与工质的pH值成反比关系。给水加氧处理可使金属氧化膜的孔隙率明显降低，而管道布置越复杂、管道表面越粗糙，铁在工质中的扩散系数越大。因此，燃煤电站在实际运行中，可通过管道结构优化，选择最佳给水处理方式，在最佳pH值和溶氧量条件下抑制流动加速腐蚀，减少腐蚀产物的产生。

化学清洗时过热器氧化皮剥落部位基材腐蚀试验研究

邓宇强, 叶智, 祁东东, 张少勇, 张小平, 蔡国保, 王思卜, 张童童

2018, 51(5):  123-127,146.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201702022

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锅炉过热器氧化皮发生局部剥落的部位，在进行化学清洗时会发生局部电化学快速腐蚀的情况。工程清洗后的割管和试验室的验证性模拟清洗试验，均发现了局部氧化皮剥落部位出现了深度在400 μm以上的腐蚀坑，且这种腐蚀主要在铁素钢如T22、12Cr1MoV、T91中发生。通过电化学腐蚀试验装置，开展了对这种腐蚀的监测评价和腐蚀控制工艺研究。选取T22、12Cr1MoV、T91等3种过热器管样，进行氧化皮清洗溶解试验，测量氧化皮清洗过程中完整氧化皮管样电极和裸露金属电极之间腐蚀电流密度，并通过对比试验考察清洗液加入还原剂后的腐蚀电流密度变化情况。研究结果表明，试验所用材料氧化皮脱落部位化学清洗时的局部腐蚀速率是标准规定值的数十倍，可通过及时补加还原剂抗坏血酸的方法加以控制。

乙醇胺汽液分配系数及高温分解特性的试验研究

朱志平, 杨磊, 乔越, 曹颉, 赵永福

2018, 51(5):  128-133.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708272

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中国第三代核电选定乙醇胺（ETA）作为二回路碱化剂，但目前有关ETA汽液分配系数、高温分解特性研究不够全面，难以满足各种参数核电站的应用需求。采用高压釜模拟核电站二回路的工作压力与温度，采用特制取样装置得到了试验中汽、液两相样品，利用离子色谱、总有机碳（TOC）分析等手段研究了汽、液两相样品在不同温度下相对挥发度、热分解率及TOC含量；同时提出汽相总碱与液相总碱浓度比计算公式，用以评价汽液两相碱化剂的分布状况。研究结果表明：ETA汽液分配系数低，有利于提高二回路系统液相的pH值。在无氧条件下ETA的热稳定性好，即使300℃下热分解率也不超过1.0%/h；但含氧会加速ETA分解，其分解产物中存在较高质量浓度的铵根和较低质量浓度的甲酸、乙酸和乙醇酸。所得试验数据可以作为核电站二回路水化学控制参考依据。

管束式除雾器结构优化数值模拟及高效除雾器研制

邱桂芝, 张志刚, 宋寅, 郭婷婷, 王海刚, 贾嘉, 王鹤麒

2018, 51(5):  134-140.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706151

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为配合烟尘超低排放改造，基于流体动力学计算方法，对湿法烟气脱硫系统中管束式除雾器内的气液两相流流场进行了数值模拟，同时将双筒结构引入管束式除雾器，通过改变筒体结构和叶片结构参数，分析得到了管束式除雾器对不同粒径液滴的脱除效率和除雾器压损的变化规律。研究结果表明，双筒结构+多级串联是提高除雾效率，特别是提高小液滴脱除效率的有效方法；曲线型叶片出口角、叶长和叶片数变化会对除雾效率和压降造成较大影响。在此基础上，进一步提出了3种高效管束式除雾器型式并经冷态试验台验证，其中1种优选构型已在某电厂300MW机组除雾器改造中应用。运行结果表明，该除雾器各项性能指标良好，在机组50%~100%的宽负荷范围内，烟尘排放质量浓度均小于5mg/m³（标态，干基，6% O₂），机组满负荷时除雾器最大阻力小于300 Pa。

实施非水可再生能源配额情景下的发电行业CO₂排放预测

吴智泉

2018, 51(5):  141-146.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201607089

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发电行业是落实中国碳减排目标的重点领域。为实现中国到2020年单位国内生产总值CO₂排放比2005年下降40%~45%和非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右的碳减排目标，国家能源局拟实行可再生能源配额制，要求2020年各煤电企业承担的非水可再生能源发电量配额与煤电发电量的比重达到15%以上。分别基于国家《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》和征求意见的15%非水可再生能源发电量配额政策，对发电行业到2020年的CO₂排放情况进行了预测，并基于2020年全国的碳减排目标对发电行业的碳减排任务进行了计算。预测结果表明，实施15%的非水可再生能源配额之后，2020年非水可再生能源发电量将在行动计划预计值的基础上进一步提高，达到7514亿kW·h，在总发电量中占比9.94%，相应地，单位发电量CO₂排放量为580.5 kg/（MW·h），比2005年下降27.4%。

新能源

新疆电力供需预测及电能消纳有效途径研究

郭森, 崔永军, 贾浩, 赵名锐, 王玉玮, 赵会茹, 任义生

2018, 51(5):  147-153.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706063

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对新疆全社会用电量的供给与需求进行科学合理预测分析，并提出电能消纳的有效途径，不仅能够为疆内电网的规划及运维提供参考，而且对电源建设和电能消纳政策制定具有重要意义，可以促进地区电网的可持续发展。首先对新疆2017—2030年电力需求进行了多情景预测分析，得出2030年新疆全社会用电量预计在2823亿~3839亿kW·h；其次，对新疆未来电力供给情况进行分析，对比得到新疆“十三五”期间将面临电力供给远大于需求的发展态势；最后提出：推进“疆电外送”通道建设、建设坚强的疆内750 kV骨干网架和扎实落实“电气化新疆”战略是解决新疆电力产能过剩现象的有效途径。

新疆—上海风电产区的利益补偿合作策略研究

张世翔, 沈英

2018, 51(5):  154-159,184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201607090

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风电作为国家振兴新能源产业的重点，发展势头迅猛，但不同风电产区发展差异显著。根据上海和新疆两地的风力发电以及财政基本情况，得出两地发展差距明显，且因为发展风电出现的弃风损失以及生态环境损失主要由产区政府和风电企业承担，将导致地区发展差异更显著。通过上海与新疆的博弈分析决策对新疆进行一定的补偿，旨在加强沪疆合作。结合风电自身具有正外部性的特点，从环境健康损失和风电企业损失2个角度计算了补偿额度；在结合博弈分析以及国家大力推行碳交易市场的潮流的背景下，提出了对新疆以及类似风电产区以风电收益分配补偿额度、推进沪疆碳排放权交易市场建设合作、加大电力援疆力度、改善民生等手段进行补偿的具体策略。

技术经济

“互联网+”客户侧分布式电源增值服务价值分析与商业模式研究

闫湖, 黄碧斌, 卢毓东, 洪博文, 刘周斌

2018, 51(5):  160-165,178.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201704094

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大数据时代，数据增值服务将会成为打造客户侧分布式电源市场的新蓝海。紧紧围绕“发现数据价值，让数据创造价值”这一理念，通过对客户侧分布式电源数据价值传递和相关利益主体分析，构建了“互联网+”客户侧分布式电源数据价值链，提出了3类增值服务：数据即服务、信息即服务、知识即服务。在此基础上，对几种典型增值服务进行了价值分析。为了实现数据的价值，让增值服务成为企业真正的盈利方式，提出了数据驱动型客户侧分布式电源增值服务商业模型，包括成本优势、价值创造、价值定位、价值获取4方面内容。

基于regARIMA模型的月度负荷预测效果研究

苏振宇, 龙勇, 赵丽艳

2018, 51(5):  166-171.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201704041

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为探究离群值对月度负荷预测效果的影响，建立计及离群值影响的季节性ARIMA月度负荷预测模型（regARIMA），选择1999—2017年北京、甘肃等5省（市）的实际月度负荷数据，对预测效果进行比较研究。结果表明，与普通ARIMA模型相比，考虑了离群值影响的regARIMA模型的3年样本内平均预测误差得到明显改善；应用regARIMA模型进行提前12期的样本外预测，预测精度获得不同程度的提升。

湖南省电力消费强度下降原因解析

陈火焱, 陈佳, 李凯, 谢欣涛

2018, 51(5):  172-178.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201701148

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为探索湖南省单位GDP电耗大幅下降的原因，通过改进产业结构合理性衡量指标的核算方法，合成湖南省类泰尔指数。在此基础上，构建广义可加模型，研究湖南省产业结构合理性、能源消费结构以及技术进步对电力消费强度的影响机制及影响强度。实证结果表明，能源消费结构对单位GDP电耗的影响是不显著的；而产业结构合理性对电力消费强度的影响虽然显著，但两者并不是单调关系；技术进步对湖南省单位增加值电耗的影响是显著且单调的。为验证上述研究结论的普适性，进一步对中部6省进行相关的研究，研究结论较为一致。

安徽省黑色金属冶炼及压延加工业电力经济关系及用电量预测

王宝, 杨敏, 李周, 邢胜男, 徐兵华

2018, 51(5):  179-184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201707185

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通过对安徽省黑色金属冶炼及压延加工业经济电力数据的分析，论述黑色金属行业发展主要经济指标与行业用电量之间的动态关系，找到用电数据与经济指标变化不一致的根本原因。并通过选取合理的经济指标，给出安徽省黑色金属行业发展形势与行业用电需求变化趋势之间的量化关系，并据此对安徽省黑色金属冶炼及压延加工业用电量进行短期预测。