中国电力

2018, 51(10): 0-0.

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智能电厂概念及体系架构模型研究

张晋宾, 周四维

2018, 51(10): 2-7,42. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808001

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通过对国内外常见智能实体定义的分析比对，综合考虑人工智能等技术的发展和电厂特点，界定了智能电厂的定义；通过分析德国“工业4.0”和中国“智能制造”系统架构，并参考ISO国际标准流程中工厂生命周期模型、普渡模型和信息-物理系统等技术，给出了智能电厂体系架构参考模型。

燃煤智能发电的关键技术

华志刚, 郭荣, 汪勇

2018, 51(10): 8-16. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808022

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智能发电技术是提升燃煤电厂在发电领域竞争力的重要手段。分析了燃煤智能发电的政策和行业背景，建立了燃煤智能发电技术的体系架构，对其中智能设备层、智能运维层和智能管理层的技术内容进行了梳理。提出了燃煤智能发电的几项关键技术，对智能测量与控制、智能化运行节能、全寿命周期设备管理、智能机器人、智能化经营与管理、智能交互与智能安全防护等新技术的应用场景与国内外发展情况进行了分析，对新技术与燃煤智能发电的融合进行了探讨，为燃煤智能发电的技术发展方向提供了参考。

火电厂智能化建设规划与技术路线

郭为民, 张广涛, 李炳楠, 梁正玉, 朱峰, 唐耀华

2018, 51(10): 17-25. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808096

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为适应电力市场竞争形势的变化，随着人工智能等相关技术的迅猛发展，火电厂智能化建设作为相对独立的研究和创新领域已成为行业内外的研究热点，但其概念、技术路线及实施策略等方面仍存在诸多问题和挑战。在回顾国内外火电厂自动化和智能化发展历程的基础上，结合火电厂控制技术、信息技术发展现状和趋势，阐述了火电厂智能化的定义和技术特征、智能火电厂的体系架构，并从运行优化和检修维护2个主要方面阐述了火电厂智能化建设的关键技术路线，指出了火电厂智能化建设过程中可能面临的问题及对策。

平行智能与智慧能源：全面融合人因的社会能源技术

张俊, 王飞跃, 林洁瑜

2018, 51(10): 26-31. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808046

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中国能源发展转型，风电、光伏等可再生能源渗透率提高，使电力系统日益复杂并带来一系列挑战。基于能源5.0的思想设计了融合人因的电力系统全管控理念，结合电力生产、传输和供应3个环节的特点，运用平行感知与虚拟人工系统技术来实现发电环节的智能协调，运用语音识别和语义解析技术实现对输电环节的自动调配和辅助决策，运用社会能源和平行智能技术实现了对配电环节的优化与交互。通过对于上述几个环节的探讨和研究，最终实现电力系统的人机交互、自学习，实现对电网日常操作和故障处理的辅助决策和判断。

电力企业智能发电技术规范体系架构

崔青汝, 李庚达, 牛玉广

2018, 51(10): 32-36,48. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808021

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第四次工业革命的兴起促使能源领域发生变革。在发电技术转型革命之中，智能发电是发电企业转型发展的重要方向。以电力企业智能发电建设规划为出发点，阐释了企业编制智能发电系列技术规范的思路和内容。重点介绍了智能火电技术规范的主要内容，从功能实现的角度构建由智能发电运行控制系统和智能发电公共服务系统组成的智能火电技术总体架构，提出可用于指导实践的功能要求与应用原则。同时结合其他发电形式具体特点，介绍了智能风电、光伏发电和水电技术规范内容。最后，针对电力企业开展智能发电建设工作提出了深入思考和建议。

面向自治对象的APS2.0系统结构与设计方法

尹峰, 陈波, 丁宁, 王剑平, 丁永君

2018, 51(10): 37-42. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808024

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作为电厂智能化重要方向的自启停控制系统（APS）技术面临运行使用率不高的问题，通过改变传统面向过程设计理念，提出面向对象的APS2.0系统结构与设计方法。从构建自治对象系统、加强人机协作入手，引导运行人员改变操作习惯，建立系统操作理念，从而提高系统使用率与机组自动化水平。设计智能寻优与智能辅助系统外部接口与应用结构，收集积累运行数据，为智能化技术深化应用创造条件。对对象系统组成、组态设计原则、应用实施方法、故障安全处置做了细节与场景描述，系统展示了一种新的技术思路。

基于智能算法的火电机组启动优化控制技术

朱晓星, 寻新, 陈厚涛, 王志杰, 王锡辉, 彭梁

2018, 51(10): 43-48. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808014

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基于机组启动前的设备状况等约束条件，通过混合整数线性规划算法实现了机组启动路径的智能规划；基于模糊数相似度风险分析方法，对汽轮机启动过程进行风险预估，实现了一种不依赖于热应力模型的汽轮机自启动控制方式，适用于各种主流汽轮机；采用仿人智能控制，提出了故障智能剔除方法、蒸汽管道自动暖管方法。应用表明，这些基于智能算法的控制技术，减轻了运行人员劳动强度，对火电机组启动过程起到了优化效果，整体提升了火电机组的智能化控制水平。

1 000 MW级火电机组智慧电厂建设研究

韩华锋, 马玉娟, 黄一志, 杨萌萌, 郭滔, 刘然, 张伟, 孙亚飞

2018, 51(10): 49-55. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201712050

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近年来电力市场面临产能过剩、负荷多变、负债过多、环保压力及需求不足等诸多挑战，对电厂生产运营管控能力提出新的更高的要求。结合方家庄项目1 000 MW超超临界燃煤机组，经广泛调研，根据智慧电厂的内涵提出方家庄项目智慧电厂的建设理念，制定智慧电厂构架，确定智慧电厂建设内容，明确建设目标与效果，形成了一套完整的智慧电厂建设规划。通过利用物联网、云计算、大数据分析、人工智能、机器人、虚拟现实、移动应用等技术集成智能传感与执行、智能控制与优化、智能管理与决策，实现机组更安全可靠、经济高效、环保灵活的运行，并能更好地适应电力市场竞争环境。

非隔离双向四端口直流变换器及其控制策略研究

崔红芬, 姚良忠, 桑丙玉, 杨波, 陶以彬

2018, 51(10): 56-63. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201702043

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针对多端直流输电系统中的潮流汇集、分配以及电压变换需求，提出了一种基于双向buck+boost变换器的非隔离双向四端口直流变换器。所提出的直流变换器只需经过DC-DC单级升降压变换，提高了变换器的效率和功率密度；相对于传统多端口变换器通过公共交流母线或公共直流母线连接的方案，该变换器无需采用母线电容和交流变压器，降低了变换器体积和成本，提高了系统可靠性；该变换器中任意一个输入到输出端口之间均构成一个双向buck+boost变换器单元，各个单元在功率回路不存在相互耦合，控制更易实现。在PSCAD/EMTDC平台中搭建了四端双极柔性直流输电系统仿真模型，对直流变换器潮流分配和电压变换功能进行了仿真分析，并研制了双极四端口直流变换器原理样机，进行了相应的动模实验验证。仿真和动模实验结果表明，该直流变换器能够有效实现直流潮流分配和电压变换功能。

多时间尺度的直流配电网运行优化

易越, 袁志昌, 郑浩, 史梓男, 马唯婧

2018, 51(10): 64-71. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706154

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为了实现直流配电网的安全可靠经济运行，建立了2种直流配电网的运行优化模型。首先论述了直流配电网运行优化的各种目标，针对上述目标提出了2种时间尺度不同的直流配电网运行优化模型：一种是以功率损耗和电压偏差为目标函数的实时潮流优化模型；另一种是考虑源网荷出力特性的日前优化模型，以日运行成本最低以及负荷方差最小为目标进行削峰填谷优化。给出了2种模型的求解方法并用9节点的直流配电网对上述2种模型进行了仿真计算。仿真结果验证了模型改善直流潮流分布以及削峰填谷的效果。

多特高压直流参与受端“强直弱交”电网安全防线的协调控制技术

袁森, 陈得治, 陈涛, 汤伟, 马世英, 罗亚洲, 宋云亭, 任建文, 訾鹏, 王青, 李再华

2018, 51(10): 72-79. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201707120

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特高压直流以其快速、灵活的调控特点成为电网运行中有效的控制手段，结合实际电网，研究特高压直流控制在电网安全防御的作用及功能尤其必要。结合中国典型的受端电网“强直弱交”实际场景，仿真分析了强直流冲击弱交流的安全稳定风险，提出了应对直流闭锁风险的特高压直流参与受端电网三道安全防线的控制策略，包括：特高压直流功率预控；特高压直流与切负荷等安控的紧急协调控制策略；弱交流通道解列后特高压直流与低频减载的协调配合策略等。仿真验证了受端电网的直流闭锁冲击特性及直流参与安控防线策略的合理性。

分布式光伏并网问题分析与建议

裴哲义, 丁杰, 李晨, 周昶, 梁志峰, 于辉, 徐晓春, 张俊

2018, 51(10): 80-87. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805089

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近年来，中国分布式光伏呈现出“点多面广、局部高密度并网”的高速发展态势，在高比例接入地区给电网运行安全带来影响。在此背景下，进行大量数据调研，分析中国27个省级电网分布式光伏并网和调度管理情况，从改变配电网运行特性、增加电网电力平衡压力、增加电压控制难度、降低系统频率调节能力等方面，分析分布式光伏并网对电网运行的影响，并为促进分布式光伏并网提出规划建设管理、并网管理、相关标准、需求侧管理、前瞻性研究等方面的建议。

基于均衡KNN算法的电力负荷短期并行预测

林芳, 林焱, 吕宪龙, 程新功, 张慧瑜, 陈伯建

2018, 51(10): 88-94,102. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708078

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为提高电力负荷预测精度，应对海量、高维数据带来的单机计算资源不足的问题，提出一种基于均衡KNN算法的短期电力负荷并行预测方法。针对电力负荷数据特征，采用K均值聚类算法进行电力负荷场景划分；为提高场景划分精度，采用反熵权法量化负荷特征的权重系数；针对不均衡的负荷场景，提出均衡KNN算法对待预测负荷进行精确的场景归类；采用BP神经网络算法对海量历史数据进行负荷预测模型的分场景训练与预测；采用ApacheSpark架构对提出的模型进行并行化编程，提高其处理海量、高维数据的能力。选取某小区居民用电数据进行算例分析，在30节点云计算集群上进行测试验证，结果表明基于该模型的负荷预测精度与执行时间均优于传统预测算法，且提出的算法具有优异的并行性能。

调峰辅助服务与电量协调优化的日内安全约束经济调度

李岩春, 张化清, 林伟, 李承东, 白杨, 张笑晗, 赵燃, 张凯璇, 汪洋

2018, 51(10): 95-102. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711125

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大规模可再生能源的接入给电网调峰带来了巨大挑战，使得当前调度模式下发电机组均衡地完成其电量进度愈发困难。针对电网的日内调度计划，提出了调峰辅助服务与电量协调优化的日内调度模式，避免调峰服务市场机制与现有调度模式产生冲突。在该调度模式的基础上，建立了调峰辅助服务与电量协调优化的日内安全约束经济调度模型，实现了调峰资源与常规发电资源的协调调用，最优化系统的总调度成本。为了加速求解该调度模型，提出了以识别起作用安全约束为特征的迭代求解算法。最后，通过基于IEEE-30节点系统和实际省级电网的算例分析验证了所提模型方法的有效性、高效性与实用性。

基于灰色模糊预测的智能配电网大数据调度算法

周生奇, 贾亚军, 朱华

2018, 51(10): 103-110. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708074

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针对智能配电网大数据服务系统存在数据量大、信息复用困难、调用跨度大等问题，提出了一种基于灰色模糊预测的配电网大数据调度算法（SGFP）。基于灰色模糊预测方法对配电网管理人员和客户潜在需求进行预测，对多服务器中流动数据实施预存取与调度，从而避免和减少了智能配电网大数据服务系统中出现的存取瓶颈和大跨度调用现象。SGFP算法的性能在面向社区用户的用电互动服务系统中有所体现，相较于目前常用算法其预取数据的响应速度与准确度具有较大优势，系统资源开销较低，具有较高的性价比。

融合拓扑及业务特性的电力通信网关键节点识别

汪洋, 高晗星, 周生平, 王智慧, 何玉钧

2018, 51(10): 111-118. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201802016

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识别电力通信网中的关键节点并对其进行重点保护，对提高网络整体可靠性有重要意义。在网络拓扑层，计算节点失效后电力通信网自然连通度的变化，得到节点拓扑重要度（NTI）。针对电力通信网业务性能指标要求不同给出了业务重要度的评价方法；融合业务信息与拓扑信息定义了网络加权自然连通度，提出了节点融合重要度（NCI）的概念，以实现电力通信网关键节点的识别。以某地区电力通信网为例，将所提方法与其他传统方法进行仿真对比，实验结果表明所提方法的合理性和有效性。

火电厂保温超低散热技术研究

蒋丛进

2018, 51(10): 119-122,129. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201807112

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为减少火电厂管道散热损失，节能降耗，采用保温超低散热技术，计算主蒸汽管道保温结构外表面温度从50℃到30℃，保温厚度、减少的热量损失、投资增加值及投资回收年限，并以山东某电厂（2×1 000 MW）新建工程为例，比较了主蒸汽管道保温结构外表面温度为45℃和50℃时的保温投资，结果表明，将主蒸汽管道保温结构外表面温度从50℃降到45℃时，保温层材料体积将增加，增加投资约30万元，但可减少锅炉出口至汽轮机入口之间主蒸汽和再热蒸汽热段温降1～2℃，降低机组煤耗约0.6 g/（kW·h），为电厂带来可观的经济效益。

湿式电除尘器性能测试方法及排放特征研究

李皓然, 刘含笑, 赵琳, 颜士娟, 冯国华, 方小伟

2018, 51(10): 123-129. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805182

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湿式电除尘器收尘极被水膜覆盖，放电区域存在水雾，无振打二次扬尘，且细颗粒物团聚现象显著，可有效减少细颗粒物、SO₃等排放。采用一体化采样头（内置滤膜）采集颗粒物，采用重量法（PM-10）和电荷法（ELPI）测定PM_2.5；采用冷凝法或冷凝法与异丙醇吸收相结合的采样方法测定SO₃。测定结果表明，不同型式的湿式电除尘器颗粒物、PM_2.5一般分别在2~5mg/m³及3mg/m³以下，除尘效率一般在75%~95%，金属极板湿式电除尘器为连续喷淋，因不存在细颗粒物的二次扬尘，颗粒物排放可达1mg/m³以下；不同型式的湿式电除尘器SO₃排放一般在5mg/m³以下，SO₃脱除效率一般在60%~80%，导电玻璃钢湿式电除尘器板电流密度一般比金属极板湿式电除尘器大，因此其SO₃脱除效率普遍更高一些。

SCR失活催化剂再生前后性能分析

杜振, 武波, 晏敏, 张杨, 朱跃

2018, 51(10): 130-133,138. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711088

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为系统研究燃煤电厂SCR脱硝系统失活催化剂再生前后性能的变化，对比分析了某330 MW燃煤机组失活催化剂再生前后的微观特性。试验结果表明，由于再生时对催化剂活性组分进行了有效补充，再生后的催化剂活性有较大幅度提高；再生过程中消除了催化剂表面的硫酸盐沉积，增强了催化剂表面的弱酸和中强酸酸性位，同时基本保持催化剂的锐钛矿晶相，催化剂微观形貌恢复到疏松均匀状态。由此证明，采用添加活性成分、消除沉积盐的催化剂再生方法，可延长催化剂的使用寿命，降低电厂生产成本。

火电企业水资源综合利用及污染防治技术路线探讨

尤良洲, 韩倩倩, 晋银佳, 朱跃

2018, 51(10): 134-138. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708135

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调研了91家火电企业，分析水务管理工作存在的问题，结合政策形势，探讨了水资源利用及污染防治的技术路线。技术路线分两步实施，第一步为全厂用水优化，实现水资源的梯级利用和分质处理、回用，实现高盐废水最少化；第二步为废水综合治理改造，无法回用、消耗及外排的高盐废水统一进入废水综合治理系统，通过预处理软化、浓缩减量、蒸发除盐及固废处置，实现废水回收利用。为火电企业探索水污染防治及综合利用提供参考。

脱硫废水烟道蒸发工艺协同脱汞效率研究

陈坤洋, 郭婷婷, 贾西部, 曹蕃, 袁园

2018, 51(10): 139-144. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711270

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燃煤电厂脱硫废水成分复杂，处理难度大。以某燃煤电厂600 MW机组为研究对象，进行了脱硫废水（人工配制）烟道蒸发试验，探索了协同脱汞的可行性，并讨论了脱硫废水氯离子质量浓度与机组运行负荷等对脱汞效率的影响。研究结果表明，将脱硫废水喷射至烟道进行雾化干燥的协同工艺，不仅有效提高了烟气中HCl含量，而且能促使更多Hg⁰转化为较易被飞灰吸附的Hg²⁺，可实现脱硫废水零排放和烟气汞的减排；废水中的氯离子对脱汞效率有较大的影响，当废水中氯离子质量浓度由21 250 mg/L增加至36 500 mg/L时，烟气中气态汞的协同脱除效率由95%降至58%；与机组低负荷运行时协同脱汞效率相比，高负荷条件下协同脱汞效率有所降低。

SCR烟气脱硝系统氨逃逸浓度在线预测方法研究

宋玉宝, 程世军, 姚燕, 安德欣, 金理鹏, 方朝君

2018, 51(10): 145-149. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708302

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燃煤机组烟气排放连续监测系统（CEMS）对SCR氨逃逸浓度的测量结果不十分可靠，易造成运行中无序过量喷氨和加剧空气预热器硫酸氢铵粘结堵塞。在实验室和现场检测基础上，结合SCR反应器潜能及其劣化趋势分析，提出了氨逃逸浓度在线预测方法和计算式。以某350 MW机组为例，介绍氨逃逸浓度预测步骤和分析结果。初步应用结果表明，根据机组实时运行负荷、NO_x浓度及脱硝效率等DCS参数，可在线预测氨逃逸浓度，用以指导喷氨量调节；同时，氨逃逸浓度预测值可用于SCR催化剂层的寿命管理预警与决策。

汽轮机甩负荷对转子寿命损耗的仿真分析研究

王立健, 何青, 李国庆

2018, 51(10): 150-155. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711245

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由于外界电网的影响或机组自身故障的原因，火力发电机组会发生机组甩负荷等恶劣的运行工况问题。针对这一问题，提出了一种在机组甩负荷情况下对转子寿命损耗情况进行估算的实时评估方法。首先建立汽轮机的动态仿真模型，实现对汽轮机甩负荷过程的动态模拟，然后通过建立的转子寿命损耗分析模块实现对转子寿命损耗的估算，并应用于1 000 MW超超临界机组甩负荷的分析。当机组发生甩负荷时，机组转速迅速升高，对转子寿命的损耗随转速的升高而增加。结果表明，甩负荷动作必然导致汽轮机转子的寿命损耗；虽然单次甩负荷动作引起的汽轮机转子的寿命损耗较小，但是对于参与调峰的大容量机组的频繁甩负荷动作，对转子寿命的累积损伤是不可忽视的。因此，可以通过该方法对在运行的汽轮机转子进行实时监控，以确保机组在安全状况下稳定运行。

两种氧化镁添加剂对燃油锅炉防腐特性的试验研究

朱骅, 刘文建, 易泽中, 莫春鸿

2018, 51(10): 156-163. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708084

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燃油锅炉运行过程中，往往面临受热面高温腐蚀、受热面积灰、空气预热器及尾部烟道低温腐蚀等问题，合理使用氧化镁添加剂可以有效地解决上述问题。选取了两种燃油添加剂Sunricho-EM330、Sunricho-OM20，分别介绍了其作用机理、特性和使用特点。在燃用高钒、高硫的两台燃重油锅炉上分别添加这两种添加剂，进行对比试验，并确定了添加剂的合理剂量。两种添加剂均可有效防止受热面腐蚀，提高灰的pH值，降低酸露点温度，但长期使用添加剂给锅炉带来更多的灰量，锅炉受热面存在粘污问题。停炉后，对受热面积灰进行取样分析，发现高烟温区段的积灰内层存在黏结性沉积物。在实现燃油锅炉防腐蚀目的同时，Sunricho-OM20的注入量相对更少，粘污情况比较轻微，更具优势。

某600 MW锅炉低NO_x燃烧数值模拟研究及优化

李汝萍, 樊印龙, 童家麟, 齐晓娟, 吕洪坤, 李剑, 丁历威

2018, 51(10): 164-170. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806160

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某600 MW亚临界锅炉低氮燃烧改造后存在局部高温腐蚀现象严重、再热汽温偏差较大的问题。通过数值模拟研究了二次风存在的不均匀性对锅炉贴壁还原性气氛、炉膛出口煤粉燃尽率、烟气温度偏差以及炉底渣量的影响，并对托底二次风量进行了优化。结果表明，通过提高二次风量均匀性，后墙绝大部分区域平均CO体积分数从4%降至3%，煤粉燃尽率、炉膛出口烟温偏差也得到改善，但炉膛出口NO_x体积分数略有增加；托底二次风量增加后，底渣量大幅降低，冷灰斗区域高温腐蚀现象亦有望得到改善。

基于全生命周期投入产出效益的电网规划精准投资方法

张全, 代贤忠, 韩新阳, 靳晓凌, 张闻, 陈丹

2018, 51(10): 171-177. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708043

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电网投资建设规模持续增长，迫切需要一种电网规划精准投资方法，提高电网投资的经济效益。提出一种基于全生命周期投入产出效益的电网规划精准投资方法。首先，针对电网规划投资需要解决的不同问题，制定典型的电网规划投资场景，并分为刚性需求场景和弹性需求场景两类，统筹考虑不同场景所侧重的投入产出效益，建立电网规划全生命周期投入产出效益的综合评价指标体系和评价方法；其次，选取6种典型电网规划投资场景，为每种场景制定2种可行的规划方案，对不同规划方案进行全生命周期投入产出效益计算，并按照效益水平对可行方案进行优化比选，得到各种场景下的最优方案，按照优先考虑项目重要性、其次考虑项目投入产出效益的原则对最优方案排序，按照最优方案排序表，逐一安排项目，直到项目投资金额大于总投资计划或者安排完所有项目，得到电网规划投资的项目安排结果，实现电网规划精准投资；最后，结合某省级电网进行实证分析，结果证明该方法具有可行性和实用价值。

考虑新能源大规模发展的差异化综合效益评价模型

王晓晨, 金艳鸣, 张晋芳, 王晓晨, 杨冰

2018, 51(10): 178-184. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708069

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针对含大规模新能源发电的电力系统评价角度较为单一且无法体现地区间的差异性的问题，提出一种地区差异化综合效益评价模型。该模型应用基于主、客观赋权法的综合赋权法，对电力系统可靠、经济、环保、高效四个方面加以评价，并引入地区系数概念，对评价指标进行差异化处理从而反映地区特征。选取3个具有代表性地区进行算例分析，评价结果表明，经济发达、人口密度较大的地区应更注重电力系统可靠性与环保性，电力投资敏感的地区可适当放宽电力系统的经济性要求。

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