中国电力

2019, 52(1): 0-0.

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能源互联网目标下电力信息物理系统深度融合发展研究

刘林, 张运洲, 王雪, 姜怡喆, 左新强, 代红才

2019, 52(1): 2-9. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810064

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能源互联网是解决当前能源系统问题、推动能源系统变革的智慧综合能源系统，对提高可再生能源比重，促进化石能源清洁高效利用，提升能源综合效率具有重要意义。电力信息物理系统融合是建设能源互联网的核心基础和关键所在，融合水平是决定能源互联网发展阶段的重要因素。通过研究电力与信息技术融合的价值、架构以及与能源互联网的关系，以历史长周期（1900—2018年）为跨度，量化分析揭示电力信息物理融合发展规律，预测未来趋势，提出能源互联网建设重点战略方向，为中国能源互联网的建设与发展提供理论依据和决策参考。

配电网CPS理论架构和典型场景应用

郑佩祥

2019, 52(1): 10-16,31. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806057

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随着计算机、通信、控制（3C）技术的发展与在配电网中的深入应用，配电网信息空间与物理空间实现了深度融合和实时交互，其感知、集成、共享、协同、自治等能力得到了极大提升，形成了配电网信息物理系统（cyber physical system，CPS）。基于信息物理融合的角度，从本质、特征与体系分析配电网CPS的内涵，分析多样化的控制方式与CPS资源部署形式对配电网运行控制特性的影响。依据CPS概念剖析其发展的不同阶段、不同的业务需求与场景类型分析3类典型配电网CPS示范工程应用，从而对配电网CPS的理论模型架构进行测试与验证。

配电网CPS综合建模方法及其交互影响机理研究

李红, 朱红, 杨志宏, 唐成虹, 张明, 周冬旭

2019, 52(1): 17-24. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808134

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通信和信息技术的提升极大地增强了配电网的可观性与可控性，需要进一步从信息物理系统（cyber physical system，CPS）的角度研究配电网的运行特性。主要研究基于CPS的配电网系统综合建模与交互机理。首先提出配电系统与配电信息系统的统一建模方法；其次研究了配电网CPS动态交互影响机理，以分布式电源为智能控制和处理终端，构建配电网CPS动态交互综合模型；最后分析了配电网CPS中通信故障对物理环节的动态影响并进行测例仿真，进而验证了模型的有效性。

信息物理融合视角下的电流纵差保护可靠性分析

李满礼, 陈学通, 刘东洋, 丁卫东

2019, 52(1): 25-31. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201807084

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现代电网已经具备信息-物理紧密融合的特征，电流差动保护是信息物理紧密耦合的典型应用，因此，有必要从信息物理融合的视角研究其可靠性。从物理-量测-通信-决策的完整闭环控制过程出发，分析线路电流、互感器测量误差、通信延时及保护判据（分析决策）等信息物理因素对电流差动保护的综合影响，提出电力信息物理系统视角下电流差动保护业务的误动概率模型。然后，通过仿真算例验证了模型的合理性，并分析了影响电流差动保护误动的关键因素。

配电网CPS的通信需求和网络资源分配方案探讨

梁云, 黄莉, 侯兴哲, 徐鑫, 胡致远, 汪大洋

2019, 52(1): 32-39. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806064

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分析配电网CPS与现行电信互联网系统的差异，指出通信网运行过程参与到自动化控制过程是其重要特征。将配电网CPS通信需求分为IT（information technologies）数据流和OT（operation technologies）操作2个层次，分别分析了其传输性能指标和可靠性机制。进而提出在一体化的承载网模型下，有效管理网络资源，构建出满足IT/OT不同需求的虚拟网络的多目标资源分配方案。最后通过配电网CPS的典型组网示例及其应用分析，验证了方案的合理性。

跨国调度与交易系统互联的信息通信支撑研究

高志远, 黄海峰, 孙芊, 张鸿, 曹阳, 唐保国

2019, 52(1): 40-47. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805091

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跨国调度与交易系统互联的信息通信支撑对于全球能源互联网建设具有重要的理论和实践意义。基于信息物理系统（CPS）理论和SWOT分析方法，利用现有的各类技术，围绕核心架构对此问题进行了研究和设计。提出了包含概念模型、技术架构、部署架构、功能接口的互联总体架构，对其中通信支撑、交互协议、模型和数据交互、信息应用等关键技术进行了分析，设计了相关安全和可靠性保障体系，并进一步就东北亚跨国调度和交易系统互联进行了示范性设计。

基于攻击预测的电力CPS安全风险评估

韩丽芳, 胡博文, 杨军, 应欢, 周纯杰, 方锡康

2019, 52(1): 48-56. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809104

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为准确评估当前电力信息物理系统（cyber physical system，CPS）的风险状态，针对信息、电力紧密耦合的特点，提出一种基于攻击预测的电力CPS风险评估方法。利用已检测到的攻击告警信息，基于隐马尔科夫模型（hidden Markov model，HMM）识别出可能的攻击场景，推测攻击者的攻击意图，分析其未来的攻击目标和概率。攻击预测结果表征着系统当前的攻击威胁状况，将其作为输入，结合传统的单域（信息域或物理域）风险评估方法计算单域风险，再基于电力CPS复杂网络模型评估跨域风险，融合二者的结果得到最终的风险值。基于智能配电网IEEE 33节点的仿真平台，对攻击预测方法以及安全风险评估方法进行了验证，证明了基于攻击预测的风险评估方法的可行性和合理性。

电动汽车充电桩自动化渗透测试系统的研究和设计

孙舟, 潘鸣宇, 陈振, 袁小溪, 陈平

2019, 52(1): 57-62,109. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201811139

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信息物理系统（cyber physical systems，CPS）是集计算、通信与控制于一体的智能系统。电动汽车充电设施是一种典型的信息物理系统，但当前大量部署在现场的充电桩终端存在着用户入侵充电桩系统导致系统异常等安全隐患，亟须研究设计一套针对充电桩的自动化渗透测试系统。从指纹扫描、漏洞检测和漏洞挖掘3个方面对充电桩自动化渗透测试系统进行研究与设计，旨在检测已知漏洞和挖掘未知漏洞，有效地对电动汽车充电桩进行全方位的自动化安全检测，提高充电桩的安全防护等级，加强充电桩的安全防护能力，减少针对充电桩安全攻击所造成的信息泄露和经济损失。

基于改进遗传算法的海上风电场集电系统拓扑优化

汪惟源, 乔颖, 窦飞, 杨林, 张宇精

2019, 52(1): 63-68. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806043

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海上风电的集电系统的投资成本占比高，对集电系统的拓扑进行优化对降低固定投资有重要意义。集电系统的拓扑优化问题可转化成一个动态变权的最小生成树问题，由于边权变化与拓扑优化相互耦合，无法用传统的生成树方法求解。采用改进的遗传算法，通过优选初始种群、采用链表式编码、精英选择算子的环节改进，既提高了算法效率，又可处理海缆不可交叉等复杂约束。算例表明优化算法具有较好的寻优性和收敛性。

风火打捆交直流外送系统区域间输电能力评估

毛峰, 桂前进, 王磊, 罗利荣, 徐瑞翔, 刘少凡, 赵文亨

2019, 52(1): 69-75. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708096

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风火打捆交直流外送是一种重要的输电形式，风电出力的波动性以及交直流混联的输电方式对其区域间输电能力的计算提出了新的要求。首先建立了风火打捆经交直流输电通道送往同一受端区域的系统模型；考虑到系统无功充裕度问题，建立了基于改进连续潮流算法的最大输电能力（TTC）计算模型，完成了对其单一样板值的快速求取；在此基础上，综合考虑风电固有的波动特性以及系统内各种不确定因素，采用非序贯蒙特卡洛仿真法对区域间输电能力进行概率评估，并通过实际算例进行验证，发现交直流混联的输电形式可以提高系统的区域输电能力，在合理范围内通过增加风火打捆比例可以提高区域间输电能力，但是当风火打捆比例较高时，只有对现有网架结构进行改造升级，提高线路的输电容量，才能进一步提高系统的TTC水平。

基于改进方向电流法的特高压直流输电线路故障识别

王永进, 樊艳芳, 李自乾

2019, 52(1): 76-81. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201803089

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可靠、精准地识别特高压直流输电系统故障是区内、外保护动作的基础，对整个直流输电系统安全可靠运行具有决定性意义。基于贝瑞隆分布参数模型，以方向电流法为基础引入暂态能量偏离度（暂态值与正常值之比）共同构成故障识别判据，提出一种可准确辨识特高压直流输电整流侧出口故障、直流线路故障和逆变侧出口故障的方法。该识别方法对直流线路通信通道要求低、耐过渡电阻能力强、对采样频率的要求不高。通过在PSCAD中搭建±800 kV直流输电模型并结合Matlab仿真结果表明，该方法可实现直流输电系统故障的准确辨识，且能实现故障选极，具有一定的实际工程价值。

面向航拍图像的农村配电网导线断股检测

李泊, 陈诚

2019, 52(1): 82-87,95. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201804103

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农村配电网电力巡检所涉及的区域广阔，利用飞行平台实现基于航拍图像的电力巡检能有效提高效率，节省开支。飞行平台的拍摄角度、远近程度、光照等外部条件均不可控，给导线的断股检测带来困难。提出一种导线断股检测方法，仅通过导线轮廓信息实现断股检测，确保该方法的通用性。该方法通过LSD（line segment detector）检测图像中的导线线段，并利用线段长度来过滤非导线线段，控制了导线检测所需时间。在此基础上利用形变物体检测算法（active basis model， ABM），有效地提升了断股检测的准确率。实验结果表明所提出的方法适用于不同复杂背景和拍摄环境下的导线断股检测，在电力线路的检测中具有良好应用前景。

工厂复合化绝缘子电场分布特性及防污闪涂层参数优化计算

武文华, 张锐, 袁金灿, 吴光亚, 张勤, 杨斌忠, 沈亚梅

2019, 52(1): 88-95. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805203

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为研究工厂复合化直流绝缘子在不同涂层厚度及涂覆工艺下的电场分布特性，利用传导电流场进行有限元仿真，分别对无涂覆涂层绝缘子、全涂覆涂层绝缘子、局部涂覆涂层绝缘子、不同涂层厚度下的绝缘子电场分布情况进行计算。计算分析表明，工厂复合化瓷和玻璃绝缘子，在厚度不低于0.3 mm的RTV涂层全覆盖绝缘体表面时，钢脚边缘（涂层边缘）的最大电场强度不超过空气中的电晕起始场强；当RTV涂层在钢脚附近存在留空时，钢脚边缘的电场强度均较高。研究结果为工厂复合化绝缘子的防污闪涂层的参数优化设置提供了指导。

计及FACTS的暂态安全稳定紧急控制策略

吕亚洲, 霍超, 吴兴扬, 谭真, 侯玉强, 崔晓丹, 柯贤波, 牛拴保, 李威

2019, 52(1): 96-101. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201706052

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FACTS控制与传统控制手段缺乏协调可能威胁电网安全稳定。离线控制策略表在不考虑FACTS设备条件下的断面极限过于保守，紧急控制措施较重；而考虑FACTS设备全部容量均可用于暂态过程时，又会导致断面极限过于乐观，紧急控制措施不足。提出了计及FACTS的暂态安全稳定紧急控制策略，将FACTS参与电网暂态稳定控制分为FACTS设备主动调节、紧急执行修正策略和分轮次追加控制3个阶段，将传统暂态安全稳定控制和FACTS控制有机结合，既保证了系统的安全性又提高了控制措施的经济性。以可控串补为例，通过实际电网仿真验证了所提策略，仿真结果表明，通过可控串补参与电网暂态稳定控制，降低了暂态过程中的加速能量，可减少传统暂态稳定控制的切机量，同时维持了电网的稳定运行。

配电网单-三相混合潮流计算模型及算法

杨磊, 罗萍萍, 王高猛, 刘阳升

2019, 52(1): 102-109. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801054

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针对配电网三相潮流问题计算精确性和计算速度要求，提出了一种单-三相混合配电网潮流计算模型及算法。首先推导了电网三相潮流计算模型，然后根据配网不确定性特点，对局部的对称部分采用单相潮流计算，对于不对称部分采用三相潮流计算，2部分网络之间通过单-三相接口进行连接，从而实现单相网络与三相网络的统一建模；进而基于线路电流的不平衡度，自动确定单-三相接口的位置。算例证明了所提出的单-三相混合配电网潮流计算方法和动态接口策略的有效性和正确性。

煤电减排对中国大气污染物排放控制的影响研究

李博, 王卫良, 姚宣, 吕俊复, 李政, 倪维斗

2019, 52(1): 110-117. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810085

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对中国煤电行业SO₂、NO_x和烟尘的减排历程进行了回顾，系统分析了全国煤电行业不同污染物控制设施装机容量和污染物排放的发展情况，以及全国分行业大气污染物排放的总体发展情况。研究表明，煤电行业近年来的污染物排放控制对中国大气污染物减排贡献巨大。目前中国大气污染物排放的主要源头已由煤电行业转移到热力、钢铁、水泥等高能耗行业。建议制定协同控制高耗能行业的排放标准，加强非电行业的污染物减排管理，集中解决环境污染的主要矛盾。

水媒式烟气换热装置的运行现状分析与优化措施探讨

徐克涛, 马俊飞, 张杨

2019, 52(1): 118-123. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806018

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通过现场试验和调研，从烟气温降、系统阻力、除尘效率和SO₃去除率角度，分析水媒式烟气换热装置的运行现状。结果表明，采用水媒式换热装置能够有效提高烟囱排烟温度，实现白色烟羽的消除，同时对烟尘以及SO₃具有明显的脱除效果。分析水媒式换热装置运行中存在的主要问题，并提出相应的优化及解决措施，为水媒式换热装置正常运行提供数据支撑和理论依据。

1 350 MW机组电除尘器选型及其钢支架热膨胀影响控制

赵海宝, 何毓忠, 沈志昂, 蒋华, 姚宇平

2019, 52(1): 124-128,136. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201807105

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燃煤火电机组的最新技术发展带动了相应辅机设备的选型及设计技术的发展。以安徽某1 350 MW高低位分轴布置超超临界二次再热机组配置的大型电除尘器为例，对比分析了不同电除尘器选型方案（每台炉配套2台四室五电场、3台三室五电场、4台双室五电场）；基于有限元分析软件，针对有较好经济性的四室五电场大型电除尘器，分析了热膨胀量大引起的强度不足问题，并设计了立柱预偏心结构。结果表明：热膨胀对超大型电除尘器钢支架的强度影响较大，立柱预偏心结构可有效解决这一问题。

脱硫废水旁路塔雾化蒸发数值模拟

佘晓利, 潘卫国, 王程瑶, 倪迎春, 秦岭

2019, 52(1): 129-136. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805195

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脱硫废水成分复杂难以回用，一些电厂已开始采用烟道雾化蒸发处理技术对其进行处理。脱硫废水直接喷入烟道会带来腐蚀、积灰、堵塞等问题，设置旁路蒸发塔对脱硫废水进行干燥是一种较好的选择。为研究此项技术，以某330 MW 机组为例，通过计算脱硫废水与烟气的热质平衡，确定了烟气抽取量，建立了物理模型，利用数值模拟的方法对烟气流场进行优化，对喷嘴布置方式、液滴直径、烟气温度等的选择进行稳态模拟。结果表明：抽取烟气量仅占总烟气量的2.27%，烟气流场即能够充满整个蒸发塔；三喷嘴的雾化蒸发效果可以使蒸发塔出口温度达到设计值120℃；液滴直径80 μm 以下，液滴颗粒无贴壁，液滴直径60 μm时蒸发效果好。为延长颗粒停留时间，使颗粒无贴壁、少团聚，宜采用烟气旋流方式、三喷嘴、60 μm雾化粒径以及600 K以上的入口烟气温度。

脱硫废水处理系统污泥资源化除磷技术研究

朱懿灏, 赵晓丹, 田小测, 吴军辉, 窦微笑, 周振

2019, 52(1): 137-143. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201804023

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针对脱硫废水水质和“三联箱”处理工艺的特点，提出了将脱硫废水处理系统污泥（脱硫污泥）用于除磷的方案。以模拟含磷废水为处理对象，对脱硫污泥除磷技术进行了深入研究，考察了不同污泥浓度及污泥含钙量对除磷效果的影响，通过吸附热力学和吸附动力学的研究探索除磷机理。结果表明，含钙污泥除磷主要通过化学反应和吸附作用共同实现，化学反应产物为CaHPO₄·2H₂O；在一定污泥浓度和含钙量条件下，磷去除率可达99%以上；污泥含钙量越高，对磷的吸附容量越大，所需污泥量越少；适当升高温度可以促进污泥对磷的吸附。由X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征分析可知，反应后的污泥表面有透钙磷石生成，进一步验证了实验结果。

SCR催化剂低负荷运行硫酸氢铵失活研究

宋玉宝, 刘鑫辉, 何川, 王兴俊, 王乐乐, 程世军, 马云龙, 梁俊杰

2019, 52(1): 144-150. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711282

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针对国内燃煤机组低负荷运行SCR脱硝系统出现的催化剂因硫酸氢铵（ABS）失活问题，在实验室模拟烟气条件下，对催化剂ABS失活及活性恢复特性进行了研究。结果表明，毛细凝聚作用下的ABS液化-汽化是典型的物理可逆过程，且受到烟气中NH₃与SO₃体积分数的正相关影响。基于这一研究成果，提出了最低连续喷氨温度（MOT）的经验计算公式，该公式可用于评估实际运行烟气条件下的MOT。为指导SCR低负荷运行最佳方案的选择和ABS失活催化剂的活性恢复，在对SCR低负荷运行案例分析基础上，给出了MOT经验计算公式使用原则和方法。

脱硫废水烟道蒸发工艺对烟气酸露点影响分析

吴智泉, 曹蕃, 袁园, 贾西部

2019, 52(1): 151-155,184. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201803207

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为研究脱硫废水烟道蒸发工艺对烟气酸露点的影响，在某600 MW机组上进行烟道蒸发中间试验（中试），实测废水蒸发前后烟气中H₂O和SO₃浓度，并采用不同计算公式计算酸露点。中试结果表明：在空气预热器后1/4烟道中（烟气量为4×10⁵~5×10⁵ m³/h）喷入900~1 400 L/h的废水时，烟气中的水蒸气质量分数增加了0.7~0.9个百分点，而烟气中的SO₃浓度却降低30%~50%，说明废水烟道蒸发促进了SO₃向硫酸雾的转化并促进了其在飞灰颗粒上的吸附；废水喷入烟道蒸发后，烟气酸露点反而有所降低，虽然烟气平均温度降低了9~14 ℃，但废水喷入后的烟温仍基本高于废水喷入后的酸露点，因而脱硫废水烟道蒸发不会造成下游烟道和设备的低温腐蚀。

燃气机组NO_x监测系统现状及其改进措施

张承武, 宣添星, 刘志坦, 杨爱勇, 舒喜

2019, 52(1): 156-160. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805181

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随着燃气机组NO_x浓度排放要求日趋严格，其监测系统运行工况发生变化，原有监测仪表已不适用。通过分析NO_x监测技术及其适应性和烟气预处理技术及其适应性，对燃气机组NO_x监测系统现状有了明确的认识。结合HJ 75—2017和HJ 76—2017标准，针对现有监测系统中存在量程大、低浓度测量精度差、未监测NO₂等问题，提出了一系列改进措施，如优先采用化学发光法NO_x测量技术，增加NO₂监测装置，采用低量程高精度CEMS仪表及性能优越的预处理装置，落实防雷设施等，同时着重考虑配置氨逃逸、氧量和湿度等分析仪表，以满足控制和监测要求。研究结果也同样适用于普通火电机组。

1 000 MW双切圆燃烧锅炉干湿态转换过程中水冷壁温度控制

王亚欧, 陶谦, 肖杰, 陈波

2019, 52(1): 161-165,173. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808048

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针对超超临界双切圆锅炉干湿态转换过程中的水冷壁温度偏差大、超温的问题，采取了三个阶段的控制措施：干湿态转换前，优先投入上层磨煤机运行，提高锅炉压力和给水温度；转态过程中，维持合适的水煤比以及较低的中间点过热度；锅炉正常运行时，尽量提高炉膛火焰中心高度，使炉膛热负荷分布更加均匀，调整一、二次风配风方式，降低“热角”区温度。此外，取消了超温管的节流孔圈，增大质量流速。通过以上调整方法，有效缓解了干湿态转换过程中水冷壁超温问题，改善了水冷壁的运行工况。

超超临界锅炉水冷壁温度测试方法与应用研究

王洋, 汪华剑, 周虹光, 严响林, 白鹏, 卢琦

2019, 52(1): 166-173. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201807038

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锅炉水冷壁管温度的测试与控制是火电厂运行过程中的一个难题。通过在某台超超临界参数锅炉水冷壁管特定位置处安装能够同时测试水冷壁管向火侧壁温、背火侧壁温及管内工质温度的测试装置，实时监测水冷壁各工况下的管壁及工质温度变化，分析日常运行中各相关因素对水冷壁温度的影响特性。研究表明，启炉升负荷、变负荷工况吹灰以及水煤比失调等因素易导致或加剧水冷壁管壁温大幅突升，停炉过程和磨煤机投运方式的改变对水冷壁管壁温的影响较小。该测温装置及所得结论对火电厂水冷壁安全运行具有一定的指导作用。

闭环优化控制系统在火电厂中的应用及前景

张秋生, 刘磊, 吴志刚

2019, 52(1): 174-178. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809036

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闭环优化控制系统在火电厂中能够使自动调节品质得到提高。介绍了国内火电厂对闭环优化控制系统的需求，详细分析了引进型闭环优化控制系统的结构与控制效果，并在此基础上进一步阐述了国产闭环优化控制系统的新型结构与实际控制效果的有效性，最终，对闭环优化控制系统在使用中应注意的问题，如与DCS控制切换中的自检、跟踪、报警等重要因素进行了总结，旨在为发电行业使用优化控制系统提供有利的技术依据和参考。

高温气冷堆二回路水汽品质优化方案探讨

张瑞祥, 高玉峰, 李康, 姚尧, 王震, 徐浩凇

2019, 52(1): 179-184. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711228

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石岛湾高温气冷堆为示范电站，其蒸发器采用特有的组件式直流螺旋盘管结构，二回路水质控制既无相关行业技术标准，也无成熟运行经验可借鉴。在参考火电直流机组和压水堆规范及其运行经验基础上，结合高温气冷堆二回路结构和材料特点，对机组启动冷态冲洗和热态冲洗控制方式、加药控制、凝结水精处理系统运行方式等进行了探讨，提出了完整的高温气冷堆二回路水汽品质优化方法。该方法经专家充分讨论并认可，已编入高温堆调试大纲和运行规程。

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