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2019年 第52卷 第4期    刊出日期：2019-04-05

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可再生能源与新一代电力系统专栏

中国新能源“后补贴时期”发展分析

张运洲, 刘俊, 张晋芳, 王彩霞

2019, 52(4):  1-7.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201811125

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近年来，全球范围内风电、光伏发电成本不断降低，新能源发电的经济性持续提升，对补贴的依赖性逐步降低，新能源发展正逐步进入“后补贴时期”。在此背景下，根据国家能源转型发展目标，着重分析中国中远期新能源发展前景，研判新能源发电成本变化趋势，提出新能源“后补贴时期”应关注的重点问题，提出提高系统新能源承载力的关键措施，给出保障中国新能源科学健康发展的相关政策建议。

电力电子化电力系统的调频挑战与多层级协调控制框架

鲁宗相, 叶一达, 郭莉, 谢珍建, 刘国静, 乔颖

2019, 52(4):  8-17,110.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903121

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电力电子接口装备在源、网、荷的深度应用推进了电力系统的电力电子化进程。净负荷波动增加、同步惯性减小、有功平衡能力削弱，对系统频率稳定的冲击初现端倪。电力电子接口电源的输出功率不响应系统频率变化、输入能量不可控、控制器高度异构，难以纳入传统交流同步系统的有功频率调整框架，而未来的电力系统需要在越来越少同步发电机容量背景下维持有功平衡，问题更加凸显。从电压源型换流器可定制性出发，提出了电力电子化下对电力系统有功频率多层级协调控制的新框架：在接口层面，重建输出功率与系统频率的耦合关系，虚拟同步机的惯性响应与一次调频特性；在单机层面，协调电力电子电源内部储能元件释能和输入能量来提供调频能量，优化虚拟参数实现机网协调，降低频率二次跌落风险；在多机层面，统筹改善频率动态特性的装置和长期频率恢复装置的配合；在系统层面，借助柔性直流输电换流站的下垂策略，重建直流互联的多同步系统间跨区频率支援。

基于3E能源优化模型的中国电气化进程研判及定量分析

郑宽, 张晋芳, 刘俊, 冯君淑, 傅观君, 李江涛

2019, 52(4):  18-24.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809047

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能源生产消费的电气化既能够承载新能源高效转化，又可以推动能效总体水平提升，是全球能源转型的战略选择。在明确电气化推动能源转型的基础上，分析中国持续提升电气化水平的基本条件，通过国际比较研判了未来全球电气化进程趋势，采用能源电力规划模型以及能源消费预测模型，研究提出了中国再电气化发展战略路径，为推动中国能源转型、有效促进电气化发展提供了决策支撑。

基于交换卷积的含高比例新能源电力系统运行评估方法

吴少雷, 冯玉, 吴凯, 陆巍, 赵成, 骆晨

2019, 52(4):  25-31.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801015

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随着新能源的大规模建设，评估确定含高比例新能源电力系统的运行方式成为亟待解决的问题。针对目前的评估方法没有充分考虑机组调峰潜能的问题，提出了交换卷积的方法。该方法以目前广泛采用的基于等效电量函数法和等效电量频率法的随机生产模拟为基础，首先建立持续负荷曲线和等效负荷频率曲线进行预随机生产模拟；然后根据预随机生产模拟结果确定高频率启动机组；最后以交换卷积方法进行交换卷积。采用某省实际电网算例对所提方法进行计算，验证了所提方法的有效性。与传统方法相比，所提方法可以更加充分发挥系统的调峰潜能，增进评估的有效性。

含抽蓄电站的多端柔性直流电网风光接入容量配比优化方法

李湃, 黄越辉, 王跃峰, 李水旺

2019, 52(4):  32-40.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201802009

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针对含风、光、抽蓄电站的多端柔性直流电网，协调规划其风光接入容量配比，可以充分利用不同类型电源的互补作用，实现大规模新能源的平稳送出和消纳。提出基于时序生产模拟的多端柔性直流电网风光接入容量配比优化方法，以发电清洁性最优为目标，综合考虑柔性直流电网运行限制、新能源弃电率、负荷调峰需求和抽蓄电站运行限制等约束条件，建立适应于多端柔性直流电网的风光接入容量配比优化模型。以新能源全年出力为输入，通过时序生产模拟仿真开展模型优化计算，确定各送端换流站的风光最优接入容量配比。以某四端柔性直流电网为例开展仿真测试，结果显示所提出模型能够充分利用风光的互补作用和抽蓄电站的调节作用得到最优的风光接入容量配比，验证了所提方法的有效性和工程实用性。

跨区特高压直流外送优化提升新能源消纳能力研究

董存, 梁志峰, 礼晓飞, 王跃峰, 白婕, 王帅

2019, 52(4):  41-50.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806111

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随着跨区特高压通道陆续建成投产，“三北”地区外送能力逐年增加，但新能源弃风、弃光问题并未根本解决。结合电网生产运行实际情况，对多区域间特高压直流外送功率协调优化促进新能源消纳开展研究。首先，分析了典型地区新能源弃电功率的分布特点，研究了不同区域间新能源发电功率的互补性；然后，建立了考虑跨区直流功率优化的新能源消纳能力计算分析模型；最后，针对多地区测算了跨区特高压直流互补促进新能源消纳的效果。算例分析结果表明，所提出的特高压直流优化运行方法提高了全网的新能源消纳能力，可实现多地区新能源消纳空间的充分利用。

光伏光热联合发电基地并网优化调度模型

苗淼, 刘赛, 施涛, 郭亚森, 张一清, 李俊贤

2019, 52(4):  51-58.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711223

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太阳能能源基地建设正在从单一光伏发电向光伏光热等多种太阳能能源利用形式方向发展。借助光热电站的大容量储热装置和具备快速爬坡速率的汽轮机组，光伏光热联合发电基地的并网运行的可调度性和可控性大大提升。从光伏光热联合发电基地的运行机理出发，建立了基于改进粒子群算法的光伏光热两阶段优化调度模型，第一阶段以削减等效负荷峰谷差、改善负荷曲线为优化目标，第二阶段以发电总成本最小为优化目标。该模型满足光伏光热电站的主要运行约束和传统机组组合安全约束，适用于光伏光热联合发电基地并网调度运行。对10机系统的仿真表明，在完全接纳太阳能发电的前提下，光伏光热发电基地在削减等效峰谷差、提高新能源消纳和降低发电总煤耗效益显著，同时对于光热电站的灵敏度分析表明，在规划建设光热电站时可根据单位峰谷差削减量以及建设成本来选择合适的装机容量和储热装置容量。

电网

复合绝缘子污闪与冰闪特性及临界闪络电流研究

吴高林, 周庆, 肖前波, 胡建林, 毕茂强

2019, 52(4):  59-65.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801061

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绝缘子的电气特性是进行输电线路外绝缘设计的关键参数之一，其临界闪络电流对绝缘子的状态评估和闪络预警有着重要的作用。以FXBW-110/100型复合绝缘子为试品，在人工气候室对该绝缘子进行了人工污秽试验和人工覆冰试验。试验结果表明：复合绝缘子污闪和冰闪电压随着绝缘子表面盐密的增加而降低，冰闪和污闪电压与盐密均满足负幂指数关系，覆冰条件下的污秽特征指数与污秽无覆冰状态下的特征指数相差不大，可将覆冰视为一种特殊形式的污秽；在相同污秽条件下覆冰复合绝缘子的闪络电压比未覆冰的闪络电压低，随着覆冰厚度的增加，绝缘子闪络电压进一步降低；复合绝缘子污闪和冰闪的临界闪络电流与盐密满足幂指数关系，污闪和冰闪的临界闪络电流均随着绝缘子表面的盐密的增加而增加，在相同污秽条件下覆冰绝缘子的临界闪络电流比未覆冰的临界闪络电流更大。

特高压交流变电站母线短路电流的影响因素分析

唐金锐, 杨凡奇, 侯婷婷, 黄娟娟, 邵冲, 吴小珊

2019, 52(4):  66-73.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201804062

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从特高压交流变电站高、中压侧母线等值自阻抗的组成要素出发，分析确定了特高压变电站母线短路电流的影响因素，给定了特高压变电站1 000 kV侧交流电网结构、特高压交流变电站主变压器以及500 kV侧交流电网结构对高压侧和中压侧母线短路电流影响的比重关系。分析结果表明，特高压交流变电站高压侧母线的短路电流主要受1 000 kV侧交流电网结构的影响，而中压侧母线短路电流主要受500 kV侧电网结构和特高压站主变压器的影响。研究结论可为特高压交流站近区电网限流措施的优化提供理论支撑。

CF₄/CO₂混合气体工频击穿特性的试验研究

王兴伟, 彭彦卿, 袁传镇, 傅飞峰, 张达敏

2019, 52(4):  74-79.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808153

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SF₆是目前电气设备中广泛使用的气体绝缘介质，但其产生的温室效应对环境影响极大，因此，研究能替代SF₆的环保型气体绝缘介质具有重要的意义。CF₄是一种具有低温室效应指数（global warming potential， GWP）和低液化温度的强电负性气体。通过工频击穿试验，研究了CF₄/CO₂混合气体的工频击穿特性，并对其协同效应和GWP值进行分析。结果表明：CF₄混合比为50%的CF₄/CO₂混合气体的绝缘强度能达到纯CF₄的90%左右，同时GWP值低，具有用于气体绝缘的潜力；CF₄/CO₂混合气体的协同效应值在0.12~0.38，表现出明显的协同效应。

基于支持向量机和互联网信息修正的空间负荷预测方法

郭艳飞, 程林, 李洪涛, 饶强, 刘满君

2019, 52(4):  80-88.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201807020

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为提高电网规划阶段的空间负荷预测精度，提出了一种基于支持向量机和互联网信息修正的空间负荷预测（spatial load forecasting，SLF）方法，该方法分为3个步骤：一是基于k-均值聚类分析和支持向量回归模型得到地块负荷初始预测值；二是基于地块负荷历史数据计算负荷实际值与初始预测值之间的偏差；三是针对这些偏差，利用搜索引擎获取互联网信息，识别造成偏差的不确定事件，包括元胞中新增大负荷事件和元胞中企业营收增长率突变事件。定性分析事件对空间负荷的影响，并建立这两类事件与其造成的影响之间的分类事件影响定量模型，基于该模型对地块负荷初始预测值进行修正，得到规划区域内的地块负荷预测值。通过对北京某地区进行算例验证，结果表明该方法可以提高预测精度，可用于配电网以及能源互联网规划中的空间负荷预测。

基于层次分析法的输电断面综合监控方法

汪旸, 徐彪, 周超凡, 尹项根, 鄢发齐, 沈宇亮

2019, 52(4):  89-95.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201708088

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输电断面是电网安全稳定运行和故障应急处置的重要监控和分析对象，加强输电断面监控水平能够全面把握电网实时运行状态，有效提升电网安全预警能力。为适应电网运行调控需求，研究一种采用以评价目标为指向、以关联指标间的有机组合形成综合评价模块的评价方式，通过德尔菲专家会议方式引入调控运行专家经验对层次分析法进行优化改进，从不同层面反映多元指标与输电断面运行状态的相互关系，实现有针对性的、由点及面的输电断面综合监控。该方法在某区域电网调控中心智能电网调度技术支持系统中得到初步应用，结果表明该方法有效提高了电网输电断面监控水平。

基于MMC的渝鄂直流背靠背联网工程控制策略研究

樊云龙, 任建文, 叶小晖, 李霞

2019, 52(4):  96-103.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201804111

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渝鄂直流背靠背联网工程的建设对大规模电网的动态控制能力提出了更高的要求。首先介绍了该工程的系统结构，在研究了基本的MMC-HVDC控制策略之后，从实际工程角度对系统运行的控制要求进行研究，提出了一种在传统功率控制基础上附加越限电压偏差值的双环控制策略。同时，介绍了MMC-HVDC在交流故障下的故障穿越逻辑，并结合MMC运行区间提出了MMC-HVDC的混合仿真流程。最后，基于PSD-PSModel对渝鄂系统进行混合仿真，验证了所提控制策略对于大规模联网工程的有效性与正确性。

信息与通信

基于迁移学习卷积神经网络的电缆隧道锈蚀识别算法

周自强, 纪扬, 苏烨, 蔡钧宇

2019, 52(4):  104-110.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808121

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随着电力行业的不断发展，高压电缆的铺排以及地下电缆隧道的建设与维护逐渐成为该领域中的热点问题之一。将迁移学习的核心思想与经典的卷积神经网络（LeNet5）相结合，提出了一种基于迁移学习卷积神经网络的电缆隧道锈蚀识别算法，实现了电缆隧道内部电源箱、风机等设备的锈蚀识别。该算法基于Tensorflow框架，能够有效地解决训练样本不足、训练时间冗长以及识别精度不高的问题。通过引入4种经典的目标识别算法进行对比实验，进一步验证了所提方案在网络训练时间以及识别精确度上的优势，为后续电缆隧道巡检机器人系统的构建提供了坚实的理论基础与实验支撑。

高压输电线路巡检机器人障碍物识别与定位

张峰, 郭锐, 卢士彬, 李振宇, 杨波, 孙晓斌

2019, 52(4):  111-118.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805103

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根据高压输电线路地线上障碍物的几何形状和结构特点，提出了一种基于单目视觉识别的多传感器高压线路地线障碍物识别和测距定位的方法。该方法利用机器人本体上的摄像机获得图像，然后再根据障碍物的几何形状特征，判断出障碍物的类型。根据识别出来的障碍物特征点与摄像机的位置关系建立测距几何模型，从而计算出机器人到障碍物的距离。当机器人非常靠近障碍物或者正在通过障碍物时，摄像机测距定位方法不再适用，此时可以采用安装在机器人上的光电传感器和动态倾角仪，结合机器人的运行速度和传感器采集信号的变化，识别出障碍物的关键点，从而计算出机器人与障碍物的位置关系。

发电

宽负荷下灵活二次再热超超临界锅炉调温特性研究

许威, 张剑, 范浩杰, 张忠孝, 孙蔚婷

2019, 52(4):  119-126.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201811131

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建立了二次再热锅炉的分室热力计算模型，并通过炉内高温受热面的对流传热量对炉膛出口烟气温度计算式进行修正，以国内某660 MW二次再热锅炉对模型进行验证。利用模型分别研究了摆动燃烧器、烟气挡板调节及烟气再循环对主汽温、一次和二次再热汽温的影响，得到了3种蒸汽的温度随不同调温方式变化的特性曲线。结果表明：主汽温对烟气再循环率的变化较敏感，烟气再循环率每增加1%，主汽温降低0.8℃；再热蒸汽温度对烟气挡板调节较敏感，前烟井挡板开度每增加1%，一次再热蒸汽温度上升1℃，二次再热蒸汽温度降低1.7℃。

核电站二回路乙醇胺与氨复合应用可行性研究

赵永福, 姜峨, 龚宾, 温菊花, 唐敏, 银朝晖, 何艳春

2019, 52(4):  127-132.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810041

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为进一步优化核电站二回路水化学工况，降低二回路水化学运行成本，分析了核电站二回路采用单一碱化剂存在的问题，提出了乙醇胺和氨复合应用的对策和基本依据。采用Chemworks软件，计算乙醇胺和氨不同配比复合应用于典型核电站二回路系统时不同部位工质的碱化剂浓度及pH值，筛选出了最佳乙醇胺质量分数（w_ETA）和氨质量分数（w_NH3）配比及其范围，并通过高压釜试验验证了理论计算结果。研究表明：当核电站二回路给水中w_ETA：w_NH3≈4∶1、2×10^-6≤w_ETA≤4×10^-6、0.5×10^-6≤w_NH3≤1×10^-6时，应用效果较好。

加装低压省煤器对汽轮机排汽量的影响研究

庞乐, 赵玉柱, 张帅, 李鹏

2019, 52(4):  133-137.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809062

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为研究低压省煤器吸收的排烟余热的有效利用水平，基于等效焓降法的基本原理，建立了汽轮机低压加热系统中凝结水抽出与引入对其排汽量影响的通用计算模型，进而推导出低压省煤器在各种连接方式下投入运行后对汽轮机排汽量影响的通用计算模型。以某国产330 MW机组为例，利用所提出的计算模型得出两种不同工况下汽轮机排汽量和排汽损失的增加值，结果表明，低压省煤器吸收的排烟余热能用于汽轮机做功的仅为10%左右，其余热量最终都进入冷源损失。

660 MW供热机组一次调频功能的完善及应用

于明双, 张鹏, 王国成

2019, 52(4):  138-143.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809099

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某660 MW超临界供热机组投运后，存在供热负荷大、电网频率波动频繁等问题，导致原逻辑控制下的一次调频合格率仅为50%左右。通过完善一次调频触发逻辑及改变动作初始值，提高了调频动作速度；通过设计供热运行模式下的滑压曲线、完善压力偏差及供热负荷动态补偿、进行汽轮机流量试验调整流量特性曲线等措施，完善了供热机组一次调频方案，实现了一次调频成功率高于85%的效果。

节能与环保

SCR整流格栅高度与催化剂安装耦合影响分析

高建强, 梁胜莹, 危日光

2019, 52(4):  144-150.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201807102

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选择性催化还原（SCR）脱硝反应器内均匀的流场、浓度场是保证脱硝效率的前提，以某1 000 MW燃煤机组SCR脱硝反应器为研究对象，对其结构进行了深入研究。通过模拟确定最佳整流格栅间距及高度，继而模拟整流格栅高度与首层催化剂安装高度的比值（c）对首层催化剂流场、浓度场均匀性的耦合影响，并通过实验予以验证。结果表明：格栅间距不宜过大或过小，整流格栅之间的距离0.2 m左右为宜；随c值增大，首层催化剂的速度偏差增大，当c大于一定数值后，不同格栅高度下的速度偏差都会突增；格栅高度0.8 m时，对整流格栅与首层催化剂之间的距离要求最低，c值可放宽到0.8左右。

商用SCR催化剂对单质汞（Hg⁰）的氧化作用研究

曲立涛, 李彩亭, 陶莉

2019, 52(4):  151-155,160.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806025

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为开发对烟气NO_x和汞等多种污染物具有良好联合脱除效用的一体化新型催化剂，研究了目前商用SCR脱硝催化剂对单质汞（Hg⁰）的氧化作用及其影响因素，探求Hg⁰氧化反应机理。实验结果表明：SCR催化剂对烟气中的Hg⁰具有一定的氧化作用，但在催化剂最佳反应温度250~300 ℃时，其对Hg⁰的最大氧化效率仍低于50%。在低浓度NO和5%O₂同时存在的情况下，催化剂对Hg⁰有相对较高的氧化效率；SO₂存在时，Hg⁰的氧化明显被抑制，SO₂对催化剂的毒性基本不可逆转；NH₃与Hg⁰在吸附过程中存在竞争关系，因而NH₃的存在降低了催化剂对Hg⁰的氧化效率；H₂O对Hg⁰的氧化有十分明显的负面影响。

排污许可制下火电行业环保管理的探讨

徐振, 杨光俊, 凌晓凤, 王志刚, 周英

2019, 52(4):  156-160.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810081

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排污许可制作为加快生态文明体制改革的重要举措，突出了排污单位的主体责任。作为首批核发排污许可证的行业之一，“按证排污、自证守法”成为火电行业日常环境保护管理工作的重点。结合火电行业生产特点，分析火电企业落实排污许可制过程中出现的典型问题，从完善技术支撑体系和优化企业机制体制两方面提出应对建议。

燃煤电厂痕量元素协同脱除及排放

车凯, 郑庆宇, 韩忠阁, 陈崇明, 郁金星

2019, 52(4):  161-166.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805230

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为了研究痕量元素在电厂排放物中的分布、富集以及常规污染物净化设施（脱硝装置（SCR）、电除尘器（ESP）、湿法烟气脱硫装置（WFGD）、湿式电除尘器（WESP））对痕量元素的协同脱除效果，采用美国环境保护署（USEPA）方法29，对某350 MW典型燃煤机组烟气及各污染物净化设施排放物中11种痕量元素（Be、Cr、Mn、Co、Ni、As、Se、Cd、Sb、Pb、Hg）浓度进行了测试。结果表明，煤粉燃烧后释放的痕量元素主要富集在ESP飞灰和石膏中，而在炉渣和烟囱入口烟气中分布较少；富集在ESP飞灰和石膏中的痕量元素分别占痕量元素排放总量的54.51%~97.58%和1.61%～38.08%；常规污染物净化设施对烟气中痕量元素的综合脱除效率为91.98%~99.98%，烟囱入口排放的痕量元素质量浓度为0.02~9.23 μg/m³，其中Mn、As、Se、Pb等元素质量浓度高于美国EPA颁布的火电厂环保标准中新建燃煤机组排放限值。

新能源

高渗透率可再生能源接入系统中储能应用综述

赵健, 王奕凡, 谢桦, 周宁, 孙芊

2019, 52(4):  167-177.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801166

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具有间歇性和波动性的可再生能源大规模接入系统给电网电能质量、安全稳定等方面带来不利影响，储能技术为高渗透率可再生能源接入系统提供了解决方案。在梳理现有储能装置类型及其典型应用的基础上，给出了储能从电能存储环节到电能变换环节的基本模型、从单点控制到多点协调控制的控制策略，分析了储能在高渗透率可再生能源接入系统中平抑功率波动、参与峰荷管理、提升传输能力、改善电能质量、参与系统调频、增强系统运行安全性等方面的应用场景，并从装置开发、优化规划、运行控制和运营模式等方面探讨了储能大规模应用的发展趋势，分析了其对能源互联网发展的推动作用。

电力系统弃风指标和弃风序列建模研究

王莉丽, 戚永志, 黄越辉, 张楠, 王跃峰, 王伟胜, 刘纯, 李旻, 杜成锐, 王金龙

2019, 52(4):  178-184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201707067

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随着弃风电量的快速增加，弃风问题已经引起社会的广泛关注。提出了电力系统弃风序列评价指标：弃风时段分布，弃风持续时间以及弃风持续电量。提出了一种基于时序生产模拟的弃风序列建模方法，该方法通过建立新能源消纳最大的时序生产模型，计算得到弃风序列。通过实际弃风序列和仿真弃风序列特性的对比，验证了基于时序生产模拟的弃风序列建模方法的有效性；同时模拟结果显示，高比例风电接入背景下，长弃风持续时间下的弃风电量占比大幅提高，弃风问题更加突出。