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2019年 第52卷 第5期    刊出日期：2019-05-05

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智能发电关键技术专栏

二次再热机组高效灵活发电创新理论与方法

段立强, 王婧, 庞力平, 种道彤, 俞基安, 刁保圣, 吕春俊

2019, 52(5):  1-12.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903075

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为解决二次再热机组在频繁变负荷情况下经济性能偏低、灵活性较差等问题，研究了二次再热高效灵活发电创新理论和方法。基于单耗分析方法揭示了传统二次再热机组全工况能耗分布规律，并提出5种适应电网调峰要求的典型600 ℃等级及以上的先进二次再热超超临界燃煤发电系统，分别为集成回热式小汽机新型循环、机炉深度耦合集成新循环、采用新型CO₂工质的循环、带储能的二次再热循环系统以及太阳能热互补二次再热循环系统，阐述了各循环系统的集成思路、系统特点以及对提高机组经济性和灵活性的优势。结果表明：锅炉、汽轮机、回热加热器具有较大的节能潜力；优选的集成回热式汽轮机的二次再热循环系统发电效率比基准系统煤耗降低了2.15 g/（kW·h）；提出的采用机炉耦合技术的二次再热机组在THA工况下煤耗降低高达3.6 g/（kW·h）；采用CO₂工质的火电系统在变工况下依然具有较高的效率；带储能的二次再热循环系统具有较好的灵活性；太阳能热互补二次再热循环系统节能潜力显著，达到14.73 g/（kW·h）。

660 MW超临界燃煤机组变负荷过程动态特性的仿真研究

赵永亮, 刁保圣, 韩翔, 刘明, 王珠, 种道彤, 严俊杰

2019, 52(5):  13-20.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903088

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燃煤机组变负荷速率的提升是电网AGC（automatic generation control）调节过程灵活性的重要评价指标。建立了660 MW超临界一次再热燃煤机组的动态仿真模型，并嵌入了详细热工控制模型，获得了75%~100%THA范围内不同变负荷速率下的机组主要热力参数的动态变化规律。利用工质最大温度偏差和平均标准煤耗率差值为评价指标，对燃煤机组AGC变负荷过程的安全性和经济性开展了分析。研究结果表明：随着变负荷速率的提高，输出功率、主汽温度和再热蒸汽温度波动越来越剧烈，水冷壁出口、屏式过热器出口、水平低温再热器入口和垂直低温再热器出口的工质最大温度偏差逐渐增大，最大值分别为24.7、29.1、26.1和41.3 ℃。随着升负荷速率的提高，平均标准煤耗率差值逐渐减小，变化范围为2.35~2.53 g/（kW·h），随着降负荷速率的提高，平均标准煤耗率差值的绝对值逐渐减小，变化范围为-2.64~-2.50 g/（kW·h）。

基于控制受限MIMO预测控制的超超临界机组集中式协调控制

张金营, 孙蓟光

2019, 52(5):  21-28.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903089

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当前超超临界机组协调系统采用的控制方案在变负荷过程中不能将主汽压力与中间点温度同时很好的控制在设计值附近，这严重影响机组安全性、经济性。基于控制受限MIMO（multiple input multiple output）预测控制的集中式协调控制方案在不解耦、无前馈的情况下即可解决MIMO系统的强耦合、大迟延问题。首先给出了控制受限MIMO预测控制的算法，然后在MATLAB中仿真实现。仿真结果表明，集中式协调控制方案与传统PID控制方案在功率具有基本相同跟踪性能的情况下，主汽压力与中间点温度的跟踪性能更优、鲁棒性更强。

基于SA-PSO-AHP的火电厂控制系统信息安全威胁评估

段旭晨, 彭道刚, 姚峻, 赵慧荣, 夏飞

2019, 52(5):  29-35.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903085

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火电厂控制系统信息安全问题形势严峻，针对某电厂的信息安全测评，利用层次分析法建立分层递进分析模型，通过模拟退火算法改进粒子群的方法解决判断矩阵一致性问题，可以有效解决信息安全威胁评估中存在的主观性强和不确定性的弊端，对火电厂控制系统的应用表明，该方法既能够充分反映评判要素及过程的模糊性，也可以减少个人主观因素带来的影响，能够较好地得出评价结果。

TDLAS测量电站锅炉炉内温度与气体组分浓度的应用研究

崔青汝, 刘淼, 李雄威, 李庚达, 李应保, 陈保卫

2019, 52(5):  36-41.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903092

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电站锅炉炉内温度和气体浓度分布在线测量对于控制优化炉内燃烧过程，提高燃烧效率和减少污染物排放具有重要意义。可调谐二极管激光吸收光谱（tunable diode laser absorption spectroscopy，TDLAS）技术在炉内温度与气体浓度在线测量上具有很大的应用潜力。从市场需求、市场阻碍因素、技术难点及投资回报4个方面对TDLAS在炉内温度与气体浓度测量上的应用进行分析，探讨了其工业应用需要解决的关键问题。总体来看，TDLAS技术的投资成本和维护成本相对较高，国内成功应用案例不多，但仍有较大的发展空间。

分布式冷热电三联供智能集控平台研究及应用

胡静, 姚峻, 艾春美, 李勇, 张军, 邱亚鸣

2019, 52(5):  42-47,62.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808023

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介绍了分布式冷热电三联供和智能化平台建设的政策和行业背景，结合国家能源局“互联网+”智慧能源（能源互联网）示范项目的智能集控平台的研究和集成应用，分析了该类分布式能源站的工艺系统特点，阐述了集控平台总体设计原则和功能规划，总结了集控平台架构和各层级中智能化技术应用情况，以及关键控制技术。探讨了智能化技术在分布式能源站集控平台中的实践应用，为分布式能源站的智能化规划，建设和发展提供一定参考。

基于PSO-Elman神经网络的燃煤机组受热面清洁状态预测

李强, 史元浩, 曾建潮, 陈晓龙

2019, 52(5):  48-53.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809054

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随着节能减排政策力度的加大，国家十分重视火电厂节能降耗技术的开发研究。针对目前锅炉受热面吹灰方式不合理的情况，以污染率（FF）表征受热面清洁状态对锅炉受热面传热的影响，建立了基于PSO-Elman神经网络的受热面清洁状态预测模型，实现对受热面清洁状态的预测。采用粒子群算法（PSO）和Elman动态神经网络相结合的预测方法，首先根据输入、输出参数个数确定Elman神经网络结构，然后利用PSO优化网络的权值和阈值，将优化后的最优权值、阈值赋给Elman神经网络作为初始值进行网络训练，建立基于PSO-Elman神经网络的受热面清洁状态预测模型。通过具体实例仿真证实了所提方法的有效性，获得了较满意的预测精度，验证了该方法的有效性。

一次调频参数对超超临界二次再热机组性能的影响

王珠, 韩翔, 许立环, 赵永亮, 种道彤

2019, 52(5):  54-62.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903097

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二次再热机组流程复杂，惯性较大，其一次调频特性对电厂的运行稳定性、灵活性影响较大。以GSE仿真平台为基础，采用JTopmeret模块和自定义程序相结合的形式，建立了超超临界二次再热汽轮机的仿真模型与一次调频模型，并对此模型进行了精度校验。在此基础上，研究了二次再热机组参与一次调频过程中的热力参数响应特性，分析了负荷阶跃幅度、调速不等率对二次再热机组一次调频特性的影响。结果表明：当机组的负载功率增加时，二次再热机组一次调频控制系统开始动作，在动态调节过程中，实时频率小于50Hz，在达到稳态后，一、二次再热蒸汽的流量、压力变化相对值大于主蒸汽流量、压力变化相对值。在二次再热机组一次调频过程中，频率的动态超调量随负荷阶跃幅度的增大而增大，随调速不等率减小而增大。频率的调节时间随着负荷阶跃幅度的增大或调速不等率的下降而延长。与一次再热机组相比，二次再热机组一次调频控制系统动作较快，但调节过程中最大超调量较大。

电网

基于AMI量测信息的低压配电网线路参数辨识方法

王旭东, 王高猛, 林济铿, 康宁, 丁一, 刘辉

2019, 52(5):  63-69.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801029

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针对目前配电线路参数缺少精准辨识的难题，提出了基于高级量测体系（advanced meter infrastructure，AMI）量测信息的低压配电网线路参数辨识方法。该方法基于AMI量测数据，从网络末节点开始对整个网络的支路参数进行分步估计，建立关于低压配电线路阻抗参数的非线性方程组，并采用最小二乘法对其进行求解，实现全网可观测线路的辨识和估计。算例证明了方法的可行性与有效性。

电磁式电压互感器励磁特性对铁磁混沌电路的影响分析

王东东, 田铭兴, 张慧英

2019, 52(5):  70-75,112.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806121

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电力系统中，含电磁式电压互感器（TV）的电路在某些情况下可能产生混沌振荡想象，其主要原因是TV铁芯的磁饱和效应导致铁芯电感非线性变化，在实际研究中常用励磁特性曲线描述TV铁芯电感的非线性变化。引用一个含TV的四阶自治铁磁电路模型，研究了TV励磁特性对铁磁电路的影响。理论分析与仿真结果表明：铁磁电路系统中存在混沌振荡现象，电磁式电压互感器非线性励磁特性是影响该电路混沌动力学行为的重要因素。

适用于逆变型电源接入的配电网故障方向判别元件

朱逸凡, 赵宏程, 陈争光, 徐辰婧, 孙晓佳, 张俊杰, 吴慧, 王兴国, 王文焕, 郑涛

2019, 52(5):  76-82.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810022

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分布式电源接入配电网使得传统的单电源辐射状网络变成部分线路多电源供电的复杂网络，仅依靠阶段式电流保护已不再适用，因此急需对配电网原有保护进行改造。而由于分布式电源的结构特征与控制方法不同于传统发电机，传统方向元件的灵敏性大大降低甚至存在误判的可能性。以逆变型电源接入配电网为例，提出一种新的方向判别元件。通过限制逆变型电源接入位置实现短路电流性质区分；设置电流整定值，将各保护进行分类并采用不同的方向判别逻辑，仅根据短路电流与整定值之间的大小关系，便能准确区分正、反方向故障。

基于铂电阻的高压隔离开关无源无线测温系统

和彦淼, 李玉杰, 李志兵, 高山, 杨景刚, 李洪涛, 杨蓬

2019, 52(5):  83-88,163.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201711201

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基于感应取电和无线通信技术，结合隔离开关的结构、工作原理进行在线测温相关技术的理论分析与验证，解决在高电压强电磁环境中在线测温系统的数据无线传输、传感器工作能源供给、设备高可靠性等方面的难题，通过温升试验，分析隔离开关不同影响因素作用下的触头温度分布，在试验研究隔离开关不同触头材料和缺陷情况下的回路电阻，以及回路电阻与接触温度的对应关系的基础上，研制出相应的在线测温装置，并在运行的户外高压隔离开关上进行应用。提出适用于隔离开关的低成本高效率的触头温度实时监测技术，对及时发现高压隔离开关触头的异常发热缺陷，对保证设备安全运行、提高供电可靠性具有重要意义。

强台风环境下配电线路故障概率评估方法

陈彬, 于继来

2019, 52(5):  89-95.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201803213

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针对强台风环境下配电线路故障问题，提出了一种台风到来前配电线路故障概率评估方法。首先，根据历史灾害损失数据拟合强台风环境下的杆塔故障概率曲线；其次，利用流体力学软件对配电网所在区域进行风荷载仿真计算；最后，在真实台风环境下根据台风实时气象信息计算配电网所在区域的风荷载，并计算配电线路整体故障概率。算例验证了强台风环境下该方法对配电网线路故障概率评估的合理性和实用性，该方法可为中国东南沿海配电网台风期间应急预警及防灾减灾工作提供借鉴参考。

鄂西电网受灾原因及抗灾能力提升措施

蔡德福, 施通勤, 周鲲鹏, 卢生炜, 蒋伟, 姚尧, 曹侃, 王莹

2019, 52(5):  96-103.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201707133

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近年来湖北省西部电网在极端自然灾害中发生过数次大范围、长时间的停电事件。对2008-2016年鄂西电网受灾情况进行了统计分析，从电网结构、设计、设备、建设、运维等5个层面分析了鄂西电网受灾原因，并从电网规划、设计、设备改造、建设、运维等方面提出了鄂西电网抗灾能力提升措施建议。研究成果对提高电网抗灾能力具有很好的参考价值。

基于混合粒子群优化的混合储能直流电源系统

赵昕昕, 夏向阳, 曾小勇, 李新海, 杨明圣, 黄智, 王志兴

2019, 52(5):  104-112.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805113

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目前普遍应用的直流操作电源是由铅酸蓄电池供电，环保性较差、对高频装置响应速度较慢。针对这些问题，采用一种新型混合储能直流电源系统，其储能装置由锂电池和超级电容器构成，并提出一种基于超级电容器SOC的动态限制锂电池功率的混合储能能量管理策略。通过混合粒子群优化算法（PSO-NM）以降低锂电池的瞬时功率为目标离线求解全局最优解，有效提高了锂电池的使用寿命。最后，通过MATLAB/Simulink仿真验证了该方法的有效性，实验测试证明新型直流操作电源响应速度快，供电更加可靠稳定。

±800 kV宾金线浙江段正负地闪多重回击特征分析

周路遥, 李特, 王少华, 刘黎, 胡文堂, 周象贤

2019, 52(5):  113-118.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805006

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为得到±800 kV宾金线浙江段沿线走廊正、负地闪多重回击特征，对2017年6月至9月监测到的3 032例完整地闪样本的特征参数进行了统计分析，主要包括回击次数、地闪持续时间、回击间隔时间、回击强度四个方面。多重回击参数呈明显的随回击序号系统性变化特征，且正、负地闪特性差异较为明显。统计结果表明：正、负地闪样本数量分别占27.57%和72.43%；负地闪样本中单回击占52.60%，最大回击次数达到13次，平均回击次数为2.47次；正地闪样本中单回击占比更大，达到77.04%，而回击次数相对较少，其最大回击次数为5次，平均回击次数仅为1.26次。正、负地闪多重回击持续时间随回击次数增加呈递增趋势，且负地闪持续时间的增长速度更快，其整体的算术平均分别为250.20 ms和343.02 ms。负地闪回击间隔时间随回击次序变化不明显，而正地闪回击间隔时间随回击次序呈递减趋势。总体上正、负地闪后续回击强度比值均随后续回击次序增加呈递减趋势；负地闪首次回击电流强度随回击次数增加呈递增趋势，而正地闪变化趋势不明显。

园区直流微电网的故障分析及保护配置方案研究

李文明, 苏亮

2019, 52(5):  119-126.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809074

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首先，基于园区直流微电网的构成和特点，分析了不同接地方式的故障特性及其对故障检测装置的要求，并推导了故障电压、电流响应曲线。其次，根据电力电子变压器拓扑结构，证明欠阻尼条件下电流不存在振荡问题。再次，对采取保护配置方案前后的短路电流进行对比，同时考虑故障时设备安全及保护配合等因素，给出了保护配置方案的约束条件。最后，基于PSCAD/EMTDC平台搭建园区直流微电网模型，对所提方案进行了仿真验证。结果表明：采取保护配置方案后短路电流明显下降，电流持续时间变长，根据保护装置参考条件所得的参数值满足故障电流检测与保护判断所需时间。

信息与通信

电力厂区防涝水位实时预警系统设计与应用

王静怡

2019, 52(5):  127-133.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810036

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灾害预警及时性、准确性和应急处置效率是防汛抗灾过程中的重要环节。为了实时监测并预警变电所、水电站等重要生产区域防涝排水设施的通畅程度，为灾害应急处置提供支持，提出一种基于单片机和4G通信的变电所局部短时暴雨水位预警系统。通过在监测地点设置无线监测节点采集排水设施的水位数据，经无线网络传输至中心服务器，并提供实时查询及告警服务，为相关部门做好防灾抗涝决策工作提供可靠依据。实验结果表明，预警系统监测结果稳定可靠，能够很好地应用于重要生产区域的防灾预警工作。

基于语义分析的D5000遥信信息生成与校核方法

张心洁, 王建

2019, 52(5):  134-141.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805051

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针对电网集中监控信息描述模糊、间隔不明和告警级别缺失等问题，提出一种采用语义分析技术的D5000遥信信息生成与校核方法。借鉴专家知识库理论，通过编程实现D5000遥信模版的自动生成功能，并通过字符分解自动提取遥信信息表中校核模型所需的基本逻辑变量，进一步对比分析ON2000遥信信息表与D5000规范模版中的变量，实现D5000遥信信息表的校核纠错功能。某地区电网110 kV变电站遥信校核实例验证了所提出方法可有效地简化人工校核流程，提高信息处理效率，从而起到优化监控信息管理的作用。

基于BIM的变电站数字化建设管控平台构建及应用

周圣栋, 解蕾, 宋若晨, 陈浩

2019, 52(5):  142-147.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809041

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通过应用互联网、大数据、物联网等与建设进程相结合的办法，建立了整个变电站精细真实的数字信息模型。按施工管控步骤分解，实现模型按照工程甘特图进度建造增长。建立二维码扫码与模型的对应机制，落实数字化模型与建造过程中各真实节点的关联。同时，通过搭建相应的管控平台和开发App功能模块，实现对电网输变电项目的全寿命周期管理。采用BIM技术对项目工程量进行精确计算，加强物料成本信息的管控，提高工程量计算效率，节约了成本。

技术经济

基于用户负荷特性的电价交叉补贴测算模型

李娜, 张文月, 陈国平, 马朝, 郭森, 赵会茹

2019, 52(5):  148-154.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201802018

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妥善处理电价交叉补贴是输配电价改革的关键，对中国新一轮电力市场化改革的顺利推进至关重要。综合考虑中国输配电价改革和各电压等级各类电力用户的负荷特性，构建各电压等级各类电力用户电价交叉补贴测算模型并以中国北方某省为例进行实证测算与分析。结果表明：该省居民生活用户和农业生产用户为交叉补贴享受方，其中居民生活用户享受的交叉补贴最多，占这两类用户享受的交叉补贴总额的92.84%；大工业用户和一般工商业及其他用户为交叉补贴提供方，其中大工业用户提供的交叉补贴最多，占这两类用户提供的交叉补贴总额的51.59%；电压等级越低，居民生活用户和农业生产用户享受的电价交叉补贴程度越大。

基于动态概率潮流的输电网断线风险评估

陈缨, 郭小敏, 黄宇, 王瑶, 杨健维

2019, 52(5):  155-163.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809112

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传统基于潮流的输电网断线风险评估研究无法考虑到负荷、风电出力等不确定因素的随机变化。因此，将动态概率潮流应用于输电网断线风险评估。首先建立输电网中负荷及风电出力的动态概率模型；其次，运用动态概率潮流计算系统中线路发生断线故障时其他未故障支路功率过载及节点电压越限概率；然后结合线路潮流介数和节点潮流介数，给出断线后果严重度指标；最后将输电网断线故障的概率与后果严重度指标结合，提出一种基于动态概率潮流的输电网断线风险评估方法。仿真结果表明，输电网断线风险评估结果科学、合理，能为输电网规划运行提供全面可靠的理论支撑。

节能与环保

330 MW燃煤发电机组除尘系统节能优化

刘玺璞, 李启永, 李东阳, 郭明, 李建光

2019, 52(5):  164-169,175.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201807029

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燃煤发电机组除尘系统完成超低排放改造后，在保证电除尘器除尘效率的同时，还需对其电耗进行优化。在除尘系统的节能优化中，性能试验不可或缺。以某330 MW燃煤机组除尘系统为例，在100%、75%和50%负荷时，设计了10种工况，给出不同工况时各电场的充电比、火花率、平均二次电压和平均二次电流，最终测试不同工况下电除尘器除尘效率、电耗及厂用电率。研究结果表明：机组高负荷运行时，提高电除尘器前部电场电源参数值可以显著提高除尘效率，而适度提高末电场的电源参数值，可以有效降低粉尘的最终排放浓度。

SCR催化剂的磨损试验与数值模拟研究

闫俊伏, 赵学斌

2019, 52(5):  170-175.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808099

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高灰型布置的SCR脱硝系统其催化剂运行环境恶劣，烟气流速、飞灰颗粒及其粒径大小等客观因素对催化剂均会造成磨损。为研究烟气流速、飞灰粒径、飞灰质量浓度以及烟气入射角等对催化剂磨损造成的影响，采用日趋成熟的CFD数值模拟软件对不同工况时的SCR脱硝催化剂磨损情况进行研究，并且通过自建的冷态试验台进行了验证。研究结果表明，脱硝催化剂的磨损与上述4种影响因素均有很大关系，其中飞灰质量浓度、烟气入射角的变化对催化剂的磨损率影响较大，因此在实际运行中应增设导流板，避免因入射角和飞灰质量浓度的不均匀性导致催化剂磨损，另外还应选择合理的烟气流速以减小磨损，保证SCR系统的安全稳定运行。

SCR脱硝不均匀反应宏观模型研究

宋玉宝, 赵鹏, 姚燕, 谢新华, 韦振祖, 张发捷

2019, 52(5):  176-184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810005

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基于催化剂性能表征，对催化剂单体潜能、叠加潜能以及串联潜能之间的内在规律进行研究，提出了SCR脱硝不均匀反应宏观模型，并利用实测数据进行了模型验证。研究结果显示：（1）NH₃/NO摩尔比分布和催化剂局部劣化对脱硝性能的影响显著，超低排放设计对应的烟气参数分布偏差会降低催化剂性能8%~10%；（2）喷氨格栅上游的烟气速度、NO_x浓度以及氨气流量分配决定了催化剂入口的NH₃/NO摩尔比分布，增设大尺度静态混合器和定期调整喷氨分配，能够从设计和运行角度提高脱硝反应均匀性。