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2019年 第52卷 第8期    刊出日期：2019-08-05

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专稿

超低排放燃煤电厂有色烟羽成因及治理技术的经济与环境效益研究

朱法华, 孙尊强, 申智勇

2019, 52(8):  1-7,25.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201905096

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系统介绍了有色烟羽的定义及不同有色烟羽的成因，有色烟羽的治理应依据其成因及环境、政策需求进行针对性治理。在满足超低排放要求的燃煤电厂，普遍存在的是白色烟羽，有少数燃用中、高硫煤的电厂会出现蓝色烟羽。重点分析了蓝色烟羽和白色烟羽治理技术及其投资、运行费用以及其经济性和环境效益。对于白色烟羽的治理，其污染物减排效益有限，甚至有可能增加污染物排放，不宜全面推广。对于蓝色烟羽的治理，需加强对烟气中SO₃检测与治理技术的研究与示范，并出台SO₃的排放标准，指导存在蓝色烟羽现象的电厂进行规范治理。

电网

模块化多电平换流器的桥臂平均值模型

陈宁, 齐磊, 包萌, 崔翔

2019, 52(8):  8-15.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201905116

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模块化多电平换流器（MMC）的快速仿真模型是进行柔性直流输电系统相关研究的基础。在众多模型中，MMC的桥臂戴维南模型应用最为广泛，通过研究发现其仿真速度可以进一步提高。在MMC桥臂戴维南等效电路的基础上，利用能量均分思想提出了一种新的桥臂平均值模型。该模型显著减小了戴维南等效模型的计算负担，提高了模型的仿真效率。通过仿真验证了该模型可以适用于环流抑制、交直流侧故障仿真等应用场景。

封装寄生参数对并联IGBT芯片瞬态电流分布的影响规律

石浩, 吴鹏飞, 唐新灵, 董建军, 韩荣刚, 张朋

2019, 52(8):  16-25.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805131

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大功率IGBT器件通过并联多个IGBT芯片来获得大电流等级，并联芯片动静态电流分布的一致性对于提高器件电流等级以及可靠性至关重要。首先介绍了大功率IGBT模块内部布局不一致导致的封装寄生参数差异性。其次，结合IGBT等效电路模型及其开关特性，分析了寄生参数差异性对于并联IGBT芯片瞬态电流分布特性的影响规律。最后，建立了并联IGBT芯片的等效电路模型，并应用Synopsys Saber软件建立了仿真电路，从封装寄生电感参数差异性、封装寄生电阻参数差异性，分析了参数差异对并联芯片的瞬态电流分布特性的影响。

基于变基准值比较的MMC电容电压优化均衡控制策略

高锋阳, 强国栋, 高云波, 张国恒

2019, 52(8):  26-33,54.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201807076

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模块化多电平换流器的子模块电容电压均衡是其稳定运行的关键，传统电容电压均衡策略计算量大，器件平均开关频率高。提出一种基于变基准值比较的电容电压优化均衡控制策略，由最近电平逼近调制计算出当前投入模块的数目，并根据投入模块个数调节基准值，以此基准值为分界点将子模块电容电压序列分为两组，采用随机置乱算法对组内元素排序，根据桥臂电流方向，确定组间排序先后次序，最终确定投入模块信息。同时，通过电容电压优化函数选取合适的电容电压允许偏差阈值及调节因子，实现对器件平均开关频率和电容电压一致性的优化控制；在MATLAB/Simulink中搭建基于MMC的三相逆变器仿真模型，验证所提策略在取得良好均压效果的前提下，降低计算量，同时降低器件平均开关频率。

中低压配电网综合效益评估方法研究

秦子健, 石季英, 魏文辉, 林济铿, 张新伦, 武琳

2019, 52(8):  34-44.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805055

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现有配电网仍以交流配电为主，未能涵盖交流、直流及交直流混合3种类型的配电形式，并且对配电网综合效益的评估方法主观性较强。提出一套中低压配电网的综合效益评估体系。该指标体系分为技术性、经济性、适应性、社会性及环保性5个方面，每一方面包含多个具体的指标。对于典型交流、直流和交直流混合的配电方式，采用一种基于模糊熵权的综合评价方法，实现综合效益评估。通过算例分析，对所提出的方法进行了验证。

基于直流潮流的发输电系统区间负荷N-K事故计算

洪绍云, 邢海军, 程浩忠

2019, 52(8):  45-54.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806152

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从严格数学角度研究了基于直流潮流的发输电系统区间负荷K个元件事故评估。区间负荷N-K事故场景非常多，首先从优化角度建立了区间负荷N-K最好状态和最坏状态最小切负荷模型，其中最坏状态模型是典型的双层优化模型，上层决策变量是机组、线路和负荷状态，下层模型是直流潮流的最小切负荷模型。然后，使用强对偶理论和数学等效化简方法，把系统N-K区间负荷最坏状态最小切负荷双层优化模型转化为混合整数线性规划模型，该模型可使用成熟优化软件求解。最后，使用IEEE标准算例，测试了考虑区间负荷、机组和线路（或变压器）故障的区间负荷N-K事故最坏状态评估模型，测试结果显示了本文所提方法的有效性和可行性。

考虑并联线路的含直流落点受端系统恢复

臧二彬, 顾雪平, 李鹏飞, 杨超, 李少岩, 吴琛

2019, 52(8):  55-63.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805143

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针对传统系统恢复中路径选择方法对直流恢复限制严重的问题，提出含直流落点受端系统恢复方法。对直流输电在系统恢复中的特性进行分析，综合考虑系统恢复效率和恢复过程中的系统安全性，以恢复期间总发、输电量与网架充电无功的比值作为优化目标，建立考虑并联线路的系统恢复模型；然后综合考虑直流启动及系统运行等约束，结合混合粒子群算法进行系统恢复方案的求解。以IEEE 39节点算例和中国西南某地区实际电网算例验证了所提出方法的有效性。

基于HSR环网的“花瓣”型配电网区域备自投系统研究及应用

李正红, 丁晓兵, 冯宝成, 金震, 侯炜

2019, 52(8):  64-70,77.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810044

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针对配网“花瓣”型区域配电网，传统备自投无法实现发生故障后“花瓣”中非开环点开关房的快速恢复供电，采用实时采样、实时交换数据、实时判别、实时控制的技术手段，基于高可靠性无缝冗余环网（HSR），提出一种可以适用于多种复杂区域配电网主接线形式的区域备自投系统。介绍了区域备自投系统的构成、通信架构、逻辑控制策略等。开发出的区域备自投装置现场应用结果表明，能有效实现“花瓣”型区域配电网发生故障后的快速恢复供电。

圆盘线圈自、互感的闭式解及其自感最优值

朱润杭, 赵雅婷

2019, 52(8):  71-77.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201804035

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圆盘线圈是近年来兴起的无线能量传输系统中能量耦合的核心元件。通过引入广义超几何函数_pF_q将圆盘线圈的自感积分表达式化为闭式。类似地，通过建立完全椭圆积分与广义超几何函数之间的联系将同轴共面圆盘线圈的互感化为闭式。这些闭式解使上述电感计算问题不再需要数值积分。进一步，基于所得闭式解，分析了圆盘线圈的GPW（given piece of wire）优化问题，得到了给定导线所能绕制的圆盘线圈自感最大值，且达到最大值的圆盘线圈外半径与内半径之比是一个与导线几何参数无关的常数。数值计算表明所得公式与已有方法所得结果一致性较好。

金属网电磁屏蔽特性的解析研究

王永红, 肖冰, 何日, 胡逸帆, 焦重庆, 徐克强

2019, 52(8):  78-84.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201807077

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基于金属网表面阻抗模型和全波仿真软件，讨论了金属网对平面波屏蔽效能计算公式的适用范围。在此基础上利用全波仿真软件，计算了金属网网孔形状为菱形时的屏蔽效能，对金属网的屏蔽机理进行了分析。根据传输线理论和金属网表面阻抗模型，将双层无限大金属网用传输线模型进行等效，提出了计算双层无限大金属网屏蔽效能的解析模型，通过解析模型计算结果与全波仿真结果相比较，验证了解析模型的准确性，进一步探讨了双层金属网的屏蔽特性以及与单层金属网屏蔽效能的差异。

换流站高压电容器组不平衡电流测量方法及装置研发

吴鹏, 张源, 史磊

2019, 52(8):  85-90,119.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805174

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换流站高压电容器组不平衡电流现场测试受复杂电磁场干扰比较严重，而且试验过程中不平衡电流很小，难以直接准确测量。提出一种全新的测量方法，将高频低压交流信号施加于电容器组，通过采集桥臂不平衡电压并采用二阶高通滤波器滤除工频干扰，根据电容器组等效阻抗，计算出不平衡电流值。给出测量装置的实现原理并从电源纹波干扰、工频干扰、放电干扰、器件热噪声干扰等方面采取措施，实现精准测试。现场测试结果表明，新方法理论思路正确，不平衡电流值测量准确。

一种安全稳定紧急调控在线预决策方法

鲍颜红, 徐泰山, 周华, 任先成, 楼伯良, 吴峰

2019, 52(8):  91-97.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810001

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特高压交直流系统安全稳定特性复杂，在严重多重故障下可能存在较大事故风险，需要采取预防措施进行控制。对于实时性要求不太高（分钟级）的安全稳定问题，及时有效的故障后紧急调控可以避免预防控制防御代价过大的问题。为了弥补目前调度运行人员采用的离线调度预案和校正控制实时决策计算的不足，提出了一种安全稳定紧急调控在线预决策方法。采用预想故障时域仿真的中长期变步长计算方法，通过各母线频率电压波动判断准稳态运行状态并形成运行方式，通过求解安全稳定约束优化函数获得预决策策略，实际故障发生后通过故障形态和安全稳定问题匹配预决策策略进行紧急调控，某实际电网的算例验证了该方法的有效性。

特高压交流变电站无功补偿装置直接接入500 kV母线方案研究

官澜, 刘菲, 文卫兵, 康鹏, 胡君慧, 赵娟

2019, 52(8):  98-104.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903051

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针对1 000 kV特高压交流变电站主变低压侧无功分组多、占地面积大带来的工程站址场地选择受限等问题，提出将无功补偿装置直接接入500 kV母线的设计方案。对无功补偿装置直接接入500 kV母线的各种接线方式进行了对比分析，调研了设备供货能力，研究了布置方案，进行了全寿命周期的对比分析。结果表明，该方案不仅可以起到提高单组电容器、电抗器容量，减少无功补偿设备占地面积的作用，还可降低能耗。

提高集中电源外送系统输电能力的发电机励磁系统协调优化

王官宏, 李莹, 余耀, 王彪, 陶向宇, 李文锋, 汤涌

2019, 52(8):  105-111.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201703090

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能源基地电源通过交流线路远距离送至负荷中心，电力系统发生N－1故障后系统阻尼不足，造成输电能力降低。为提高动态稳定水平，改善机组开机出力受限的现状，对发电机励磁控制系统开展协调优化策略的研究。首先对发电机进行了励磁系统AVR主环、附加调差及PSS参数优化，优化后发电机及励磁系统滞后时间减小，无补偿相频特性滞后角度减小了约10°。然后对PSS参数进行相位补偿研究，使有补偿特性更接近-90°，具有更优的相位补偿特性，同时PSS提供的增益显著提高。结果表明，发电机励磁系统、PSS对电网的动态特性有重要影响，在原始参数配置下，外送通道的送出能力不能满足送端发电机组满出力的要求。通过试验验证了机组在优化参数配置下负载试验结果满足机组和电网安全稳定运行需求，优化参数具有可行性，N－1故障后的送出能力得到提高。此优化策略的研究和实施，可以安全、高效、经济地提高集中电源的外送能力。

新能源

继电保护相关的国内外分布式电源并网标准

王增平, 杨国生, 王志洁, 刘宇

2019, 52(8):  112-119.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809002

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近年来，随着分布式电源的快速发展，分布式电源并网标准的研究和制定愈加得到重视，其中，继电保护是这类标准中的重要组成部分。在全面梳理国内外分布式电源并网继电保护相关标准的基础上，重点对标准中的重要规定及更新情况进行了详细分析。针对北美、欧洲、澳大利亚和中国等具有代表性的国家，从电压偏差、频率偏差、孤岛保护和低电压穿越等方面对相关领域标准进行了详细分析，并给出了制修定建议，相关结论可为中国分布式电源并网继电保护相关规定和标准的进一步完善提供参考。

基于鲁棒扰动观测器的弃风供暖系统

刘前卫

2019, 52(8):  120-125.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805062

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针对大范围弃风和全球变暖等问题，考虑风力发电的不确定性，提出了一种基于鲁棒扰动观测器的风机供电系统控制策略。首先针对风机供电系统进行建模并利用基于泰勒级数展开的扰动观测器消弭系统中存在的参数不确定和未知风力发电波动。其次应用了基于PLC和WinCC的分布式电锅炉供暖控制方法。最后通过仿真验证了所提方法的有效性。

基于联盟区块链交易平台的电动汽车有序充电相对鲁棒优化

王惠洲, 于艾清

2019, 52(8):  126-134.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201807082

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为了应对电动汽车充电和风光出力的不确定性以及分散化电力交易的风险，提出基于联盟区块链技术的电动汽车充电交易平台和考虑风光出力的电动汽车有序充电策略，并且用相对鲁棒优化的方法来处理风光出力的不确定性。首先应用联盟区块链技术构建电动汽车充电交易平台；然后应用相对鲁棒优化技术来处理不确定的风光出力，建立考虑风光出力不确定性的电动汽车有序充电相对鲁棒优化模型；最后通过量子粒子群算法对相对鲁棒优化模型进行求解。安全性分析证明了交易平台的可靠性和安全性，仿真结果验证了模型的正确性和算法的有效性。

技术经济

新旧动能转换背景下综合能源服务模式

杨雍琦, 薛万磊, 单葆国, 徐楠, 赵昕

2019, 52(8):  135-143,163.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806054

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为发挥综合能源服务对新旧动能转换的关键支撑作用，从政策和产业演进两个方面出发，梳理新旧动能转换的基本框架以及产业演进方向，研究适应新旧动能转换的能源供需新格局，得到综合能源服务的基本架构、运营模式以及关键支撑技术，为大范围开展综合能源服务、支撑新旧动能转换提供思路和模式。

基于需求价格弹性的电价交叉补贴理论问题研究

张超, 赵茜, 许钊, 尤培培

2019, 52(8):  144-148,156.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903070

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妥善处理电价交叉补贴是推进电力体制改革的关键问题。为深入分析电价交叉补贴的影响机理，将需求价格弹性纳入电价交叉补贴的理论模型，提出了基于“开口”形态的电价交叉补贴分类标准。研究发现：相对于地区间交叉补贴，不同用户间电价交叉补贴对我国电价的扭曲更为严重；“普惠制”和“助推物价”两个特征导致了中国电价交叉补贴的效益“溢出”问题。为准确把握处理电价交叉补贴的关键问题提供了理论支撑。

电力规划

“十三五”以来电力消费增长原因分析及中长期展望

张成龙, 谭显东, 翁玉艳, 单葆国

2019, 52(8):  149-156.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903114

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“十三五”以来，受国内外多种复杂因素影响，中国电力消费超预期增长。深入分析电力消费快速增长的原因，剖析中长期电力需求的影响因素，科学研判未来电力需求增长趋势，对电力工业高质量发展具有重要意义。分析“十三五”以来电力消费增长原因的基础上，综合考虑新形势下影响中长期电力需求的主要因素，采用中长期电力需求预测模型对2020-2050年中国电力需求进行展望。在加速电气化情景下，预计2020、2030、2035、2050年全社会用电量分别达到7.7万亿、11.1万亿、12.2万亿、13.9万亿kW·h，2015-2020、2020-2035、2035-2050年全社会用电量年均增速分别为6.1%、3.1%、0.9%，2050年电能占终端能源的比重达到45.2%。

北京地区日最大电力负荷预测模型初探

石玉恒, 赵娜, 王凌, 许丽佳, 周洁, 林倩, 乔媛

2019, 52(8):  157-163.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201811091

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基于2009—2013年北京地区电力负荷以及自动站气象资料，分析讨论了日最大电力负荷的变化特征以及与气象因子之间的相关关系，并使用2009—2012年资料，通过多元回归建立日最大电力负荷预测模型。研究分析结果表明：日最大电力负荷主要出现在09：00—17：00并与气温存在明显相关性，其中在18.7 ℃以上呈正相关，在18.7 ℃以下呈负相关。使用2013年的数据对模型进行验证，其预报准确率达到91.6%，展现出了良好的预报能力。

发电

燃煤机组不同灵活性调节方案参与一次调频过程的经济性分析

伦涛, 鄂志君, 张利, 王鑫, 赵永亮, 严俊杰

2019, 52(8):  164-172.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903017

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提高燃煤发电机组运行高效灵活性是提高电网运行安全性的有效手段。采用GSE软件搭建了660 MW超临界燃煤机组动态仿真模型，研究了一次调频过程中4种热力系统调节方案下的主要热经济性参数和蓄热量的动态特性，定义了一次调频过程的热经济性指标，最终分析了一次调频作用时间和调节方案对平均标准煤耗率差值的影响规律。研究表明：一次调频升负荷过程，4种不同调节方案中的汽轮机输出功率和发电厂总效率均迅速升高，而发电标准煤耗率规律正好相反；锅炉和汽轮机系统蓄热量降低是4种方案可以参与一次调频的本质原因；平均标准煤耗率差值的最小值为-22.15 g/（kW·h），出现在高加抽汽节流方案下且一次调频作用时间为90 s。

核电站二回路碱化剂ETA的检测与干扰问题

朱志平, 张俞, 石纯, 宋显志, 刘志峰

2019, 52(8):  173-178,184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812009

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乙醇胺（ETA）是我国第三代核电确定采用的二回路水质调节碱化剂，二回路中微量ETA浓度的测定及干扰问题是关注的焦点之一。系列试验表明，无干扰离子时，3种色谱分析柱（CS12A、CS16、CS18）都能准确测定ETA浓度。在模拟核电站二回路水质条件下，重点探讨了使用CS18分析柱测定ETA时NH₄⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、吗啉的干扰问题。结果表明：通过优化色谱条件，在柱温50 ℃、抑制电流20mA、淋洗液流速0.36mL/min、梯度淋洗方式下，可以准确测量核电站二回路水中微量ETA浓度。

CPSO-FLN模型在汽轮机热耗率预测中的应用研究

胡坚, 刘超

2019, 52(8):  179-184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903078

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热耗率是汽轮机重要的热经济性指标之一。针对热耗率难以准确计算的问题，提出一种基于云粒子群算法（CPSO）优化快速学习网（FLN）的热耗率短期预测模型。在粒子群算法（PSO）中引入了云模型自适应权值策略，利用云滴的随机性和稳定倾向性特点自适应地调整粒子群算法的权值以提升PSO算法的全局优化性能。采用CPSO算法调整FLN的模型参数并建立CPSO-FLN热耗率预测模型。最后，将CPSO-FLN模型应用于某汽轮机的热耗率预测，输入参数为12个强相关性的可控变量，将热耗率预测结果与标准的FLN模型和PSO-FLN模型预测结果进行对比。结果表明，CPSO-FLN模型具有更高的预测精度和泛化能力，是一种有效的预测方法。