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2019年 第52卷 第12期    刊出日期：2019-12-05

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专稿

平价上网时代新能源发电经济性分析和发展趋势

娄奇鹤, 谢国辉, 李娜娜

2019, 52(12):  1-9,104.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201908106

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平价上网是推动中国新能源高质量发展的重要举措。总结梳理近年来新能源平价上网的政策要点，分析了平价上网时代新能源发电经济性的影响因素，建立了基于内部收益率的经济性分析方法和模型，以2020年全国分省分资源区的风电场、光伏电站和分布式光伏的经济性测算为案例，研究不同地区新能源发电项目在平价条件下的内部收益率水平。在此基础上，分析平价上网时代新能源开发规模、开发布局、运行消纳、市场竞争等关键问题，研判未来中国新能源发展趋势。

泛在电力物联网——网络安全技术

基于泛在电力物联网多源信息的电网动态风险评估系统

王申华, 何湘威, 方小方, 陈冰松, 郭创新

2019, 52(12):  10-19.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201907062

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针对当前电力调控中心难以计及多源信息对电网动态过程进行有效风险评估的现状，指出了泛在电力物联网大背景下电网风险评估所面临的挑战与机遇，提出了基于泛在电力物联网的电网动态风险评估体系架构。首先介绍了电网动态风险评估概念，并设计了基于物联网的电网动态风险评估体系流程。其次提出了如何利用泛在物联网多源数据解决故障概率动态感知、故障集动态选取、故障后状态动态生成以及操作过程动态风险评估等关键问题的处理方法。最后基于该体系架构，设计了相应的软件系统，介绍了该系统的数据源、数据中台以及主要功能模块，并结合实际案例，对系统的应用情况进行了说明。

泛在电力物联网传输网优化关键技术研究

陈家璘, 贺易, 李磊, 周正, 孙俊, 张洁

2019, 52(12):  20-26,38.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201908103

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泛在电力物联网作为能源互联网建设的重要基石，对于提升电网综合效能和社会效能，促进满足用户需求的新兴业务的发展具有重要意义。面对新形势、新要求，通过优化泛在电力物联网内部通信网络架构，加快建设泛在电力物联网步伐，实现“能源数据”广泛互联，成了亟待解决的关键问题。本文以泛在电力物联网架构下的传输网为例，分别从网络拓扑结构和路由层面2个角度出发，制定优化策略。从网络拓扑角度出发，提出了基于节点权重的加边优化策略；从路由层面出发，考虑业务均衡性问题，提出了基于边介数的优化路由策略；通过构建网络性能评价指标，将本文提出的优化策略与传统策略进行对比，验证了优化策略能够提升网络的健壮性，扩充网络容量。

电力无线专网在泛在电力物联网中的应用

王哲, 赵宏大, 朱铭霞, 周霞, 解相朋, 谢宏福, 臧必鹏

2019, 52(12):  27-38.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201910082

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电力无线专网将成为解决电网“最后一公里”通信连接问题的关键技术，助力泛在电力物联网实现万物互联、人机交互，全面深入应用电力无线专网对泛在电力物联网的建设具有重要意义。首先介绍了泛在电力物联网的基本概念与特征、分析了泛在电力物联网业务对通信的需求，研究了电力无线专网架构、技术和特点。其次，深入分析了电力无线专网在泛在电力物联网中的三大典型应用场景，即控制类业务、采集类业务、移动类业务。基于应用场景指出了电力无线专网建设过程中存在的通信干扰、网络安全、业务连续性以及基站选址等问题，并结合建设实际提出了针对性的解决措施。最后给出了泛在电力物联网环境下电力无线专网建设方向，在业务针对性、业务发展需求、业务扩展性以及业务安全性等方面进行了探讨。

电网

基于随机Hough变换的线路覆冰厚度图像识别技术

贾思棋, 李军辉, 杜冬梅, 刘彬, 何青

2019, 52(12):  39-45,53.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812055

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为了提高输电导线覆冰厚度的计算精度，提出了一种基于随机Hough变换计算输电导线覆冰厚度的方法。首先对导线的图像进行灰度处理，去除色调和色彩饱和度；然后利用Canny算子检测，对图像进行去噪和去除图像背景处理，只保留图像前景；再利用随机Hough变换和最小二乘法确定导线边缘直线；最后根据覆冰前后导线图像的像素来计算覆冰厚度。计算结果表明，该方法的计算精度比基于传统Hough变换的计算精度提升了14%，可以显著地提高输电线路覆冰厚度的监测精度和水平。

基于可靠性准则和绝缘年龄评估的变压器备用分析

项波, 姜云鹏, 任洲洋, 李辉, 胡伟楠, 张聪誉

2019, 52(12):  46-53.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808130

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针对传统的变压器备用分析未考虑设备的实际老化失效等问题，提出一种基于可靠性准则和绝缘年龄评估的变压器备用分析方法，以合理确定备用变压器的贮备数量和采购时间。首先，基于变压器油中的实测状态监测数据，拟合绝缘纸聚合度，并估算变压器当前及未来的绝缘年龄；其次，通过绝缘年龄预测设备的老化失效不可用率，结合可修复失效确定设备总的失效不可用率；最后，根据系统可靠性水平的要求，利用可靠性分析理论为变压器组制定备品策略。针对南方某区域电网22台220 kV变压器的实测数据，进行仿真分析，验证了所提方法的有效性。

交流特高压复合横担对带电作业安全影响

雷兴列, 彭勇, 肖宾, 刘庭, 刘凯, 张准

2019, 52(12):  54-61.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201905099

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交流特高压复合横担结构与常规塔型存在较大差异，对带电作业安全距离、作业人员进出等电位方式以及电场防护要求造成较大影响，通过试验和仿真计算分析了交流特高压复合横担对带电作业安全的影响。研究结果表明：交流特高压复合横担线路带电作业最小安全距离、最小组合间隙距离分别为6.3 m、6.5 m，比常规塔型要求分别高0.3 m、0.4 m；交流特高压复合横担线路可采用沿复合横担进入等电位的方式；沿交流特高压复合横担进出等电位时，作业人员体表电场强度最大值出现在头部、肩膀区域，且比常规塔型线路情况高，带电作业过程中应对该区域加强防护。其研究成果可为交流特高压复合横担线路带电作业安全工作的开展提供技术支撑。

基于时间差定位法的电力系统扰动源定位

魏蒙希, 马宁宁, 王德林, 邓伟, 康积涛

2019, 52(12):  62-70.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201806117

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在大规模互联电网中系统频率动态具有时空分布特性，且传播速度远低于光速。借助电网频率动态的传播特性及不同节点处频率响应的时间差对电网的扰动源进行定位，首先利用Floyd算法计算各节点之间的最短传播路径，根据传播路径的物理参数确定传播速度，然后借助时间差定位法（TDOA）对电网的扰动源进行定位，最后将所提方法应用于3机9节点系统和某实际电网，分析结果表明该方法能够有效地对电网的扰动源进行定位。

电力网络频率等值新方法

李赫, 唐硕, 陈文龙, 林济铿, 李玉凯

2019, 52(12):  71-78.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201801030

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提出了一种基于高斯消去法的电力网络新的宽频等值方法。该方法基于高斯消去法获得外部系统网络在频域上导纳传递函数，即外部网络的传递函数，将传递函数进行分式展开并基于简单的RLC支路与分式的对应关系获得等值网络；针对等值网络规模过大而使等值网络过于复杂、计算量过大的问题，进一步提出了等值网络化简方法及大网络分步求解的方法，而实现大系统的等值计算。因外部网络的传递函数包含了外部系统网络在较宽频域内的全部电气信息，故所提出的宽频等值方法获得的外部系统网络的等值电路，可以反映外部系统网络的在较宽频域的电气特性，等值精度较高。算例证明了方法的有效性。

基于异质元胞自动机的电网停电机理仿真模型

于群, 王琪, 曹娜

2019, 52(12):  79-89.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810097

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为研究互联电网大停电的机理，提出了异质元胞自动机模型并将其用于模拟互联电网。首先，定义了元胞、同质邻居元胞、异质邻居元胞、元胞自动机模型、元胞自动机状态及故障传递规则；其次，将区域电网用元胞自动机进行模拟，并考虑不同区域电网之间的相互影响，建立了异质元胞自动机模型；随后，在电网受到大扰动和小扰动的情况下，利用异质元胞自动机模型对分区后的IEEE 118节点系统进行停电事故仿真，仿真结果表明各区域电网和整体电网大停电事故的标度-频度满足幂律分布，验证了此模型的可行性；最后，将异质元胞自动机模型与元胞自动机模型进行对比，并结合电网实际数据，结果表明此模型能更好地模拟互联电网大停电事故。

基于电网阻抗的并网逆变器准比例谐振控制

宋绍剑, 阳喜, 刘斌, 廖碧莲, 宋春宁

2019, 52(12):  90-96.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201805135

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随着新能源大规模接入电网，新能源并网逆变器在与电网交互引发的次/超同步振荡问题引起了广泛关注。此类振荡问题与并网逆变器的输出阻抗和电网阻抗特性密切相关。采用谐波线性化方法建立了三相LCL型并网逆变器的小信号输出阻抗模型，分析了不同电流控制策略对其输出阻抗的影响，通过阻抗比奈奎斯特判据分析了电网阻抗变化对系统稳定的影响。采用无源阻尼与有源阻尼相结合的方法抑制LCL滤波器的固有谐振尖峰，再根据公共耦合点电网阻抗的变化调节准比例谐振（quasi proportional resonance，QPR）控制器参数以及电容电流反馈系数，使系统阻尼基本保持不变，增强系统鲁棒性，确保系统稳定运行。时域仿真与数值分析结果证明了所提控制策略的有效性。

新能源

小故障样本条件下的风电机组分层贝叶斯可靠性模型

王达梦, 马志勇, 柳亦兵, 滕伟

2019, 52(12):  97-104.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201909005

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建立风电机组部件的可靠性模型，并准确估计模型参数，有利于提高风电机组全寿命周期的健康管理水平。新投运机组的故障样本较少，大样本条件下的传统可靠性建模及其参数估计方法不再适用。将贝叶斯可靠性理论应用于小故障样本条件下的风电机组部件可靠性建模及模型参数估计中。以其他风电场的故障数据为模型参数的先验信息，建立了分层贝叶斯可靠性模型，通过Gibbs算法求解模型并获得模型参数的后验分布，以标准均方根误差及可靠度函数的95%置信区间的平均宽度作为衡量指标，对比了传统可靠性模型、一般贝叶斯可靠性及分层贝叶斯可靠性模型的建模精度。最后以风电机组发电机碳刷为例，验证了小样本故障条件下分层贝叶斯可靠性模型的优越性。

基于深度信念网络的光伏阵列故障诊断

陶彩霞, 王旭, 高锋阳

2019, 52(12):  105-112.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201901066

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光伏阵列所处环境恶劣严峻，导致故障频发。为提高光伏阵列故障诊断精度，针对光伏阵列的常见故障类型，提出基于深度信念网络（deep belief networks，DBN）的故障诊断方法。利用Matlab仿真模拟获取实验特征参数，建立以光伏阵列5种运行状态为输出的故障诊断模型；根据深度信念网络的特点，通过识别实验，分析不同训练集、训练周期以及受限玻尔兹曼机（restricted boltzmann machine，RBM）层数等对模型性能的影响，并从整体诊断精度和各类型故障诊断精度2方面，与模糊C均值聚类（fuzzy C-means clustering，FCM）、支持向量机（support vector machine，SVM）和BP神经网络（back propagation neural networks，BPNN）方法进行对比。实验结果表明，该方法适用于光伏阵列故障分类，相比于其他诊断模型，有效提高了故障识别准确率。

技术经济

考虑用户需求的电价交叉补贴及社会福利计量研究

叶泽, 姚军, 吴永飞, 何姣

2019, 52(12):  113-122.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201908119

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电价交叉补贴具有严重的非效率性和非公平性，其准确计量和对社会福利的影响直接关系到用户的电价水平以及交叉补贴解决机制的设计。电价交叉补贴计量的关键在于基准价格的核定，传统的以成本为基础的计量方法虽然考虑了电力企业的收支平衡，但并不是福利最优的定价结果。沿着需求定价的角度出发，以社会福利最大化为目标，构建了电价交叉补贴的计量模型，模型以用户需求定价和需求函数构建为主要工作。结果表明：交叉补贴和社会福利与用户的自价格弹性、交叉价格弹性以及管制机构的福利权重系数有关。最后，本文通过实证模型准确地计量了各类用户的自价格弹性以及交叉价格弹性，测算了我国电价交叉补贴和对应最优社会福利的大小，验证了模型的准确性和有效性。

基于结构分解模型的中国电力消费驱动因素研究

光峰涛, 何永秀, 尤培培, 高效

2019, 52(12):  123-131.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201904064

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自中国经济步入院系新常态以来，电力消费年均增速放缓，与经济增速表现背离。在电力能源投入产出分析的基础上，对中国电力消费驱动因素进行结构分解分析，比较不同经济阶段各因素的作用机制，解析电力消费的增长模式，探究其年均增速放缓的原因。结果表明：人均最终需求水平一直是电力消费增长最大的增量因素，但其贡献比例呈递减趋势；除2010-2012年阶段外，电力直接能耗系数一直是电力消费增长最大的减量因素，而最终需求结构以较小的拉动率促进电力消费增长；电力消费的增长动力来源由净出口驱动（2005-2007年）为主转变投资驱动（2007-2010年）为主，再向消费驱动（2010-2015年）为主过渡。

多区域新能源接纳能力评估模型研究及应用

元博, 徐志成, 刘俊, 宗瑾

2019, 52(12):  132-139.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808120

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在传统调峰平衡和生产模拟分析方法基础上，提出一种基于混合整数优化的多区域新能源接纳能力评估模型，该模型将各区域可接纳的新能源装机规模作为决策变量，综合考虑新能源出力特性、各类型发电机组特性、输电断面、供热、机组组合等一系列运行约束的情况下，实现运行模拟和各区域可承载新能源装机规模的联合优化，可有效评估一定限电比例要求下可接纳的新能源装机规模。基于所提模型对中国“十三五”新能源接纳能力进行了评估，得到了基准情景、火电灵活性改造放缓情景和高电力流情景下全国各区域新能源接纳能力，并给出了促进新能源消纳的相关建议。

节能与环保

基于神经网络模型及预测控制DMC的火电机组脱硝控制策略

王天堃

2019, 52(12):  140-145.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810059

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燃煤火电机组的NO_x排放值是受国家环保部门实时监督考核的重要环保安全指标。由于NO_x被控对象的纯时延大时滞特性，常规的PID控制很难将烟气NO_x排放指标控制到理想范围内。介绍了一种基于BP神经网络模型和预测控制的动态矩阵控制（DMC）算法相结合的新型火电机组脱硝控制策略，其中BP神经网络可逼近DMC算法中脱硝对象的零输入响应，利用神经网络的泛化能力，逼近实际工业过程在不同负荷下模型参数时变的特性，使预测控制中的模型预测部分可以更精确地逼近实际过程对象，提高整个预测控制算法的控制精度。现场应用表明，这种新型脱硝控制策略可有效提高火电机组NO_x的控制品质。

基于前馈结构的变参数预测控制的喷氨装置优化及应用

寻新, 盛锴, 陈翔宇, 邓继军

2019, 52(12):  146-153.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201908026

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火电机组选择催化还原（selective catalytic reduction，SCR）脱硝系统具有大时延、大惯性、非线性等控制难点，基于PID调节的常规喷氨控制系统无法满足越来越高的控制要求和环保要求。针对当前常规喷氨控制存在的缺点，提出了一种基于前馈结构的变参数预测控制喷氨优化策略，该策略通过预测控制提高闭环调节速率，通过前馈控制降低外部扰动影响，通过自适应变参数改善策略的鲁棒性。最后，基于该策略设计开发了一套喷氨优化装置并在某660 MW超临界火电机组上实现应用。应用结果表明，该装置能够有效改善喷氨控制效果。

燃煤电厂超低排放颗粒物在线监测烟气除湿技术

李德文, 焦敏, 郑磊

2019, 52(12):  154-159.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201907053

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燃煤电厂超低排放颗粒物浓度在线监测常采用光散射法，但该法受排放烟气的相对湿度、水滴和汽雾等影响。为提高测试结果的准确性，以HJ836—2017《固定污染源废气、低浓度颗粒物的测定 重量法》为参照标准，通过实验找出了光散射法测量误差与相对湿度的关系；为降低待测烟气相对温度及水滴和汽雾，对旋流加热器和直管加热器进行了研究。实验结果表明：相对湿度＜55%时，颗粒物浓度的测量误差可忽略不计；在相同功耗条件下，旋流加热器的加热效率比直管加热器的加热效率高30%；为满足燃煤电厂超低排放要求，提高颗粒物在线监测的可靠性，烟气预处理采用旋流加热时的温度不应低于120 ℃。

燃气电厂NO_x控制策略研究及大气环境效益分析

刘志坦, 赵秀勇, 李玉刚, 王凯

2019, 52(12):  160-164,170.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201907045

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基于中国燃气电厂发展现状、地域分布及其NO_x排放现状和未来气电环保政策趋势，首先阐述了燃气电厂NO_x进一步减排的必要性，其次分析了燃气电厂NO_x燃气轮机本体控制、余热锅炉SCR控制和外部因素控制三种技术的优劣及其减排潜力，并选用气象模型MM5和空气质量模型CALPUFF、以江苏省2020年气电发展规模情景为例进行了大气环境效益模拟。研究表明，燃气发电NO_x排放可以也必须达到更严格地排放标准。实现更严格的排放标准后，将有利于改善区域环境空气质量，有利于更好发挥燃气发电的环保优势。

发电

6FA燃机DLN2.6燃烧系统燃烧特性分析

丁阳, 石永锋, 郝建刚

2019, 52(12):  165-170.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201907039

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分析了DLN2.6燃烧系统的结构特点以及运行模式，并对燃烧调整过程记录的数据进行分析，得到如下结论：对于DLN2.6燃烧系统，控制系统中PM split数值与实际燃料流量分配值不是同一个概念，PM1 split会影响PM1、PM3以及PM2喷嘴流量；PM3 split会影响PM3、PM2喷嘴流量。在预混模式运行过程中，局部燃空比较高的喷嘴对燃气轮机污染物排放以及压力脉动指标影响显著，影响程度随着负荷的变化而改变。在调整过程中某个燃烧器压力脉动值异常增加应考虑喷嘴通流状态是否异常。

基于单耗理论的抽汽耦合高背压供热优化

梁占伟, 杨承刚, 张磊, 徐亚涛, 孙鹏, 张俊杰, 王顺森

2019, 52(12):  171-178.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201911007

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随着新型高效供热技术的广泛应用，多种供热技术耦合供热运行优化成为亟须研究的课题。基于自主研发的热力系统集成优化软件搭建了热电联产机组热力系统仿真模型，建立了基于㶲；分析法的单耗分析模型，研究了供热单耗和供电单耗随主蒸汽流量的变化特性，通过单耗分析得到了抽汽耦合高背压供热模式（模式一）和抽汽梯级利用耦合高背压供热模式（模式二）的最优运行工况。结果表明：模式二最优工况的供热单耗和供电单耗比模式一最优工况分别低1.6 kg/GJ和4.6 g/（kW·h）；模式一的供热能力较大，在次寒期可实现2台机组主蒸汽流量600~1 000 t/h范围供热。研究结果对抽汽耦合高背压供热运行优化具有一定的指导意义。

锅炉与侧煤仓一体化设计关键技术研究及应用

李长旭, 史志杰, 刘宇

2019, 52(12):  179-184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812090

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锅炉房和煤仓间是火电厂的主要建筑。对神华国华宁东发电厂二期2×660 MW高效超超临界机组扩建工程煤仓间布置的技术方案进行分析，通过优化论证，决定采用2台锅炉与煤仓间联合布置的技术创新方案。该方案煤仓间布置在2台炉之间，即2台炉合用1个煤仓间，给煤、制粉系统对称布置；优点为设备布置紧凑，工艺管道短捷，建设体积小，施工周期短，工程造价低，检修维护方便。采用煤仓间联合布置技术的宁东发电厂2台660 MW机组，分别于2017年8月31日和2017年12月26日投产运营，截至目前已运行1年多，整体情况良好，运行平稳，各项数据指标均优于设计要求。实践应用表明，该项工程技术经济性明显，具有较好的应用前景。