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2020年 第53卷 第2期    刊出日期：2020-02-05

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专稿

能源安全新战略下能源清洁化率和终端电气化率提升路径分析

张运洲, 鲁刚, 王芃, 翁玉艳, 伍声宇, 刘俊, 张成龙

2020, 53(2):  1-8.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201912106

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为贯彻落实国家能源安全新战略，破解能源发展“三高”难题，首先要研究探索一条打破惯性发展模式的能源革命道路。围绕推动中国能源清洁低碳发展、保持提升能源自给水平的目标，量化分析以大幅提升能源清洁化率和终端电气化率为主要特征的转型路径，研判各项能源发展关键指标变化趋势，着重阐述这一路径内涵要素，揭示电力在能源转型中的主导地位，提出“十四五”期间电力高质量发展的相应政策和措施建议。

技术经济

基于电力客户评估的差异化电价套餐研究

喻小宝, 谭忠富, 屈高强

2020, 53(2):  9-19.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201803194

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随着售电侧改革的推进，售电市场逐步扩大，售电公司在研究如何降低电力批发市场购电成本的同时，应当加强对电力零售市场用户的研究。构建电力客户评估指标体系，引入多目标优化的权重设计模型，基于电力客户评估结果对用户进行类别划分，并设计了相对应的差异化套餐。算例结果表明：在各类指标权重结果里，收益类指标中的年用电量权重结果最高；用户被划分到3个区间，评估结果高低与用户类别划分是基本匹配的。

低碳背景下的省域一次能源供给情景预测：以浙江省为例

文凡, 刘军, 牛东晓, 孙泽, 梁毅, 肖瑶

2020, 53(2):  20-28,163.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201811093

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随着国民经济的快速发展，能源消费产生的碳排放量日益增多，随之带来的环境破坏也日益严重。从低碳发展的角度对区域能源供给的发展趋势展开研究具有重要的现实意义和实用价值。以浙江省为例对煤炭、石油、天然气3类一次能源的供给趋势设定了常规发展情景、政策发展情景、技术发展情景等3种情景模式；运用多元线性回归模型对浙江省未来的一次能源供给量进行了情景预测。结果表明，低碳发展策略会影响区域能源的供给结构，有利于区域内一次能源供给规划。

基于期望效用-熵的风电交易风险控制方法

张伟, 秦艳辉, 凌静, 陈宁, 杜习周, 孙谊媊, 高丙团

2020, 53(2):  29-35,82.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201804147

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在逐步开放的电力市场环境下，发电商可通过在合约市场以及现货市场等不同类型的市场中合理分配交易电量来规避交易风险。在此背景下，针对溢价机制下风电商在电力市场中的电量分配问题，综合考虑了现货电价的不确定性、风电出力的波动性以及风电商对风险的喜好程度等因素，提出了基于期望效用&-熵的风电商电量分配决策模型。应用该模型，对风电商在年度合约市场、月度合约市场以及现货市场3个市场的总发电量分配进行了计算。计算结果表明：该模型能够反映风电商对市场风险的偏好程度改变时的决策特征，可使风电商在获得其期望收益水平的同时降低交易风险。

电网

基于状态估计及综合可疑度的参数辨识和修正方法

王顺江, 孙乔, 侯验秋, 林济铿

2020, 53(2):  36-42.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201811132

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针对电网参数错误会显著降低能量管理系统中各项高级应用软件的可靠性问题，提出了一种基于拉格朗日乘子法的参数辨识修正方法。首先，利用个别线路发生错误时会导致该参数对应的拉格朗日乘子和量测标准化残差出现局部偏大的现象，定义可疑参数判定函数和可疑量测判定函数；其次，基于所定义的两类判定函数构建线路参数综合可疑度指标，利用各参数综合可疑度指标的大小生成可疑线路参数集合；进而，针对所建立的可疑线路参数集合，提出变步长逐次修正的可疑参数修正方案；最后，采用IEEE-39节点系统验证了所提出的方法能够实现对错误参数的动态修正，既具有较高的修正精度，也不存在收敛性问题。

110 kV GIS同频同相交流耐压试验中三工位隔离开关内部电场分布特性

郑一博, 徐党国, 秦逸帆, 马浩, 李学宝, 孙云生, 牛铮

2020, 53(2):  43-48.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812125

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同频同相交流耐压试验技术因无须GIS母线全停，可以显著地提高供电可靠性，近年来在GIS改扩建工程中得到了广泛应用。目前110 kV GIS普遍采用三相共筒式结构，同频试验过程中三工位隔离开关断口或相间可能会存在击穿的风险，需要对三工位内部电场分布进行分析。采用有限元法对同频同相试验技术在110 kV三相共筒式GIS耐压试验中三工位隔离开关内部电场进行了分析，仿真中结合实际试验过程中的加压要求和加压过程所对应的边界条件，获得了试验中三工位隔离开关内部不同位置的电场分布特性，得到了不同加压方式电场较大的位置，在此基础上，对内部结构参数对电场的影响规律进行了分析，研究结果可以为同频同相试验技术在110 kV GIS耐压实验中的应用提供了理论和数据支撑。

基于改进型YOLO v3的绝缘子异物检测方法

张焕坤, 李军毅, 张斌

2020, 53(2):  49-55.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201908009

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绝缘子作为输电线路重要的组成部件，其功能完整性对电网的安全运行至关重要。绝缘子所处的户外环境极易导致其存在异物搭挂，有必要监控绝缘子的运行状态。提出一种基于改进型目标检测算法（YOLO v3）的绝缘子异物检测方法：Dense-YOLO v3，设计密集网络（Dense-net）替代原网络其中一个卷积层，实现绝缘子的多层特征复用和融合，提高了检测精度。扩增了训练集以提升网络的训练效果；提出误检代价函数以度量误检的风险。实验结果表明，Dense-YOLO v3在测试集上的检测精度达到94.54%，误检代价低于YOLO v3和Faster-RCNN，可初步应用于输电线路的无人机巡检作业。

一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法

刘宽, 王淳, 尹发根, 陈宇杰, 伍惠铖

2020, 53(2):  56-62.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808184

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为了响应配电系统快速分析的需求，提出了一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法。根据配电网自身的特性，对极坐标形式的节点功率方程中的非线性项进行线性近似处理，并利用导纳矩阵的性质对节点功率方程进行化简，得到一种线性的节点功率方程。基于线性的节点功率方程，建立了一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算模型。所提线性计算模型不仅考虑了PV节点，还适用于弱环配电网络，通用性较强。最后以牛顿-拉夫逊法潮流计算结果作为基准，通过33节点配电系统算例分析表明：所提方法的计算误差满足配电系统快速分析要求，与现有的线性潮流计算方法相比，具有更高精度。

基于ToF 技术的带电作业安全监测与预警系统

李稳, 顾苏, 汪志刚, 周晨梦, 毛盾, 郑立

2020, 53(2):  63-68.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808168

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针对目前国内带电作业中安全监控及预警手段和方法缺乏的现状，提出一种基于ToF（time of flight，飞行时间）技术的带电作业实时安全监测与预警系统。采用ToF摄像机实时对工作人员周围的空间进行三维重建，获取工作人员附近物体的坐标信息，进一步检测工作人员与身边物体的距离信息，当工作人员与导线等带电体的距离超过设定值时便会触发报警系统提醒操作人员。试验结果表明：该系统能实时、准确地监测距离，可靠地对危险情况进行提示与报警。

辅助互感器串联补偿技术在供电型电压互感器电压调整中的应用

李璿, 刘鹍, 刘西超, 丁嘉靖, 艾兵, 史强

2020, 53(2):  69-75.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812034

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针对供电型电压互感器供电电压随负荷而变化的实际情况，介绍了一种基于辅助互感器串联补偿技术的供电电压补偿方法。以一台额定一次电压为110√3 kV，额定容量为60 kV·A的单相供电型电压互感器为例，计算了其供电电压及供电容量随负荷容量及功率因数的变化率。依据变化率，设计了基于辅助互感器的供电电压自动补偿回路，可实现对供电电压±4.4 V、±8.8 V、±13.2 V、±17.6 V、±22.0 V、±26.4及±30.8 V的补偿量。分别对功率因数cos φ=1和cos φ=0.89（感性）2种情况的不同负荷容量下供电电压补偿效果进行验证，试验结果表明：增加了辅助互感器自动串联补偿回路后，供电型电压互感器的供电电压变化率由–1.80%~11.36%提高到了–3.000%~0.045%，完全满足标准对单相220 V供电电压质量的要求。采用辅助互感器的自动串联补偿技术，可以实现对供电型电压互感器供电电压的补偿，解决了由于农村负荷功率因数低，高峰负荷期供电电压偏低的问题，对提高用户电压质量提供了保障。

含水电系统的低频减载关键参数优化方法

潘晓杰, 樊茂森, 张文朝, 李朋旺, 张立伟

2020, 53(2):  76-82.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201906007

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低频减载是电网的最后一道防线的重要组成部分，针对在水电高占比电网系统中发生大的功率缺额扰动时低频减载装置容易出现过切现象的问题，分析了含水电系统发生功率缺额故障后的频率变化特性，并从水锤效应原理出发，结合电网发生扰动后的频率特性和水锤效应的影响，提出一种适当加大级差的低频减载关键参数的优化方法，最后经过仿真实验证明该方法可以有效应用在水电高占比电网中，减少发生极端功率缺额扰动后的负荷过切现象。

新能源

槽式太阳能集热场温度控制研究

徐蕙, 李鑫, 徐二树

2020, 53(2):  83-91.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808155

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为了将槽式太阳能集热回路的导热工质出口温度控制在合理范围内，需要研究调节迅速、控制效果良好的集热场出口温度控制系统。以1 MW槽式太阳能热发电实验系统为研究对象，建立了槽式集热回路动态数学模型，并基于模型开发了集热场导热工质出口温度内模控制器，并基于Simulink仿真平台搭建了集热回路工质出口温度PID控制系统和内模控制系统，对比分析了多扰动情况下2种系统的控制效果。结果表明：在太阳辐照、导热工质入口温度和环境温度的共同作用下，相较于PID控制系统，内模控制系统调节时间更短，超调量更小，控制效果更优。

基于CFD与风洞实验的缩比风力机三维效应修正公式效果分析

许小明, 袁志强, 李庆煜, 颜顺林, 黄宸武, 杨科

2020, 53(2):  92-98.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812136

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以NREL Phase VI及其缩比风力机为研究对象，结合三维CFD数值模拟与二维翼型风洞实验，在低雷诺数下对Snel、Lindenburg、Du & Selig和Chaviaropoulos & Hansen 4种三维效应修正公式的修正效果进行了比较分析，结果显示修正效果各不相同，修正值普遍大于真实值，综合比较表明Du & Selig效果最佳，且Lindenburg、Snel、Chaviaropoulos & Hansen依次变差。修正效果与叶片尺度相关性从小到大的次序：在尖速比λ=5.39时整个叶展区域为Snel、Chaviaropoulos & Hansen、Lindenburg、Du & Selig；在λ=8.00时的整个叶展区域和λ=10.00时的叶中、叶片外侧区域均为Du & Selig、Lindenburg、Snel、Chaviaropoulos & Hansen；λ=10.00时的叶根区域为Lindenburg、Snel、Chaviaropoulos & Hansen、Du & Selig。

农村分布式可再生能源利用模式与应用

洪博文, 冯凯辉, 穆云飞, 董晓红, 梁毅, 闫湖, 何永胜

2020, 53(2):  99-104.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903096

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在梳理分布式可再生能源的概念和特征的基础上，结合分布式可再生能源发展存在的问题及农村应用情况，提炼出农村分布式可再生能源的几种典型利用模式，结合不同应用场景下的资源和需求特征，对几种典型利用模式的基本特征、适用范围和应用条件展开深入剖析。最后，结合农村分布式可再生能源典型案例，提出适合于分布式可再生能源典型利用模式在中国农村推广应用的建议。

可再生能源发电与核电协调调度及发展

白青峰

2020, 53(2):  105-111.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812114

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2016-2017年，中国出现相当程度的弃风、弃光现象，核电平均利用小时数下降明显，核电电量损失严重。在清洁能源消纳受限地区，可再生能源发电与核电如何优化调度和协调发展，将是中国部分地区面临的问题。根据中国现行节能发电调度办法，风电、光伏发电调度排序在核电之前。以全社会效益最大化为出发点，从经济、环保、电网友好性、安全及国际经验角度，对风电、光伏与核电调度顺序进行分析比较，建议有关部门对现有发电调度顺序进行适当优化，将核电机组调度顺序安排在风电之前，同时建议核电省份在制定清洁能源规划时，合理控制风电开发节奏，以利于解决清洁能源消纳问题。

发电

660 MW超超临界机组循环水泵配置及运行方式优化

王渡, 刘玉贤, 万明元, 赵思维, 江剑明

2020, 53(2):  112-119.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201905133

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机组循环水泵的不同配置方案和运行方式对厂用电率存在显著影响。基于EBSILON仿真平台搭建了2×660 MW超超临界机组和4台循环水泵的仿真模型。针对机组3种不同的循环水泵配置方案，构建了不同负荷、不同循环水温度下机组的多种循环水泵组合方式。在综合考虑机组的运行费用和投资回收年限的情况下，分析了不同配置方案的技术经济性，结果显示：2台变频循环水泵为最佳配置方案，其年运行效益可增加537.677万元，估算投资回收年限1.741年。

配置蓄热装置对火电机组一次调频性能影响

宋崇明, 田雪沁, 徐彤, 王新雷

2020, 53(2):  120-128.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809044

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高比例可再生能源接入给电力系统稳定性带来巨大挑战，同时知识经济时代对供电电能质量提出更高要求，电力系统调频问题逐渐凸显。火电机组是电力系统调峰调频的主力电源，其配置蓄热装置对系统调峰能力的影响已有较多的理论研究和实践验证。以300 MW机组为例，研究不同的蓄热装置配置方案对机组一次调频能力的影响。研究结果表明不同配置方案在不同时段对火电机组一次调频能力的影响不同。该研究对火电灵活性改造影响分析、电力系统一次调频缺口评估具有借鉴意义。

粉末冶金制备高压隔离开关触头材料的可行性研究

张秀丽, 杨志远, 彭波, 王应高, 陈存广, 马光, 陈云翔

2020, 53(2):  129-136.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201907019

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采用粉末冶金法制备了基体材料为纯铜、表面覆银的高压隔离开关触头材料。通过对触头表面粉末冶金覆银层和电镀银层的耐蚀性、耐硫性、附着强度和表面硬度对比实验，分析研究了应用粉末冶金技术制备高压隔离开关触头材料的可行性。实验结果表明，粉末冶金法制备的覆银层与基体铜的界面结合紧密且无明显缺陷，附着强度符合GB/T 5270—2005的要求，粉末冶金覆银层的耐蚀性接近电镀银层的耐蚀性，耐硫性与电镀银层的耐硫性基本相当，但表面硬度明显高于电镀银层，对提高其耐磨性具有一定的促进作用。研究表明，粉末冶金技术制备高压开关触头的方法理论上是可行的，但实际应用还需要进一步的工程应用研究。

基于抑制电力系统低频振荡的火电机组控制方式优化

张宝, 丁阳俊, 顾正皓, 应光耀, 樊印龙

2020, 53(2):  137-141,149.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201910033

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电力系统低频振荡事件的发生有一定的随机性，目前火电机组热工控制方式不能有效抑制低频振荡。结合两个具体案例，分析火电机组参与低频振荡的过程，总结得到共同点；基于振荡期间汽轮机转速信号与电网频率信号的显著差异这一特点，提出了可抑制强迫振荡的火电机组控制方式优化方法，并建议使用电网频率信号代替转速信号用于一次调频回路。

基于PSO-SVM的电网调度电厂耗煤基准值滚动预测

李一琨, 车权, 赵慧荣, 彭道刚

2020, 53(2):  142-149.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201909080

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电网调度在做电煤供应分级预警的研究制定和对各电厂负荷经济分配时常会用到耗煤基准值，它对于监测电厂未来存煤使用天数，制定合理发电调度计划具有重要作用。目前常用的耗煤基准测算方法很少，主要是通过对历史数据进行简单的数学计算作为未来耗煤基准预测值，误差较大。提出了结合实际需求、面向电网调度的基于粒子群优化支持向量机的火电厂耗煤基准值滚动预测方法，选取电网下典型的3个电厂，经过数据分析处理与试验比对，结果表明基于粒子群优化支持向量机模型能很好地对耗煤基准值进行滚动测试及预测更新，进而可以为电网调度部门推测各个电厂存煤可用天数和建立电厂存煤预警机制，制定发电调度计划提供数据支撑。

太阳能塔式聚光集热系统与燃煤发电耦合设计

张金生

2020, 53(2):  150-155.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201902198

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选取塔式水工质太阳能聚光集热系统，与常规火电机组锅炉给水和凝结水系统相耦合，替代高、低压加热器部分功能，构建太阳能光煤互补协同发电系统，该耦合方式是基于提效不增容的前提对系统进行优化设计及经济性分析，即减少汽水系统回热蒸汽量，降低主蒸汽流量，减少燃煤量，以提高机组运行效率，减少污染物排放，实现清洁能源综合利用的目的。该系统为其他光煤耦合系统负荷的选取以及系统设计提供了依据。

DEH系统调节阀重叠度辨识及规范化整定方法

万忠海, 陈文, 蔡文, 鲁锦, 晏涛

2020, 53(2):  156-163.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201907017

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依据汽轮机原理，深入剖析了DEH系统调节阀重叠度的内涵及功能，建立了重叠度量化指标，确定并验证了阀位步进安全限幅是影响调节阀重叠度整定的关键性约束条件，提出了一种严格遵照既定阀序特性并脱离于压力重叠度且密切关联调节阀阀位的更为广谱适用的调节阀重叠度辨识及规范化整定方法。经仿真及现场试验验证，该方法满足调节阀重叠区域进汽流量线性度、DEH系统安全运行以及降低阀点工况节流损失的需求。

节能与环保

超低排放燃煤电厂和燃气电厂综合对比

徐静馨, 朱法华, 王圣, 张明, 赵秀勇, 孙雪丽, 胡耘, 田文鑫

2020, 53(2):  164-172,179.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201908027

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燃煤和燃气发电是中国火力发电的两大主流形式。从发电与控制污染技术、环境效应和经济效益3方面对超低排放燃煤电厂和燃气电厂进行了综合对比，对比结果表明：（1）从发电和污染控制技术看，超低排放燃煤电厂已完全自主研发生产，整体技术已跨入国际先进水平；燃气电厂仍采取进口的方式，需加快掌握燃气轮机制造的关键技术；（2）从环境效应看，超低排放燃煤电厂在气、液、固等常规污染物排放上均达到有效控制，对环境影响已较小，当燃煤发电标准煤耗不大于全国平均水平时比燃气电厂更清洁；（3）从经济效益看，超低排放燃煤电厂继续保持相对于燃气电厂较大的发电经济优势。研究结果可为客观看待两类电厂的优劣提供理论参考，并为国家制定相关政策提供依据。

撞击法测试液滴研究及在湿法脱硫系统的应用

陶明, 王少亮, 刘海培, 何育东

2020, 53(2):  173-179.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201904076

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湿法脱硫系统除雾器运行优劣，关系到燃煤电厂烟气排放水平，需采用合适的分析方法对脱硫烟气中携带液滴的情况进行分析。使用撞击法（Impacting method）在工业试验装置上研究了湿法脱硫烟气中携带液滴的分布规律，介绍撞击法的采样原理、使用方法、数据分析与处理，并给出应用实例及撞击法在测试过程中的注意事项。研究结果表明，通过显微镜可观察并统计气流携带的液滴在撞击板上留下的印记（弹坑），根据其直径和数量可得出液滴粒径的分布，同时可以计算得到烟气中液滴的质量浓度，所得结果可为除雾器系统运行规律的研究和优化改造提供数据支持。

冷凝式消雾节水冷却塔消雾节水性能试验研究

贾明晓, 胡三季, 李昊, 王斌

2020, 53(2):  180-184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201902050

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冷凝式消雾节水冷却塔近年来在中国开始应用。为获得冷凝式消雾节水冷却塔的消雾节水性能，对某设计循环水量为4 000 m³/h的冷凝式消雾节水冷却塔的出塔空气参数及节水率进行了试验研究。在循环水流量接近设计值时，冬季消雾模式开启工况下，试验得到了出塔空气干、湿球温度及风速分布。试验结果表明：冷凝式消雾节水冷却塔出口，靠近风筒壁面的空气流速要高于塔中心处的空气流速；出塔空气参数经加权平均后相对湿度为64.2%，出塔空气的羽雾稀释曲线始终处于不饱和区，不易形成雾气团；在试验工况下该冷却塔的冷凝回收水量为11.357 m³/h，蒸发损失水量为45.440 m³/h，节水率为25%。