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2020年 第53卷 第5期    刊出日期：2020-05-05

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2020, 53(5):  0-0. 

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电网

基于改进贪婪算法的多场景负荷组合优化

王岩, 蒋静, 何恒靖, 高赐威, 肖勇

2020, 53(5):  1-9.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812087

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随着售电侧市场化竞争格局的逐步形成，售电公司通过负荷组合优化，在用户侧可以提高负荷率，降低购电成本，在供电侧可以提高设备利用率，降低线路损耗，提高电网安全运行水平和供电质量。针对不同发展阶段的售电公司如何根据电力负荷的互补性、多样性整合优化用户资源的问题，首先基于用户负荷特性分析，提出了分别在购售电利益、交易电量及综合负荷率最大的场景下用户负荷组合优化模型。其次，对贪婪搜索算法进行改进，引入随机因子，解决算法在初始估计和优化效果判定上的缺陷，提高了算法求解的质量与精度。最后采用改进贪婪搜索算法求解不同场景下的组合优化模型，验证了该算法在求解该组合优化问题时具有更强的搜索能力和适应性。

基于熵权-灰色关联分析的降低区域停电损失举措研究

韩俊, 韩文花, 陈曦, 王娜, 车倩倩, 苏晓燕

2020, 53(5):  10-17.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812032

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停电损失是衡量电网经济性标准之一，合理估算停电损失，能够为提高配电网可靠性和社会应急电源分配、公共预防性预算分配等提供依据。采用产电比法计算停电损失，并使用熵权加权计算各影响因素的客观权重，以提高灰色关联分析方法评价结果的准确性。使用熵权加权–灰色关联分析方法，分别计算区域产电比与各行业、配电网可靠性与其影响因素之间的关联度。在实际案例分析中，对4个不同区域的停电损失与各行业的紧密程度和区域配网可靠性与各影响因素之间的关系进行分析，从而提出每个区域电网设备升级的重点方向和地域，集中供电企业资金投入，最大限度提高配电网可靠性，降低停电损失。

基于全自动跟拍的多功能车载巡检技术

王海鹏, 文艳, 李建祥, 周大洲, 杨尚伟

2020, 53(5):  18-23.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812091

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配电线路巡检主要采用“人工走巡”方式，存在巡检耗时长、巡检质量低、缺陷易发展、记录易出错等问题。为解决上述问题，研究了全自动跟拍的多功能车载巡检技术，设计开发了配电网车载巡检系统。该系统以巡检车辆为移动平台，搭载集成多功能检测模块的“复眼探头”，配置融合智能边缘算法的车内控制中心，实现线路自动追踪、数据同步采集、缺陷就地研判和数据实时回传。该系统在某配电线路巡检中进行了试点应用，各项功能均达到预期目标，具有工程实践和推广意义。

基于改进粒子群算法的微网优化运行

张少明, 盛四清

2020, 53(5):  24-31.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201811025

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微网作为分布式电源并网的一种有效途径，其优化运行成为研究的重要课题之一。在多方利益的权衡下，考虑了经济成本、环境成本、网损和节点电压偏差等多个运行指标对微网的优化运行进行建模；引入精英反向学习策略和最劣粒子排斥法对粒子群算法（particle swarm optimization, PSO）进行改进，并将其用来解决多目标多约束的微网优化运行问题，在搜索过程中对当前最优粒子进行混沌扰动，以加强局部探索能力，提高粒子跳出局部最优解的能力。在相同的条件下，分别用改进前后的算法求解所建立的微网优化运行模型，优化结果验证了改进后算法的优越性。

基于控制功效受损模式的大型稳控系统可靠性评估

李碧君, 董希建, 颜云松, 夏海峰, 刘天翼

2020, 53(5):  32-38.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201908107

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大型稳控系统具有广域分布、控制层级多、装置构成组件多和功能实现复杂的特点，常用的误动率、拒动率和失效率等可靠性评估指标过于笼统，难以深入细致地反映稳控系统可靠性水平。基于稳控系统的构成，对局部异常的形态进行分类；从工程应用的视角，对稳控系统控制功效受损模式进行分类，并进一步定义基于控制功效受损模式的可靠性指标；通过建立预想局部异常集，分析局部异常导致的控制功效受损模式及其出现的概率，进行稳控系统可靠性评估。应用分析表明，所提出的可靠性指标含义清晰，计算方法简单，评估内容与范围灵活，可用于研究稳控系统的架构、厂站稳控装置配置、稳控装置的构成、运行模式和核心功能的运行逻辑与机制等因素对可靠性的影响，为提升稳控系统可靠性水平提供依据。

基于熵权-层次分析法综合指标的电网关键线路辨识

吴昊, 朱自伟

2020, 53(5):  39-47,55.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201909008

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为准确辨识电网关键线路，首先从电网状态角度考虑，计及电网节点类型与线路负载率，基于泰尔熵理论提出电压变化量泰尔熵和潮流变化量泰尔熵；然后为使评估结果更符合复杂网络与实际电网结构模型，提出最大流传输贡献介数和平均接近中心性指标；最后结合熵权法和层次分析法对指标进行权重分配，得到既兼顾电网状态变化和电网拓扑结构，又结合客观数据并考虑主观经验的关键线路评估综合指标。通过IEEE 39节点标准系统进行测试，验证该综合指标的可行性和实用性。

全时间维度调度计划安全校核的设计与应用

吴迪, 王正风, 刘航

2020, 53(5):  48-55.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201908143

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由于电网规模日益扩大以及电力市场的推进，电网运行的安全性和可靠性面临更严峻的挑战，调度计划安全校核工作变得尤为重要。针对大时间尺度下无法精确预测负荷及电网结构从而难以进行准确安全校核的情况，设计并开发了全时间维度调度计划安全校核系统。首先从电力调度运行生产流程对月度、周以及日前安全校核功能进行了论述，接着提出了月度、周以及日前全时间维度安全校核的目标。月度以电量完成和发输变电协调优化为目标，周以机组开机方式优化为目标，日前以发电计划为目标。对于月度安全校核，构建基于断面的发电可行域，优化机组的发电可行区间，从而弥补月度负荷预测的误差；对于周安全校核，优化确定机组开机方式；对于日前安全校核，优化发电机组出力。该方法已在某省级电网成功应用，应用结果表明所提出的方法有效，能够满足电网安全校核和生产实际需求。

高压直流输电工程电触发换流阀TE板烧毁机理研究

王振, 刘坤, 鞠伟

2020, 53(5):  56-62.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201810028

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高压直流换流阀晶闸管电子板（Thyristor Electronics Board，TE 板）是高压直流输电工程换流阀中重要的设备，如在运维过程中出现TE板烧毁，将导致换流阀极停运，严重影响直流工程的安全运行。针对天广直流TE板电阻器烧毁进行分析，首先对TE板进行外观检查和电性能检测，采用X射线、扫描声学显微镜等方法确认元器件内部电路受损范围，确认各受损元器件所属TE板功能模块，分析TE板故障元器件烧毁原因，探讨了TE板烧毁机理，并通过实验对TE板烧毁故障过程进行重现，验证分析结论，最终得出TE板烧毁原因，该分析方法对高压直流输电工程类似板卡故障原因分析具有重要参考意义。

沙尘环境下棒-板间隙交流放电特性研究

王建, 涂志飞, 章卓雨, 何正浩, 邓鹤鸣

2020, 53(5):  63-68,88.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812134

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近年来沙尘对电力系统外绝缘的影响已不容忽视，但国内外的相关研究尚不多，为研究沙尘环境下的放电特性，选择尖-板间隙为研究对象，搭建沙尘模拟实验平台，开展交流放电特性试验研究，得出间隙距离和沙尘体积分数等因素对尖-板间隙交流放电的影响规律：当沙尘体积分数较小时，尖-板间隙的交流击穿电压随着沙尘体积分数的增大而下降；当沙尘体积分数较大时，尖-板间隙的交流击穿电压随着沙尘体积分数的增大而增大。可认为存在某一沙尘体积分数（1%左右），使得交流间隙击穿电压最小，且该体积分数与间隙距离无关。在此基础上，在有限元仿真软件FlexPDE中搭建了尖-板电极间隙的仿真模型，分析了沙尘环境下尖-板间隙的击穿机制。

基于GaN器件的高电压线路多米诺无线供电系统设计

唐酿, 陶炳权, 曲皓玥, 胡妹林, 蔡昌松, 黄明欣

2020, 53(5):  69-76.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201906031

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为系统解决高电压复杂电磁场环境塔基设备供电问题，提出一种基于GaN（氮化镓，第三代半导体材料）器件的多米诺中继型无线供电系统及配置方法。首先基于电路互感耦合模型和有限元仿真对多米诺无线供电系统的频率特性和功效特性进行了分析，发现通过调节负载阻抗匹配和适当提高驱动频率，能够有效改善系统的传输功效特性和抗频率失调特性，并结合电场分布云图对系统的电磁兼容性进行验证。在此基础上搭建基于GaN器件的多米诺无线供电系统实验样机，测试结果表明该系统能够实现高电压等级远距离、高效率的无线供电，且具有较好的抗频率失调特性，为无线电能传输技术在高电压设备供电领域的应用提供了参考依据。

计及换流器损耗的风电经柔直并网系统的随机最优潮流模型

都嘉慧, 王长江, 李凌, 杨晨光

2020, 53(5):  77-88.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201808166

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由于风电的随机性和不确定性，使得风电大规模并网后电力系统的安全稳定运行难度增大，因此有必要对风电经柔直并网系统的随机最优潮流展开深入研究。提出一种计及换流器损耗和风电随机性的风电经柔性直流并网的随机最优潮流模型。首先，建立风电功率数学模型和计及换流器损耗的VSC-HVDC数学模型，考虑风电并网时换流站的不同控制方式；其次，利用场景法模拟风电功率的不确定性，并通过Kantorovich距离的场景削减技术提高计算效率，构建风电经柔性直流并网系统随机最优潮流模型，采用内点法对优化模型进行求解，利用统计学方法计算目标函数的数字特征；最后，以修改的WECC 2机5节点系统和IEEE-118节点系统为例进行仿真分析，验证所提出优化模型的合理性和有效性。

基于扰动观测器的广义风/光一体化控制策略研究

张雪猛, 王睿, 马大中, 杜楷

2020, 53(5):  89-99.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201901112

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随着光伏、风电等分布式可再生能源高比例接入微电网，其发电出力不确定性给微电网的安全稳定运行带来显著的压力。提出了一种基于广义风/光同构模型的扰动观测器。首先通过建立风机接口整流器状态方程与光伏接口Boost电路状态方程的类比模型，提出了单输入单输出的风/光同构等效模型，使风机和光伏可以达到广义模型一致性。其次，针对光伏、风机等分布式能源出力不确定所造成的状态变量部分未知问题，通过引入连续时间模型的扰动观测器对等效的广义Boost模型进行控制，在光照或风速变化时，可以实现迅速跟随变化，同时随着时间的推移，扰动观测器可以实现无差调节，从而达到消除扰动而带来的部分状态未知的目的。更进一步，利用电压-电流双扰动观测器可以获得稳定的风/光混合系统的输出电压、电流及功率，并且输出量迅速达到给定值。最后通过仿真验证了所提出方法的有效性和可靠性。

新能源

宁波地区基于统计升尺度的新能源区域功率预测算法

王威, 王波, 张俊, 陆春良, 贺旭

2020, 53(5):  100-111.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201809133

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为实现电网调度对大规模风电场和光伏站的监控和调度，需要进行新能源区域功率预测。提出了一种基于子区域划分和统计升尺度的区域功率预测算法，通过浙江区域9个风电场和16个光伏站2016年4—9月的历史数据，对比了6种不同的组合方案，发现利用互信息理论，基于最大相关–最小冗余原则累加选取4个代表站点或者直接选取9个代表站点，采用布谷鸟搜索算法训练得到各个代表站点的权重，升尺度得到区域功率预测误差较低，月均方根误差（RMSE）分别为8.51%和7.64%。说明在夏季风盛行时，在浙江区域采用互信息为指标，基于最大相关–最小冗余的原则选取代表站点后，再采用布谷鸟搜索算法得到子区域功率预测值，累加各子区域功率预测结果为最终的区域功率预测结果最优。

德国新能源发电发展和运行研究

王跃峰

2020, 53(5):  112-121.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201912114

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近年来，德国新能源发展迅猛，新能源发电量占比逐年提高。分析德国各类电源装机、发电量和发电小时数变化，揭示德国近十年来的能源转型历程。分析德国及其与周边国家联络线电量和电价的变化情况，研究新能源发展给德国电价带来的影响。通过典型周电力系统运行数据，分析德国电力系统应对新能源功率波动性的措施。德国新能源发展和运行实践表明，新能源优化运行和最大化消纳主要取决于灵活的电力现货市场机制、强有力的电源调节能力和坚强的跨国输电网络，同时，新能源的发展将对全社会电力生产成本和电价产生重大影响。

面向多主体的园区综合能源系统投资收益量化分析

闫湖, 黄碧斌, 洪博文, 李琼慧, 孙充勃

2020, 53(5):  122-127,134.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201811138

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新电改下园区成为电力改革重要实验区，在增量配电分开、多元源荷广泛接入情景下，园区综合能源系统投资界面出现了分化，投资主体呈现多元化特点，投资效益分析变得错综复杂。首先分析了新电改对园区综合能源系统运营的影响，基于不同投资分界面提出了4种运营模式，包括分布式电源发配售一体、分布式电源发售一体、配售一体和配网单营；其次构建了面向多主体的园区综合能源系统投资收益量化模型；最后根据实例案证，对比分析了四种运营模式下多主体投资收益计算结果。

高寒高海拔地区微网储能锂电池系统优化设计

赵斌, 呼如威, 蒋东方, 董晓冬, 罗伟林, 刘辉

2020, 53(5):  128-134.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202001028

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通过对高寒高海拔地区微电网储能选用的磷酸铁锂电池进行性能测试，分析了环境温度对电池充放电性能、循环寿命、系统容量及安全性能等重要参数的影响。结果表明：磷酸铁锂电池具有循环寿命长、对高倍率充放电耐受性强，具有耐用性与安全系数高等优点；环境温度对电池性能影响显著，低温下放电容量明显下降，高倍率充放电会缩短电池循环寿命。此外，结合高寒高海拔地区的气候特征对锂电池储能系统进行针对性的优化设计，并且在恶劣环境下对系统的可靠性进行了实验验证。研究结果可对磷酸铁锂电池在高寒高海拔地区的应用提供技术支撑。

氢能在综合能源系统中的应用前景

蒋东方, 贾跃龙, 鲁强, 洪博文, 神瑞宝, 张岩

2020, 53(5):  135-142.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202003195

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氢能的开发利用是应对全球气候变化，保障国家能源安全，实现低碳转型的重要途径之一。对比了氢储能技术与当前主要储能技术的关键性参数，结果显示氢储能技术具有整体性系统优势；探讨了氢能在未来综合能源系统中工业用户、交通运输、建筑热电联供、能源企业潜在的应用途径及未来关键技术节点；给出了对中国氢能发展的启示。为氢能在综合能源系统中的应用提供参考。

发电

深度调峰下超超临界机组再热汽温控制优化

丁建良, 于国强, 罗建裕

2020, 53(5):  143-149.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201812016

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火电厂在深度调峰过程中存在再热器出口汽温大延迟、大惯性和非线性等特点，使控制效果变差或难以投自动，提出一种基于模糊切换的仿人智能控制算法，对再热汽温控制系统进行优化，并利用粒子群算法结合控制经验对参数进行选择，仿真结果表明该方法增强了再热汽温控制系统的鲁棒性。在某1 000 MW超超临界机组的实际投运中取得较好的控制效果，有效提高了机组的经济性和安全性。

总有机碳测定在火电厂水汽品质异常分析中的应用

张文耀, 田文涛, 治卿, 张志勇, 刘江

2020, 53(5):  150-154.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903058

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对火电厂水汽总有机碳（total organic carbon，TOC）和总有机碳离子（total organic carbon ions，TOCi）进行测定，通过专业技术分析，可快速找出火电厂水汽污染原因所在。在简述总有机碳分析技术的同时，对内蒙古3个电厂水汽污染情况进行相关研究，并针对现场实际情况，提出了总有机碳监督建议。研究结果表明：除盐水污染、阳树脂降解和凝结水污染分别是上述3个电厂水汽氢电导率异常升高的原因。各电厂根据分析结果，及时采取相应措施，使问题得以解决。

660 MW机组间接空冷主辅共塔方案影响分析

李满, 韩敬钦, 李陆军, 赵顺安

2020, 53(5):  155-163.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201908108

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针对660 MW机组冷却塔的主辅共塔设计方案，建立了主辅共塔间接空冷塔的三维数值模型，研究了环境风对冷却塔内外流场的影响，分析了环境风向、辅机散热器类型和冷却三角增加方式对主机、辅机水温降幅的变化规律。研究结果表明，环境风方向对主机循环水温降影响较小（约为1.0 ℃），对辅机循环水温降影响较大（约为5.8 ℃）；当辅机采用4排管散热器时，辅机循环水温降增大2.5%（约为0.2 ℃），主机循环水温降减小0.5%（约为0.06 ℃）。研究结果可为主辅共塔设计方案的具体工程实施提供依据。

火电机组中部分信号的时序预测研究

王嘉兴, 王喆, 王林, 安朝榕

2020, 53(5):  164-171,178.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201908038

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火电机组在升降负荷过程中，受设备性能所限，锅炉主要控制参数存在大延迟、大惯性等特点，难以平衡机组负荷快速响应与主蒸汽压力稳定控制之间的矛盾。提出一种自回归滑动平均（autoregressive moving average，ARMA）模型与粒子滤波算法相结合的综合法用于火电机组中部分信号的时序预测，旨在对锅炉侧的主蒸汽压力等信号进行超前预测，一定程度上解决锅炉侧主要参数控制迟延。该方法首先结合历史数据进行ARMA模型建模，通过粒子滤波算法对模型参数进行校正，最后利用经校正的模型计算得出信号时序预测值。利用该方法对某机组的主蒸汽压力、锅炉总煤量、主蒸汽压力设定值数据在Matlab平台进行预测仿真，结果表明，本方法在预测精度方面较ARMA模型有明显的提升。

节能与环保

联合循环电站低负荷烟气成分控制对策研究

王凯, 李玉刚, 刘志坦, 王波, 邵卫卫, 孙晨

2020, 53(5):  172-178.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201811047

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联合循环电站采用的重型燃气轮机在启动以及低负荷阶段普遍存在冒黄烟现象，其中承担调峰工作的机组问题尤为突出。初步判断，冒黄烟是由于低负荷工况下烟气中NO₂含量升高所致。为进一步理清燃气轮机黄烟生成机理，有效地控制低负荷工况下烟气中NO₂含量，以GE公司6F.03燃机为研究对象，针对燃机启动阶段，采用现场烟气测试的方法对余热锅炉内部不同位置烟气成分进行监测，并对比分析黄烟生成的影响因素，最后从燃机侧和余热锅炉侧提出了重型燃气轮机抑制黄烟的对策及治理措施。

基于超低排放的燃煤电厂烟囱高度优化研究

马学礼, 孙希进, 苏燊燊, 张仁锋, 党立晨, 黄显昌, 谢永平

2020, 53(5):  179-184.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903005

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燃煤电厂全面实施超低排放后，烟气污染物排放水平大幅降低，是否仍需采用高烟囱排放已引起关注。以平原区不同容量燃煤电厂为例，对超低排放水平下烟囱高度与污染物最大落地浓度关系进行研究，并对特定高度下是否出现建筑物下洗进行判定，分析烟囱高度优化的可能性。研究结果表明：平原区燃煤电厂执行超低排放限值后，300 MW、600 MW、1 000 MW级机组烟囱从现有推荐高度分别降低至130 m、140 m、150 m时，污染物最大落地浓度增幅不显著，初步判定污染物增加幅度可接受且不会出现建筑物下洗，烟囱高度存在优化降低的空间。