中国电力

2022, 55(1): 0-0.

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新能源集中并网下大规模集中式储能规划研究述评

古宸嘉, 王建学, 李清涛, 张耀

2022, 55(1): 2-12,83. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202105017

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随着新能源的大规模集中式并网，新能源的消纳难题愈发突出。作为高比例可再生能源电力系统中的重要组成部分和关键支撑技术，储能的规模化应用有利于提升系统的灵活性、经济性及安全性。然而，当前综述多是侧重于对储能技术归纳总结，很少对储能规划方法，特别是大规模储能在源-网侧配置方法进行全面的梳理。因此，首先对大规模储能纳入电力系统规划后整体影响进行分析，总结归纳出储能在电力系统中的应用场景，并分析储能的引入对规划问题建模的影响；然后，分别从大规模储能源侧/网侧规划以及考虑大规模储能的源网协调规划两个方面展开论述；最后，探讨当前大规模储能规划的重点问题，并对其前景做出展望。

新能源侧储能配置技术研究综述

李相俊, 马会萌, 姜倩

2022, 55(1): 13-25. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202109032

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构建以新能源为主体的新型电力系统，是能源电力行业服务碳达峰、碳中和的重要责任和使命。电网对于新能源的要求逐渐从“友好并网”提升至“友好并网+主动支撑”，新能源侧标配储能成为大势所趋。储能配置是储能应用领域的前端工作，目前储能成本仍然较高，如何实现最优的储能配置是首要需解决的问题。综述并归纳了目前国内外在新能源侧储能应用场景、配置方法及预评估等方面的研究进展，提出了新能源侧储能配置有待进一步考虑的问题，并对未来的研究方向进行了展望。

电力系统配置储能分析计算方法

董昱, 范高锋, 董存, 于若英, 赵俊屹

2022, 55(1): 26-36. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101138

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现阶段，储能的配置分析计算大多是围绕单一场景开展的，无法充分发挥储能的多重作用。为合理配置储能，提高电力系统综合效益，从系统整体运行需求角度入手，归纳总结电力系统配置储能应统筹考虑源网荷发展情况、细致分析储能对常规机组的替代作用、综合优化储能充放电策略3方面关键因素；提出在功率、能量和充放电时长3个维度均不确定的情况下，电力系统统筹配置储能的分析计算方法，包括储能的功率初值计算、确定功率下的能量分析计算和不同功率下的能量滚动计算3个主要环节。最后，以某省级电力系统为案例，开展2021—2025年储能配置分析计算。计算结果表明：在满足同一运行要求下，配置有多组可行解，且储能功率在一定范围内增大，可一定程度降低系统对能量的需求。算例从经济性角度出发，对比并选择可行解中投资成本最小的方案作为最终配置方案。

计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置

彭穗, 龚贤夫, 刘新苗, 卢洵, 吴云芸, 薛熙臻, 周博, 艾小猛

2022, 55(1): 37-45. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202107048

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随着风电装机容量的不断增加，电力系统对储能等灵活性调节资源的需求增加。而交直流混联电网是实现大规模风电并网、输送和消纳的基础。针对上述背景，提出一种计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置方法，在促进新能源消纳的同时减少储能投资成本。首先，考虑到风电功率和负荷具有随机性、不确定性等特点，通过场景分析法来处理风电和负荷的随机性。其次，构建输送功率可调节的直流线路模型，并考虑储能配置和运行约束、交流电网约束等约束，建立计及直流调节能力的储能配置多场景随机优化模型。最后，以修改的IEEE14节点系统为例，进行了多个储能配置方案的对比分析，结果表明，所提方法能够提升系统对风电的消纳能力，减少对储能的需求，保证含风电电力系统运行的经济性。

基于源-荷匹配的区域电网风/光/储容量配比优化方法

李湃, 方保民, 祁太元, 黄越辉, 史昭娣, 王莲芳

2022, 55(1): 46-54. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202012091

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合理优化风/光/储容量配比是实现大规模区域电网新能源高效利用的基础。提出一种基于源-荷匹配的区域电网风/光/储容量配比优化方法。首先，考虑了新能源与储能的运行特性、装机容量、新能源弃电率、新能源发电量占比等约束条件，建立以全网新能源发电量最大为目标的多区域风/光装机容量优化模型，并通过引入系统负荷匹配偏差约束来保证系统发电功率与用电负荷变化特性相一致。然后，以风/光全年出力时间序列为输入，通过时序生产模拟计算，确定满足源-荷最优匹配后的风/光/储最优接入容量配比。最后，以中国“三北”地区某区域电网为对象进行算例验证，验证了所提模型和方法的有效性和实用性。

计及多种灵活性约束和基于时序模拟的广域电力系统源-网-储协同规划方法

任大伟, 肖晋宇, 侯金鸣, 杜尔顺, 金晨, 周原冰

2022, 55(1): 55-63. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202010117

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随着全球大规模风电、光伏的持续开发，系统的净负荷波动不断增加，迫切需要建立可量化而又高效的广域电力系统优化规划模型，促进广域范围多种灵活性资源规划研究。首先，以简化的机组组合模型为基础，建立计及多种灵活性资源出力约束和基于时序的生产运行模拟模型，以系统总成本最低为优化目标，考虑多种投资决策和生产运行约束，最终优化出系统目标水平年的新能源电源、互联电网及储能的容量，并归纳新能源-互联电网-储能联合规划的分析流程。其次，利用以上模型方法开展案例分析，以东北亚2035年源-网-储规划方案为基础，优化计算2050年的新增新能源、电网互联及储能容量，并在此基础上进一步阐述新能源装机容量、电网互联容量、储能容量、新能源装机与储能容量之间的关系、电网互联与储能容量之间的关系等关键问题。最后，基于以上分析，给出源-网-储规划中应该尽量避免的误区和统筹优化建议，为未来高比例新能源电力系统的规划提供技术参考。

计及条件风险成本的含EH-CSP电站多源发电系统优化运行

彭春华, 刘懿, 孙惠娟

2022, 55(1): 64-74. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202011068

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随着风电场接入电网的规模不断扩大，风电出力的不确定性给电力系统调度带来巨大的挑战。利用太阳能光热发电（concentrating solar power，CSP）良好的调节能力以及电加热装置（electric heater，EH）的风电消纳能力，平抑风电出力的波动性，并采用条件风险价值（conditional value-at-risk, CVaR）度量调度成本不确定性风险。以多个场景集下的综合成本最小为目标，构建计及条件风险成本的含EH-CSP电站多源发电系统优化运行模型。引入精英存档策略，提出一种含精英存档的微分进化鲸鱼优化算法对模型进行求解。结果验证了所提模型和方法的优越性，并分析不同置信水平对调度结果的影响。

风光互补发电耦合氢储能系统研究综述

荆涛, 陈庚, 王子豪, 许朋江, 李高潮, 贾明晓, 王跃社, 师进文, 李明涛

2022, 55(1): 75-83. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202012060

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基于风光互补发电、电解水制氢、储氢、氢燃料电池等技术的风光互补发电耦合氢储能系统，以氢能为能源载体，是实现可再生能源-氢能-电能规模化应用的重要途径。介绍了风光互补发电、电解水制氢、储氢和氢燃料电池等关键技术的发展现状，对风光互补发电耦合氢储能系统中的离网型、并网型系统和容量配置优化等研究热点进行了分析，为风光互补发电耦合氢储能系统的进一步技术研究和工程应用提供参考。

面向统一能源系统的中长期氢负荷预测

彭生江, 孙传帅, 妥建军, 袁铁江

2022, 55(1): 84-90. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202007205

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未来能源社会中氢气将在电力、工业、供热、交通等领域发挥巨大作用，氢能将作为统一能源系统的关键要素，实现各能源相互转化。针对未来社会中氢能在工业、供热、交通等领域的需求，提出一种氢负荷预测的方法。获取工业领域的氢负荷样本数据，算出负荷数据的特征，采用支持向量机回归（SVR）算法，得到工业领域氢负荷预测模型；然后，以供热、交通领域需氢数据建立模型，采用改进灰色GM(1，1)模型与新陈代谢模型结合，得到供热、交通领域氢负荷预测模型；最后，叠加3种氢负荷预测，完成数学模型构建。从结果可以看出SVRT预测方法十分准确、改进灰色GM(1，1)模型与新陈代谢的组合模型组预测精度较高，该方法可用于中长期氢负荷预测。

远海风电输电和制氢经济可行性分析

黄伟捷, 江岳文

2022, 55(1): 91-100. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101124

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远海风资源丰富，可用于发展更大装机容量的风电场，具备发展氢储能应用的潜力。输电工程和制氢工程是远海风电开发利用的2种途径。首先建立了远海风电输电工程的全寿命周期成本模型。其次，推导了质子交换膜（proton exchange membrane，PEM）电解槽能量效率的计算过程，基于PEM电解槽的“功率-效率”特性模型，评估氢气产量，建立远海风电制氢工程的全寿命周期成本模型。最后结合算例评估了2种途径的经济效益。

考虑电解槽启停特性的制氢系统日前出力计划

袁铁江, 万志, 王进君, 张舵, 蒋东方

2022, 55(1): 101-109. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202105102

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氢气作为未来的主要能源形式之一，在社会生产中得到了广泛利用。利用新能源大规模制取氢气是实现新能源消纳和能源清洁化利用的重要技术手段，针对大规模具有间歇性新能源制氢系统的优化运行问题，提出了一种基于电解槽启停特性的日前出力优化模型。考虑实时电价变化、多电解槽运行状态和新能源的间歇性，满足功率平衡约束和电解槽生产约束等约束条件，建立了以系统运行成本最低的制氢系统日前出力优化模型。采用实际的风光出力数据和等效氢负荷特性数据，构建了4个不同场景制定日前出力计划，结果表明：提出的优化运行策略能够实现系统的安全稳定运行，避免峰段电价大量购电和碱性电解槽的反复启停，降低系统运行成本，验证了所提方法的正确性。

基于NSGA-II和熵权法的氢综合能源系统商业运营模式

方彤, 蒋东方, 杨洋, 袁铁江

2022, 55(1): 110-118. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202107102

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针对含氢综合能源系统运营过程中的成本和收益问题，提出一种考虑供能方式的综合能源商业运营方法。首先考虑各个投资主体，提出多环节供能模式和多方合作供能模式2种运营模式；分析各个模式下投资主体的成本和收益构成，最后以产能公司和供能公司净收益最高，各能源销售给用户价格最低为目标制定运营过程中各个公司的售能价格；利用带有精英保留策略的快速非支配多目标优化算法（NSGA-II）确定各个模式下最优价格Pareto解集，最后利用熵权法确定各个目标函数权重，选出最受三方（供能公司、产能公司和用户）欢迎的方案1和2的解集，进而得到最优的综合能源系统商业运营的2种模式。

基于形状约束语言的电网模型知识图谱验证方法

李晓露, 左璇, 刘日亮, 陆一鸣, 李聪利, 林顺富

2022, 55(1): 119-125,228. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202107093

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随着电网规模的扩大、分布式能源的高比例渗透，电网分析决策对电网模型的全面性和准确性提出了更高的要求。针对交换模型所依赖的公共信息模型（common information model, CIM）存在版本变化频繁、自定义扩展不可避免以及模型质量要求动态演化的问题，提出基于形状约束语言（shapes constraint language, SHACL）的电网模型知识图谱验证方法。基于CIM构建电网模型的概念图谱和实体图谱，设计了电网模型验证的CIM模式一致性形状和基于简单协议和资源描述框架查询语言（simple protocol and RDF query language，SPARQL）的跨类、跨属性一致性形状。基于SHACL的电网模型知识图谱验证方法无需对验证规则进行硬编码，提升了电网模型质量验证的灵活性，满足应用对模型质量要求的动态演化。

电力设备运行状态大数据标签体系与关键技术

刘文君, 董明, 徐元孚, 韩强, 王鑫, 许雷, 杜明

2022, 55(1): 126-132. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202105034

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随着大数据分析技术在电网中的快速发展与深度应用，数据标签技术提供了一种新的数据整合思路。电力设备大数据标签以灵活的方式从海量、离散的数据中实现对有用数据的快速识别和提取，在帮助调控人员实现对电力设备情况作出多维判断的同时，为后续电力数据挖掘建模提供了依据。围绕电力设备基础信息、运行信息和状态信息3个维度，提出了一种多维度电力设备标签体系的构建方法，并通过聚类、故障概率计算、模糊推理3个层次丰富了数据标签的内涵，为实现电网监控智能化奠定基础。

融合多维度特征的绝缘子状态边缘识别方法

黄冬梅, 王玥琦, 胡安铎, 孙锦中, 时帅, 孙园, 房岭锋

2022, 55(1): 133-141. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202011120

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针对传统的绝缘子状态识别方法存在实时性差、特征提取能力不足的问题，基于边缘计算的思想，提出了一种融合多维度特征的绝缘子状态边缘识别方法。利用云边协同和边边联邦协同的联合技术手段，构建了绝缘子状态的边缘识别框架。设计了一种融合多维度特征提取的深度学习网络，该网络采用ResNet101作为主干特征提取网络，使用Inception模块构建数据池化层，嵌入压缩激励模块和卷积注意力模块，从不同维度对特征进行高效提取。采用包括正常和缺陷2种状态的数据集进行绝缘子状态边缘识别实验，平均识别准确率达到了99%。实验表明了融合多维度特征的绝缘子状态边缘识别方法的有效性。

考虑交流可行性校验的现货市场全环节建模及修正策略

汪红波, 邵立政, 夏清, 房欣欣, 陈潇婷, 刘恒怡

2022, 55(1): 142-150. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202110044

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现货市场出清结果需通过N–1安全校核和交流可行性校验之后下发至机组，现有方法下校核与定价剥离，导致市场出清解和运行点的偏离并产生上抬费用。为解决该问题，研究考虑交流可行性校验的现货市场全环节建模及修正策略。首先，建立考虑调峰需求的调度模型并基于KKT条件证明了节点电价可以满足储能设备和传统机组的激励相容性质；然后，建立基于交流潮流的可行性恢复模型，将交流可行性恢复成本内嵌到出清及定价模型中；最后，针对可行性校验越限场景，提出满足不同市场出清时间窗要求的场内、场外越限修正策略。算例表明，所提方法能有效恢复交流可行性，当越限需新增机组进行调整时，无时限要求下场内修正最具优势，有出清时限要求下基于凸松弛的场外修正策略比基于功率转移分布因子的修正策略运行成本和市场盈余更小。

计划与市场并存的日发电计划模型构建与分析

张书盈, 励刚, 滕晓毕, 程基峰, 严正, 王晗

2022, 55(1): 151-158. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202009107

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随着中国电力市场化改革的不断推进，部分省市将在传统发电计划的基础上逐步引入市场化交易手段，在此背景下，如何构建计划电量与市场交易电量并存下的日发电计划模型是需要解决的问题。综合考虑了现有发电计划模式，构建计划电量分解与纳什均衡下市场交易电量分配相结合的日发电计划模型，研究不同市场化开放程度对日发电计划的影响，分别从经济性和安全性两个方面对所制定的日发电计划进行了评估。通过对中国华东地区某省级电网进行算例仿真，分析不同市场化交易电量对全系统发电成本和电力不足期望的影响，验证所提模型的有效性。

中国西北地区电力市场和清洁能源交易运营绩效分析

刘瑞丰, 祁小芳, 贺元康, 陈天恩, 罗璇, 张雯

2022, 55(1): 159-167. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202005019

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以构建涵盖能量与辅助服务等电力市场形态、计划与市场等电量空间、中长期与现货等市场体系、跨区跨省与省内等市场范围的交易运营绩效分析体系为目标，重点结合西北地区电力市场建设和电力交易运营实践，开展交易运营数据多维精益统计分析。研究了当前跨区跨省市场运营交易需求的主要分类，为促进西北地区电力市场建设、新能源利用、交易价值创造等高质量运营提供借鉴。力图反映当前阶段西北地区电力市场交易的全貌特征，为市场主体更好参与电力市场交易、确定营销策略、进行交易决策提供参考。重点关注了提升新能源利用水平的交易品种和交易机制，结合新一轮电力体制深化改革要求和电力市场高质量运营需求提出建议。

考虑风电和负荷不确定性的输电网多目标柔性规划

王娟娟, 王涛, 刘子菡, 朱海南, 李丰硕, 孙华忠

2022, 55(1): 168-177. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202007274

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风电大规模集中并网使输电网中电源出力的不确定性显著增强，并且当前考虑风电和负荷不确定性的输电网规划模型大多采用直流潮流，规划结果的准确性有待提高。以交流潮流为基础，构建了考虑风电和负荷不确定性的输电网多目标柔性规划双层模型。上层模型是以建设投资等年值费用、年网损费用和运行效率为目标的输电网多目标规划模型，采用带精英策略的非支配排序遗传算法求解，并将帕累托最优规划方案集合传递给下层；下层模型是以弃风和切负荷量最小为目标的多场景校验模型，用来校验帕累托最优规划方案集合对于风电和负荷不确定性的承受能力，根据下层模型的弃风和切负荷期望值修改上层模型的约束条件，从而将风电和负荷不确定性的影响传递给上层模型。对下层模型的交流潮流约束进行二阶锥松弛，将非线性且非凸的规划模型转化为具有凸可行域的二阶锥规划模型，利用Cplex求解器进行高效求解。最后，用调整后的39节点系统验证了所提模型的有效性。

市场环境下配电网分布式光储协同规划

饶萍, 向月, 姚昊天, 刘友波, 刘俊勇

2022, 55(1): 178-188. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202106033

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在分布式发电市场化环境下，为均衡配电网与分布式光储协同规划时各主体利益，保障规划后各主体的合理效益，提出一种考虑分布式交易机制和不同储能运行策略经济性的规划运行模型。首先，基于代理交易模式，建立考虑光伏预测误差和代理费用的规划层主体利益耦合模型。具体而言，制定考虑光伏预测误差的代理交易结算规则，建立考虑运营商传输成本、网络损耗和合理收益的代理费用模型。其次，建立以各主体投资规划效益为优化目标的双层规划模型；此外，在运行层基于利益耦合模型和储能运行策略得到典型场景下配电网时序运行结果。采用双层改进粒子群算法对所建模型进行求解。以某实际配网为例进行规划求解和分析，比较不同储能运行策略的经济性，分析利益耦合模型的合理性。仿真结果验证了所提方法对保障各主体效益的有效性。

配电线路避雷器分频式脱离器动作特性数值分析

李炜, 杨廷方, 张磊, 刘志勇, 曾程

2022, 55(1): 189-195. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202002112

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为降低避雷器的运维工作量，基于反时限原理采用双球隙设计了配电线路避雷器的分频式脱离器，能可靠区分流过避雷器的高、低频电流。在避雷器出现绝缘受损时，能自动可靠脱离，便于运维人员发现故障点。该脱离器采用电感与大球隙并联，实现了泄漏电流的同路分频。在冲击或高频电流下，泄漏电流流过大球隙，脱离器不动作；在工频或低频电流下，泄漏电流流过电感。当电流大于40 mA且小于0.5 A时，采用电阻发热动作；当电流大于0.5 A时，采用小球隙击穿动作，避免了电阻被烧坏使脱离器拒动的问题。且对于这两种情况，泄漏电流越大，脱离器均动作越快。通过ATP模型仿真，确定了电感的参数及大球隙的动作特性。数值仿真及实验结果表明了该脱离器在避雷器绝缘受损时，能可靠动作。

微电网运行模式切换下储能变流器双无源控制策略

刘晖, 雷勇, 朱英伟, 杜佳耘, 周威, 杨志星

2022, 55(1): 196-202. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202004224

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在孤岛启动、孤岛负荷投切、非计划性离网等不利时刻，微电网母线电压频率的过大波动可能严重损害整个微电网的电气设备。被选作主逆变器的储能变流器，其控制性能对维持微电网电压频率稳定十分关键。因此，在严格证明储能变流器无源性的基础上，提出适用于微电网的双无源控制策略，以提高微电网安全稳定运行的能力。通过建立端口受控哈密尔顿模型、设立平衡点、求解能量匹配方程和阻尼参数校正，设计了基于孤岛电压环无源控制器和电流内环无源控制器的双无源控制策略。仿真结果验证了双无源控制可有效提高孤岛/并网运行模式切换下微电网电压频率的稳定性，更好保障微电网安全稳定运行。

能源互联网商业模式迭代体系与方法初探

刘林, 李苏秀, 张桦, 张希凤, 刘颖琦, 陈星彤

2022, 55(1): 203-213. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202102007

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能源消费变革与数字经济加速推进，对能源电力企业转型发展和能源互联网的业态模式创新提出更高要求，商业模式也需要动态的创新、迭代、演进。结合商业模式与迭代创新的理论内涵，明确了商业模式迭代的内涵概念；构建了能源互联网下的商业模式迭代体系，建立了覆盖商业模式迭代基础、迭代需求、迭代目标、迭代策略、整体评价等环节的迭代路径，提出了各环节的迭代机理与方法；结合能源互联网特点，聚焦能源转型新业务、能源数字新产品、能源平台新服务三大新兴业务类别，运用商业模式迭代体系进行了差异化的迭代体系应用探索，以虚拟电厂和多站融合业务为例分阶段、分步骤研究了商业模式迭代设计实施方法。所构建的策略方法，能够有效指导能源互联网下新兴业务的商业模式迭代设计与完善，为商业模式的高效创新和效果验证提供理论支撑。

“十四五”期间中国电力需求增长趋势研判

刘青, 张莉莉, 李江涛, 张成龙, 谭显东, 张凯, 郭威

2022, 55(1): 214-219. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202006284

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合理确定“十四五”期间电力需求水平是科学编制电力发展“十四五”规划的重要基础，综合考虑宏观经济、电能替代等电力需求影响因素，设置基本、敏感性方案，采用中长期分部门电力需求预测模型，对“十四五”期间中国电力需求水平进行预测。结果表明，基本、敏感性方案，2025年中国全社会用电量分别为9.85万亿kW·h、9.44万亿kW·h，“十四五”期间年均增速分别为5.6%、4.7%。按照电力规划适度超前的原则，建议采用“基本方案”结果作为“十四五”电力规划的边界条件。

一种新的发电设备利用水平评价指标及方法

安洪光, 靳坤坤, 吴立强, 董博, 刘志强, 李艺

2022, 55(1): 220-228. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202103120

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新能源发电快速发展带来发电装机结构不断发生变化，依据传统方法计算的分类型和全口径发电设备利用小时不能像以往那样直观反映发电设备利用率水平。提出了发电设备“基准利用小时”概念，定义了发电设备利用率指数为利用小时占基准利用小时的百分比，给出了设计利用小时和可比利用小时2组标准取值，在此基础上提出了利用率指数计算模型。通过不同地区、不同企业的利用小时与利用率指数的比较分析，验证了利用率指数能够在充分考虑发电类型容量结构的前提下，真实反映发电设备利用率水平，可为电力规划分析、企业项目管理提供新的更加科学合理的指标体系。

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