中国电力

2022, 55(8): 0-0.

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考虑季节性氢储及期货式碳交易的综合能源系统年度规划研究

孙子茹, 艾芊, 居来提?阿不力孜, 何峰, 袁少伟

2022, 55(8): 2-13. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202111037

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随着新能源渗透率不断提高，季节性供需波动成为新型综合能源系统在中长期规划内需要解决的重要问题。首先提出了考虑碳流及氢能的多能耦合综合能源系统框架，选择燃氢轮机取代燃料电池作为氢-电耦合方式，研究了氢气作为季节性储能的制-储-用过程；其次，为了控制系统年度碳排量，提出了适应系统年度规划的期货式碳交易机制，建立了以系统改造升级成本、运行成本、碳成本以及惩罚成本综合目标最优的综合能源系统年度规划模型，利用改进差分进化算法对模型进行求解；最后通过具体算例，证明了季节性氢储可有效平抑净负荷曲线的季节性峰谷差，期货式碳交易机制在控制系统年度碳排量不超标的基础上，降低了系统碳交易成本，为未来新型综合能源系统年度规划提供参考。

考虑多元产业协同的乡村综合能源系统规划

李民, 刘钦浩, 赵冠, 周步祥, 夏海东, 臧天磊

2022, 55(8): 14-22. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202110050

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随着乡村现代化建设不断深入，乡村种植业、畜牧业和农产品加工业等现代乡村多元产业蓬勃发展，在乡村多元产业的基础上，提出了一种包含乡村多元产业、垃圾废物处理与可再生能源发电的乡村多能源系统规划模型。首先，研究乡村畜牧养殖业粪污制气设施与垃圾热解气化发电设施的废物处理与能源产出特性，建立乡村废物处理设施的电、气、热能源供给模型；其次，研究乡村多能源综合体内多元产业电、热、燃气等多种类能源负荷的需求特性，并考虑多元产业之间的协同，建立了乡村多能源综合体的能源需求模型，并采用Cplex求解器进行模型求解。最后，选取北方某大型乡村对所提方法进行仿真验证，结果表明：本文方法能实现乡村资源的充分利用和乡村多元产业协同，提升经济效益。

面向提供系统灵活性的风电场内机组优化运行

李茜, 苟璐旸, 李樊, 张安安, 郑雅迪, 周熙朋

2022, 55(8): 23-30. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202108097

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现有风电优化运行模型中鲜有涉及风电场内部机组优化的运行策略，且风电大多以“被动”参与者的身份参与系统调度，忽略了风电自身提供灵活性的可能。基于此，提出一种面向提供系统灵活性的风电场内机组优化运行方法。首先，从供给侧和负荷侧分析风电场站并网时的灵活性资源及灵活性需求，探讨了风电作为灵活性资源的可能性，建立了其灵活性模型；其次，基于风电机组的运行特性采用FCM聚类算法对其进行灵活性分类，并建立分类机组的等效虚拟电源运行模型；然后，构建面向提供系统灵活性的风电场内机组优化运行模型，该模型在得到风电场最优出力计划的同时，通过优化风电场内机组的出力计划使风电场机组的损伤最小；最后，以某风电场为例，通过修订后的IEEE标准节点测试系统验证了该方法的正确性与有效性。

考虑电动汽车影响的农村家庭新能源容量优化配置方法

赵安军, 王鹏柱, 荆竞, 高之坤, 李旺

2022, 55(8): 31-39,50. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202110007

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针对以光伏发电为主体的农村家庭新能源系统容量优化配置问题，从用户经济效益的角度出发，提出一种将电动汽车（electric vehicle，EV）用作储能装置且考虑用户出行需求的农村家庭新能源系统全寿命周期优化配置方法。首先构建了以系统年均用能成本最小和自发自用率最大为目标的优化配置模型，并结合市场电价机制及EV的使用需求制定了新能源系统综合运营模式，然后以粒子群优化（particle swarm optimization，PSO）算法求解得到家庭新能源系统中分布式电源的最优配置容量。最后，基于河北省石家庄某典型农村家庭实际用电负荷数据和气象参数进行仿真实验，结果表明：将EV与光伏出力结合，可以有效提高系统能源利用效率，减小家庭用能成本。

分布式光伏边界渗透率快速定位及消纳方案择优

陈璨, 白明辉, 张婉明, 席海阔, 尹兆磊, 邵尹池, 王枭枭, 马原

2022, 55(8): 40-50. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202109050

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随着分布式光伏在中低压配电网中的快速发展，评估分布式光伏的消纳能力成为配电网规划和运行工作的基础。提出了基于分布式光伏最大渗透率快速计算及不同消纳方案综合择优的消纳能力评估方法。首先，聚焦于节点电压约束以及线路载流量约束，针对每一个分布式光伏数量、安装位置的场景，应用二分法快速计算分布式光伏在该随机场景下满足节点电压约束的最大渗透率，克服了传统随机场景模拟法中迭代容量线性增加带来的效率低、计算时间长等问题。其次，分析了分布式光伏数量和不同安装位置对边界渗透率的影响，最后通过对日均电压偏移率、日均电压上限安全裕度、日网损和分布式光伏消纳容量4个指标的综合计算，筛选出综合满意度最优的分布式光伏消纳方案。所提方法应用于承德市某实际配电系统，验证了所提方法的有效性。

特约主编寄语

2022, 55(8): 51-51.

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蒙西地区储能技术经济性优化配置研究

窦东, 王雁宇, 李欣, 杨文生, 周文奇, 李海清, 张士营

2022, 55(8): 52-63. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202203004

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蒙西地区近年来可再生能源装机容量占比逐年提高，亟须配置大规模储能降低其间歇性、波动性给电力系统带来的影响。为实现蒙西地区储能的最优化配置，设计提出蒙西地区储能技术经济性优化配置模型。首先，兼顾技术性和经济性对蒙西地区储能的选址、选型开展研究。其次，以平抑风光出力波动性最大化和包含外部价值在内的储能项目收益最大化为目标，构建储能技术经济性优化配置模型，并采用NSGA-II算法对该模型进行求解。对蒙西某风光聚集地区的实证研究表明：当风光出力波动抑制率控制在30%以内，且光伏占风机的装机比例较低时，配置一定规模的储能可在技术、经济2个方面收到显著成效。最后，基于选址选型和实证分析结果，给出蒙西地区的储能配置方案。

基于动态峰谷时段划分的储能调峰调频经济调度研究

王亚莉, 叶泽, 黄际元, 魏文, 戴双凤, 张冰玉

2022, 55(8): 64-72. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202201088

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为高效合理地利用储能(energy storage，ES)设备和提高ES多应用场景切换的准确性，在分析ES多应用场景的基础上，提出一种基于ES等容量调峰的峰谷时段划分方法，旨在提高峰谷时段划分和ES应用场景切换准确性。在此基础上，构建基于动态峰谷时段划分的ES多应用场景经济优化模型，即在非调峰阶段，利用ES参与平抑负荷波动，充分发挥了ES“闲时复用”的功能，进而提高了ES利用率和经济收益。仿真结果表明：相比单调峰经济模型，ES多应用场景经济优化模型投资回收期缩短了1.17年，与单调峰场景时段划分相比，动态峰谷时段划分方法投资回收年限缩短了1.75年，有效证明了该方法的可行性。

基于数据驱动的锂离子电池健康状态估计技术

黎冲, 王成辉, 王高, 鲁宗虎, 马成智

2022, 55(8): 73-86,95. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202202012

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电池健康状态（state of health, SOH）是影响锂离子电池大规模应用的关键因素，而基于数据驱动的锂离子健康状态估计方法已经成为当前相关研究的热点课题。为了系统地剖析数据驱动下电池SOH估计方法的关键技术和难点问题，从电池数据来源、特征工程、估计模型以及验证途径4个核心环节出发，综述当前研究的进展。通过多种不同方法基本机理的分析和优缺点对比，凝炼出制约技术发展的瓶颈问题，展望未来研究的重点方向，推动基于数据驱动的锂离子电池SOH估计技术的进一步发展与应用。

基于欧姆内阻压降的电池簇不一致性在线监测方法研究

刘文军, 欧名勇, 夏向阳, 李湘华, 岳家辉

2022, 55(8): 87-95. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202201061

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由于电池pack箱初始性能参数及外部工作环境存在一定差异，针对其工作过程中不一致性问题的安全监测极为重要。若对箱体中每个单体电池各项进行实时监测与处理，数据采集量过大，易产生不良数据。因此在实现保障储能电站电池簇安全运行状态的条件下，通过探究在恒流放电过程中因不一致性而引发的电池簇与电池pack箱欧姆内阻压降浮动规律，提出一种基于欧姆内阻压降的电池簇不一致性在线评估方法。通过获取电池簇与表征单体因欧姆内阻造成的压降幅值，进行实时拟合得到线性关系，并求导得到变化速率，对变化速率进行在线记录，若电池簇因电池pack箱老化而存在不一致问题，则变化速率呈现增大趋势，利用此特征进行在线评估。最后，通过实验对所提方法的可行性进行验证。

直流微电网分布式储能系统精确电流分配策略

王波, 张占营, 张霄, 席晟哲, 邓锦, 米阳

2022, 55(8): 96-103,112. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202201057

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在孤岛直流微电网中，需要采用储能系统（energy storage system，ESS）来维持发电和负载消耗之间的功率平衡。为了避免分布式储能单元（distributed energy storage units，DESU）的过度充放电，针对不同容量的分布式储能单元设计了基于自适应虚拟阻抗的荷电状态（state of charge, SOC）均衡策略。同时，提出了精确电流分配方法来消除不匹配线路电阻对SOC均衡的影响。通过所提方法，具有较高SOC的DESU在放电期间可向直流微电网提供更多的功率，反之亦然。此外，根据系统特征方程分析了所提方案的稳定性。最后，通过基于实时数字仿真系统（real time digital simulation，RTDS）的算例结果验证了所提控制策略的有效性。

基于贝叶斯优化弹性网络回归的谐波状态估计方法

马思棋, 王忠

2022, 55(8): 104-112. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101017

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回归类算法在估计系统谐波状态时，谐波源间的高度相关性会引起法矩阵的病态，从而显著影响谐波估计精度。为了更加准确地估计系统谐波状态，提出一种基于贝叶斯优化弹性网络回归的谐波状态估计方法。首先，在用最小二乘法进行谐波状态估计时，将带权值的1范数和2范数同时加入惩罚函数中；另外，为了更加高效准确地估计系统谐波状态，将高斯过程和贝叶斯优化应用于1范数和2范数的权值选取；最后，在IEEE 14节点中验证了所提方法的有效性。结果表明：在谐波源间存在相关性时，所提方法仍能实现合理的谐波源定位及谐波责任划分。

基于损失功率匹配的配电线路故障定位方法

杨喜行, 黄纯, 申亚涛, 胡念恩, 万子恒

2022, 55(8): 113-120. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202112050

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配电网现阶段仍存在有一定数量的低、非自动化线路，缺少馈线终端等自动化装置，故障定位困难。针对此问题，提出一种基于损失功率匹配的配电线路故障定位方法。首先，分析故障后跳闸开关与线路损失功率之间的对应关系，提出故障定位原理，并阐明其工程可行性；其次，通过超短期负荷预测判断线路是否发生异常功率损失并计算线路损失功率，通过短期负荷预测计算故障时线路各开关的应载功率；最后，将线路损失功率值与各开关功率值进行匹配，从而定位故障引起的跳闸开关的位置，确定故障区段。仿真算例及工程实例的分析结果表明：所提方法能够快速有效定位故障区段，缩小抢修范围，且不依赖配电网自动化系统，适用于非自动化和自动化程度低的配电线路。

模糊层次分析法在电网操作方案选择过程中的应用

朱涛, 谢一工, 钟少军, 陈伟, 张鹏

2022, 55(8): 121-128. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101020

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从电网安全稳定运行的角度出发，提出一种电网操作方案优劣性判断的方法。通过对影响电网安全稳定运行相关因素的分析，从潮流分布、操作时效、设备健康、负荷损失等角度，建立分层的模糊评价矩阵组，通过各类因素问题严重等级对评价矩阵进行分级创建与使用。基于拓扑自动分析运行数据，结合各因素的评估模型对不同方案引发的后果进行自动评价，并对方案的优劣进行自动评估。实验表明：和人工处置对比，所提方案在处置效率、方案合理性方面较均有较大的提升。

辽宁省特定重现期舞动区域分布图绘制

李永胜, 杨加伦, 郑维刚, 刘彬, 高正旭

2022, 55(8): 129-134. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202011010

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电网舞动区域分布图对架空输电线路的防舞设计和改造工作具有重要的指导意义，如何科学合理地绘制电网舞动区域分布图成为亟须解决的问题。基于辽宁62个气象台站1999—2020年冬季历史气象资料，利用广义极值分布模型计算了各气象台站30年、50年和100年一遇舞动极值日数，制定了电网舞动分级原则，利用克里格插值方法得到了气象台站周边地区特定重现期舞动极值日数。最终根据舞动分级原则绘制了辽宁30年、50年和100年一遇电网舞动区域分布图，分别适用于110~220 kV、330~750 kV和特高压交直流线路的防舞动工作。绘制的特定重现期电网舞动区域分布图与辽宁地区历史舞动记录基本吻合，有助于提升电网抵御覆冰舞动灾害的能力。

输电线路覆冰垭口微地形的特征提取与识别方法

胡京, 邓颖, 蒋兴良, 曾蕴睿

2022, 55(8): 135-142. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202204025

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输电线路覆冰是中国电力系统安全稳定运行的严重威胁。针对输电线路覆冰微地形区域分类主观性强的问题，结合数字高程模型（digital elevation model，DEM）和江西省覆冰灾害故障统计数据，对输电线路走廊垭口微地形开展了识别研究，提出了一组垭口微地形的识别指标，对提取样本区域进行了特征提取。在此基础上，提出了一种输电线路走廊垭口地形识别方法，并验证了所提取的垭口地形特征与识别方法的有效性。研究成果可以为输电线路防冰的差异化设计提供参考。

特高压带电作业绝缘工具操作冲击放电特性及试验电极优化

余光凯, 刘庭, 朱凯, 聂霖, 梁家凯

2022, 55(8): 143-150. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202203063

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目前检测机构对特高压带电作业绝缘工具开展操作冲击耐压试验时，电极布置仍沿用低电压等级标准，但试验电压和放电间距大大增加，经常出现绝缘工具间、试验电极对大地或周边构架等非试验通道放电的情况。开展了典型作业工况及试验工况下带电作业用绝缘工具标准波头操作冲击放电特性试验，并对试验工况下放电路径进行统计，提出了采用8分裂U型模拟导线的优化方案，并进行了试验验证，研究结果表明：采用8分裂U型模拟导线可显著降低非试验通道分散放电的概率；对多个试品同时进行试验时，由于存在空气间隙拉弧，试品挂接的水平间距建议不小于5 m；试验电极改进后绝缘杆6.3 m放电电压为2 417 kV，较标准电极增加6.9%，较典型作业工况下最低放电电压增加32.1%，进行绝缘工具耐压试验时建议根据作业工况的耐压要求对试验电压进行修正。

计及源荷不确定性的配电网综合节能潜力评估方法

杨作祥, 王晶晶, 吴江, 唐莎莎, 侯斌

2022, 55(8): 151-156,164. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202110021

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为实现对有源配电网节能潜力的有效评估，研究配电网节能改造方案的评估方法。利用K均值聚类方法进行配电网典型场景提取，采用前推回代法进行典型场景下潮流计算。根据潮流计算结果制定节能改造方案。构建含有多个指标的综合节能潜力评估指标体系，提出了具有混合决策模型的综合评估方法。通过仿真算例验证了所提方法的有效性。

无储能动态电压恢复器安全运行区域

朱明星, 卢轩, 张华赢, 汪清

2022, 55(8): 157-164. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101039

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无储能动态电压恢复器(dynamic voltage restorer，DVR)作为工程中解决电压暂降问题的常用设备，其实际运行受限于应用场景的参数。为解决上述问题，提出了一种无储能DVR安全运行区域的算法，基于应用场景参数计算无储能DVR的最大补偿能力，进而规范无储能DVR在工程中的应用。首先，基于线缆、变压器与无储能DVR装置安全补偿范围间的联系，构建了系统的阻抗模型；其次，分析了无储能DVR补偿过程造成的次生压降问题，结合系统过载能力计算无储能DVR装置的安全运行区域。最后，通过仿真分析对安全运行区域计算方法进行验证。结果表明：所提方法在应用场景约束条件下确定了新的无储能DVR安全运行区域，为有效应用无储能DVR提供理论参考。

可改善中压MMC谐波特性的无差拍控制策略

郭汉臣, 王琛, 范莹, 王毅, 田艳军, 谭开东

2022, 55(8): 165-170. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202109135

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为解决模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）输出电流畸变问题，提出一种中压直流配电网MMC的无差拍电流控制策略。该策略在每个控制周期内根据交流侧实际电流和参考电流的差值计算通断子模块的数量，使MMC能够在子模块开关次数较低的情况下增加电平切换频率。同时，所提策略无需比例积分调节（proportional integral control，PI），且减少了坐标变换次数，具有较快的计算速度。

基于VMD和PSO-SVR的短期电力负荷多阶段优化预测

李文武, 石强, 李丹, 胡群勇, 唐芸, 梅锦超

2022, 55(8): 171-177. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202109157

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为降低短期负荷序列的非线性以提升预测精度，提出一种基于多阶段优化的变分模态分解（variational mode decomposition, VMD）和粒子群算法优化支持向量回归（particle swarm optimization support vector regression, PSO-SVR）的短期电力负荷预测模型。第1阶段采用VMD优化和预处理原始负荷序列，分解获得多个较为平稳的模态分量。第2阶段利用相空间重构优化重组各序列分量，并针对各分量分别建立支持向量回归（support vector regression，SVR）预测模型。第3阶段将粒子群算法（particle swarm optimization，PSO）用于优化SVR模型内部参数，便于更好地进行训练和预测。最后累加所有序列的预测值，实现短期电力负荷预测。研究结果表明：所提方法可以取得更高的预测精度。

交直流混合电网仿真初始化方法

鄂志君, 李振斌, 杨帮宇, 刘伟, 姚维平

2022, 55(8): 178-183. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202110006

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为了提高大规模交直流混合电网的初始化稳定收敛速度，采用人工神经网络拟合复杂的阻抗、谐波、控制特性，然后将其嵌套进基于改进节点法的三相基波潮流计算框架中进行迭代修正。为了提高大规模交直流混合电网的初始化效率，提出了基于多端口等值的并行初始化计算方法。分别采用含光伏电站的IEEE 33节点和330节点交直流混合电网算例进行仿真，验证了所提方法的有效性。

基于业务调用认证登录接口的电网信息防泄漏技术

赖丹晖, 罗伟峰, 黄建华, 袁旭东, 邱子良

2022, 55(8): 184-189. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202111072

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为提高电网信息的安全性，提出基于业务调用认证登录接口的电网信息防泄漏技术。构建信息流传递路径模型，模拟信号攻击过程，将马尔科夫链方法引入到电网稳态中，量化电网信息泄露风险，设计终端主动免疫结构。仿真结果表明，所提方法能够减少信息泄露次数，提高信息加密效率与吞吐量，具有预防信息泄漏的效果。

考虑碳交易和绿证交易制度的电力批发市场能源优化

姚军, 何姣, 吴永飞, 严彩霞

2022, 55(8): 190-195. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202109143

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在分析碳市场和绿证市场区别及对电力批发市场影响机理的基础上，构建了考虑碳交易和绿证交易制度的电力批发市场能源优化模型，并进行数值仿真分析。结果表明，碳交易与绿证交易制度协调对于优化电源结构、促进电力行业碳减排具有积极作用。在碳排放总量目标下存在一个满足各发电商总利润最大化的最优碳配额和绿证比例组合。

适应中国现行电力市场环境下的容量市场机制设计

孙启星, 尤培培, 李成仁, 刘思佳, 李炎林, 高效

2022, 55(8): 196-201. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202108049

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从保证电力系统发电容量充裕度的必要性出发，研究国外电力市场中保障电力系统可靠发电容量的体制机制，提出适应中国电力市场环境下的容量市场机制设计方式，有助于建设与现行机制耦合的容量市场机制，保障系统发电容量充裕及系统长期稳定运行。

“双碳”目标下先进煤炭清洁利用发电技术研究综述

董洁, 乔建强

2022, 55(8): 202-212. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202206017

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在“双碳”目标下，煤炭发电逐渐由主体能源向托底能源转变，燃煤发电技术在煤炭清洁处理、高效率发电及排放物低碳处理等各方面不断发展，同时也向深度调峰辅助服务、“燃煤+”耦合发电等方向转型，探索高效清洁的先进煤炭发电技术意义重大。分析超临界煤气化、超临界煤液化以及超临界水煤氧化等煤炭清洁利用技术的研究现状，讨论超临界水煤氧化热力发电技术、超临界CO₂动力循环技术、整体煤气化联合循环技术、超超临界循环流化床技术等先进燃煤低碳发电方式的技术特点，论述碳捕集利用与封存技术的发展趋势，同时展望煤炭清洁利用发电技术的转型方向，为碳达峰碳中和目标的实现提供发展思路。

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