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2022年 第55卷 第11期    刊出日期：2022-11-28

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专稿

国外新型储能政策研究及对中国储能发展的启示

李敬如, 万志伟, 宋毅, 孙充勃, 金强

2022, 55(11):  1-9.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202208061

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近年来，美国、英国、澳大利亚等国在推动能源低碳转型过程中，出台了一系列支持政策，有效促进了新型储能快速发展，对于中国推动储能规模化发展具有一定借鉴意义。对3个国家的储能政策进行全面梳理分析，美国与澳大利亚主要从提供财税支持、完善市场机制、明确发展目标3个方面出台了相关政策，英国则是通过建立成熟自由的电力市场，为储能发展创造了良好条件。对比中国实际情况，结合新型电力系统构建对储能发展的需求，提出国内新型储能发展的启示与建议。

电网

考虑储电船舶参与的近海海岛灵活供能网络规划

李飞宇, 随权, 林湘宁, 李正天, 魏繁荣

2022, 55(11):  10-20.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202204052

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能源供给是近海海岛开发的先决条件，纯粹的独立微网供能方式往往面临着一定的可靠性问题，而海底电缆高昂的建设及维护成本，较大程度上限制了近海海岛的开发和利用。为此，提出一种考虑储电船舶（electric vessel，EV）参与的近海海岛灵活供能网络规划策略。首先，针对典型近海人居岛和资源岛相对位置及其可再生能源出力特点，提出包含EV能量链路、沟通人居岛、资源岛和大电网并网点的灵活供能网络架构，以充分利用无人岛上的可再生资源以及大电网的稳定支撑能力；进而，量化分析不同场景对EV交通转移的时延特性影响，搭建EV时空转移模型；以规划期内的海岛电网收益最大为目标函数，建立连续-离散能量流混合网络规划模型。此外，提出了一种两阶段求解算法，第一阶段预估EV数量，第二阶段确定规划模型的最优解。仿真结果表明：所提规划方案具有优越性，为海岛负荷供电及可再生能源开发利用提供了一种新的思路。

基于多分区时序生产模拟的省级电网差异化储能规划方法

代倩, 张健, 吴俊玲, 张立波, 秦晓辉, 张彦涛, 牛彦芹

2022, 55(11):  21-28.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202205109

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随着新型电力系统的构建，新能源大规模开发会造成严重的电力系统新能源消纳能力不足和电力电量平衡问题，配置合理规模的储能可显著缓解该压力。基于自主研发的含网架约束以及分区联络线交易约束的时序生产模拟软件，研究了考虑多分区考核目标差异的省级电网储能规划方法。首先，介绍了时序生产模拟软件的算法框架，然后，基于该软件，在考虑分区考核目标差异和分区联络线交易约束的前提下，提出了以储能投资成本最小为目标函数的各分区储能容量配置优化方法。最后，针对西北某高比例新能源接入的省级电网规划场景进行算列分析和敏感性分析，验证了所提方法的合理性和实用性。

计及源-荷功率波动性的静态电压稳定故障快速筛选和排序方法

吴亚宁, 罗毅, 周生存, 汤木易, 易煊承

2022, 55(11):  29-40.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202206134

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为有效分析新能源发电与负荷的随机波动下设备故障对电压稳定性的影响，基于局部电压稳定指标(L指标)提出了一种计及源-荷功率波动性的静态电压稳定故障快速筛选和排序方法。首先，推导了L指标及其变量的全微分方程，进而给出了系统网络拓扑结构和节点注入功率变化时L指标的线性化计算公式；其次，选取基准运行方式进行潮流计算获得初始状态值，并提出采用带校正的线性化方法计算各预想事故下的L指标进而筛选得到严重故障集；然后，结合新能源与负荷功率曲线值与基准运行点的偏差，计算严重故障集内的L指标并进行故障的时段排序；最后，综合比较时序分析结果得到最终的故障排序。算例结果验证了所提方法的可行性和有效性，与现有方法相比可以在保证故障排序结果准确度前提下显著提升计算效率，对含新能源电力系统静态电压稳定故障快速筛选和排序具有一定参考和借鉴意义。

基于交直流保护协同配合的交直流碰线保护新方案

汤未, 于溯, 郑涛, 于欢昌, 倪钰翔, 孟令昆

2022, 55(11):  41-50.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202206128

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交直流混联电网迅速发展，交直流碰线故障成为其特有故障类型。以不同类型交直流碰线故障为研究对象，着眼于故障隔离至线路重合/重启全过程，揭示了现有交直流两系统相关保护出口动作逻辑存在的不足及风险，并进一步提出在交流侧设计并新增交直流碰线保护方案的新思路，通过构造一种可以反映直流系统等值阻抗相角特性的保护算法，实现交直流碰线故障识别。基于此，通过优化交流侧新增的交直流碰线保护和直流侧已配置的交直流碰线保护间的动作时序和逻辑配合关系，实现了交直流碰线故障下直流系统的自适应重启，避免了交流侧重合于永久性故障场景下直流线路首末端发生工频过电压的风险。在PSCAD/EMTDC平台中搭建交直流碰线故障的仿真模型并进行大量仿真实验，仿真结果验证了所提交直流碰线保护新方案的可行性。

配电网树线放电故障容性电流转移消弧实验研究

赵福平, 范松海, 冀一玮, 宁鑫, 尚豪, 宁文军, 赵莉华, 曾德华

2022, 55(11):  51-58.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202207017

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山区配电网发生树线放电故障可能诱发山火，因此需研究低成本、易控制的配电网树线放电故障消弧措施。基于10 kV配电线路实验平台，对配电网树线放电故障容性电流转移消弧进行了实验研究。实验表明，容性电流转移开关闭合后，故障点电弧或亮斑消失，烟雾消散，故障点电流由数百mA降低至20 mA左右，表明该方法具备良好的消弧效果。容性电流转移时间与接地转移开关固有动作时延接近。进一步设置了不同的容性电流和树木电阻，均能实现有效熄弧，且转移时间与树木电阻和容性电流均无明显关系，表明了容性电流转移消弧方法的普适性。

基于改进ELECTRE法的电网规划投资多准则融合决策方法

程智余, 朱晓虎, 李建青

2022, 55(11):  59-65.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202201086

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电网规划投资决策不仅要考虑项目投入产出效益，而且要考虑地区投资环境和企业管理水平对项目投资的约束。为统筹协调电网规划投资决策中主观经验与客观数据、定性指标与定量指标、项目属性与环境属性，提出一种基于改进消去与选择转换法（elimination et choice translating reality，ELECTRE）的电网规划投资多准则决策方法。首先，提出电网规划投资中效益、效率与效能多准则融合决策理念；其次，构建电网规划投资决策指标体系；再次，运用归档赋值法和偏好策略表对ELECTRE法进行改进，构建基于改进ELECTRE法的电网规划投资决策模型，提出电网规划投资决策流程；最后，通过案例验证方法的可行性。研究结果表明，该方法提升了投资效益、效率与效能，可为有关部门开展电网规划投资决策提供参考。

含基于PI控制受端二次调频的特高压直流虚拟同步控制策略

郭小龙, 张江飞, 亢朋朋, 杨桂兴, 孙谊媊, 袁铁江, 刘勇

2022, 55(11):  66-72.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202105025

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在传统控制策略下，特高压直流（ultra high voltage direct current, UHVDC）输电系统缺乏惯性和阻尼特征，不能响应交流系统频率变化。针对上述问题，首先，提出一种基于虚拟同步发电机（virtual synchronous generator，VSG）技术的UHVDC输电系统双端换流站控制策略，该方法保留了同步发电机转动惯量和阻尼系数2个关键参数；其次，改进了虚拟转子中频率的计算方法，并加入了基于PI控制器的受端二次调频环节；最后，针对负荷突变情况，在Matlab/Simulink中搭建了一个双端VSG系统模型进行仿真。结果表明，该控制策略具有惯性和阻尼特征，能够减小频率波动幅度、速度和超调量，抑制直流系统电压波动，同时实现频率的无差调节。

基于级联Ｈ桥变流器的风电网宽频带谐波阻抗测量装置

于永军, 许立国, 林子杰, 孙冰涵, 刘秋降, 吴振升, 任之杰

2022, 55(11):  73-83.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202111068

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在风力发电中，风电场电力汇集系统与大电网耦合会引发高频谐振问题并影响电网电能质量，深入研究电网阻抗频率特性具有重要意义。基于主动干预法，向公共连接点注入一定扰动电流，提出了一种风电网宽频带谐波阻抗测量装置解决方案。此方案采用三相级联Ｈ桥变流器作为谐波发生单元，控制部分采用分层控制策略。在100~5000 Hz时，向风电场35 kV公共母线注入不同频率的谐波电流，通过测量注入点处的电压、电流数据，进而获得风电场35 kV端口输入阻抗。提出的测量装置无需整流环节，能够发出幅值和频率均可控的正负序谐波电流，可以获得准确的正/负序谐波阻抗，具有体积小、结构简单、控制可靠的优点。最后详细的Matlab仿真全面验证了系统拓扑及控制策略的有效性。

基于数据驱动的多污染模式电能质量耦合性评估

张健, 于浩, 梁建权, 王悦, 刘贺千

2022, 55(11):  84-90.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202102087

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为量化电网中不同电能质量变化规律下节点间扰动的相互影响，提出一种基于数据驱动的多污染模式电能质量耦合性评估方法。首先，利用频域分解构建周期性和随机性变化扰动模式，根据扰动的变化趋势和严重性，通过考虑局部极值点的分段线性拟合提取扰动模式特征。其次，提出模式距离度量法对各扰动模式特征实施模式匹配，分析不同模式下节点间扰动时间序列的耦合性，确定系统节点间扰动的相互影响。最后，采用IEEE 14节点系统进行仿真算例分析，通过对比常用的时间序列模式匹配方法，验证了所提方法的准确性和适用性。

碳中和背景下的工业用户综合用能指标体系多维画像方法

沈岩, 李东东, 林顺富

2022, 55(11):  91-96.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202110024

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工业用户作为能源消耗与二氧化碳排放的重要主体，合理刻画其综合能效对节能减排有着重要意义，也是国家双碳战略目标得以实施的重要抓手。为此，构建了工业用户用能多维画像指标体系。首先，从低碳用能、可靠用能、高效用能、经济用能和智慧用能5个维度构建了相应的评价指标，形成了具有目标层、准则层和指标层的综合评估指标体系；其次，利用层次分析法确定指标权重并计算综合用能指数，形成了工业用户多维用能画像；最后，选取4家不同行业的工业用户进行综合用能多维画像，验证了所提方法的有效性。

考虑多种无功补偿装置协同优化的电压控制方法

刘海涛, 陈彪, 朱林, 芦翔, 祁升龙, 邹红波

2022, 55(11):  97-102.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202107054

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为了应对电力系统扰动带来的稳态及暂态电压波动问题，以静止无功补偿器（static var compensator，SVC）、电容器组（capacitor bank，CB）、有载调压变压器（on load tap changing，OLTC）和同步调相机（synchronous compensator，SC）为综合性无功补偿装置，提出了一种考虑多种无功补偿装置协同优化的电压控制方法。建立多目标电压控制模型，引入多目标权重系数计算方法，并基于水循环算法（water cycle algorithm，WCA）进行模型求解。通过仿真算例验证了所提方法的有效性。

能量路由器集群接入辐射型配电网选址优化

吴强, 段小峰, 罗刚, 章立宗, 蒋玮, 晏阳

2022, 55(11):  103-108.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202111060

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合理规划能量路由器在配电网中的接入位置，能够提高电力系统运行的安全性、经济性和可靠性。基于辐射型配电网结构与运行特点，对节点电压与负荷功率关系进行了分析解耦，构建了基于电压灵敏度的电压改善度评价指标，提出了一种配电网中的能量路由器集群选址优化方法，实现了配电网中的能量路由器集群接入的均衡优化选址，为多种源荷接入的配电网提供参考。

园区综合能源系统

计及能源政策的园区综合能源系统鲁棒随机优化模型

李鹏, 杨莘博, 魏澄宙, 张艺涵, 田春筝, 王世谦, 薛帆, 谭忠富

2022, 55(11):  109-120.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202102068

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园区综合能源系统耦合冷热电气等多种清洁能源系统，是实现中国碳中和战略目标的重要途径之一，但由于内部清洁能源机组出力的不确定和内部供需的不匹配性，其稳定发展受到限制。首先在构建园区综合能源系统的基础上，构建综合价格型需求响应模型和能源政策模型，分析其对系统的影响；其次从供能侧构建基于鲁棒系数的清洁能源出力不确定性集，规避出力风险性，从需求侧构建综合价格需求响应模型，引导用能合理性，在此基础上进一步构建以园区综合能源系统净收益最大化为目标函数的优化模型；最后设置多情景，进行算例分析。结果表明：随着鲁棒系数的提高能够降低供能风险性和偏差惩罚成本；综合需求响应的实施能够提升供需匹配度，带来较好的经济和环境效益，实现用户与系统的双赢；在能源政策的助推下，在合理评估清洁能源出力风险性的基础上，需进一步提升清洁能源供能量。

考虑多重不确定性的园区综合能源系统区间优化调度

郭祚刚, 徐敏, 于浩, 雷金勇, 冀浩然, 李鹏

2022, 55(11):  121-128,141.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202107253

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电力市场环境下，园区综合能源系统需要考虑电价波动以制定第二天的调度计划。而风电和光伏发电等分布式电源出力的不确定性给园区综合能源系统经济运行带来了巨大挑战。文中提出了一种考虑多重不确定性的园区综合能源系统区间优化调度方法。首先，采用区间理论对电价和分布式电源出力的不确定性进行了建模；然后，以日运行费用最低为目标，结合综合能源系统运行约束，建立了考虑不确定性的园区综合能源系统日前优化调度模型；最后，采用区间线性规划方法对模型进行求解。算例结果验证了所提模型和方法的有效性。

含可再生能源与CAES电站的电热综合能源系统调度策略

胡福年, 徐伟成, 陈军

2022, 55(11):  129-141.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202104022

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考虑电动汽车（electric vehicle)及可再生能源不断并入综合能源系统，导致整个综合能源系统不确定性加大，进而产生能源利用不充分问题，提出含可再生能源与压缩空气储能（compressed air energy storage，CAES）电站的电热综合能源系统调度策略。根据电力负荷需求大小划分为2种调度模式，在能源端与储能端利用CAES与光热电站联合运行方式(solar and compressed air energy storage，S-CAES)增强电网与热网之间的耦合，实现不同能源之间的高效转换与利用；在负荷端将EV负荷按照其可控性分为有序、无序EV负荷，针对不同的模式给出S-CAES不同的运行功能并给出不同的优化调度模型。最后利用Matlab分别在不同负荷模式下进行仿真分析，与传统调度策略进行对比，仿真结果验证了所提策略在增加可再生能源消纳和减小综合成本等方面的有效性和优越性。

短期电力负荷预测

基于多负荷特征和TCN-GRU神经网络的负荷预测

郑豪丰, 杨国华, 康文军, 刘志远, 刘世涛, 伍弘, 张鸿皓

2022, 55(11):  142-148.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202012107

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传统负荷预测未深入考虑负荷序列对模型预测精度的影响。为提高预测精度，提出了多负荷特征组合(multi-load feature combination, MLFC)，并结合时间卷积网络(temporal convolution network，TCN)和门控循环单元(gated recurrent unit，GRU)构建了负荷预测框架。首先，引入负荷变化率特征和基于集合经验模态分解的负荷分量特征，并与负荷、日期特征构成MLFC；其次，选取TCN和GRU进行特征提取和预测，基于MLFC搭建MLFC-TCN-GRU预测框架；最后，采用不同模型验证所提方法。结果表明：MLFC有助于预测精度提升，且适用于不同模型。同时，MLFC-TCN-GRU相较于其他模型有着较高预测精度。

基于天气融合和LSTM网络的分布式光伏短期功率预测方法

李丰君, 王磊, 赵健, 张建宾, 张世尧, 田杨阳

2022, 55(11):  149-154.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202104057

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分布式光伏发电功率高精度预测对配电网安全稳定运行有重要意义。针对分布式光伏发电设备的功率预测问题，基于天气信息和深度学习方法提出了一种分布式光伏短期功率预测方法。首先将天气进行分类融合，实现训练集的全面覆盖；然后基于长短期记忆网络（long short-term memory，LSTM）深度学习方法构建分布式光伏短期功率预测模型；最后实现分布式光伏功率预测。

基于多分支门控残差卷积神经网络的短期电力负荷预测

樊江川, 于昊正, 刘慧婷, 杨丽君, 安佳坤

2022, 55(11):  155-162,174.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202112004

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短期电力负荷预测是电力部门进行电网规划和运行调度的重要工作之一，针对负荷数据的时序性特征，为提升电力负荷预测精度，建立了一种基于多分支门控残差卷积神经网络(residual gated convolutional neural network，RGCNN)的短期电力负荷预测模型。该模型首先采用多分支门控残差卷积神经网络对历史负荷的周周期特征、日周期特征、近邻特征进行深度特征提取；其次为增加模型的非线性拟合能力，采用注意力机制对权重进一步合理分配；最后通过归一化指数函数计算后输出负荷预测结果。使用2016年某电力竞赛数据进行实验，通过与4种常用模型对比，该模型预测结果的平均绝对百分误差（MAPE）评价指标下降了0.02%~0.70%，验证了该模型提高负荷预测精度的有效性。

新能源

考虑电转气消纳水电的水-电-气系统低碳鲁棒优化调度

胥洪远, 龙太聪, 赵启道, 李湃, 南璐, 张琪, 陈宇航, 谭晶

2022, 55(11):  163-174.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202204086

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针对电力系统调节能力不足引起的汛期弃水问题以及负荷侧存在的不确定性问题，本文构建了水-电-气多能源系统协同低碳鲁棒优化调度模型，并给出模型的求解方法。所提模型将电力系统中的水电机组、燃气机组、火电机组同水电系统、天然气系统进行协同建模，考虑电转气技术将电力系统无法消纳的水电转化为天然气，存储至天然气系统中，对水-电-气多能源系统联合运行时消纳水电的能力进行分析。针对模型中的非线性约束，基于分段线性化法和泰勒级数展开方法将模型转化为混合整数线性模型；针对模型中的不确定性参数，运用列与约束生成方法将其转化为主-子问题框架，采用Gurobi求解器进行快速求解。采用改进的6节点电网-7节点气网系统进行算例分析，结果验证了所提模型能够充分利用不同能源系统间的互补特性提高电力系统的调节能力，促进水电的消纳，降低电力系统的运行成本并实现电力系统的低碳运行。

基于多参数规划的电动汽车充电站有效容量评估方法

蔡海青, 代伟, 赵静怡, 王城, 张志杰, 李书勇

2022, 55(11):  175-183.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202206091

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为准确评估配电网承载电动汽车的能力，保证配网安全经济运行，基于多参数规划理论，提出电动汽车充电站有效容量定义及其评估方法，充分考虑了不同充电站之间隐含的耦合关系，能够准确快速刻画多个充电站有效容量边界，辅助配网调度决策。首先，依据配网经济调度模型和卡罗需-库恩-塔克（Karush-Kuhn-Tucker，KKT）条件，构建充电站有效容量等效约束集，表征有效容量可行空间，提供精确的调度边界信息。进而，推导不同有效容量子空间下配网分段运行成本函数，反映充电功率对配网经济运行的影响。最后，通过IEEE-33节点系统进行算例仿真分析，验证了该方法的准确性和有效性。

基于双层主从博弈的综合能源系统多主体低碳经济运行策略

田福银, 马骏, 王灿, 李欣然, 王傲奇, 褚四虎, 凌凯, 张羽, 甘友春

2022, 55(11):  184-193.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202206090

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为解决综合能源系统多主体利益冲突问题的同时实现低碳运行，提出一种基于双层主从博弈的综合能源系统多主体低碳经济运行策略。首先，为降低系统碳排放，引入阶梯型碳交易和综合需求响应限制碳排放量。其次，设计由能源系统运营商配置储能的综合能源系统基本架构，提升能源系统运营商的调控能力和收益水平。然后，在充分考虑各利益主体的主动性和决策能力的前提下，建立了基于双层主从博弈的多主体低碳经济运行交互机制。其中，上层博弈以发电商为领导者，以能源系统运营商为跟随者；下层博弈以能源系统运营商为领导者，以能源生产商、负荷聚合商为跟随者。最后，通过仿真验证了所提策略能够充分发挥各主体的主动决策能力，促进各主体利益均衡，实现系统的低碳、经济运行。

节能与环保

燃煤电厂典型除尘器运行现状分析及优化

孙尊强, 郑成航, 周灿, 王圣, 马修元, 叶毅科

2022, 55(11):  194-201.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202205031

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调研分析72家燃煤电厂配套的287台不同类型除尘器的运行现状及存在问题，并针对不同类型除尘器给出了相应的优化提效建议：通过干式电除尘器不同电场的振打频度调整、降压振打优化和电源智能控制优化等措施实现节能提效；通过低低温电除尘器多尺度、多场耦合模拟试验，合理布置导流构件解决低温省煤器段的磨损、积灰等问题；通过袋式除尘器气流分布优化和智能调控解决袋式除尘器易糊袋、破袋和能耗高等问题；通过湿式电除尘器极配型式优化提升其运行稳定性，减少电场闪络频繁的现象。

平板式抗砷中毒SCR脱硝催化剂在高砷烟气中活性变化研究

陈晨, 贾舒雅, 刘丁嘉, 贾海威, 张颖, 曲艳超

2022, 55(11):  202-208.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202112007

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为研究某高砷煤燃煤电厂在役板式抗砷中毒SCR脱硝催化剂的活性变化和脱硝塔不同部位催化剂受烟气的影响，分别对新鲜催化剂和运行1年催化剂进行脱硝活性测试，并通过X射线原子荧光（XRF）、N₂吸附/脱附、X射线光电子能谱（XPS）和粒径分析等表征手段进行分析。结果表明，在350 ℃烟气条件下，运行1年后催化剂的脱硝活性相对于新鲜催化剂有所下降，由94.52%降到最低77.12%，仍表现出较好的抗砷中毒性能；同时，催化剂中累积了大量砷元素，上下层催化剂中砷的平均含量分别达到了10.47%和9.28%；通过表征分析发现，2层催化剂同时发生了砷的物理和化学中毒，上层催化剂主要发生砷的物理中毒，而下层催化剂主要发生砷的化学中毒。