中国电力

2023, 56(7): 0-0.

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基于氢负荷需求的氢能系统容量规划

彭生江, 杨德州, 孙传帅, 袁铁江, 刘永成

2023, 56(7): 13-20,32. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202301030

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在未来能源社会中，氢能将作为能源电力系统的关键环节来实现各种能源的相互转化。为此，提出了一种基于不同氢负荷水平的新能源制-储氢系统容量规划方法，以合理推动风、光等可再生能源在电网中的应用与发展。该方法能够在满足区域氢负荷需求的同时，获得最大程度的经济收益，并确定了不同运行模式下的最佳制氢规模。此外，该方法还考虑了氢能短缺及弃风、弃光的惩罚成本和系统环境效益。结果表明，与采用风光联网不购电制氢模式相比，采用风光联网购电制氢模式更为合理和经济，避免了大容量制-储氢设备的冗余配置。

考虑源荷不确定性的氢能微网容量优化配置

袁铁江, 杨洋, 李瑞, 蒋东方

2023, 56(7): 21-32. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202211054

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针对电热气耦合微网存在的能源利用率低、鲁棒性难以控制的问题，提出考虑源荷不确定性的氢能微网容量优化配置方法。首先，利用氢储能、电锅炉和有机朗肯循环（organic Rankine cycle，ORC）系统增加传统微网的电热气转换途径，构建多能耦合、低碳高效的氢能微网；然后，提出一种基于有序聚类算法和模糊C均值（fuzzy C-means，FCM）聚类算法的电负荷-风电出力典型日选取方法，以年化总成本最小为优化目标，计及功率平衡、设备运行、储氢系统和天然气管道等约束，建立氢能微网容量优化配置模型；最后，对某工业园区的实际数据进行分析，得到系统中各设备的优化配置方案以及成本大小，并进行灵敏度分析，验证了所提模型可有效降低系统总成本、减少碳排放。

基于多目标人工蜂鸟算法的电-氢混合储能系统最优配置

卢子敬, 李子寿, 郭相国, 杨博

2023, 56(7): 33-42. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202301006

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将氢气储能系统与电池储能系统相互结合，可实现长期且快速的能量吞吐并减小分布式电源渗透率提高对配电网稳定性的影响。综合考虑电-氢混和储能系统接入配电网的经济性和技术性要求，以最小化系统全生命周期成本、配电网的电压波动和净负荷波动为目标，建立了电-氢混和储能系统多目标优化配置模型。采用基于Pareto的多目标人工蜂鸟算法求解其规划方案，并与多目标粒子群算法以及多目标原子轨道搜索进行了对比。最后，基于扩展的IEEE-69节点标准测试系统进行求解。仿真结果表明：多目标人工蜂鸟算法能够获得解集质量更加优异的Pareto前沿。所得混合储能系统配置方案在兼顾经济效益的同时，改善了配电网的电压质量和负荷水平。与仅配置电池储能系统相比，电-氢混合储能系统对配电网净负荷波动与电压波动的改善分别提高了21.02%与16.66%，证明了本文所提优化配置方法的有效性和卓越性。

基于指数型下垂控制的氢电混合储能微网协调控制策略研究

王激华, 叶夏明, 秦如意, 应芳义, 俞佳捷

2023, 56(7): 43-53. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202209002

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随着多能源混合储能技术的快速发展，氢电混合储能系统将成为解决可再生能源并网发电间歇性、波动性问题的重要途径。运用热力学原理推导了质子交换膜（proton exchange membrane，PEM）电解制氢的输出电压，建立了符合制氢电压输出特性的电化学模型；然后，分析了氢电混合储能微网的典型架构，提出了考虑蓄电池荷电状态（state of charge，SOC）的指数型下垂控制策略，在维持微网母线电压稳定的同时，解决了蓄电池并联充放电的SOC均衡问题；最后，结合光伏和电解制氢单元的适应性控制方法，根据蓄电池充放电状态将微网划分为4种工作模式，并进行了仿真分析。结果表明考虑蓄电池SOC的指数型下垂控制策略能够控制微网实现工作模式之间平滑过渡，当光伏发电供能产生变化时，可进行适应性功率分配，有效提升了系统经济性与能源利用效率。

含氢能汽车负荷的住宅光-氢耦合能源系统容量优化配置

窦真兰, 张春雁, 赵慧荣, 姚禹琦, 彭道刚

2023, 56(7): 54-65. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202208077

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针对家用氢能汽车对住宅能源系统的影响，构建电、热、氢多元储能耦合光伏/光热设备的住宅氢能综合能源系统，提出基于混合整数线性规划理论的系统容量配置优化数学模型。首先，以光伏、光热高效产能为主体，以氢能为主要能量转换和存储媒介，设计满足住宅电、热负荷及氢能汽车氢负荷的供能系统架构；其次，以系统内设备容量为优化变量，系统等年值投资费用最低为目标函数，供能可靠性等为约束条件，建立系统容量优化配置模型；最后，设置年总投资节约率和可再生能源利用率作为评价指标，求解得到优化后系统年总投资节约42.21%，可再生能源利用率提升33.32%。同时设置电动汽车和氢能汽车2种不同移动负荷场景，针对氢能设备价格进行灵敏度分析，结果表明当价格下调超过60%后含氢能汽车负荷的住宅供能系统将更具经济性优势。

基于伊藤过程的电制氢合成氨负荷随机最优控制

杨国山, 朱杰, 宋汶秦, 邱一苇, 周步祥

2023, 56(7): 66-77. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202209056

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风电制氢进而合成氨（power to ammonia，P2A）是规模化消纳可再生发电资源，实现电力与化工行业碳减排的潜在技术路线之一。利用电制氢作为媒介，P2A可作为大型工业负荷参与电网能量平衡调节。然而，P2A负荷受化学工艺及过程控制的限制，负载调控惯性较大，当风电出力偏离预测轨迹时P2A负荷难以快速响应。为此，提出计及风电出力时序不确定性的P2A负荷随机最优控制方法。首先建立P2A系统柔性调控的状态空间模型。其次，考虑合成氨工段的调节惯性与风电出力时序相关性的耦合影响，基于伊藤过程建模风电出力的不确定性，构造随机动力学约束的P2A系统优化控制模型。之后，基于动态轨迹灵敏度分解，将随机动力学优化问题变换为确定性二阶锥规划，并采用随机模型预测控制（stochastic model predictive control，SMPC）滚动求解，有效避免了传统基于随机抽样模拟的方法计算复杂度高、求解效率低的问题。算例分析表明，与确定性控制相比，所提方法能够充分发挥合成氨柔性生产的优势，提升P2A负荷消纳波动性风电的能力。

面向电网调控信息智能检索的知识图谱构建及应用

刘东, 张越, 皮俊波, 单连飞, 刘赫, 宋鹏程, 姜涛

2023, 56(7): 78-84. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202209084

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针对电网调控多维信息缺乏有效地检索手段，提出面向电网调控信息智能检索的知识图谱构建方法，基于深度学习识别调度运行规程关键信息间的语义关系，采用规则转换方法抽取电网模型信息，通过融合对象化的调度运行规程知识和电网模型知识建立调控信息知识图谱，同时提出基于知识图谱的调控信息智能检索应用方案。通过算例验证了所提方法具有较高的识别准确率，能够支撑不同场景下调控信息的智能检索。

基于RG-DDPG的直流微网能量管理策略

李建标, 陈建福, 高滢, 裴星宇, 吴宏远, 陆子凯, 周少雄, 曾杰

2023, 56(7): 85-94. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202210086

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针对分布式能源的随机性和间歇性给直流微网能量管理带来的巨大挑战，提出一种基于奖励指导深度确定性策略梯度（reward guidance deep deterministic policy gradient，RG-DDPG）的直流微网能量管理策略。该策略将直流微网的优化运行描述为一个马尔科夫决策过程，利用智能体与直流微网环境间的持续交互，自适应地学习能量管理决策，实现直流微网能量的优化管理。在策略训练过程中，采用基于时序差分误差（temporal difference error，TD-error）的优先经验回放机制减少RG-DDPG在直流微网运行环境中学习、探索的随机性和盲目性，提升所提能量优化管理策略的收敛速度。同时，在训练回合间利用累计奖励的大小构造直流微网能量管理的优秀回合集，加强RG-DDPG智能体在训练回合间的联系，最大化利用优秀回合的训练价值。算例仿真结果表明：所提策略能够实现直流微网内能量的合理分配。相较于基于深度Q网络（deep Q-network，DQN）和粒子群算法（particle swarm optimization，PSO）的能量管理策略，所提策略能使直流微网日平均运行成本分别降低11.16%和7.10%。

面向韧性提升的交直流混合配电网协同恢复方法

傅守强, 陈翔宇, 张立斌, 秦超, 曾永康

2023, 56(7): 95-106. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202209024

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交直流混合配电网是未来配电网的重要形态。近年来愈发频繁的极端灾害对交直流混合配电网的安全可靠供电提出了严峻挑战，如何提升交直流混合配电网的韧性水平亟待解决。考虑极端灾害造成的时序故障及其修复过程，提出面向韧性提升的交直流混合配电网协同故障恢复方法，充分协同利用分布式电源、移动式应急电源（mobile emergency generators，MEG）和交直流配电网络动态重构，实现极端灾害下关键负荷的快速恢复。在故障时序发生和修复的过程中，通过远程可控制开关（remote-controlled switch，RCS）实现交直流混合配电网交流部分和直流部分的协同动态重构，从而隔离故障并恢复负荷，同时配合分布式电源、MEG的动态调度形成恢复性孤岛，从而保证关键负荷的快速恢复，提升系统韧性水平。采用二阶锥松弛技术将潮流方程进行凸化松弛，使得优化问题转化为可有效求解的混合整数二阶锥规划模型。采用改进的IEEE 33节点交直流混合配电系统验证了所提方法的有效性，以及考虑MEG实时调度、RCS动态重构和配电网交直流部分协同对于配电网韧性提升的重要性。

桥臂不对称情形下MMC无源性PI控制方法

陈程, 薛花, 扈曾辉, 王育飞

2023, 56(7): 107-116,124. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202211082

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考虑模块化多电平变换器（modular multilevel converter， MMC）桥臂不对称情形，针对环流基频分量不对称引起的dq解耦变换误差问题，提出基于双线性模型的无源性PI控制方法，实现故障相电容电压保持稳定、不对称环流分量的准确抑制、三相并网电流的平衡输出。在abc坐标系下，建立桥臂不对称情形下MMC双线性模型，完成非线性系统控制变量随状态变量同步变化的线性化转换，简化控制器设计，避免dq解耦变换引入的控制误差。从系统全局能量耗散特性出发，设计形式简单的无源性PI控制器，实现子模块电容电压纹波快速抑制，消除桥臂电流不对称性，同时确保闭环控制系统全局渐近稳定运行。基于Matlab的仿真结果验证了所提控制策略能够有效抑制MMC桥臂不对称的不利影响，具有响应快速、稳定性好、鲁棒性强的特点。

惰转并网调相机同期系统定值整定及调整方法

石吉银, 施晟, 王达, 卢万华, 林小园

2023, 56(7): 117-124. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202212038

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调相机在惰转工况下并网，其同期系统定值难以兼顾并网成功率和冲击的要求。分析了调相机的惰转特性，给出了频率变化率的特征表达式和实测方法；研究了调相机电压相对于电网电压的变化特性，总结了同期点出现的规律。规律研究表明，频率差定值满足后调相机电压相量相对于电网电压相量至少应旋转360°的角度，以此为基础推导了频率差定值计算公式。考虑整定频差下同期并网的工况，推导了同期检查继电器相角差定值计算公式。利用同源核相试验完成电压采样通道的标定并测量断路器合闸时间；通过假同期试验完成调相机频率变化率的测量和导前时间的调整。所提方法能满足100%并网概率要求，且可最大限度减小差频并网给调相机带来的冲击，工程现场试验结果证明了所提方法的可行性和合理性。

C型阻尼滤波器内在特性分析及最优应用场景

刘可, 杨放南, 王杨, 李剑武, 王昕, 闫涵, 王轩, 陈鹏飞

2023, 56(7): 125-135. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202203093

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无源滤波器因其成熟的技术和较低的成本而得到了大量应用，其中二阶高通滤波器和C型阻尼滤波器广泛用于新型电力系统谐波问题的治理。然而现有研究缺乏对每种滤波器特性的揭示，使得设计者在选择最优拓扑问题上存在困难。为此，深入研究了2种高通滤波器的拓扑特性，并着重考虑系统电压对滤波器成本的影响，归纳出2种高通滤波器的内在特性以及它们的最优应用场景，并提出可用于低压等级到高压等级的普适性结论，有利于解决滤波器拓扑选择问题并指导滤波器组设计。

基于深度学习的智能变电站通信链路故障定位方法

皮志勇, 朱益, 廖玄, 李振兴, 方豪, 吴沛

2023, 56(7): 136-145. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202210085

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针对智能变电站通信链路故障定位因链路复杂导致排查效率低的问题，提出了基于深度学习的智能变电站通信链路故障定位方法。从智能变电站二次装置网络拓扑出发，构建网络连通矩阵并作为基准，提出了通信链路故障情形下的故障特征表征方法；进一步基于二次装置连接与运行状态之间的逻辑关系，构建全站故障样本集；应用改进卷积神经网络（CNN），搭建智能变电站通信链路故障定位模型，最终通过后台信息初步判定的故障间隔信息与模型输出结果共同实现故障链路精确定位。以220 kV智能变电站部分间隔为例，构建故障样本集，通过结果分析对比了不同定位方法，对比结果表明所提定位方法具有较高的准确率。

继电保护装置缺陷文本专业词典构建及其语言特性分析

刘中硕, 郑少明, 陶畅, 刘一民, 陈乾, 王书鸿, 于逸廷, 薛安成

2023, 56(7): 146-155. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202302001

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继电保护装置缺陷文本缺乏基于专业词典的数据挖掘，对继电保护缺陷定级、诊断和消除支撑不足，无法满足高效运维需求。结合某区域电网继电保护缺陷数据，提出了适用于继电保护装置缺陷的专业词典构建方法，并构建了相关专业词典。首先，汇总了该区域继电保护装置缺陷文本数据，形成缺陷文本语料库；其次，应用基于正则表达式的停用词识别方法，实现缺陷文本中无关字词的剔除；然后，采用机器与人工相结合的方法，构建了缺陷文本分词词典，采用潜在语义分析和决策树分类，实现了同义词合并；然后，通过整合停用词表、分词词典、同义词表，构建了该区域电网保护装置缺陷专业词典；最后，对比了使用词典前后的专业词汇齐普夫分布和语料库信息熵，验证了所构建专业词典的有效性。

基于边缘物联的电力系统二次继保设备测试管控技术

叶远波, 章昊, 王同文, 王志华, 陈勇

2023, 56(7): 156-162,174. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202207053

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为解决变电站继电保护测试自动化程度不高、测试报告管理混乱等问题，提出了一种基于边缘物联的保护装置测试与管控技术。利用云平台的数据存储与处理能力，设计了基于边缘物联的自动测试架构。进一步融合多信息建立基于D-S证据理论的保护设备状态评估，提高保护设备的自动测试水平。通过边缘计算与自动测试装置形成双测试报告，在云平台建立互校机制，并对报告信息采用分级加密技术保证测试数据的安全性及可溯源性。成果应用于工程现场，有效完成了保护设备自动测试、测试报告自动生成以及分级加密，提高保护测试效率与自动化水平。

基于电压数据片段混合模型的锂离子电池剩余寿命预测与健康状态估计

岳家辉, 夏向阳, 蒋戴宇, 周冠东, 徐志强, 张媛, 吕崇耿

2023, 56(7): 163-174. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202208122

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锂离子电池剩余寿命预测及健康状态估计作为储能安全中最为核心的问题，其重要指标往往集中在电池的容量与内阻，但在实际工作中，测量容量需要完整的充放电周期，测量内阻多须外加设备。针对上述问题，基于锂离子电池恒流放电工况，将放电初始片段瞬时压降幅值作为新健康因子，在面对新健康因子数据受噪声污染时，通过多阶Bezier曲线对新健康因子数据进行重构降噪并与循环圈数构建电池经验退化模型；在此基础上，以电压片段来定义电池健康状态，提出新的健康状态评估模型；最后，通过NASA公开的老化数据集与实验平台验证了所提退化模型与估计模型的可行性与有效性。

电化学储能和抽水蓄能电站参与多市场联合运行价值分析

林毅, 林威, 吴威, 江岳文, 林阿竹

2023, 56(7): 175-185. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202209015

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为评估电化学储能和抽水蓄能参与电力市场的运行价值，明确储能的成本效益机制，促进储能商业模式的发展和应用，构建了一种电能量、调频和备用联合市场出清优化模型，将电化学储能和抽水蓄能分别作为市场运营者的调度管理工具应用于联合市场，依据储能参与联合市场前后带来的市场总成本变化以及储能日运行成本，量化对比储能对联合市场所带来运行价值，并通过算例分析两类储能对市场出清价格的影响以及影响储能运行价值的主要因素，以期为储能的规划、建设和运行提供借鉴。

基于去趋势分析的大规模双馈风电场送出变压器差动保护

徐艳春, 范钟耀, 孙思涵, MI Lu

2023, 56(7): 186-197. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202210091

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由于双馈风电场输出的故障电流具有频偏特性且含有较大的谐波分量，当双馈风电场送出变压器发生内部故障时，变压器差动电流中二次谐波与基波的比值增大，使得变压器差动保护面临延时动作的风险；且系统发生故障时，双馈风电场输出的故障电流中存在大量非周期分量，会使得送出变压器中的电流互感器更易发生饱和现象，致使传统变压器差动保护的可靠性降低。提出了基于去趋势分析的大规模风电场送出变压器的差动保护方案。首先，将采样电流通过滑动数据窗进行去趋势分析得到去趋势残差函数，然后，结合电流波形斜率特征完成对变压器励磁涌流及故障差流（包含电流互感器饱和状态下）的有效区分。最后，在PSCAD中搭建了双馈风电场送出系统，在不同工况下验证且分析了所提保护方案的适用性。

基于改进Myerson值法的云储能双层优化运营模型

魏震波, 李银江, 张雯雯, 杨超

2023, 56(7): 198-206. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202212071

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为深度挖掘集中式共享储能与分布式储能的在未来新型能源结构中的作用，提出了一种考虑多主体价值协同的云储能双层优化运营模型。首先，建立了综合利用共享储能规模效应和分布式储能用户互补性的云储能双层模型。其中，上层目标函数为考虑共享储能全生命周期成本的日经济效益最优；下层以用户联盟日运行成本最低为目标，并通过目标级联分析法（ATC）双层并行优化求解。为兼顾各参与主体利益及实现路径，提出改进Myerson值法解决链式联盟成本分摊和用户群带来的维数灾问题。最后，仿真结果表明，该模型可进一步提升社会整体层面上对清洁能源的消纳能力，且所提成本分摊方法能实现多方共赢，为未来用户侧大规模储能应用提供参考。

基于电池簇放电电量的电池堆不一致性在线监测方法

张媛, 夏向阳, 岳家辉, 刘代飞, 王明琦

2023, 56(7): 207-215,227. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202211089

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针对电池在生产过程中难以做到完全一致且在不同运行工况下电池老化程度不一致的情况，为避免大规模储能电站中电池“短板效应”的发生，提出一种基于电池簇放电电量的电池堆不一致性在线监测方法。将储能电站中的放电电量作为特征参数，定量分析电池堆与电池簇放电电量的对应关系，并对二者进行线性拟合，求导得到其变化速率，以实现电池堆一致性的在线监测；将变化速率记录为时序信号，并作为BP神经网络输入来实现短时预测，以达到预测储能电站安全运行的目的。最后，通过对湖南某储能电站实际运行数据进行分析，计算出其预测平均绝对误差为0.406%、均方误差为0.002%、均方根误差为0.489%，均小于0.5%，验证了所提方法的可行性与有效性。

配电网设备资产运检成本影响因素评价分析

罗超月岭, 李智威, 徐祯雨, 唐学军, 李黎, 方钊

2023, 56(7): 216-227. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202302061

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目前，配电网运维检修成本结构模糊、管理相对粗放，易造成地区配置失衡，设备资产运维检修的薄弱环节无法得到合理加强。为此，提出了一种基于贝叶斯平均模型（Bayes model averaging，BMA）-改进灰色关联法的配电网设备资产运检成本影响因素评价分析方法，从经济因素、设备因素、环境因素和网络结构等方面解析影响运检成本的潜在影响因素，基于BMA方法进行关键变量筛选，并采用改进反熵-灰色关联分析法对影响因素的关联度进行量化分析，找到影响配电网运检成本的薄弱环节。以实际供电区域为例，筛选出影响配电网设备资产运检成本的9项关键因素，得到该供电区域的综合评分和建设薄弱项，并结合区域发展的具体情况，验证了该方法的有效性和合理性。

基于AHP-EWM综合赋权和TOPSIS法的多能互补系统综合评价

贾开华, 于云霞, 范秀波, 李茂轩, 王东, 唐翠翠, 冀章

2023, 56(7): 228-238. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202212004

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多能互补系统的运行策略直接影响系统的经济性、环保性和能源利用效率。针对多能互补系统的最优运行策略选取问题，首先基于层次分析法以及熵权法结合的综合赋权法确定指标权重，并引入理想逼近排序法实现运行方式的优劣排序；其次分析了以热定电、以电定热以及遵循运营成本策略下的运行方式；最后通过优化一个电气耦合的多能互补系统确定出6个典型日的最佳运行方式并得出全年混合运行策略。结果表明：供热季遵循以电定热策略较优，供冷季以及过渡季遵循运营成本策略较优。从基于此结果的全年运行周期分析可知：混合运行策略比单一运行策略具有更好的综合性能。

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