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2024年 第57卷 第10期    刊出日期：2024-10-28

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专稿

中国电动汽车发展及车网互动对新型储能配置的影响

周原冰, 龚乃玮, 王皓界, 肖晋宇, 张赟

2024, 57(10):  1-11.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405058

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电力系统新型储能发展预期高，但存在与其他灵活调节资源统筹考虑不足的问题。随着电动汽车持续快速发展，未来电动汽车车网互动必将影响新型储能需求，新型储能规划必须与电动汽车发展统筹考虑。通过分析影响电动汽车发展与车网互动调节能力的关键因素，研判中国电动汽车的发展规模，结合电动汽车用能习惯与电力系统调节需求，构建了中国电动汽车灵活性潜力研究模型，并从系统全局优化角度，评估车网互动灵活调节能力，分析了对中国及其7个区域新型储能配置的影响。

面向现代智慧配电网的二次系统规划

基于压缩开关候选集合的分布鲁棒配电网重构方法

杜浩程, 李世龙, 巨云涛, 张晋奇

2024, 57(10):  12-24, 35.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202403022

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在大规模多时刻配电网重构（distribution network reconfiguration，DNR）问题中，大量待优化的开关严重降低了配电网重构的求解效率。针对此问题，提出了一种压缩开关候选集合的分布鲁棒配电网重构模型，该模型分为2个阶段，第1阶段以最小化系统有功网损为目标函数，使用最优匹配回路流法压缩开关候选集合，第2阶段以最小化取电成本和开关动作成本之和为目标函数，并构建以电源点容量为限值的机会约束，采用基于Wasserstein球的分布鲁棒方法处理分布式电源的不确定性，利用对偶转换方法对目标函数中的最坏情况期望和机会约束进行确定性转换，将模型转化为一个混合整数二阶锥规划问题。最后，对33节点和辽宁盘锦45节点系统进行了数值实验，证明了所提模型能够有效提升计算效率，与鲁棒模型和随机规划模型相比，决策者可以通过改变样本数量和置信度来调整模型的经济性和保守性。

一种增强稳定性的储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法

李世龙, 李龙江, 刘欣博, 张华

2024, 57(10):  25-35.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202402009

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直流微电网中，为了补偿恒功率负载的负阻抗特性，须加快混合储能系统响应速度，充分发挥其性能。针对微电网的储能变流器，提出了一种基于混合势函数理论的线性自抗扰控制参数整定方法。首先，推导储能变流器的自抗扰传递函数。接着，对含混合储能系统、恒功率负载的直流微电网进行稳定性分析，得到考虑扩张状态观测器带宽ω₀的混合势函数判据，为储能变流器自抗扰控制的线性扩张状态观测器带宽和状态误差反馈控制参数的整定提供了重要依据。实验结果表明，所提方法响应速度快，抗扰性强，能够补偿恒功率负载的负阻抗特性，保障了直流微电网系统的稳定性。

配电网柔性度对分布式发电消纳的影响规律和机理分析

梁海深, 王康丽, 宋红宇, 郝金娜, 肖峻

2024, 57(10):  36-45.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202311092

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电力电子柔性化和分布式发电（DG）消纳是配电网研究的2个热点问题，揭示了配电网柔性度对DG消纳的影响规律和机理。首先，介绍了配电网柔性度的概念，并改进了柔性度的定义。然后，以典型接线模式和IEEE RBTS-Bus4扩展算例为研究对象，观察随柔性度升高时DG消纳率的变化，并分析规律和机理。研究发现，配电网柔性化并非都能提升DG消纳，存在一个起效条件：智能软开关（soft open point，SOP）某一侧馈线存在DG相对负荷的盈余，同时另一侧存在DG缺额。然而满足起效条件后，消纳率和柔性度之间的规律性仍未显现。提出分析消纳提升限制条件和按SOP安装次序观察的2种方法，发现了隐藏的规律：当存在消纳提升可用空间且无SOP容量限制下，或者同一SOP安装次序下，柔性度和消纳率才具有正相关关系。发现的规律机理为指导配电网的柔性化发展和DG消纳提供了新的理论依据。

基于数据物理融合驱动配电网三相线性化潮流及线损分析应用

穆怀天, 廉洪亮, 刘娟, 李艳琼

2024, 57(10):  46-56.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202402028

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分布式电源规模化并网引入了下垂控制等非光滑本地控制约束，易导致传统基于前推回代法的潮流计算方法收敛失败，且由于分布式电源并网改变系统潮流方向，导致传统等值电阻法、压降法等理论线损计算方法不再适用。为解决上述问题，提出计及有载调压变压器调压、分布式光伏下垂控制的光滑化模型，构建了基于数据物理融合驱动的三相配电网线性化理论线损快速计算模型。在传统基于稳态运行特性线性化、一阶泰勒展开线性化的基础上，利用偏最小二乘法补偿线性化误差。相比纯物理驱动线性化，在负荷重载条件下仍具有较高精度；相比于纯数据驱动线性化，能够保留支路拓扑信息，适用于开关状态变化场景。所提模型仅对线性化误差进行拟合补偿，在保证线性化精度的前提下，极大地提高了潮流模型的收敛性与计算效率，且能够适应不同负荷水平实现精确误差补偿。基于实际42节点三相配电网系统仿真，验证了所提模型具有较高精度，且能够实现配电网理论线损鲁棒、快速计算。

融合群体智慧的分布式智能电网高效发展管理策略

于宗超, 文明, 李湘华, 谢欣涛, 杨洪明

2024, 57(10):  57-68.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202312024

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针对不同资源禀赋下分布式智能电网建设策略难以精准投资的问题，提出了一种融合群体智慧的分布式智能电网高效发展管理策略。首先，依托海量分布式智能电网发展规划数据，利用Ward凝层聚类，从运行、规划及发展3个方面构建分布式智能电网发展最优指标集；其次，结合指标类型拟合其概率分布函数，确定各指标阈值区间，实现指标的客观打分；然后，构建基于群体智慧的分布式智能电网发展精准投资评估体系，利用指标横纵差异度驱动群体智慧重新赋权，实现分布式智能电网建设策略的合理评估；最后，通过计算发展规划投入产出比形成闭环反馈，实现分布式智能电网高效发展管理。通过对某省10000组发展规划数据的分析评估，验证了所建体系的合理性。

基于博弈论均衡的风险防控经济调度分析

王麒翔, 韩震焘, 梁毅

2024, 57(10):  69-77.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202402032

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为了评估电力系统中各发用电主体的成本及效益，需要对经济调度问题的博弈论均衡点开展研究与分析。随着新能源机组的大量接入以及用户绿色用电意识逐步提升，电力系统的发、用双侧均呈现新特征。首先，新能源机组的低边际成本特征、系统运行风险防控需求和用户侧的绿电需求都将对经济调度问题的数学形式产生影响。同时，传统解析方式在求解非线性均衡问题时也面临变量多和求解难等问题。为解决上述难题，首先提出了考虑绿电生产与消纳的电力系统风险防控经济调度数学模型，然后提出了基于最优响应法的博弈论均衡求解算法。通过算例分析，评估了可再生能源产消情况下的经济调度问题博弈论均衡情况，并对电力系统发电侧的投资规划提出了相关建议。

新型配电系统保护与控制关键技术

注入电流分布特性辨识的配电网故障选线方法

王晓卫, 岳阳, 郭亮, 王雪, 王毅钊, 张志华, 杨峰峰

2024, 57(10):  78-89.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202401043

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针对谐振接地系统单相接地故障特征微弱，基于故障特征的选线方法灵敏度和可靠性降低的问题，提出一种主动注入信号辨识的故障选线方法。首先，推导了注入电流受线路对地导纳影响下的分布特性，利用此分布特性构造选线判据。然后，从不同角度分析了注入信号对系统运行的影响，选择适宜参数的注入信号。考虑降低注入频率能够提高主动注入式选线方法的耐过渡电阻能力，故选择注入低频信号。测量注入信号后各条馈线的零序电流，选择稳态零序电流时间窗，利用Prony算法辨识各条线路零序电流中25 Hz电流幅值完成故障选线。最后，Pscad仿真和现场实测波形验证结果表明，该方法在不同故障场景下均能准确实现故障选线，且具有良好的耐过渡电阻能力。

计及联络开关投切的有源配网电流速断保护定值优化方案

程诺, 陈大才, 陈雪, 阮筱菲, 韦舒清, 韩哲宇

2024, 57(10):  90-101.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202402026

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含联络开关的有源配电网网架结构复杂、运行方式变换频繁，给依赖于静态网络拓扑和固定运行方式的传统电流保护正确动作带来很大影响。对此，提出了一种电流速断保护定值优化方案，由配电终端实时监测开关量信息，上传主站获取拓扑关联矩阵，并结合光伏电源输出特性，自适应调整保护定值。该方案可以在考虑逆变型电源出力波动性的前提下，有效增强保护应对不同网络拓扑变化的能力，通信压力小。仿真结果表明：所提方案能有效增加I段保护范围，受分布式发电（distributed generator，DG）出力影响小，可以适应配网拓扑结构变化。

基于超导磁储能的光伏场站送出线路距离保护

戴志辉, 柳梅元, 韦舒清, 朱卫平, 王文卓

2024, 57(10):  102-114.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202403054

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受光伏逆变器控制策略影响，光伏场站呈弱馈性和电流相位受控特性，导致送出线路光伏侧距离保护的测量阻抗无法正确反映故障所在位置，抗过渡电阻能力大大下降。根据送出线路系统的故障分量序网图推导出线路短路阻抗的求解方程组，同时基于光伏场站直流母线接入的超导磁储能（superconducting magnetic energy storage，SMES）改变传统的低电压穿越控制策略，通过控保协同消除方程组中的未知量，进而对线路短路阻抗进行求解，提出了基于超导磁储能的光伏场站送出线路距离保护方案。与现有推导线路短路阻抗的方法相比，该方法不存在近似计算，计算准确度得到很大提升；且相比于其他控保协同方案，该方案在保证距离保护可靠动作的同时也兼顾了故障期间光伏场站对于电网的无功支撑，其低电压穿越能力不仅没有被削弱，反而得到一定的提升。

考虑容量限制的构网型光储系统惯量与一次调频参数优化配置方法

胡英杰, 李强, 李群

2024, 57(10):  115-122.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202404142

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随着电力系统可再生能源占比不断提高，系统的惯量水平逐步降低，通过配置储能使光伏发电提供惯量与一次调频支撑成为应对频率稳定性问题的有效手段。过小的频率支撑参数无法充分利用光储系统的调频能力，而过大的参数将导致暂态过程中储能或变流器功率越限，引发设备损坏风险。为此，提出了一种考虑容量限制的光储系统惯量与一次调频参数优化配置方法。首先，基于构网型光储系统的控制方程建立了频率偏差、频率死区、一次调频系数与变流器出力间的解析关系，从而推导出保证变流器和储能出力不越限的一次调频系数的可行边界。其次，以光储系统容量限制和其参与暂态频率支撑的动态方程为约束，建立了最大化频率最低点的光储系统频率支撑优化模型，以确定最佳的虚拟惯量系数。最后，仿真分析验证了该方法可在多种场景下充分利用光储系统的暂态频率支撑能力，并满足容量限制。

基于虚拟惯性参数可行域的直流微电网高频振荡抑制

王锐, 赵学深, 张新慧, 彭克, 许洪璐, 孙浩玥

2024, 57(10):  123-132.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202402023

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针对不合理虚拟惯性控制参数引发的直流微电网高频振荡失稳问题，提出了低通滤波器等效建模方法，建立了直流微电网的降阶模型及其电压闭环传递函数。从保证直流微电网小扰动稳定性角度出发，定义了以下垂系数和低通滤波控制带宽为参数空间的虚拟惯性参数可行域概念。基于电压闭环传递函数得到的零极点，提出了虚拟惯性参数可行域求解方法，该可行域为直流微电网的虚拟惯性控制参数设计提供了切实可行的指导依据。最后，利用PLECS软件搭建了基于开关模型的直流微电网仿真算例，多组仿真结果均验证了降阶模型和虚拟惯性控制参数可行域的有效性。

基于D-S证据理论的配电网接地故障原因综合辨识模型

胡云鹏, 都成刚, 齐军, 郑日红, 阿敏夫, 张浩, 梁永亮

2024, 57(10):  133-142.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405007

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单相接地故障（single-phase-to-ground fault，SPGF）是配电网中最常见的故障，严重影响配电系统的可靠性和安全性，准确辨识SPGF可以提高配电网接地故障处理的精细化水平。首先，从故障波形中提取能有效反映不同接地故障原因的多域特征组成候选波形特征集，通过多元方差法分析波形特征与接地故障原因的相关性，筛选识别接地故障原因的有效特征；然后，分别设计基于极限学习机和支持向量机的故障原因辨识模型，利用Dempster-Shafer（D-S）证据融合理论对模型的识别结果进行融合，建立了接地故障原因综合辨识模型；最后，基于现场数据对所建立的综合辨识模型的有效性进行了验证，结果表明综合辨识模型优于任何单一辨识模型，验证了该模型的优势和可行性。

应对非常规安全风险的新型电力系统规划、运行与控制关键技术

计及新能源场站黑启动时空支撑能力的分区目标网架优化

王瑞欣, 孙吉广, 刘艳, 程伦, 许婷, 孙广辉

2024, 57(10):  143-149.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202403073

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为提升新型电力系统的非常规安全防御能力，提出了计及新能源场站黑启动时空支撑能力的分区目标网架优化方法。首先，基于新能源场站黑启动时空支撑能力定义了扩展黑启动电源；其次，以最小化分区内电气距离之和和分区间联络线数目为优化目标，将扩展黑启动电源转化为分区数量约束，并同时计及功率平衡、分区连通性、灵活性资源等约束，建立了计及扩展黑启动电源的分区目标网架整数线性规划模型；最后通过仿真系统验证了所提方法有助于新能源场站黑启动分区恢复决策。

考虑源网协同支撑作用的含新能源电力系统网架重构决策优化方法

周健, 冯楠, 季怡萍, 冯煜尧, 王帅, 李少岩

2024, 57(10):  150-157.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202312022

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面对复杂多变的国际形势和日益增多的极端事件，研究新能源高比例接入下的系统恢复方案，对完善新型电力系统安全防御体系具有重要意义。在此背景下，提出一种含新能源电力系统网架重构决策优化方法。首先，基于核密度法对新能源出力不确定性进行分析建模；其次，考虑新能源并网和运行对网架强度的要求，实现了新能源多场站短路比约束的线性化建模；在此基础上，建立了能协同新能源、储能、常规机组和输电网络恢复的网架重构优化模型，并提出双层优化策略以提升模型求解效率。基于新英格兰10机39节点系统的算例结果验证了所提方法的有效性。

考虑柔性资源协同互动的配电网灵活性评估方法

刘志文, 李岩, 邵冲, 范心明, 曾庆辉

2024, 57(10):  158-165.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202403021

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提出一种考虑柔性资源协同互动的配电网灵活性评估方法。首先，构建包含协同调节能力、协作效益质量和电网可靠性三方面的灵活性评估指标体系；其次，采用高斯混合模型构建了典型运行场景，采用层次分析法和随机森林模型分别确定评估指标的主观权重与客观权重，并通过双层评估流程，计算得到各典型场景下的评估指标值；然后，根据典型场景的出现概率，加权得到各个柔性资源接入方案的综合灵活性评估指标值；最后，通过54节点配电网算例分析，验证了所提方法的可行性和有效性。

基于改进凸松弛的新能源电网概率最优潮流快速计算方法

崔伟, 柴龙越, 王聪, 王炜, 汪莹, 杨仑

2024, 57(10):  166-171.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202311067

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现有概率最优潮流计算侧重于概率计算方法的设计和改进，难以从本质上提高概率最优潮流的计算效率。为此，以交直流新能源电网为研究对象，考虑风电、光伏发电的不确定性，建立交直流互联新能源电网概率最优潮流模型。首先，提出一种改进凸松弛技术处理非线性非凸潮流方法，将其转化为凸规划形式下的概率最优潮流模型；其次，利用Nataf变换处理非正态分布随机变量间的相关性，进而采用结合拉丁超立方采样技术的蒙特卡罗模拟法（monte carlo simulation，MCS）进行求解以降低MCS的计算量；最后，通过改进的IEEE 39节点、118节点以及500节点系统验证所提方法的有效性。

数字化技术驱动的新型配电网

计及多维性能评估的新型配电网光伏选址定容方法

陈奇芳, 李若凡, 夏明超, 吴迪, 邵尹池

2024, 57(10):  172-178, 207.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202311027

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提出了一种计及多维性能评估的新型配电网光伏选址定容方法，首先，形成了涵盖电能质量、供电能力、光伏接入效果的多维度评价体系，构建了基于主客观组合赋权-模糊评价的接入方案综合评价方法；其次，将综合评价与优化选址定容过程有机结合，形成了评价-选取一体化的光伏选址定容优化模型，采用非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm-II，NSGA-II）实现了全年光伏差异化出力条件下的最优接入位置、容量获取；最后，算例验证表明：所提方法不仅显著降低了节点电压偏差和线路传输压力，而且在更全面技术性能评价范围内具有更优的光伏接入特性和多指标综合性能，并提升了光伏配置合理性和资源效率，可有效支撑新型配电网的发展需求。

考虑居民用户动态行为的负荷聚合商决策分析

赵先海, 刘晓峰, 季振亚, 李峰, 刘国宝

2024, 57(10):  179-189.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202404045

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负荷聚合商充分发掘负荷的需求响应潜力，对于节能减排具有重要意义。为研究居民行为对聚合商决策的影响，提出考虑居民用户动态行为的负荷聚合商决策分析方法。首先，考虑居民参与需求响应的多重影响因素，基于马尔可夫生成有限理性决策行为模型，从而预测用户参与度；其次，采用信息间隙决策理论来处理用户参与度不确定性问题，将聚合商分成风险投机型和风险规避型；最后，量化评估机会利润和风险损失，具有不同风险偏好的聚合商据此选取适宜的负荷削减策略，以确保期望收益的最大化。算例结果表明：居民用户信息不完整时，该方法能够有效处理居民用户参与需求响应的不确定性问题，负荷聚合商能够更合理地进行决策以保证期望收益。

考虑平衡端点相位不对称及光伏接入的低压配电网三相潮流模型

周洋, 黄德志, 李培栋, 冀凯琳, 刘学峰, 谭洪

2024, 57(10):  190-198.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202408058

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考虑到光伏逆变电源接入低压配电网的多样接入方式和复杂控制策略，建立了光伏逆变电源的三相电压与功率相对于中性点的控制模型。在此基础上，进一步提出了一个综合考量平衡端点相位不对称性以及光伏逆变电源接入因素的低压配电网三相潮流计算模型。为了验证该模型的有效性和准确性，在经过修正的IEEE 13节点测试系统上进行了仿真实验。仿真结果表明：所构建的模型能够精确、高效地计算包含光伏逆变电源在内的低压配电网三相潮流，为低压配电网的规划与运行提供了有力的理论支持和技术手段。

电网

近年中国全社会用电量与经济增速差距分析及展望

王向, 谭显东, 张成龙, 刘青, 张一凡

2024, 57(10):  199-207.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405136

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2020—2023年，中国全社会用电增速持续高于经济增速，引起广泛社会关注。通过构建体现行业与居民生活统计差异的用电增速与经济增速差距解析模型，实现全面解析用电增速高于经济增速的动因。经测算发现，2020—2023年，用电增速持续高于经济增速，主要是受电气化、数字化、智能化等影响，第二产业用电增速高于其增加值增速；制造业中高耗能行业的影响最大，同时电气机械和器材制造业、计算机/通信和其他电子设备制造业等装备制造业的影响在增强；2022年气温的影响较为突出。综合研判，2030年前中国用电增速总体上仍将高于经济增速，即电力消费弹性系数仍将大于1。

可变速抽蓄机组转子绕组新型主保护方案性能分析

白珈宁, 桂林, 刘苗, 李岩军, 高晨光, 曹天植, 严乙桉

2024, 57(10):  208-217.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202402020

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丰宁可变速抽蓄机组的投运使得其转子绕组保护方案的配置备受关注。运用多回路分析法，对湘潭电机厂制造的12 kW交流励磁样机所有实际可能发生的转子绕组内部故障进行了仿真，在此基础上对基于定子分支谐波环流的转子绕组新型主保护方案的性能进行了分析，并进一步明确了新型转子绕组主保护方案不能动作故障类型及相应的改进措施，为后续国产化示范项目中可变速抽蓄机组的稳定运行奠定基础。

基于高频阻抗谱的干式空心电抗器匝间短路故障诊断方法

刘贺千, 张健, 张海月, 杨洪达, 陈世玉, 申昱博, 王磊

2024, 57(10):  218-224.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202309025

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提出了一种利用宽频阻抗谱对干式空心电抗器匝间短路故障进行有效检测的方法。首先，依据多导体传输线理论构建高频下完好电抗器的等值分布电路模型，并且根据分布等值电路参数计算公式构建其等值仿真模型，分析电抗器宽频阻抗谱的高频特性；其次，对发生匝间短路故障电抗器的宽频阻抗的幅度谱和相位谱进行仿真，分析电感参数变化对电抗器阻抗谱谐振频率的影响规律；最后，在实验室中对小型干式空心电抗器进行试验测试，验证了该方法的有效性。