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ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
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电网结构的逐步加强和智能电网技术的不断进步，为电力大规模流动提供了基础。对美国、俄罗斯和巴西等国家及欧盟各国的电力流向现状及发展趋势进行了分析和总结，提出了电力流向的主要影响因素，并针对我国实际情况，给出了国外电力流向发展方向对我国电力工业发展的启示。
本文对我国电力流向及规模优化问题展开研究，分别以电力传输成本最小和电价竞争力最大为目标函数构建了优化模型，并介绍了其具体求解算法和参数选取方法。论文利用我国实际数据对两个优化模型进行了进一步的分析计算。在综合考虑两种优化模型计算结果的基础上，给出了未来我国合理的电力流向及规模。
针对电力流向及规模优化的电力系统规划问题，设计并实现了一套软件解决方案。该方案可以实现界面和算法的解耦，并将通用代数建模系统的模型概念引入优化模型的构建中，实现了优化模型与数据间的解耦。这种设计思路使得系统具有较高的扩展性，适用于电力流向及规模优化等仍处于不断发展和完善中的规划问题。
基于分析力学建模、基于多体动力学建模和基于有限元法建模是3种常见的风力发电机组结构建模方法。从历史以及逻辑的角度对这3种建模方式进行了梳理，给出了各自的共同特征与发展前景，并对三者进行了系统比较，为风力发电机组结构建模提供参考。
风电和光伏本身固有的间歇性、波动性在规模化并网后会对电网的安全稳定运行带来不利影响。随着风力发电和光伏发电的快速发展，这个问题日益突出，因此大规模电池储能系统相应技术研究十分重要。能量转换系统（power conversion system，PCS）是电池储能系统的一个重要组成部分，分别对PCS的2个组成部分——变流器和滤波器进行比较分析。结合现有电池技术，认为与传统的包含DC/DC和DC/AC环节组成的变流器相比，仅含有DC/AC环节的变流器与由Z源网络和DC/AC环节组成的变流器，具有能量转换效率更高、控制更简单的特点；与传统L滤波器和LC滤波器相比，LCL滤波器可以更好地抑制高次谐波，有效地降低电感的值，提高系统的动态性能，并且受电网的影响较小；提出了2种新的PCS拓扑结构。
为了使静止同步补偿器(static synchronous compensator，STATCOM)控制系统具有灵活的扩展性、灵活的信息配置功能、高速的传送速率、极短的数据交换时间以及精确的时钟同步，提出了一种用于链式STATCOM的基于EtherCAT总线技术的控制系统。该控制系统采用2个EtherCAT总线网：（1）主控网采用串型通讯方式，从站有数据采集从站、开入开出从站、调节保护从站和暂态故障记录从站；（2）模块网采用星型通讯方式，所有从站经耦合器引出，从站有调节保护从站、暂态故障记录从站以及所有模块从站。调节保护从站和暂态故障记录从站都隶属于2个EtherCAT总线网。该控制系统在调节保护从站、暂态故障记录从站以及所有模块从站中均使用数字信号处理器（digital signals processor，DSP）实现控制，可显著提高信号传输速度和控制速度，能够满足实时控制要求。实验结果表明，该控制系统极大提高了装置的扩展性、配置功能、传输率，达到了精确的同步，可应用于链式STATCOM及其他采用链式换流器的柔性交流输电（flexible AC transmission systems，FACTS）装置中，具有控制目的明确、易于实现、控制效果稳定等特点。
电网规划研究平台是我国首个面向输电网规划的一体化平台系统，完成了大量的设计研究和技术储备工作，是建设国家电网公司大规划体系应用的基础。在回顾平台建设历程的基础上，总结了规划平台系统建设经验，提出了总设计的原则问题，分析了建设的关键点，对规划平台系统的未来发展方向进行了展望，并针对下一步工作提出了建议。
进行高压架空输电线路雷害风险评估，并合理安排防雷改造的次序，对电力系统的经济性和运行安全性十分关键和重要。目前，国内外关于输电线路雷害风险评估还没有确定的评估模型和评估标准。基于改进层次分析法，综合考虑了与输电线路雷害风险有关的各种因素，提出了一种关于输电线路雷害风险评估的简易模型，并进行了算例分析。算例分析验证了该方法的有效性，基本能满足工程应用的要求。
针对500 kV变电站220 kV架空出线多所带来的设备布置难题，对500 kV智能变电站220 kV复合组合电器(hybrid gas insulated switchgear，HGIS)配电装置进行了间隔设备配置整合、布置形式和构架设计。优化布置方案运用了间隔设备整合与布置优化、大跨度母线梁以及联合构架设计、局部双层出线设计等手段，与通用设计500-B-4方案相比，优化布置方案具有设备投资基本相当、占地面积节省34.1%、结构用钢量减少28.6%等优势。
针对国际电力工程设计常用的美国标准ASCE/SEI 7-05—2006《Minimum design loads for buildings and other structures》、国际标准IEC 60826—2003《Design criteria of overhead transmission lines》和我国相关标准GB 5009—2001《建筑结构荷载规范》(2006年版)中设计风速计算方法存在的差异进行比较和分析，并通过统计试验的方法对不同标准进行分析研究，为以后的国际电力工程勘测设计工作提供参考。
与常规变电站扩建时电缆点对点联系的清晰可见不同，数字化变电站中所有智能电子设备(IED)的面向通用对象的变电站事件(GOOSE)信息交互都是通过交换机实现，待联调的设备与其他运行设备可能接入到同一台交换机。扩建过程中必须要消除新设备对运行GOOSE网的影响，但又要保证新设备的二次试验完整性。以芝堰变500 kV信安I线间隔扩建为例，对扩建过程中新设备的安全措施及运行调试方案的实施进行了深入的探讨。
ASCE 74—2009《美国输电线路结构荷载指南》已被许多国家采用和借鉴，了解其内容对我国的电力建设以及参与涉外工程具有重要意义。风荷载是输电塔设计的控制荷载，掌握我国规范与ASCE 74—2009风荷载计算方法的区别对输电塔的设计非常必要。介绍了我国规范与ASCE 74—2009的输电塔风荷载计算公式，比较了基本风速、风压高度变化系数、体型系数、风荷载调整系数、地形影响因子、覆冰风荷载增大系数和斜向风荷载计算方法等参数的计算差异，为输电工程技术人员提供参考。
介绍了西江500 kV同塔四回路大跨越塔的工程概况，对大跨越单塔和塔线体系进行了动力特性分析，并比较了大跨越单塔与塔线体系动力特性的差异。单塔和塔线体系均首先出现x轴弯曲振型，然后是y轴弯曲振型，再是z轴扭转振型；单塔的y轴弯曲振型频率和z轴扭转振型频率低于塔线体系。结果表明：大跨越塔的结构体系布置合理，导线提高了塔线体系的y轴弯曲和z轴扭转刚度。
在总结汽机基础常用规范的基础上，结合实测数据，从控制点振动线速度均方根值和振动线位移两方面研究了典型600 MW机组轴承座振动与基础振动的关系，并对相应规范的严酷程度进行了分析，同时研究了轴承座和扰力点的振动能量构成，为进一步研究机组与基础的振动规律提供了参考。
厂区总平面布置对火力发电厂来说有着举足轻重的作用，与总平面布置相关的投资占整个工程静态投资的10%~15%，而且布置是否优化对投产后的运行管理费用有很大的影响。相对于一般的滨海电厂，华能海门电厂在总平面布置相关方面做出了很多新的尝试，如穿烟囱的输煤栈桥、最大限度地使用明渠取排水等，可为相关工程提供参考。
为减少因逻辑设计、保护信号取信方式、安装调试和检修维护等原因引起的热控保护系统误动停机次数，在总结热控系统故障原因、分析处理经验与教训的基础上，参照《火电厂热控系统可靠性配置与事故预控》和有关规程要求，展开热控系统隐患排查，进行了可靠性综合治理与预控措施专题研究，从防雷与抗干扰、汽轮机监视系统、逻辑可靠性优化、接线与管路、技术与监督管理角度提出了针对性的预控措施。
随着汽动引风机在新建1 000 MW级汽轮发电机组中被逐步应用，相关的辅机故障减负荷（run back，RB）试验受到了越来越多的关注。基于对某台采用汽动引风机的1 000 MW级汽轮发电机组在调试、RB试验中出现问题的分析和总结，提出了送、引风机控制逻辑的优化策略。通过RB试验的严峻考验，证明了该优化策略的可行性，可为其他采用汽动引风机的机组提供相关借鉴。
随着国家节能减排政策的全面落实，要求火电企业逐步拆除已建脱硫设施的旁路烟道。介绍了海水脱硫技术在华能海门电厂超超临界燃煤机组中的成功应用经验，并针对该系统取消旁路烟气挡板存在的实际问题进行分析，认为此项改造的核心问题是控制吸收塔进口烟气温度和防止烟气换热/加热器(gas-gas heater，GGH)、吸收塔发生堵塞，只有实现了这些目标才能确保脱硫系统各项排放指标合格和系统安全运行。在此基础上提出了一系列预控措施和优化技术。
为了降低厂用电、提高机组效率，华能玉环电厂对凝结水泵进行了变频改造。提出了制约凝结水泵深度变频的因素是汽动给水泵密封水压力低和汽轮机低压旁路减温水压力约束，并给出解决方案。进行了凝结水泵深度变频后凝结水系统运行方式试验，包括不同条件下的除氧器上水主阀开度试验、变频控制凝结水母管压力的调节器参数整定、凝结水泵变频泵与工频泵切换试验、凝结水系统故障时凝结水泵变频调节试验等。经济效益分析表明：凝结水泵采取深度变频方式后，除氧器主阀完全开启，节流损失降到最低，凝结水泵电流和转速得到进一步下降，节能效果显著。
研究了E玻璃钢纤维环氧树脂基复合材料输电杆塔结构中拉杆的疲劳性能。采用升降法测定试件条件疲劳极限荷载，分析了试件的条件疲劳极限荷载和位移。试验结果表明，在105次循环荷载作用下，试件疲劳极限应力为246.75 MPa；试件位移幅值随加载次数增加而增加，各试件疲劳试验过程中位移幅值为3.8~4.9 mm；由于试件连接处强度小于复合材料本身强度，试件疲劳破坏均为连接处破坏，设计时应重点考虑连接处强度是否满足疲劳要求。
介绍了扩径导线在国内特高压交流输电线路工程中的应用情况，并依托1 000 kV锡盟—南京特高压交流输电线路工程，在电气特性、机械特性和经济性等方面对常规导线和扩径导线进行了比较。通过比较分析可知，对于特高压交流输电线路工程，在满足输送容量的前提下，采用扩径导线既可以满足电磁环境的要求，又可以有效降低工程投资，对建设“环境友好型、资源节约型”的特高压交流输电线路具有现实意义。
大高差输电线路施工中，货物运输最经济的方式为索道运输方式。索道运输系统包括工作索、支架、货车、驱动装置、地锚等，其中驱动装置是索道运行的关键机具。在研究各施工单位现有索道施工的基础上，研制了新型驱动装置，使其适合高差达1 700 m的500 kV丹巴—大杠输电线路工程施工，为项目的顺利完成提供了技术保证。
作为经济发达地区，江苏省迫切需要发展天然气发电等清洁能源建设。为促进燃气发电产业的健康有序发展，对江苏省现役的4个9F级燃机电厂的生产情况进行调研，总结了2009—2011年期间的电厂成本情况，定量分析了影响电厂发电成本的几个因素，认为天然气价格、发电小时数以及机组运行方式对现役机组的运营成本有重要影响。最后指出，积极落实气源、争取较高的机组利用小时、适当改进机组运行方式，可有效降低机组的发电成本。
火电厂生产工艺环节较多，任何一个工艺环节的节能降耗工作，其意义都是显而易见的，特别是在最近几年烟气脱硫系统投入运行后，这方面节能运行的潜力尚可发掘。在机组运行时保持锅炉炉膛负压不变的情况下，通过改变增压风机入口负压设定值，研究增压风机和引风机消耗的总电功率的变化趋势。最终得出在试验压力范围内，不同的机组负荷下，引风机和增压风机总功率消耗均随增压风机入口压力增大而降低的结论，为火电厂的节能降耗工作积累经验，并为运行调整指明方向。
在输电线路途经山区及高山大岭时，张力放线牵张场选取困难，一般在线路中心线放线无法设置牵引场或张力场，需要采用转向滑车进行转向布置。转向滑车的设置关系到架线施工安全和施工质量。依据导则和工程实际经验，论述了现场如何确定转向滑车的数量和位置以及转向滑车地锚的方向。
对国内900 mm2 六分裂导线采用3ד一牵2”放线方式的滑车悬挂方法进行了分析和改进。使用专门研制的三轮放线滑车挂架，使铁塔每极悬挂3个三轮放线滑车的布置和悬挂方式更加简单，将绝缘子、滑车进行同步安装和悬挂，减少了施工安装环节，提高了张力架线的总体施工效率，保证了铁塔的良好受力，为后序紧线施工和附件安装操作提供了方便。
采用传统的架线工艺进行特高压输电线路架线施工时，部分常规的机械设备不能满足负荷要求，需要进行设备改造或者购置新设备。为此，提出了新型的2ד一牵三”张力架线工艺，使现有机械设备基本满足要求，避免了大量采购新设备，达到了节约资金、提高施工效率的目的。
500 kV海南联网工程后续抛石保护工程具有施工难度大、施工设备自动化程度高、涉及技术领域广泛的特点。介绍了该工程建设前期进行的海底电缆现状调查、设计论证、试验研究，以及施工中石料的制备、工程控制等工作。工程中采用的落石管技术、水下机器人检测装置均代表了世界海洋工程技术发展水平，对国内海洋工程技术发展与工程测量装备研发具有参考意义。
