火力发电厂储能调频系统应用研究 袁文伟
储能技术在山西电力系统调频领域的应用
升， 储能设 备投运后发电机合并出力如图１ 所 示。 储能的功率 率 多数 时 间 可 达 Ｎ３ Ｍ Ｗ／ ｍｉ ｎ ， 未 出现 明显 失稳 现 象 。 平 均
指 令 响应 能 力 何以下技 术优 势 ：（ １ ） 响应速度： １ Ｓ ；（ ２ ） 功 负荷２ ５ ０ Ｍｗ ， 平均 调 节 速 率２ ． ６ Ｍ Ｗ／ ａｉ ｒ ｎ ， 储 能 设 备稳 定 运 率精 度 ： ９ ９ ％；（ ３ ） 调节 范 围： ２ Ｘ 储 能 额 定功 率 ；（ ４ ） 快 速 折 行 。 总Ａ Ｃ Ｅ 指 令 调节 ３ ９ ３ 次， 储 能 系统 充 放 电循 环总 次 数 ５ ３ ０ 返： 上调 下调瞬 『 白 】 转换。 次。 Ａ ＧＣ 性能指标显著提升。 平均调节速率６ ＭＷ／ ｍｉ ｎ ， 平
某 发 电厂２ 号机 组 储 能 系 统 本 体 为户 外 集 装 箱 布 置 ， 共 ｋ ３ ＝ １ ． ４ ４ ０ ２ ， 平均 综 合指 标ｋ Ｄ 提 升至３ ． ０ ９ ２ ８ 。
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Ａ Ｇ Ｃ 指令
一
机 蛆 出力
合 并 出 力
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昌
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节能力较弱， 超净排放改造后机组调节能 力进一步下降频繁 联 动控 制 。
快速 调 节 会增加 火 电机 组 磨 损 和发 电煤 耗 ， 对 机 组安 全运 行 ２ ０ １ ５ 年ｌ １ 月３ １ ］ ｌ １ 时起， 某 电 ２ 号机 组 储 能 调 频 项 目正 带来 风 险…。 式 投入 山西电网Ａ Ｃ Ｅ 模 式运行， ｌ １ 月３ 日至 ｌ １ 月７ 口 ＡＣ Ｅ 模 储 能 技 术 的 应 用对 火 电机 组 Ａ ＧＣ 调 节 能 力有 明 显 的提 式 运 行 期 Ｉ ＇ ｔ ｑ ２ 号机 组 与 储 能 系 统 运 行 稳 定 ， ２ 号机 组 训 节 速
+郑建斌 储能调频技术在火力发电厂应用中的注意事项 终版
2）调整运行方式，减小其中一个母线段的负荷，不考虑母线实际需求负 荷与储能系统的放电负荷，存在安全隐患，可能会出现高厂变有功功率 倒送现象，造成测量反向、保护误动等问题。
• 根据厂用电新规中的负荷统计方法核算变压器的容量裕度；适当调整运 行方式，保障预留出储能系统所需要的容量需求；实时监控高厂变容量 ，容量超出，立刻切除储能系统。
邮编：030000
5 储能系统的可研概算
• 编制依据及深度： 《火力发电工程经济评价导则》； 《火力发电厂可行性研究报告内容深度规定》； 业主方提供的设计输入资料及其他要求。
• 编制原则： 项目划分及费用标准，按国家能源局发布的《火力发电工程建设预算编制 与计算规定》（2013年版）； 定额选用、人工工资、材料预算价格、编制基准期价差、设备价格、取费 标准等均需按照国家及地方有关规定计算。
汇报完毕！ 期待与您的合作！ 谢谢！
地址：中国山西省太原市迎泽区迎泽大街255号 电话：0351-8232550 Add: No.255 Yingze Street, Yingze District,
Taiyuan City, Shanxi Province,China Tel：15203518100
AGC指令
AGC指令
机组DCS系统
储能控制系统
储能系统出力指令/ 储能系统运行状态信息
3MW PCS
储 能 设 备
ESS
1.48MWh
主变压器
电网
高厂变
3MW
3MW
PCS
PCS
ESS 1.48MWh
ESS 1.48MWh
储能系统在火力发电厂联合调频应用
储能系统在火力发电厂联合调频应用摘要：目前，随着科技水平的不断发展，我国的储能系统也在不断的发生改变，对于不同类型的储能系统来说形式多变、繁琐复杂。
所以，在对不同类型的储能系统进行优化升级的过程中，面对的问题也多种多样、进行决策时的变量也比较复杂以及对所应用的模型求解速度也较为缓慢。
因此，为了进一步改变这种情况，我们应对其进行优化、升级，可以合理有效的结合火力发电原理进行科学调节形成一个新型的发电系统。
从而降低能源在个别季节的过度不合理的消耗，维持能源的稳定平衡状态，推动创新性发展。
同时，我们可以采取调频、优化升级的方式来完善系统中的不足与缺点，简化所产生的问题矛盾等。
基于此，本文通过文献分析法和笔者以往的工作经验，对储能系统在火力发电厂进行的联合调频应用进行分析并提出了一些策略。
关键词：储能系统；火力发电厂；联合调频；应用分析引言发电侧储能调频是目前储能系统在电力行业应用中很少有的有收益应用，储能系统在用户根据电力市场监管机构制定的区域并网发电厂辅助服务考核规则，按ACE调频效果考核的原则，考核指标包括调节的速率、精度和相应时间，对电网ACE控制贡献大的，获得ACE补偿相应就高，补偿价格以元/MW为单位。
1、储能调频系统概述1.1储能调频技术特征储能调频技术是通过对频率的调节，对一些电能机组进行系统性的干预，来减少在电能传输过程中的电能损耗，优化储能调频技术是解决电能供应不足的主要手段之一，由于在各方面的联网效率的不平衡问题，导致一些短时间的局部频率不一而导致一些短时间电能供应不足的现象时有发生，而且这些短时间的电压升高会导致电能损耗极大。
因此，我们要通过调频的方式对此项问题进行处理，从而减少在这个过程中，电能的损耗问题，使电能的损耗降到最低，进而使电能达到合理的要求之内，解决电能供应不足的问题。
1.2主要热储能技术对比目前，由于热储能技术会受媒介的影响而呈现出不同的储热方式，其媒介特点不同呈现出的储热方式也就不同。
储能调频电站高效运维研究与应用
储能调频电站高效运维研究与应用摘要：结合广东某电厂储能调频项目进行分析并通过调整K值，解决空调出力，更换电芯，远程监控，规范消缺等方式，有效改善了储能调频电站运维情况。
关键词：储能调频；综合调频性能指标K1研究背景及意义1.1立项背景储能调频系统，能够提高机组调频性能，迅速并有效地解决区域电网调频资源不足的问题，改善电网运行的可靠性及安全性，对构建坚强型智能电网并改善电网对可再生能源的接纳能力具有重要意义。
2018年12月份广东某电厂储能调频项目投入试运行，至今已服役两年，取得了较好的经济效益。
作为南方电网火电厂侧首个储能调频项目，先行先试，摸着石头过河，走出了储能调频电站建设、调试、运营高质量发展的新路子，由“先行先试”稳健走向“先行示范”。
作为南方电网火电厂侧首个储能调频电站，先行先试，无现成的经验可以借鉴，在检修管理及运行值班管理方面也在不断摸索，旨在简化工作流程，提高工作效率，形成成熟规范的工作模式。
广东某电厂储能调频系统采用二拖一的模式，两台机组共享一套储能系统，即两台机组同时运行时只能一台机带储能系统参与调频市场；单机运行时，运行机组带储能系统。
所以当带储能这台机组将要停运前，需要把储能系统退出，再投入到另一台机组运行。
原机组退运储能后，如果不及时调整调频市场报价，其会继续中标，但由于没有储能电站的参与，其K值会下降，直至K值低到不满足中标条件为止。
若该机组下次带储能电站运行，第1天需先将储能切换至该机组运行，做8小时的K值测试，此K值要第3天才能参与辅助调频市场竞标，既第1天和第2天储能将没有收益。
为减少储能切换的收益损失，提高盈利能力，可通过优化储能系统切换机组运行方式，提前谋划，保持储能的持续竞争力，提高储能收益的稳定性。
2019年储能系统也出现了储能系统K值及收益下降的问题，随着其他储能调频电站的陆续投运，储能调频市场的竞争愈加激烈。
为保持广东某电厂储能调频电站的持续高效运营、保持竞争优势，厂召开专题分析会，并制定了整改计划，经2020年全年的摸索和实践，成功探索出一条成熟高效的储能电站运维模式。
储能电池辅助火电机组二次调频的设计与应用
储能电池辅助火电机组二次调频的设计与应用赵 磊1 王明明2 崔进波3 咸秀超4（1中国电建集团核电工程有限公司 2.国网山东省电力公司经济技术研究院3.山东电力工程咨询院有限公司4.山东电力工程咨询院有限公司）摘 要：为充分利用电池储能在辅助火电机组二次调频中的优势，对电池储能参与火电机组二次调频的设计方案进行设计与优化。
以山东某电厂为例，针对储能系统在二次调频方面的优势，分析储能辅助火电机组二次调频的过程和原理，在此基础上对电池储能辅助该火电机组二次调频的建设方案进行了设计。
文中分析了控制策略对二次调频效果的影响，选取基于区域控制偏差（Area Control Error，ACE）信号的控制策略。
根据政策文件对项目的收益进行了分析，证明该设计方案可以大幅提高二次调频性能，且经济性良好。
关键词：储能电池；二次调频；控制策略；补偿收益0 引言随着近些年风电和光伏等新能源接入电网容量的迅速增加，其间歇式发电的特性导致电网对调节容量的需求增加，而新能源发电自身又不具备参与频率调节的功能，原有传统机组则需要承担这些新能源发电带来的调频任务。
以山东电网为例，目前电网二次调频主要依靠火电机组。
火电机组具有响应时滞长、机组爬坡速率慢的特性。
如果频繁进行大范围的调节，一方面会对机组设备造成影响，不利于机组的稳定和经济运行；另一方面，机组进行的超低排放改造也在一定程度上限制了火电机组的调节速率，降低了调节性能。
电化学储能电池系统辅助火电机组进行二次调频，具有响应时间短（<100ms）、调节速度快（空载至满载的调节时间<20ms）、调节精度高的特点。
储能辅助火电机组二次调频既可以提高火电机组调节性能，也能显著减少电网所需调频备用容量。
而且由于电池储能系统响应速度快、运行灵活，可以在满足系统调频需求的同时产生动态效益。
本文针对电池储能辅助火电机组二次调频的特性，基于山东省某火力发电厂储能调频项目，研究储能辅助火电机组二次调频的配置、控制及工程建设方案，并对其经济性进行分析。
火电厂储能调频系统的有效应用研究
火电厂储能调频系统的有效应用研究发布时间：2022-02-16T06:34:00.991Z 来源：《科技新时代》2021年12期作者：李红波[导读] 随着电化学储能技术的发展，电化学储能系统的成本也逐步下降。
在电力市场的改革过程中，大规模的储能调频系统在电力系统中得到应用，成为改善电网运行安全稳定性，提高发电企业经营效益的有效手段。
国电电力发展股份有限公司宣威分公司云南省曲靖市宣威市 655410摘要：随着电化学储能技术的发展，电化学储能系统的成本也逐步下降。
在电力市场的改革过程中，大规模的储能调频系统在电力系统中得到应用，成为改善电网运行安全稳定性，提高发电企业经营效益的有效手段。
通过对火电厂储能调频系统的应用进行分析，掌握储能调频技术特征和系统构成，优化储能调频系统设计，更好的满足电力系统的生产经营需求。
关键词：火电；储能；调频；升级改造；系统设计1引言随着电力市场改革进程的加快，电力辅助服务市场也得到快速发展，因电源侧盈利空间被进一步压缩，通过电力辅助服务来获得新的效益渠道成为发电企业增加盈利的重要手段，储能调频系统应运而生。
电化学储能调频系统可以为火电机组进行调频辅助服务，大幅度提高AGC性能，通过提高调频质量来增加企业的经营效益。
同时随着多种可再生能源发电陆续并网，通过储能调频系统来提高电网系统的稳定性非常有必要。
而科学技术的不断发展使得化学储能电池技术也在不断的发展与进步其相关储能系统在电力系统中的应用开始逐渐发挥出重要作用，而化学储能技术应用在不同场景的电力系统中对其系统的正常运行也有着不小的影响，在火力发电厂中合理的使用锂电池储能系统的联合调频不仅能够平新能源的出力（风电最为明显）、减少弃风与弃光的现象，还能够有效提高可再生能源的消纳（在电网侧独立运行储能系统来参与调频）。
2储能调频技术特征及系统构成调频系统可以通过调节电网中机组的出力对电网频率和相关功率进行控制，通过合理调控解决电网有功不平衡的问题，保证电网频率的稳定性。
高压级联式储能系统在火储联合调频中的应用及实践
摘要“双碳”目标下，新能源的大量接入给电网的稳定运行带来冲击。
火储联合调频项目作为优质调频资源近年来获得了广泛的研究与应用。
根据广东地区火储联合调频项目投产现状，本工作对目前主要运用于火储联合调频项目的低压并联和高压级联储能系统两种拓扑结构进行分析，结合调频辅助服务市场政策，通过对不同拓扑结构下的功率控制精度、能量转换效率及响应时间等项目开展并网试验研究，对比分析了两者的性能差异。
结果表明采用高压级联拓扑结构的储能系统具有更优异的功率控制能力、更迅速的响应时间、更高的响应精度及更低的能量损耗，有助于提高火储联合调频项目的综合调频性能，提升在调频市场的竞争力。
基于高压级联储能系统的优点，国能粤电台山发电有限公司根据自身机组容量及调频需求将其运用在机组灵活性改造中，设计了目前国内最大的火储联合调频项目，为后续火储联合调频中高压级联式储能系统控制策略的研究提供支持，也为其他火储联合调频项目的建设提供借鉴。
关键词储能；高压级联；低压并联；火储联合调频；并网检测“双碳”目标下，由于能源的生产、消费和利用呈现新的发展趋势，在此趋势下电力系统的电源结构、负荷特性、电网形态、技术基础及运行特性将发生深刻变化，构建新型电力系统将面临电力电量平衡、系统安全稳定、新能源高效利用等挑战。
由于新能源发电具有波动性及不确定性，会影响电网运行的稳定性，为了保障电网安全稳定运行，电力系统需要更多的灵活调频资源来提升自身调节能力。
火电机组作为我国重要的发电载体承担着主要的调频工作。
火电机组的自动发电控制(automatic generation control，AGC)响应时间长、功率爬坡速度慢、稳态精度低，无法满足当前的调频需求。
电化学储能系统具有调节速率快、响应时间短、调节精度高等优点，属于优质的调频资源，能够有效弥补火电机组调频性能的不足。
图1为某火电厂增加电池储能系统前后AGC跟踪曲线，增加储能系统后，火电机组能有效提高发电单元的调节速率、缩短响应时间、提高调节精度，提升综合调频性能，配合电力调度机构改善电网的频率波动，缓解电网调频资源特别是优质调频资源不足的问题。
储能在电力系统调频调峰中的应用
储能在电力系统调频调峰中的应用一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大规模接入，电力系统的稳定运行面临着前所未有的挑战。
其中，频率和峰值的波动是电力系统稳定性问题的核心之一。
为了应对这一问题，储能技术在电力系统中的应用逐渐受到广泛关注。
本文旨在探讨储能在电力系统调频调峰中的应用，分析其原理、优势以及实际案例，以期为未来电力系统的稳定运行提供理论支持和实践指导。
本文将对储能技术在电力系统中的基本原理进行介绍，包括储能技术的分类、工作原理及其在电力系统中的主要功能。
重点分析储能在调频调峰方面的应用，包括储能系统如何通过吸收或释放能量来平抑频率和峰值的波动，以及在实际应用中需要注意的问题。
本文还将对国内外在储能技术研究和应用方面的最新进展进行综述，以展现储能技术的最新发展趋势。
通过具体案例分析，本文将展示储能在电力系统调频调峰中的实际应用效果，以期为相关领域的研究和实践提供借鉴和参考。
通过本文的阐述，旨在促进储能技术在电力系统中的广泛应用，为构建更加稳定、高效的电力系统贡献力量。
二、储能技术在电力系统调频中的应用随着可再生能源的大规模接入，电力系统的频率稳定性面临前所未有的挑战。
由于可再生能源，如风能和太阳能，其出力具有间歇性和随机性，这使得电力系统的频率控制变得复杂且困难。
在这样的背景下，储能技术在电力系统调频中的应用显得尤为重要。
储能技术，特别是电池储能技术，能够在短时间内快速响应电力系统的频率变化。
当系统频率下降时，储能设备可以迅速放电，增加系统的有功功率，从而提升系统频率。
相反，当系统频率上升时，储能设备可以吸收多余的功率，起到稳定频率的作用。
除了电池储能外，其他类型的储能技术，如抽水蓄能、压缩空气储能等，也可以在电力系统调频中发挥重要作用。
这些储能技术通常具有更大的储能容量和更长的储能时间，因此可以在更长时间尺度上平抑频率波动。
在实际应用中，储能技术与可再生能源发电设备、传统发电机组等设备的协调运行，可以大大提高电力系统的频率稳定性。
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火力发电厂储能调频系统应用研究袁文伟
发表时间：2018-05-02T09:40:55.977Z 来源：《电力设备》2017年第36期作者：袁文伟[导读] 摘要：近年来，风电及光伏发电等新能源大规模并入电网，由于其固有的发电特性，对电力系统稳定运行造成了一定的影响，主要表现为调峰和调频两个方面。
（广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞 523000）摘要：近年来，风电及光伏发电等新能源大规模并入电网，由于其固有的发电特性，对电力系统稳定运行造成了一定的影响，主要表现为调峰和调频两个方面。
特别是在冬季风电大发的时期，由于大量火电机组进入供热期，使得电网的调频能力进一步下降，风电弃风现象严重。
随着电网中风电装机容量不断增大，如不能满足电网对AGC调频辅助服务的需求，将对风电等新能源的开发利用形成严重制约。
关键词：发电厂；储能；调频系统；应用
一、国内外储能调频应用基本概况
目前，大容量储能系统已经开始应用于电网自动发电控制AGC（Automation Generator Control）调频领域，在美国经过多年的实际运行论证，现在已经大规模采用。
纽约州电力系统运行情况表明，9MW的储能调频系统虽然只占其电网总体调频容量的3.3%，其完成的调频任务量却占总体调频任务量的23.8%，储能系统能够有效降低电网调频容量。
韩国已有300MW储能调频系统投运，在未来3年还将部署500MW的储能调频系统。
德国有100MW储能调频系统正在建设。
印度中央电力监管委员会目前正在制定引进辅助服务市场的政策框架，要求2%～3%的发电容量用于调频，将带来4～5GW的调频市场潜力。
中国国内也开展了一些应用储能实现削峰填谷的示范应用工程。
我国北部地区电源结构还是以大型火电机组为主，调频电源主要依靠火电机组，机组功率调节任务繁重。
火电机组长期承担繁重的调节任务，会造成发电机组设备磨损严重，超净排放目标难以实现等一系列负面影响，严重考验电力系统的可靠运行。
山西省科技厅曾在2015年山西省低碳创新重大专项煤电产业创新链中指出，要重点研究提升省内发电机组的调频性能。
由于储能系统的调频效果远好于任何常规发电技术，引入相对少量的储能系统，就能够迅速有效地提高区域电网应对新能源接入的影响。
因此，如何应用储能来改善火力发电厂的调频性能有十分重要的意义。
二、火力发电厂储能调频系统设计
（一）火电厂对储能调频系统需求
火电厂联合储能系统AGC调频应用中，对储能调频系统在可靠性、循环寿命、充放电时间比，以及外形尺寸方面提出了全面的要求，主要包括:1)系统规模:模块化设计，通过并联可实现20MW以上系统规模。
2)响应速度:毫秒级实现额定功率范围内的有功无功的输入和输出。
3)精确控制:能够在可调范围内的任何功率点保持稳定输出。
4)双向调节能力:充电为用电负荷，放电为发电电源，额定功率双倍的调节能力。
5)系统寿命:管理良好的储能系统的循环寿命可以达到百万次以上。
6)高可靠性、高安全性。
①在电网、机组故障工况下的可靠的退出运行。
②具备完善的故障管理功能，储能系统故障不影响机组的正常运行。
③具备完善的防爆、防火、抗震等保护，满足自动运行安全要求。
（二）控制系统及ＲTU系统的信号接入与改造一台300MW机组配套9MW的储能系统，由3组3MW储能子系统并联构成，控制系统由一个总控单元与3组子控制单元构成，子控制单元采用PLC。
储能系统的总控单元与电厂ＲTU和DCS系统通过通讯接口/硬接线方式连接，接受AGC储能系统接入后，现有的ＲTU设备在向机组发送AGC指令的同时，需增设发送给储能系统的信号。
同时，储能系统接入后需要将机组出力与储能系统出力进行合并，并将合并后的出力信号上传电网，作为AGC考核依据。
ＲTU改造内容包括:1)储能系统出力方向定义与发电机组相同，即向电网馈电时为正出力，从电网吸收电能时为负出力。
将发电机机组出力信号和新加入储能装置的出力信号叠加后作为机组出力反馈信号(回传电网的遥测信号点名不变，不新加遥测回传点)，参与AGC调度和AGC考核。
2)储能系统需要从ＲTU站获取一些机组信息，即装置的控制系统与ＲTU以约定的通讯协议进行通讯(单向，ＲTU站发送，储能系统主控制单元接收)，获取实时生产数据，包括电网AGC调度指令、发电机组实时出力、储能装置出力反馈等)。
（三）储能系统布置
储能调频系统主要包括电池系统集装箱、PCS集装箱、冷却设备、升压变压器等，工程施工占地为电厂内用地。
储能系统安装场地一般选择在紧邻主变压器的区域，根据需要对现有场地进行基础改造。
三、火电厂储能调频项目商业模式分析
（一）经济效益预测及分析
（1）储能调频项目经济收益来源
根据国家能源局关于《华北电网发电厂辅助服务管理实施细则》，AGC服务的补偿规则是按照调频电源AGC调节深度和调节性能的乘积进行补偿。
即:
日补偿费用=日调节深度×调节性能指标×补偿价格 1)日调节深度定义为每日调节量的总和，即: Dj为机组第j次的调节深度，n为日调节次数。
2)调节性能指标Kp体现了当天的平均AGC调节性能，包括调节速率K1、调节精度K2和响应时间K3。
3)补偿价格以元/MW为单位。
该规则体现了按AGC调频效果付费的原则，对电网AGC控制贡献大的，获得AGC补偿相应就高。
因此，火电机组联合储能系统响应AGC指令以后，机组效益的增加主要来自:①储能系统可以提高机组AGC的性能指标Kp，从而提高系统AGC补偿收益;②由于机组整体调节性能的提高，机组将从电网调度获得更多的AGC指令，实现AGC调节深度的增加。
（2）未来预期
1)电网未来几年的AGC调频总需求还会迅速增加。
一方面风电装机在快速增加，区域电网内缺乏AGC性能优异的机组，另一方面，近年来发电企业已经意识到，火电机组频繁进行大范围AGC调节，对机组设备损耗造成影响，不利于机组的安全稳定运行。
2)预计未来AGC 单价下降的风险将被AGC任务量的增长抵消。
随着储能调频技术的推广应用，电网内机组AGC性能普遍提高，预计电网将优先考虑提高AGC考核指标，进而调节任务量增加。
（二）以合同能源管理模式实施
合同能源管理(Energy Management Contracting)简称EMC，是一种基于市场运作的节能机制。
其意义在于可以使用能单位大大降低改造项目的资金和技术风险，充分调动用能单位进行节能改造的积极性。
与传统的节能技改模式相比，EMC是一种以减少能源消耗为目的，集合财务、新技术运用、管理提升，让用户用未来的节能收益提前进行节能改造投资，以降低当期财务成本，保证改造效果的全新运营模式。
储能调频项目改造，适用于合同能源管理BOT模式进行项目融资，签订合同，参与各方通过分享AGC补偿获得项目收益。
四、结论
实践表明，火电联合储能调频技术指标达到预期，经济效益显著。
火电联合储能调频技术及其应用实践，是在改善火电机组AGC调节性能方面所做的有益探索，在保证安全生产的前提下给机组带来了可观的经济效益，为火电厂以及电网的调频控制拓宽了思路。
参考文献：
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