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[关键词] 节能减排 火电机组 能源 节能
中图分类号:TE08 文献标识码: A
1引言
能源是我国国民经济的命脉,在社会的发展和人民的生活中起着举足轻重的作用。煤炭的大量消费造成了严重的环境污染。作为国家中长期科学技术发展的11个重点领域之首的能源领域,发展思路是坚持节能优先。因此,合理利用能源,节约能源,降低排放已经成为我国可持续发展的战略方针。
2火力发电厂的能耗分析
2・1火力发电的能量转换
火力发电厂是利用各种燃料燃烧的热能来提供电能的工厂,其转换过程是从燃料的化学能到热能,再从热能到机械能,最后从机械能转换为电能,在这个过程中能源的消费和损耗是很大的,因此火力发电厂是我国能源消耗和也是二氧化硫等有害气体排放的大户。
2・2凝汽式发电厂的热经性指标
燃煤电厂最主要的热经济性指标是热耗率和标准煤耗率,其中煤耗率是反映电厂循环和设备完善程度的最直观最科学的标准。
其中发电效率又包括:锅炉效率、输汽管道效率、汽轮机的绝对内效率、汽轮机输出的机械效率和发电机效率。从中我们不难分析出,提高发电厂的锅炉效率,管道保温情况,汽轮机的绝对内效率,汽轮机输出的的机械效率,发电机效率是降低煤耗率,提高发电厂效率的积极有效途径。
3节能措施
3・1锅炉部分
3・1・1风机节能改造
当空预器改造后漏风大幅下降,但环保逐步要求增加脱硫系统、脱硝系统,烟尘排放要求电除尘器改造为电袋复合或布袋除尘器等因素,都会使锅炉各种风机实际工作点大幅变化,导致各大风机不断需要进行改造。
3・1・2锅炉燃烧优化调整
在把新机组正式投入并进行生产之后,相关人员由于态度不够认真,所以没有小心谨慎地调整机组的控制系统,尤其是锅炉系统,锅炉系统是整个机组系统中的最为主要的组成部分,其运行正常与否直接关系到火力发电的效率,因此,小心翼翼地对锅炉系统进行调整是极有必要的。锅炉系统的设置会不可避免地存在着差池或小的误差,而要想把误差降到最低,并减缓由于设备存在缺陷带来的不便,必须不断地调整锅炉系统,进行一系列的实验控制系统的参数,最终实现锅炉功效的最大化,同时确保其安全运行,也满足了经济适用的原则。
3・1・3锅炉存在的主要目的就是进行传热
对于电站锅炉而言,用于传热的构件有很多,比如省煤器、水冷壁和过热器等。需要指出的是,在所有的传热部件当中,最主要的换热部件就是水冷壁,为了达到节能降耗的目的,实现最大的传热效果,可以依托提高水冷壁的换热量来实现,但是前提是其他的传热部件处于正常工作的状态。
3・1・4管网的保温必须引起高度的重视
各种用热设备和保温蒸汽管道是管网中的主要部件,这些主要的部件一旦与周围的空气大面积接触就会散失大量的热量,所以,注意管网的保温势在必行,一方面是为了保证管网工作的安全性,另一方面是出于节能降耗的目的。鉴于此,笔者认为保温材料的选择是非常关键的:其一,保温材料必须能够适应高温环境,在高温环境下理应正常地发挥自身的作用,机械性能不会由于周围的温度过高而降低;其二,导热的系数不能过高,但是绝热的性能必须良好甚至优秀;其三,保温材料切不可具有腐蚀性,管线一旦被腐蚀将会造成不可挽回的后果,所以材料不应该具有过高的吸湿性。
3・2汽轮机部分
火电厂的重要组成部分还包括汽轮机,在科教兴国战略、人才强国战略的影响下,发电厂的汽轮机设备以及系统都得到了优化和改进,汽轮机部分的设计水平的提高是有目共睹的,由此看来,重视汽轮机部分的节能减排是极其有必要的,可以在这部分大刀阔斧地开展节能降耗工作。
3・2・1汽轮机本体改造
一般来说,汽轮机本体节能改造工作由三部分组成,包括汽轮机的进汽和排汽部分、汽轮机通流部分、汽轮机汽封系统的改造。假如设备的原始设计热耗不高,通流部分的整体改造热能消耗的下降就会不多,投资的回报会受到很大的影响,利润也会大幅度降低,针对这种情况,应该改造汽轮机汽封系统和设备,这种情况的发生并不罕见,而且这些案例都取得了令人满意的结果,然而,有一部分改造在较短的时间内取得了较为良好的效益,但是经过较长的一段时间之后会是怎样的效果仍有待时间的证明。
3・2・2汽轮机辅机及其系统改造
各种水泵的改进和热力系统的节能改造是汽轮机辅机及其系统的节能改造的两大组成部分。由于设计以及选型的不合理,有些水泵压头余量过大和水泵本身效率不高,通过水泵性能和管路特性测试,正确评价水泵节能潜力是水泵节能改造可行性研究的关键。某电厂对前置泵和凝结水泵的改造案例提供了水泵节能改造的原理和方法,包括车削叶轮、流道打磨、修正进出口角等叶型优化改进、选用高效叶轮等可降低电耗和提高水泵效率。
3・3电气部分
为了达到根据主机负荷调节辅机出力的节电目的,目前的许多火电厂已大量采用电机调速技术。变频调速、永磁调速和电机由单速改为双速等是其通常采用的技术手段。现在的火电机组负荷率不是特别高,所以调速技术在节约能源资源方面的作用是很明显的。
就目前来说,经济的快速发展和科技水平的不断提高,变频调速器的功率已经得到大幅度的提升,变频器被应用到更广阔的领域和更大的范围以及更多的行业,凝结水泵、小型辅机是变频器最开始被安装、应用了变频器,后来变频器又运用到了循环水泵,变频器的应用节约了不少的电力资源,进一步减少了电费的缴纳,成本投入由此减少,发电厂的利润得到明显的提升。变频器的使用虽然在一定程度上起到了节能减排的效果,顺应了低碳发展理念和可持续发展原则,但是也存在一定的弊端,例如系统变得更为复杂、可靠性不再像以前那么高、维修维护的次数增多。所以,对变频器的改造不应该随意进行,在真正进行改造之前要有几套可以遵循的改造方案。
4四点建议
4・1建立完善节能减排督查机制
加大对发电厂内违反节能规定、责任心不强、浪费等行为的监督和检查力度,确保督查的对象明确与正确,确保督查的强度够大,着实把监督体系的功效发挥到最大程度,督查对象要从每一个工作人员入手,对各级发电厂工作人员进行深入有效的管理,使他们能够在其位谋其政,培养节能减排的意识和习惯,从以上这些方面督促发电厂节能减排工作的进行,并从最大程度上保证节能减排的效果。
4・2建立健全节能减排培训机制
火电厂的节能减排工作是一项综合性极强的工作,而且更新速度不断加快,因而火电厂员工被要求顺应其发展,通过参加与节能减排有关的培训来提升自身综合素质,既包括科学文化素质,即专业素质和技能,也包括思想道德素质,即社会责任感的培养。
4・3建立完善的节能减排管理制度
完善的管理机制是火电厂开展节能减排工作的保证。管理机制就是一个企业的骨架,只有管理机制周正,才能保证工作人员发挥出他们真正的价值和能力。在管理机制的完善中,可以设立科学合理的奖惩制度来刺激工作人员更加热情地开展节能减排工作,调动他们的工作积极性,从而提高节能减排效率。
4・4我国能源固然丰富
但是由于人口的增多和浪费严重,煤、石油等传统能源紧缺状况非常令人堪忧,不利于当代和后代人的可持续性发展,而电力企业等传统型企业想要再依靠传统老套的模式发展下去基本上是不可能的了。其如果想要继续生存下去,唯一的方法就是进行产业的转型升级,提高创新和科研能力,走低碳发展道路。技术创新可以优化利用各种能源资源,使企业的发展模式根据市场来灵活地调整,使企业走上专门化、技术化、全球化的发展道路。
结论
综上所述,火电厂节能的主要目的是降低能耗,提高经济效益,在现役机组上通过机组优化运行、建立阀门管理制度、对机组设备用电、用水进行优化试验,可达到提高机组经济性、节约厂用电、降低补水率的目的。
参考文献
[1] 奚士光、吴味隆、蒋君衍编著,锅炉及锅炉房设备(第三版),中国建筑出版社,1994
【关键词】 节能减排 电厂 技术改造
1 降低煤炭消耗量
火力发电厂中最大的能源消耗就是煤炭了,因此,节能减排首先要对煤炭消耗采取有效措施。
(1)要对进入锅炉内的煤炭情况进行及时掌握,根据不同煤质以及炉膛燃烧的状况进行合理的调整燃烧,掌握煤的粒径及几种煤的科学搭配和各种煤种下的配风比例。加强对运行情况的监督以及火焰的巡视,查看各种仪表的参数变化与设定值十分符合,当出现偏差时要尽快进行分析和处理。
(2)针对对锅炉的本体和其保温情况进行定期的巡检,对漏风、漏灰、漏粉等跑冒滴漏现象及时进行修补。
(3)及时做好保证锅炉各受热面清洁,即进行炉膛水冷壁、烟道、空预器受热面吹灰,炉膛及时打焦,以使锅炉经常处于最佳工况下运行。
(4)做好对过热蒸汽汽温、汽压、排污率、炉烟含氧量、排烟温度、锅炉漏风率、飞灰可燃物、煤粉细度合格率、制粉单耗、风机单耗、点火及助燃用油量等的监视收集工作,发现问题综合考虑,做好运行分析,找到解决方法,提高锅炉效率。
2 从技术上进行节能减排
(1)积极进行技术改造来应对日益严重的环境污染问题。以前国家对电厂的排污管理不到位,很多电厂为了降低成本来获得更大的利润而不采取先进的设备和技术。但是随着国家在“十一五”期间节能减排的要求,节能减排已经成为了电厂刻不容缓的问题。例如,采用石灰石一石膏湿法脱硫工艺来进行脱硫处理,除硫率可以高达90%以上,是目前效果最好的技术之一,而且副产品石膏还可进行回收利用。
(2)合理安排规划,在末端建立虚拟电厂。虚拟电厂指的是在终端安装可以提高用电率的设备,这样可以在有效缓解用电紧张的同时可以节约大量的资源。同时这种电厂,不会消耗能量和排放二氧化硫和二氧化碳等污染物,间接的达到了减排的目的。建设虚拟电厂必须在总体的范围内进行科学合理的规划,对设备进行的技术升级和改造,例如更换节能型变压器等。
(3)电厂的监测仪表精度对节能减排工作来说十分重要。由于电厂工作环境的复杂性,对很多监测仪器的选择来说也要进行仔细考虑的,例如,采用了精度高、容量大的电压电流互感器,就可以有效减少了二次回路的电压降,提高了计量的准确度,使电厂用电率降低。如果选择精度相对较低的仪表,虽然在短期内可以满足运行的需求,但是低精度仪表与高精度的仪表在参考点的选取以及检测数据可靠性方面存在着一定的差异性,那么这些数据就有可能对决策人员的判断起到一定的误导作用,导致出现一些本可以避免的事故。尤其是目前电厂的自动化程度越来越高,各单元之间的数据交换和指令的执行在瞬间完成,一旦出现失误不仅对执行单元损害大,对机组干扰也大,影响机组负荷就直接影响电厂的经济效益,长期的积累就是无法估量的损耗。特别是在电厂在出现非正常运行的情况下,高精度仪表在保护、连锁系统意义就更为重大,每次的机组误动都会造成或多或少的经济损失,甚者导致重大的设备损坏,减少非正常停机是电网的要求也是企业的要求。
(4)在运行中,尽量使磨煤机在满负荷状态下运行并及时补充钢球,找出最佳的钢球装载量、磨煤机的通风量、粗粉分离器拆向门开度,使制粉系统在最佳状态下运行,从而降低制粉系统单耗。
(5)提高和改善热控就地设备的工作环境条件。就地设备工作环境普遍十分恶劣,提高和改善就地设备的工作环境条件,对提高整个系统的可靠性有着十分重要的作用。如:就地设备接线盒尽量密封防雨、防潮、防腐蚀;就地设备尽量远离热源、辐射、干扰;就地设备(如:变送器、过程开关等)尽量安装在仪表柜内,必要时对取样管和柜内采取防冻伴热等措施。
(6)对于调节幅度比较大而又采用挡板调节的送风机、引风机等大型风机设备,可以通过改变这些辅机运行方式,提高辅机效率,降低烟风道及管道阻力等措施 可以降低电厂的厂用电率.提高发电厂的经济效益。比如将送风机、引风机采用的挡板调节改为液力耦合器调节风机转速,出入口挡板展开,既减少节流损失也降低了厂用电。
(7)使用交流电机变频调速器,可使普通交流电机实现无级变速,恒转矩或变矩拖动,不影响电机的功率输出,具有显著的节能效果,真正达到高效节能运行。将定速运行机械,改为变频调速运行,低负荷时电机轴功率减少,进而节省了电厂的自用电。
(8)改用先进的机型组合可使同量能耗下,产能提高。如改凝汽(抽凝)式发电机组为背压式发电机组(浙江某热电联产企业在不增加炉子不增任何能源的条件下扩建了一台B3-3.43/0.98背压式汽轮发电机组,在不减少0.98Mp供汽量的同时每 小时有2―2.5MW发电量的增加,且发电量与供汽量有了灵活的调节)既节能又增加能方式的灵活性。
3 做好火力发电厂的生产环节控制
3.1 优化锅炉燃烧率,做好节能减排管理工作
火力发电厂中耗能最大的设备就是锅炉设备,通过优化锅炉中煤炭的燃烧率来实现火力发电厂的节能减排具有很大的发展空间。煤炭等燃料在锅炉内的燃烧过程中,往往会造成一定程度的能量损失,这些损失主要包括:可燃气体或固体未完全燃烧造成的热损失、锅炉自身散热造成的热损失、锅炉排渣和整理烟尘排放中所携带的热损失等。因此,提高锅炉燃料燃烧率,减少能量损失,是做好火力发电厂节能减排管理工作的重要举措。
(1)通过提高入炉的空气温度、控制过量空气系数、充分混合空气与煤炭(煤粉)、合理降低煤粉细度、调整锅炉的燃烧程度和保障锅炉内一、二次风的混合时间等来减少可燃气体和固体中因未完全燃烧所造成的热损失;
(2)可以通过严密水冷壁和锅炉炉墙结构、采用先进的保温材料保障炉墙与管道的保温性能以及增加锅炉周围空气的温度来实现对锅炉自身散热导致热损失的控制;
(3)可以通过保持锅炉受热面的清洁干净来保障锅炉及各项辅助设备的正常运行,通过控制锅炉火焰的中心位置来防止局部高温,通过降低锅炉排烟漏风的容量体积来实现烟尘排放中所携带的热损失。
3.2 提高火力发电厂中汽轮机的工作效率
汽轮机效率得到提高后可以增大其转化内功的效能,从而降低其内部损失。在火力发电厂中,使用汽轮机将蒸汽热能转化为动能非常普遍。但由于在汽轮机内部汽流通过喷嘴与叶片产生摩擦。而叶片也往往存在顶部间隙漏汽等因素,汽轮机在进行蒸汽热能转化时,只能将部分蒸汽的可用焓降转变为汽轮机内功。造成汽轮机内部的损失。因此,提高火力发电厂中汽轮机的工作效率,也是做好节能减排管理工作的一个重要方面。在实际应用中,我们可以通过以下方法进行改善:可以增加蒸汽流过动叶栅时的相对速度,采用渐缩型叶片等减小叶片出口边的厚度,从而降低喷嘴与叶片产生摩擦所造成的动能损失。
3.3 采用先进的技术手段来实现技术创新
积极推进先进技术在火力发电厂中的应用时其得以长远发展的不竭动力,其效果是不仅可以获得更多的经济效益,而且进一步有效减少火力发电中的各项能耗,提高对不可再生能源的有效利用率,达到节约能源和减少污染物排放量的目的。例如,可以采用变频调速技术改造火力发电厂中的火电机组,形成封闭环控制系统,促使恒压和恒流量控制,改善锅炉燃烧情况,减少煤耗、电耗和水耗等一系列能源资料消耗,实现火力发电中能源资源的高效利用和循环利用,真正落实节能减排的管理工作。
4 自动化技术在电厂应用的新突破
随着科技的进步,我国在电厂的自动控制领域已经获得了很大的成功,传统的一些技术已经不符合社会发展的需求。分散控制系统(DCS)、基于计算机的专用控制系统和各类优化软件控制系统的实施和应用,实现了生产过程的实时监测、快速控制和优化运行,已经为电厂带来了显著的效益。为此,积极推进火电厂的技术改造具有很重要的现实意义。
(1)电厂主机组的集中控制实现了多机一控。目前国内众多的运行电厂,绝大多数是一个控制室控制两台机组,也有一个控制室控制一台机组的。随着电厂自动化水平的提高,近几年开始发展到三台机组一个控制室、四台机组一个控制室,甚至开始尝试更多台的机组一个控制室。
(2)电厂辅助车间系统实现了网络化集中控制。电厂除了主机即锅炉、汽轮机和发电机及相关系统外,还有许多辅助系统,包括煤处理系统,水处理系统,灰渣处理系统,燃油系统等,这些辅助系统往往需要一个单独的控制系统,需要单独的控制室来控制它。随着设计水平的提高和控制技术的进步,逐步把地理位置相近和工艺性质相同的辅助系统实施集中控制。例如由中国电力工程顾问集团华北电力设计院设计的大唐王滩电厂,把所有的辅助控制系统都整合到一起,集和成一个控制系统,自动控制水平得到了很大提高。
(3)基于现场总线的控制系统得到了广泛的应用。现场总线技术在电厂的应用时间相对已经很长了,但是在规模上一直没有得到大的发展。随着技术的日益成熟,现场总线技术已经由局部的零星系统发展为完整了车间负责系。如华能玉环电厂的水处理系统,已经开始在主机组中大规模的予以运用。
5 火力电厂节能减排的发展趋势
在未来的几年中,中国在能源方面还有很大的缺口,因此必须继续增加发电装机来满足经济发展和人们日益扩大的需求。在新的形势下,我们不仅要面对电力行业的结构以及发展规模的问题,而且还要尽快解决电网整体技术有待提高,不可再生能源消耗量大、可再生能源的比例过低和环境污染等一些深层次的问题。我们要警惕国外的发展教训,杜绝先污染再治理的思想,对能源的有效利用以及和谐发展要足够的重视。在刚刚走过的“十一五”期间,国家已经对能耗大,产能低的小火电机组进行了处理,要求总体能耗要下降20%,排放指标下降15%。在这期间我们取得了很大的进步,但同时我们要意识到在“十二五”期间发电企业要继续深化“节能减排”和技术改造,不仅实现经济上的增长,而且获得更显著的环保效益。首先,要明确科学的发展理念,确定新的发展目标,转变原有的监管思路,根据市场的要求,对已有的设备进行必要的技术改造以满足国家的相对标准,增强监管的可预见性和透明度,正确处理好改革、发展与稳定的关系,为新体制下电力行业的稳定和有序的发展提供平台。对于电力企业发展一定要坚持在规划、设计时考虑其经济性,同时要在生产及管理上下功夫,积极推进节能技术的研究和应用,才能真正实现行业的可持续发展。
6 语结
低碳环保,节能减排是我国一向大力提倡的,建立一个节约型的社会也是我们追求的目标。因此,作为耗能相对较大的火力发电厂,如何以节能为导向开展工作时一向任重而道远的工作。节能降耗是全方位、全过程的工作,只要认真、扎实地抓好节能降耗,抓好每一个环节,火力发电厂节能工作会有显著提高。
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关键词:电力市场;双边交易;节能减排;效益
在现有的电力运行机制下,我国电力结构需要做出调整,其中重要的一点就是采取节能减排方案。在电力市场双边交易过程中,节能减排能促进企业的发展。因此,我国应以市场经济为依托,合理利用宏观调控手段,促进双边交易的合理化,实现资源的优化利用,促进电力企业效益的提高。
一、协商式双边交易模式应用可行性分析
我国电力市场双边交易模式主要表现为集中竞价式和双边协商式两种。两种模式各有优缺点。与集中竞价相比,协商式双边交易模式采用更简单的操作方式,为客户提供了较为广阔的空间,降低了交易成本,这些都促使了协商双边交易模式的兴起和应用。尤其是对于现阶段我国电力市场运行状态来说,双边交易模式的应用具有更高的可行性。具体体现为以下几个方面:
(1)协商式双边交易模式适用于不完善的发电市场交易平台,有利于现阶段我国电力市场交易经验的积累和运行机制的完善。正确体现了电力市场的差异性,从而帮助客户做出更加合理的选择。
(2)协商式的双边交易模式促进了市场的稳定,为市场主体之间的长久合作提供了机会。这主要是因为这种交易模式更加自由,符合现阶段经济市场的特点。从而有助于减少市场风险,降低交易成本。
(3)双边交易模式目前具有较大但有序的工作量,这使得调度人员的工作更具合理性。同时,该交易模式可对安全性较低的交易进行直接否决,降低了交易风险。基于协商交易模式的可行性分析,我们将针对电力市场与节能减排之间的关系分析其实现节能减排的效益。
二、电力市场与节能减排之间的关系
电力市场建设与节能减排之间相互依托。这主要表现为:电力市场机制的建立为电力企业的发展提供了平台,使电力资源得以应用,实现电力资源的跨区域和跨流量交易。只有在 电力市场机制完善的前提下,电力企业基于成本的竞价交易才具有可行性和高效率性。同时,通过基于资源税和排污税等成本考虑的电力市场建设,具有价格优势,能够实现资源的合理利用,实现电力结构的调整,从而促进企业的发展。同时,现阶段我国节能降耗的潜力与基数年利用小时数的年度合同电量相对应。在电力设施尚未完善的前提下,制定具有差异的电量供给是必要的。这就要求我国电力市场在节能减排的总方针下制定电力市场运行方案。其中主要为兼顾节能发电调度和电力市场建设,在实现节能减排的同时不能放弃电力市场结构调整和电力市场发展。根据市场变化进行合同电量的调整并且采用市场竞价方式上网。这是对现阶段电力市场不完善所采取的最为有效的措施。在此基础上,我国电力部分应及时进行电力结构的优化和改革,充分发挥电力市场和政府调控两种手段。
三、双边交易模式的节能减排效益分析
发电权是由当地政府制定并下发的当地年度发电量指标计划。其中包括电厂在公平竞争中获得的发电许可。发电权交易通过电量转让获得中长期发展效益,成为电厂中长期合约的一种补充。符合现阶段的电力市场发展现状要求,也是双边交易的一种重要表现方式,当然电能双边交易模式还包括大用户直购电交易和跨区跨省电能交易。文章仅针对这几种交易表现形式对双边交易模式下的节能减排效益进行分析如下:
(一)有效降低了发电能耗
通过发电权的制定标准, 可对电源结构进行调整。从而实现高效化的发电模式,充分的利用可再生资源。从而不断的提高火电机组的技术参数与容量等级, 实现发电能耗的降低。
(二)降低了环境污染
传统的小火电发电模式每发1kW・h的电就要排放4~7g的二氧化硫,而大机组则将这一数据降低至原来的十分之一。我国人口众多,正处于发展期,因此用电量大且存在均衡性差。因此发电权的转让意味着大量的降低了煤炭开采以及燃烧等过程带来的环境污染。
(三)有利于促进小火电的关停
通过发电权转移,实现了我国发电机组从小火电向大火电转变,小水电向大水电转变的过程,充分实现了资源的优化配置。小火电的一系列问题要求其必须退出电力市场。与此同时,电力企业的发电机组应逐渐实现大容量、高参数模式。而通过协商双边交易可制定有效的发电计划和有偿转让,使小火电机组安全平稳的退出电力市场,实现人员分流、转产以及转型。同时,小火电的关停有助于资源的有效利用和电力系统运行效率的提高。发电权交易则成为这一过程实现的重要手段之一。与其它交易模式相比,双边协商模式尊重了买卖双方的自主性,对企业自主经营权不造成影响。并且在这种模式下进行小火电关停,可避免相关的社会问题。
四、总结
与集中竞价交易模式相比,协商式的双边交易模式具有操作简单、运行成本低等特点,并且这种模式应用于目前状况下的电力市场。目前,我国的煤炭资源逐渐减少,环境污染比较严重,因此实现节能减排十分必要。它能够为企业带来经济效益,降低企业成本。目前,发电权交易、大用户直购电交易和跨区跨省电能交易这三种表现形式均能够实现电力资源的优化配置,从而降低电力企业发电能耗,降低非可再生资源对我国环境的影响。(作者单位:国网青海省电力公司调控中心)
参考文献:
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