半月刊

ISSN 1000-1026

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  • 2017年第41卷第13期文章目次
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    • >环球瞭望
    • 澳大利亚“9·28”大停电事故分析及对中国启示

      2017, 41(13):1-6. DOI: 10.7500/AEPS20170120002

      摘要 (6316) HTML (0) PDF 3.09 M (5066) 收藏

      摘要:2016年9月28日,台风和暴雨等极端天气袭击了新能源发电占比高达48.36%的澳大利亚南部地区电网,最终导致50 h后恢复供电的全南澳大利亚州大停电。这是世界上第一次由极端天气诱发新能源大规模脱网导致的局部电网大停电事件。文中从事故前电源比例、事故演变顺序、事故后黑启动运行阐述“9·28”事故全过程。重点从灾害预警在线计算辅助决策系统、系统转动惯量、低电压穿越要求、低频减载、黑启动预案等多维度讨论该事件对中国电网安全运行的启示。

    • >信息能源系统
    • 电—热综合能源系统中能量的整体输运模型

      2017, 41(13):7-13. DOI: 10.7500/AEPS20161209002

      摘要 (3113) HTML (0) PDF 1.55 M (2174) 收藏

      摘要:促进可再生能源消纳、提高能源综合利用效率是电力和热力等能源系统可持续发展的重要途径。针对电力和热力两种异质能源系统在传统研究对象和分析方法上的差异性,引入理论,结合热电比拟方法,从热量输运的驱动力和阻抗的角度揭示了热系统中基本元件的本构关系,并从能量流的视角对其重新建模,结合热系统的拓扑结构,提出热系统的能量流模型来描述系统中热量的整体输运规律。在此基础上,同时考虑电—热综合能源系统中的能量平衡特性和热量输运的不可逆性,提出了电—热综合能源系统的整体能量流模型,统一了电能传输和热能输运的研究视角,揭示了系统中能量的整体输运规律。最后,针对一个简单的电—热综合能源系统,以最小化系统总煤耗为目标,应用能量流和互为边界的方法分别预测了风电出力情况,结果表明能量流法预测的风电出力更准确,从而验证了能量流法的可行性和必要性。

    • 信息网受损对电网过载主导型连锁故障的影响

      2017, 41(13):14-21. DOI: 10.7500/AEPS20161102006

      摘要 (1611) HTML (0) PDF 1.44 M (1118) 收藏

      摘要:信息网是实现信息系统功能的基础,信息网不同程度受损导致信息系统功能呈现多态性,影响电力系统的灾变应急能力。研究信息网受损对电网连锁故障的影响,是保证现代电网安全运行的重要课题。以信息系统的监视和控制功能为切入点,建立考虑信息网受损影响的电网连锁故障模型;结合信息网结构和信息系统功能受损程度量化指标,分析不同信息网受损程度对电网连锁故障的影响;从失效边群体区域分布和个体重要性角度,对比研究了几种信息边失效方式下,信息网受损对电网连锁故障的影响。对IEEE 30节点系统的仿真表明,信息网受损削弱了系统抑制电网连锁故障传播的能力,导致连锁故障蔓延;当电网处于重负载水平时,信息网受损对电网连锁故障的影响更为显著;不同信息边失效方式下电网连锁故障规模差异明显,信息网结构脆弱性是影响电网连锁故障传播的重要因素。

    • >学术研究
    • 基于综合电价的配电网日前互动模式与模拟

      2017, 41(13):22-29. DOI: 10.7500/AEPS20161123004

      摘要 (7699) HTML (0) PDF 1.32 M (8470) 收藏

      摘要:配电侧电力市场的建立需要依托配电网内各类资源和电网的友好互动,因而需要科学的激励机制来引导。为此,文中提出了激励配电侧用户与电网日前互动的模式。依据激励相容原理,提出了一种合理有效的电价机制,厘清了配电网内弹性用户对容量节约效益的贡献;依托输电侧日前市场,设计了用户参与配电侧日前互动的架构、过程及结算;基于分散决策思想,模拟了配电网用户自主响应、多轮博弈的日前互动模型。算例表明,文中所述机制能公平分摊互动产生的成本和效益,深度激励用户与配电网的友好互动,促进配电网有效资产利用率的提升,实现配电网与微电网协同运行、互利共赢。

    • 基于随机响应面法的主动配电网无功优化

      2017, 41(13):30-38. DOI: 10.7500/AEPS20161026003

      摘要 (1831) HTML (0) PDF 1.40 M (1062) 收藏

      摘要:考虑分布式电源(DG)的无功主动调控能力,计及状态变量的机会约束,建立主动配电网随机无功优化模型。通过非参数核密度估计对随机因素进行建模,进一步借助随机响应面法,研究适应于多种概率模型的概率潮流计算方法,用以判断状态变量是否满足机会约束,并利用Nataf变换处理随机变量的相关性。结合基于粒子群的无功优化方法,对所建立模型进行求解。最后,基于修改过的IEEE 33节点和美国PG&E 69节点配电系统测试所提方法的正确性和有效性。算例表明所提概率潮流计算方法所得累积分布函数具有较高的精度,同时设计不同的场景,进一步表明所提模型和算法适应不同DG无功控制策略、可发现确定性优化方案的概率越界风险并调整解决。

    • 基于概率潮流的主动配电网供需群体协同优化运行策略

      2017, 41(13):39-44. DOI: 10.7500/AEPS20170116009

      摘要 (1770) HTML (0) PDF 1.42 M (1199) 收藏

      摘要:为有效解决主动配电网(ADN)运行模式中供应侧和需求侧响应量的不确定性给电网安全带来的问题,在传统概率潮流模型基础上,将虚拟微网与ADN交换功率及需求侧响应的不确定性视为新的随机注入变量,搭建了供需群体互动的概率潮流模型。利用概率潮流的计算结果,使距期望值波动的3个标准差内的数值落在约束范围内,作为系统运行的不等式约束条件。在此基础上,以ADN运行成本最小为优化目标,制定基于概率潮流的ADN供需群体协同优化运行策略,确定了供需互动模式下各互动节点的响应量。该模型既避免了传统配电网运行模型中仅由上级主网承担系统不平衡功率的情况,又有效地提高了系统运行的安全性与经济性。最后,通过算例验证了该模型的有效性和实用性。

    • 基于改进加权Voronoi图算法的有源配电网变电站规划

      2017, 41(13):45-52. DOI: 10.7500/AEPS20160927009

      摘要 (1648) HTML (0) PDF 2.01 M (1161) 收藏

      摘要:针对未来规划区域面临大规模分布式电源(DG)接入及多样性负荷的场景,提出了一种基于改进加权Voronoi图算法的有源配电网变电站规划方法。首先,将负荷特性引入DG置信容量评估方法中,分析不同负荷特性与DG出力特性对DG置信容量的影响。其次,建立考虑DG置信容量的有源配电网变电站规划数学模型。继而,提出基于改进加权Voronoi图算法的变电站规划方法,具体改进包括:在Voronoi图一次迭代中,根据供电范围划分情况不断调整原定权值,实现加权Voronoi图算法的层次性改进;根据网供负荷在DG方向大量减少的情况调整Voronoi图在DG方向的权值,实现加权Voronoi图算法的方向性改进。最后,通过实例说明所提方法的科学性和实用性。

    • 考虑峰谷分时电价影响的变电站容量规划方法

      2017, 41(13):53-61. DOI: 10.7500/AEPS20161013010

      摘要 (1689) HTML (0) PDF 1.32 M (1215) 收藏

      摘要:针对峰谷分时电价的实施会调整电力负荷进而影响电网规划的问题,提出了考虑峰谷分时电价影响的电网规划方案制定方法,并且建立了基于需求侧管理各参与方成本效益分析的峰谷分时电价模型及变电站容量规划模型。在峰谷电价比恒定的情况下,根据峰谷分时电价模型的计算结果选取算例地区峰谷分时电价的最优拉开比。在此基础上,对传统变电站容量规划方案和考虑峰谷分时电价影响的修正方案进行对比,最终得出:考虑峰谷分时电价影响的变电站容量规划方案在新建变电站容量减少的条件下,仍能满足地区电力平衡。并且该方案还能保证需求侧管理的各参与方均能获得更多利润,在有效节省建设投资的同时降低电力用户用电成本,明显提升电网规划的经济性和合理性。

    • 需求侧管理中面向居民用电的互动化评价模型

      2017, 41(13):62-69. DOI: 10.7500/AEPS20160826012

      摘要 (1669) HTML (0) PDF 1.34 M (1215) 收藏

      摘要:智能用电的核心是通过电网与用户的双向互动以实现需求响应,文中提出了一种面向需求侧管理的居民用电互动化评价模型及其实现方法。首先构建居民用电互动化评价模型,模型涵盖需求侧管理中的负荷优化、用户需求响应和通道理想解排序法(TOPSIS)互动化评价在内的完整过程。然后在多目标遗传算法求解最优用电策略和价格弹性指数计算用户需求响应策略基础上,阐述模型的实现方法。最后通过实验验证了模型评价居民用电互动化效果的有效性。

    • 计及激励型需求响应的微电网可靠性分析

      2017, 41(13):70-78. DOI: 10.7500/AEPS20160926016

      摘要 (1831) HTML (0) PDF 1.47 M (1319) 收藏

      摘要:鉴于激励型需求响应能够引导用户调整用电行为、主动参与负荷削减,而微电网中的分布式电源及储能能为实施激励型需求响应提供响应时间,文中对计及激励型需求响应的微电网可靠性进行了重点研究。首先分析了激励型需求响应的机理及其对供电可靠性的影响,接着对激励型需求响应用户进行综合评估,建立了需求响应的调度模型。然后以用户收益最大为目标建立用户侧的响应模型,并提出了计及激励型需求响应的微电网负荷削减策略。最后基于蒙特卡洛模拟方法对改进的RBTS Bus6测试系统进行可靠性评估和经济性分析。算例结果验证了所建模型的有效性,证明了激励型需求响应能有效提高微电网的可靠性和经济性。

    • 基于状态空间截断和隔离范围推导的高压配电网可靠性评估

      2017, 41(13):79-85. DOI: 10.7500/AEPS20160913011

      摘要 (1586) HTML (0) PDF 1.31 M (1127) 收藏

      摘要:针对高压配电网特点,分别从故障阶数、网络结构和停电时间三个方面研究了状态空间截断。分析了多重故障对高压配电网可靠性的影响,指出对于高压配电网可靠性评估应考虑到的合理故障阶数为二阶;提出了一种快速确定二阶故障有效支路组合的网络拓扑搜索方法,并对每组有效支路组合建立了一种元件组合树以确定有效元件组合;若某二阶故障有效状态停电时间占比小于阈值,可直接忽略。对二阶故障有效状态提出了利用一阶故障隔离范围进行推导以快速获得二阶故障隔离范围的方法。所提方法对状态空间进行了有效截断,同时避免了确定隔离范围时重复拓扑搜索。

    • 计及综合风险的油浸式变压器短期增容决策方法

      2017, 41(13):86-91. DOI: 10.7500/AEPS20161121007

      摘要 (1413) HTML (0) PDF 1.50 M (862) 收藏

      摘要:电力变压器的动态增容有利于缓解长期供电矛盾,解决短期应急需求,现有研究主要围绕热点温度与故障率进行增容决策的制定。考虑运行风险提出了一种变压器短期增容决策方法,包括安全约束作用与经济风险校验2个阶段。首先基于热点温度与故障率约束生成满足安全性要求的预增容方案,然后通过计算增容利润与风险,搜索预增容方案与满载运行之间的经济性最优方案,生成最终决策。通过算例分析了变压器服役时间、计划增容时间等因素对短期增容计划的影响,最后与电网公司现行增容预案进行比较,结果表明所述方法可灵活应对实际工况进行变压器短期增容方案的制订,兼顾决策的安全性与经济性。

    • 计及紧急直流功率支援的扰动后稳态频率预测算法

      2017, 41(13):92-99. DOI: 10.7500/AEPS20160706011

      摘要 (1725) HTML (0) PDF 1.34 M (969) 收藏

      摘要:提出了一种计及紧急直流功率支援情况下,能同时考虑直流两侧电网频率响应的扰动后稳态频率预测算法。该算法对系统发电机调速器方程、负荷静态模型方程、直流输电系统传输功率方程和系统网络方程进行了线性化处理,同时考虑紧急直流功率支援,推导了两区域交直流系统扰动后稳态频率预测方程,可以直接快速地计算出扰动后各区域的稳态频率和使其中一个区域稳态频率恢复到设定值时的直流功率支援量。对一个典型的两区域交直流并联系统进行了仿真分析,仿真结果表明所提算法具有较高的精度和较快的计算速度,证明了算法的适用性和有效性,具有与紧急频率控制相配合并在线应用的前景。

    • >研制与开发
    • 面向多级电网调度运行的多业务培训仿真系统:(一)系统设计与实现

      2017, 41(13):100-105. DOI: 10.7500/AEPS20160907036

      摘要 (1911) HTML (0) PDF 1.39 M (1277) 收藏

      摘要:设计并搭建了一种融合调控专业多业务的全过程培训仿真系统,该系统可模拟培训过程中负荷曲线动态变化过程,且实现调度多业务协同培训仿真。通过获取生产系统真实数据及多业务协同运行,使得该培训仿真系统更为逼真地模拟电力系统调度运行环境。从系统的软硬件架构、负荷教案制作、多业务协同仿真等方面进行了阐述。所介绍的培训仿真系统已在实际电网调度中心得到应用,该系统的仿真数据与实际电网运行数据吻合,有效地支撑了电网调度运行人员培训和仿真工作需要。

    • 基于模块化组态设计的新型配电自动化终端

      2017, 41(13):106-110. DOI: 10.7500/AEPS20161031001

      摘要 (1663) HTML (0) PDF 1.22 M (970) 收藏

      摘要:基于模块化组态设计的配电终端设计与开发,主要是在设计时将配电终端硬件按照不同的功能需求设计为独立的硬件模块,模块可以采用导轨安装等方式进行任意组合,模块安装不再受限于机箱尺寸及插槽数量,因此模块种类及数量可以按照工程需求任意配置,模块间通过带冲突检测的快速通道抢占机制进行通信且模块实现即插即用。文中主要从硬件模块分类及结构设计、高速总线接口及通信机制设计、模块自适应接入设计等方面对所提出的基于模块化组态设计的配电终端进行研究和阐述,主要包含了高速总线控制技术、基于冲突检测的高速总线资源抢占技术、基于自适应接入的模块即插即用技术等内容。

    • 智能配电网拓扑信息的分布式存储和管理方法

      2017, 41(13):111-118. DOI: 10.7500/AEPS20161228008

      摘要 (1574) HTML (0) PDF 1.32 M (1373) 收藏

      摘要:提出一种适用于智能配电网分布式保护和控制系统的网络拓扑信息存储和拓扑管理方法。每个智能配电终端仅需配置安装处的基本拓扑信息,通过制定有序的广播通信策略可自动完成相邻配电终端信息的获取和拓扑逻辑层的划分,实现局部拓扑的识别,为快速的保护和控制功能提供所需的拓扑支撑。基于局部拓扑识别结果生成拓扑最小连接树,以拓扑最小连接树为基本单元确定代理终端,提出了基于代理节点的网络拓扑简化方法,为需要大范围拓扑信息支撑的功能提供拓扑信息的获取和管理方法。以智能配电网分布式故障自愈系统功能的实现为例,对智能配电网拓扑信息分布式存储和管理方法的应用进行了分析。

    • 适用于含DG配电网故障处理性能测试的主站注入测试技术

      2017, 41(13):119-124. DOI: 10.7500/AEPS20161111002

      摘要 (1489) HTML (0) PDF 1.44 M (1023) 收藏

      摘要:论述了适用于含分布式电源(DG)配电网故障性能测试的改进主站注入测试法的平台组成和工作原理,论述了含DG配电网潮流计算和短路电流计算方法,提出了故障场景自然设置法,根据所设置的故障场景下短路电流的计算结果和继电保护定值、配电终端定值、自动装置的设置情况等自动判断是否应该保护动作跳闸、自动装置动作、上报相应的故障信息等,可以对健全区域恢复供电过程中的不当操作引发的开关动作或DG和电压敏感负荷脱网进行模拟,从而更加有效地对配电自动化系统的恢复策略和操作步骤的正确性进行测试检验。最后,给出测试实例详细说明了所论述的测试技术的可行性和有效性。

    • 配电网馈线零序电流随过补偿度动态调节的变化特性分析

      2017, 41(13):125-132. DOI: 10.7500/AEPS20161114004

      摘要 (1514) HTML (0) PDF 1.35 M (813) 收藏

      摘要:分析了过补偿度动态调节过程中,不同故障过渡电阻及馈线对地电容参数下故障馈线和非故障馈线零序电流的变化特性。建立了馈线线路零序电流关系表达式,在过补偿区域、欠补偿区域和全区域内动态调节过补偿度,给出了多场景下馈线零序电流变化曲线。分析结果表明:经过渡电阻单相接地故障下,在过补偿度小于零且大于故障线路对地电容占母线所有出线对地电容之和比例的相反数区间,故障线路与非故障线路零序电流幅值变化特性一致;在过补偿度大于零区间,当过渡电阻大于边界值时,两者变化特性一致,该边界值与馈线线路对地电容成反比。研究结果为残流增量法接地故障选线的改进提供了重要的理论依据。

    • 基于光伏逆变器无功调节的低压配电网多模式电压控制

      2017, 41(13):133-141. DOI: 10.7500/AEPS20160929013

      摘要 (1797) HTML (0) PDF 2.08 M (1614) 收藏

      摘要:针对大规模户用光伏接入引起的低压配电网电压越限问题,以逆变器无功控制为手段,提出了一种多模式逆变器控制策略,以提高低压配电网对光伏的消纳能力。基于电压灵敏度理论,定义了虚拟注入有功功率的概念,实现了节点有功和无功功率之间的折算。根据节点虚拟注入功率将光伏发电的并网分为过电压抑制、欠电压抑制以及网损和功率因数的优化三种模式。当网络出现过电压(欠电压)运行风险时,以风险的抑制为目标调节逆变器无功功率;当网络运行无风险时,则以网损和功率因数的优化作为逆变器的无功调节依据。此外,为了实现就地的协调控制,结合全网电压灵敏度矩阵建立了不同节点光伏逆变器控制参数的优化模型,实现网络无通信条件下的协调电压控制。仿真结果表明,所提的多模式电压控制方法可以有效地抑制网络电压越限,同时使网络损耗和功率因数也得到优化。

    • 参与电网调频的多端柔性直流输电系统自适应下垂控制策略

      2017, 41(13):142-149. DOI: 10.7500/AEPS20160729004

      摘要 (1887) HTML (0) PDF 1.72 M (1536) 收藏

      摘要:针对连接大型海上风电场的多端柔性直流(VSC-MTDC)输电系统,推导了传统直流电压下垂控制的功率分配机理,并分析了该控制策略对受端电网频率可能产生的不利影响。利用VSC-MTDC系统的直流电容储能,将受端电网频率和VSC-MTDC系统直流电压耦合,提出了可参与交流电网频率调整的自适应下垂控制方法。该方法根据交流系统的频率偏差,实时调整直流电压下垂系数,使各换流站在无需站间通信的前提下,快速调整各自的输出功率,保证交流系统频率稳定在合理范围内。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory仿真软件搭建了五端VSC-MTDC系统,通过3个算例验证了所提方法的有效性。

    • 模块化多电平换流器的电容均压算法比较及优化设计

      2017, 41(13):150-155. DOI: 10.7500/AEPS20161028005

      摘要 (1520) HTML (0) PDF 2.82 M (876) 收藏

      摘要:模块化多电平换流器(MMC)是柔性直流输电技术的核心器件,MMC的子模块电容均压问题,是输电系统稳定运行的关键问题之一。针对这一问题,首先分析比较了现有的几种以电容电压排序为基础的电容均压算法。结合几种算法的优缺点,提出了一种优化的增量式电容均压算法,只引入一个电压上下限的参数,也能够实现电压波动、开关频率的可调节。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了MMC的仿真模型,实现了四种均压算法并进行比较,验证了理论分析。仿真结果表明,所提出的电容均压算法能极大降低开关频率,在相同的电压波动情况下,开关频率更低,是一种性能更优良的均压算法。

    • 适用于智能电网电能质量检测的双积分型电子式电压互感器

      2017, 41(13):156-161. DOI: 10.7500/AEPS20161130025

      摘要 (1600) HTML (0) PDF 2.19 M (1021) 收藏

      摘要:现有的电压互感器难以满足智能电网对电能质量宽频域、高精度检测的要求,文中提出一种基于双积分器的电子式电压互感器(EVT)实现方案,利用主积分器和辅助积分器配合工作,使EVT同时兼顾宽频带特性和良好的暂态响应性能。阐述了双积分型EVT的工作原理,分析了主积分器和辅助积分器的频率响应特性及暂态特性,并进行了双积分型EVT的谐波及暂态扰动检测仿真分析和样机试验验证。结果表明双积分型EVT可满足60次以下谐波电压高精度检测的要求,对暂态扰动信号具有良好的传变性能,符合智能电网电能质量检测的需要。

    • 可变速抽水蓄能机组交流励磁系统自抗扰控制

      2017, 41(13):162-167. DOI: 10.7500/AEPS20161104008

      摘要 (1441) HTML (0) PDF 2.72 M (882) 收藏

      摘要:研究了基于自抗扰技术的可变速抽水蓄能机组交流励磁控制系统。文中考虑逆变器对输出电压的影响,建立了变速机组的数学模型,以此为基础设计了二阶自抗扰控制器,并提出了基于自抗扰技术的交流励磁控制系统。文中通过仿真对所提励磁系统的可行性以及控制性能进行了定量的分析,结果表明,该励磁系统能够很好地控制可变速机组的发电以及抽水两种工况,且较传统比例—积分(PI)控制器具有更好的动态性能以及鲁棒性。

    • >工程应用
    • 统一潮流控制器选址定容的关键影响因素分析及优化方法

      2017, 41(13):168-175. DOI: 10.7500/AEPS20161019006

      摘要 (1761) HTML (0) PDF 1.31 M (1210) 收藏

      摘要:针对利用统一潮流控制器(UPFC)的潮流控制能力来改善输电断面潮流分布、解决关键输电线路过载问题的应用场景,基于电网络理论推导了UPFC串联侧装置所需安装容量与关键输电线路潮流转移需求、UPFC安装位置、网架结构参数之间的关系,提出了UPFC串联侧装置安装容量的计算方法。在此基础上,分析了影响UPFC装置安装容量的主要因素,并针对两种典型的网架结构,研究了转移单位潮流所需的UPFC串联侧装置安装容量受UPFC安装位置、网架结构参数的影响情况。进一步,提出了一套简单实用的UPFC安装位置和容量的优化方法。案例分析结果验证了所提出的UPFC串联侧装置安装容量计算方法和关键影响因素分析的有效性,同时验证了所提出的UPFC安装位置和容量优化方法的可行性。

    • 解列后局部孤网的自适应第三道防线配置方法

      2017, 41(13):176-181. DOI: 10.7500/AEPS20161211002

      摘要 (1611) HTML (0) PDF 1.40 M (1063) 收藏

      摘要:通过薄弱交流断面与主网相连的局部电网在断面解列后转为孤网运行时,容易出现频率稳定或电压稳定破坏问题。以某实际局部电网发生的一起全停事故分析了现有低频低压切负荷和过频切机配置方法的不足,提出一种适用于解列后局部孤网的低频低压切负荷和过频切机配置方案,以改善第三道防线对孤立电网运行方式或电网规模变化的适应性。其主要思路是将低频低压切负荷及过频切机方案分为速动区和补偿区,前者用于快速平抑不平衡功率冲击,避免频率或电压大幅偏移;后者用于避免频率或电压快速变化时,低频低压切负荷或过频切机多轮次相继动作导致过控。基于实际电网的仿真结果验证了所述方法的有效性。

    • >综述
    • 主动配电网状态估计技术评述

      2017, 41(13):182-191. DOI: 10.7500/AEPS20161123001

      摘要 (2218) HTML (0) PDF 1.40 M (2188) 收藏

      摘要:间隙性分布式电源高渗透率并网,电动汽车、储能系统等可控负荷及高级量测装置的规模化接入使得主动配电网状态估计在结果精度要求、计算效率等方面面临诸多全新挑战。首先,简要阐述了国内外有关传统配电网状态估计技术前期的研究成果;然后,较为全面地梳理了主动配电网状态估计技术的国内外研究现状,包括新型伪量测的合理建模、状态估计算法的高效改进及量测装置的优化配置等研究方面;最后,对该领域未来进一步发展所面临的关键问题进行了探讨和分析。