通过搭建复杂工况下磁特性测试系统，实验获得铁磁材料在正弦及不同谐波工况下的磁滞特性和损耗特性数据；基于磁滞回线等效的思想，在椭圆回线面积等效法（EEL）的基础上，充分考虑饱和磁化的影响，引入既能有效反映磁滞回线形状变化，又能准确描述动态磁化损耗特性的形状因数，对饱和磁滞回线进行有效的形状表征，建立适用于饱和磁通密度下的正弦EEL损耗模型，提高了EEL损耗模型在正弦高磁通密度工况下的计算精度。在此基础上，综合考虑畸变磁通所引起的局部磁滞回环对磁损耗的影响，采用磁滞回线解耦的方式，分别对主磁滞回环与局部磁滞回环做近似等效处理，进而建立谐波激励下的损耗模型，对磁心损耗进行有效的分析计算，扩宽了EEL模型的应用范围。最后结合磁特性装置进行相关实验验证，证明了本文所提铁心损耗建模方法具有良好的适用性和有效性。

新能源渗透率的提高可能诱发供电中断的风险，使电力系统的运行可靠性降低，传统的中长期可靠性评估方法难以满足运行可靠性评估的时间需求。本文提出了一种电力系统运行可靠性高效评估算法，揭示了电力系统运行可靠性指标与风电出力不确定性因素的解析函数关系，避免不确定性因素变化时可靠性的重复计算。首先，基于隐马尔可夫模型对风电出力的分布特性进行建模；然后，通过状态枚举-混沌多项式展开方法建立可靠性指标与风电出力间的解析函数；最后，基于解析函数实现对实时风电出力下的新能源电力系统运行可靠性的高效评估及薄弱环节辨识。以修改的IEEE-RTS79系统为例进行分析计算，验证了所提方法的有效性。

换流变压器内部电弧故障将引起油箱内部油压骤升，可能导致油箱破裂甚至严重的爆炸起火事故，严重威胁电力系统安全稳定运行。本文以实际的500 kV特高压换流变压器为研究对象，基于ANSYS平台进行多场耦合数值仿真计算，得到不同故障条件下换流变压器内部超压的时空分布特征。仿真结果表明，设备内部电弧故障期间瓦斯气泡动态增长，油压随瓦斯气泡脉动而骤升并表现出明显的波动特征，换流变压器本体内部油压空间分布不均。本项研究对于换流变压器减压防爆、结构优化具有一定的参考意义。

随着我国电力市场化改革进程的推进与发展，在工业园区层面如何攫取各响应主体最大利润，以引导用户积极参与需求响应成为亟待解决的新问题。基于响应流程中市场信息披露有限且用户与聚合商自由缔结合约的情形，本文提出了一种聚合商视角下的最佳博弈策略及针对用户的收益分配方式。考虑工业园区内用户的利益关系，建立以不完全信息贝叶斯博弈作为上层、以合作博弈作为下层的多主体双层博弈架构；其次以最大化自身利益为目标，采用改进的虚拟遗憾最小化思想结合启发式算法求解博弈均衡，达成园区内的稳定合作关系。最后通过算例进行验证，分别设置了不同场景下申报策略和收益分配两方面的多个对比模型，结果表明本文所提方法得出的策略能够提高用户收益，且利益分配机制的合理选择能够在提高用户需求响应积极性方面起到促进作用。

现代电力电子系统的高温应用迫切需要耐高温的金属化膜电容器（MFC）。虽然已有大量研究表明高温电介质膜具有令人满意的储能性能，但其自愈性能尚不清楚，而该性能是决定高温电介质膜能否应用到MFC中的关键。本文主要研究了聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚醚醚酮（PEEK）和聚酰亚胺（PI）三种金属化高温电介质膜在直流高电压下的自愈性能，具体分析了层间压强、卷绕张力和温度等外部因素对自愈性能的影响。结果表明，PI由于碳含量高，在实验中很容易击穿短路导致自愈失败，不适合应用到MFC中。PEEK的自愈性能受层间压强和卷绕张力的影响较大，应用到MFC后需重点考虑卷绕张力和卷绕层数。PEN具有较低的碳含量和优异的脂肪族-芳香族交替结构，且在各项研究中均表现出较为优异的自愈性能。从自愈角度来看，PEN适合成为高温强电场MFC用的绝缘电介质材料。

随着风电装机容量的增加，风电机组并网对电力系统安全稳定运行的影响日益显著。为了实现低电压穿越(LVRT)期间双馈风电系统的稳定性分析与计算，需要建立能准确描述实际输出外特性的双馈风电系统模型。然而由于变流器控制系统是黑箱结构，其控制模型和控制参数通常难以获取，因此仿真模型与实际系统的外特性响应往往存在显著偏差。为了进一步提高模型的准确度，本文提出了一种考虑双馈风电机组低压穿越序贯控制的全局参数辨识方法。首先计及低电压期间的序贯控制特性，建立双馈风电系统的精细化数学模型，其次基于轨迹灵敏度法选取最佳观测量，提出了多工况-分步辨识策略，利用多组实测数据对双馈风电系统的全局控制参数进行辨识。最后在不同电压跌落程度情况下进行波形对比和模型验证，验证结果表明所提辨识方案可准确模拟实际双馈风电系统的输出外特性。

为适应电动车充电电压宽范围变化需求，本文针对传统充电桩前级整流器拓扑开展研究，提出一种新式单级三相AC/DC变换器。该变换器集成了三相桥式不控整流电路与Cuk模块，为降低输入侧电流谐波分量，选用双向开关管构建谐波电流回馈通路，整体构造成单级式拓扑结构。文章阐述了变换器的电路结构及工作模态，通过建立变换器的等效模型推导出电压增益。变换器通过简单的控制逻辑即可实现正弦输入电流并拥有高功率因数。最后通过搭建变换器数字控制实验平台验证了所提变换器的可行性。

风电机组基于虚拟同步发电机(VSG)控制参与系统频率支撑时，调频参数设置不当可能导致转速低于约束值或变流器功率超出限值，且现有研究较少计及风电机组一次调频死区对系统频率响应的影响。因此，本文提出一种考虑一次调频死区及调频物理约束边界的风电机组虚拟同步控制参数优化方法。首先，更为精细化地计及一次调频死区的建模，建立含VSG控制的风电机组系统全过程频率响应模型。其次，通过轨迹灵敏度分析方法研究风电机组调频参数发生变化对频率响应全过程动态轨迹影响的强弱程度，分析结果表明虚拟阻尼系数在调频过程中起关键作用。在此基础上，综合考虑风电机组的不同运行工况及系统频率动态响应过程，以转子转速约束和变流器容量限值为条件获得风电机组调频物理约束边界下虚拟阻尼系数优化值，充分利用了风电机组可用调频容量。最后，基于Matlab/Simulink仿真平台搭建系统仿真模型，仿真结果表明所提方法可充分发挥风电机组的频率调节能力，避免响应超出调频物理约束边界，有效提高了系统频率稳定性。

随着可再生能源大规模并入电网，电价预测变得越来越困难。为更准确预测含新能源电力市场中的电价，本文提出一种基于离散小波变换(DWT)的双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)和时间卷积网络(TCN)的短期电价预测模型。首先利用DWT提取数据的时频图，并对重构后的子序列进行相关性分析；然后对于受不同因素影响的子序列建立不同的模型分别进行预测，最后叠加预测结果得到最终预测值。并在北欧丹麦DK1电力市场数据集上进行实验，该方法的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为3.081%和2.588%，与一些基准模型和现有预测模型相比，该方法的预测精度更高。

在新型电力系统中，考虑到中长期时间尺度下新能源出力具有较强规律性，提出了中长时间尺度新能源纳入备用的实时备用率的确定方法。根据实时备用率将新能源可信出力纳入备用，建立多电源电力生产模型。所建模型以生产成本最小为目标函数，考虑电源运行成本、新能源弃电成本、切负荷惩罚成本及机组出力、功率平衡、逻辑变量等约束条件。采用时间迭代将中长时间生产模拟化简为短期优化问题，利用CPLEX求解。以改进IEEE-24节点系统作为算例，优化结果表明新能源电源采用实时备用率的方法纳入备用时，电力系统生产运行总成本更低；新能源渗透率越高，纳入新能源为备用的经济效益越明显；风电和光伏独立确定备用率时，备用成本和污染排放更低。

新型电力系统正面临新的挑战，这是由于高比例新能源的引入，需要对系统进行更为精细的优化调度，并确保其安全稳定运行。为减轻电力系统因大规模风电并网引发的运行安全压力，提出一套适用于电力系统的备用模型，纳入风电资源的随机机组组合方案。首先，可采用无参统计方法，以获得风电功率预测误差的概率密度估计，随后基于最佳信赖水平来构建风电备用模型。其次，提出应运用基于可变不确定性集顶点场景的全场景可行随机优化技术，以有效应对风电资源的不确定性，并引入严格的非预期性约束条件，以满足电力系统的经济调度需求。这一方法有望降低风电并网对电力系统安全运行所带来的挑战。最后，在改进的IEEE-24节点系统中，采用某地的实际数据验证了所提出随机优化模型的有效性，并与基于场景的两阶段随机优化进行对比。实验结果证明，所提出模型具有良好的经济性能，并可以有效减少计算时间。同时，引入强非预期约束，保证了所提出模型可获得全场景可行的最优策略。

无刷双馈电机由于其高可靠性在独立发电应用中优势显著，然而特殊的电机结构亦导致控制参数设计更复杂。针对常用闭环函数法即使辅以强大的计算机软件，其分析结果仍含有大量干扰信息，不便于判定系统稳定情况的问题，本文充分借鉴双馈并网系统的阻抗分析思路，提出一种无刷双馈独立发电系统的控制参数设计方法。通过分别建立机侧、荷侧阻抗模型，避免信息过度集中而增加建模复杂程度，进而以工况变化下系统稳定为核心指标，基于广义奈奎斯特稳定判据对关键电流环参数进行设计。由于反映系统稳定情况的奈奎斯特曲线与(-1, j0)相对关系不受阻抗模型复杂程度影响，本文所提控制参数设计方法无需人工简化干预，可充分发挥计算机软件的智能优势。最后，在次/超同步满载等典型工况下，基于无刷双馈独立发电仿真及实验系统验证了所得控制参数的有效性，可保证工况改变时系统稳定发电并维持较好性能。

针对多目标约束条件下，为永磁同步电机预测控制算法成本函数选择适当的权重因子，提出了一种逼近理想解排序法(TOPSIS)优化成本函数的优选顺序方法改进权重因子的选择。首先，采用TOPSIS选择一个最接近理想控制动作的正解和最远离理想控制动作的负解，对成本函数中的控制变量进行优先级排序，以确保在每个采样持续时间内选择最佳控制措施。其次，根据上一时刻的最优控制状态，将预测的下一个切换时刻状态用于成本函数优化，从而减少了预测控制算法的计算持续时间。仿真和实验结果表明：与传统预测控制方法相比，基于TOPSIS的预测控制在具有较小开关频率的稳定操作下降低了电磁转矩和磁链的纹波，并且能够有效抑制电流脉动，降低算法的复杂度和计算量，提高了永磁同步电机控制系统在实际中的运行性能。

传统有源钳位反激变换器依赖变压器漏感和原边钳位电容之间的谐振实现软开关，消除了开关损耗，但传导损耗大，输出整流器存在电流振荡现象。为解决上述问题，选取变换器最佳工作模式，建立不同谐振方式下的等效电路模型，探究不同谐振方式对变换器性能的影响，以副边谐振方式为基础制作实验样机。由实验结果可知：副边谐振方式有源钳位反激变换器可实现功率器件软开关，降低原边电流有效值，消除副边电流振荡现象，所设计的变换器最大满载效率达94.06%，整机效率高于原边谐振方式。

双电机优化设计需要考虑双电机系统的耦合运行，在传统优化方法中多采用估计效率Map的方法得到双电机系统最优的转矩分配系数。然而在高效电机优化设计中无法忽视估计法带来的误差。此外不同工况下电机的控制策略也不同。为了提高双电机驱动系统全工况运行效率，本文基于两种循环工况，系统地提出了一种电动汽车双电机协同优化设计方法。首先通过参数匹配获得了初代电机参数，接着提出了基于半解析模型的电机效率Map计算方法。基于此方法研究了不同工况下双电机系统的最优转矩分配和控制策略。然后基于粒子群算法，考虑电机不同工况下的控制策略对双电机本体参数进行了全工况优化。最后搭建了半实物实验平台，仿真和实验结果表明，所提优化方法能够提高双电机驱动系统的运行效率。

针对虚拟同步发电机(VSG)并网时，输出功率的稳态性能与动态性能之间存在耦合，无法同时满足抑制有功振荡和电网一次调频的需求，提出基于角频率暂态前馈的控制策略，通过补偿输出功率，减小Δω，进而减小振荡过程。该控制策略可以有效抑制有功振荡，并且实现了稳态性能与动态性能间的解耦，不会影响一次调频特性，同时提高了响应速度。首先建立VSG有功闭环小信号模型，分析了输出功率稳态性能与动态性能之间的矛盾，并根据同步发电机功角特性分析了有功振荡机理；在此基础上提出了基于角频率暂态前馈的控制策略，利用闭环零极点与Bode图分析了所提控制策略对系统的影响；最后通过仿真和RT-LAB半实物平台验证了所提控制策略的可行性与优越性。

锂离子电池的交流阻抗能够反映电池内部信息，是电池状态在线监测的有力工具。阻抗在线测量装置的设计是实现基于阻抗的电池状态在线估计及故障预警技术的关键。本文基于嵌入式微控制器设计了锂离子电池交流阻抗在线测量装置，采用全相位快速傅里叶变换算法将时域数据转换到频域，并对转换结果进行插值运算，实现了0.01 Hz~10 kHz频率范围内交流阻抗的在线测量，有效解决了当前阻抗在线测量装置基于传统快速傅里叶变换算法所产生的频谱泄露、栅栏效应以及相位计算不准确的问题。通过对不同容量、不同正极材料的电池进行静态和动态阻抗测量，验证了装置的可靠性与快速性，并且放电末期动态阻抗急剧变化特征对电池的状态具有一定的指示能力。本文设计可方便集成于电池管理系统中，在锂离子电池状态在线估计及故障预警等方面具有一定的应用价值。

针对有限元法计算磁阻型球形电机转矩耗费大量计算时间的问题，本文采用虚功法建立了磁阻型球形电机的转矩模型。首先利用电磁分析软件仿真出单个定子线圈的电感变化规律，并通过双线性插值获得电感模型。将得到的电感分别沿经纬度方向进行微分处理，得到二维转矩数值。再通过坐标变换,将二自由度转矩转换为三自由度转矩。最后搭建基于动态转矩传感器的转矩测量平台，测出实验转矩并将其与解析结果进行对比，验证了转矩模型的有效性。

为应对日趋严峻的气候问题，中国提出了“双碳”战略目标，能源低碳转型已成为共识。配电系统在可再生能源消纳和用户侧减排方面发挥着重要作用，同时面临新的挑战。城市作为能源消耗的中心，具有显著的聚集碳排效应，城市配电网的低碳转型需求迫切。本文首先提出了计及源网荷储协同运行的城市配网侧储能系统框架。其次，考虑储能系统各项成本，构建储能容量配置模型。进而，计及系统中储能运行、配电网潮流约束等条件，目标为系统运行成本最低，构建系统优化调度模型。最后，计及储能容量配置与源网荷储协同调度运行，构建规划-运行双层优化模型，并通过算例验证本文所提优化配置方案的有效性。

输入串联输出并联-双有源电桥(ISOP-DAB)变换器多应用于大功率高电压场合，为降低ISOP-DAB变换器的电流应力并提高系统的动态性能，本文提出一种基于扩展移相调制混合优化控制方法。首先分析在扩展移相下变换器的工作模式和功率模型，通过拉格朗日优化算法获取电流应力最优的相移组合，并结合虚拟电压均衡控制方案，以应对负载突变或输入电压扰动状态，同时结合变换器的结构特征使用输入电压均值完成模块间功率的动态平衡。最后，将混合优化控制方法、基于单移相的虚拟功率控制和传统的扩展移相优化控制进行对比实验。实验结果证明了混合优化控制在功率均分的同时可以实现电流应力优化，提高能量传输效率，同时也显著地改善了变换器在扰动情况下的动态特性。

在电动汽车无线电能传输系统中，实现高效传输的同时减少磁泄漏一直是一个技术挑战。针对这一问题，本文提出了一种应用于多无线电能传输系统的下沉式屏蔽线圈结构，该结构在减小目标面漏磁的同时不会影响系统的传输效率。首先，提出了一种基于矢量磁位的矩形线圈磁场计算方法，通过此方法对系统目标面漏磁进行分析，为后续的磁泄漏优化提供了理论依据；其次，介绍了一种漏磁优化的方法，运用该方法得到满足要求的各线圈参数，为实现高效的无线电能传输提供了关键支持；最后，根据得到的线圈参数，研制了一套带磁屏蔽结构的双车位电动汽车无线充电系统，通过仿真和实验，让提出的屏蔽结构和方法的有效性得到了充分证实。结果显示，当系统输出功率恒定在4 kW时，所提出的屏蔽结构不仅使目标区域最大泄漏磁场降低了25%，且传输效率高达95%。

同步发电机的精确参数辨识是保证电力系统暂稳态分析的重要基础。本文首先在同步发电机等效数学模型、序网图、等效电路的基础上，推导了其通过外部阻抗相间短路故障情况下的暂态电流表达式；然后以短路试验与辨识得到参数计算的短路电流间标准化误差平方和最小目标函数，采用增加权重系数的改进鲸鱼优化算法，提出基于相间短路故障电流的同步发电机参数辨识方法；最后在某实际同步发电机上进行短路试验，验证了所提方法的正确性与有效性。本文方法通过增大同步发电机的激励能量，采用大扰动过程中的故障电流作为原始数据，以提高辨识的准确性；同时结合短路电流模型非线性特点，对鲸鱼优化算法进行改进，能更好地适应非线性参数辨识。

变压器振动信号是评估其工作状态的重要参数之一，与绕组松动或变形等隐患密切相关，为揭示变压器振动信号的变化趋势，本文提出了一种基于广义回归神经网络和马尔科夫链修正的变压器振动信号预测方法。即分别以变压器运行电压、负载电流和振动信号归一化特征频率为输入和输出建立变压器振动信号广义回归神经网络预测模型，然后引入马尔科夫链并结合负载电流的变化对振动信号计算结果进行修正以获得最终的预测结果。对某500 kV变压器振动在线监测信号的分析结果表明：经马尔科夫链修正后的变压器广义回归神经网络振动信号预测模型预测精度高，可为变压器绕组运行状态的振动监测技术提供重要参考。

近年来，柔性直流输电已经是风电深远海开发的有效方案，随着大量用于远海风电并网的柔性直流输电系统不断投运，高频振荡现象在实际工程中频繁出现。然而，现有研究大多聚焦于新能源交流并网系统或异步分区电网交互所产生的高频振荡现象，针对海上风电经柔性直流送出系统的高频振荡研究尚不充分。并且现有模块化多电平换流器（MMC）高频段阻抗模型通常忽略换流器中、低频段特性，使得投入高频振荡抑制策略对中、低频阻抗特性的影响无法被准确揭示。为此，本文首先考虑系统链路延时的影响，基于谐波状态空间建立MMC全频段阻抗模型。在此基础上，分析海上风电经柔性直流送出系统高频振荡机理，并设计控制参数优化策略。最后，基于Matlab/Simulink搭建海上风电经柔性直流送出系统电磁暂态仿真模型，并验证本文所建阻抗模型的精确性以及高频振荡抑制策略的有效性。

目前运用配电网中的多源故障遥信数据对配电网故障进行诊断的技术逐渐火热，但由于信息的误报、漏报使得诊断结果往往不尽如人意。针对配电网多源故障信息不健全的问题，本文提出了一种将数据校核操作与图卷积神经网络相结合的高容错性配电网故障诊断方法，旨在利用不健全故障信息对配电网进行故障诊断。首先，将多源故障遥信数据作归一化处理后再进行数据校核，从源头改善数据的不健全性；接着，根据配电网图模将多源故障数据转化为故障图数据；最后，将故障图数据送入图卷积神经网络进行学习训练，训练完毕的模型在部署后可实现对配电网的故障诊断。在Python 3.7平台进行实验，通过算例分析证明本文所提方法可有效提高配电网故障诊断的容错性。

短路故障在首个大半波内快速选相开断对提升电力系统稳定性具有重要意义。为此，本文研究并提出了一种基于自学习的长短期记忆（LSTM）网络短路电流零点预测方法。构建了基于自学习优化训练的LSTM短路电流预测模型，并采用循环迭代法对短路电流波形及过零点进行预测；搭建了RTDS试验平台，验证了自学习LSTM网络对零点预测的准确性、快速性以及稳定性；讨论了不同短路故障电流的起始相角、谐波含量、 信噪比、衰减直流分量时间常数等因素对自学习 LSTM 预测精度的影响；仿真与试验结果表明自学习LSTM网络对短路电流零点具有较好的预测能力，当采样时间为3 ms时，自学习LSTM首零点预测精度已与RLS算法采样时间5 ms时预测精度相当，为在首个大半波内实现相控开断提供了依据。

通过风储联合系统的协调控制增强风电并网系统的转动惯量水平是增强系统频率稳定的重要手段。现有风储联合系统协调控制中风电与储能的控制相对独立，两者的耦合集成度较低，难以充分发挥风电和储能对频率扰动的响应和调节能力。对此，本文提出基于线性二次型调节器（LQR）的风储联合系统协调控制策略。该策略以双馈风机输出频率和风储联合系统总输出功率为储能的控制输入，以提升系统的阻尼和稳定性，并增强系统的频率响应调节能力。首先，根据系统的状态方程建立双馈风机和风储联合系统的小信号稳定模型，分析协调控制对风储联合系统的阻尼比的提升作用；其次，由具有扰动抑制能力的LQR方法确定协调控制的控制参数；在此基础上，根据转子动能确定储能功率容量；最后在Matlab/Simulink仿真平台搭建风储联合系统并网模型，验证了本文所提策略的有效性和优越性。

合环操作常用于配电网故障恢复中，但在合环过程中产生的冲击电流可能导致线路电流越限，不仅可能损坏设备，还会危害人身安全。针对合环电流的抑制大多关注于整体优化，未重视合环暂态过程产生的冲击电流问题，本文提出了一种考虑合环延时与分布式电源(DG)控制协同抑制合环冲击电流的方法。通过分析配电网合环冲击电流的产生过程及原理，刻画了DG出力以及合环延时对于合环冲击电流的影响，建立了DG主动控制与合环协同的控制优化模型，从而提出了考虑合环延时影响以及DG出力的配电网合环冲击电流协同控制方法。算例表明，该方法通过DG出力与预期合环时刻的优化，能够最大程度上控制配电网合环过程中的冲击电流，提升了配电系统的安全性。

为实现电力机车牵引变压器的精细化设计，降低产品设计中的冗余量，提高产品的效率减小体积，需要准确预估机车牵引变压器在实际工况下的损耗特性。本文首先模拟牵引变压器实际工作状态，对谐波交变磁化下牵引变压器用电工材料电磁特性的模拟展开研究工作。通过测量牵引变压器实际工作时的电磁特性曲线，分析铁心材料的电磁特性。然后通过对磁化角度和谐波次数的非线性关系研究，建立基于损耗模型系数的磁化角度变系数方程，提出谐波损耗非线性修正系数，进而提高机车牵引变压器损耗模型计算精度。

光伏发电系统具有不同于同步机的故障响应特性，给电力系统故障保护与控制带来严峻挑战。锁相环的输出直接影响光伏发电系统的故障响应特性，特别是在电网故障后电压相位跳变使得锁相环输出呈现非周期性的暂态响应偏差，对光伏输出短路电流产生较大影响。现有研究忽略锁相暂态过程，可能造成光伏及其并网系统短路电流的分析计算出现较大误差。为此，本文推导了光伏锁相环输出相位与并网点电压相位间偏差的解析表达式，分析了锁相偏差的时域变化特性及其影响因素和锁相偏差对光伏发电系统三相短路电流的影响，从而提出了考虑锁相暂态响应的光伏发电系统三相短路电流解析计算方法，并分析了短路电流的特征，最后搭建光伏并网系统仿真模型，验证了理论分析的正确性。

随着世界工业化进程的飞速发展，不断完善和发展以光伏发电等为代表的新能源能缓解能源危机与环境污染问题。本文分析了储能电池燃料电池以及超级电容的特点，针对偏远地区长期无法并网问题，提出了一个结合超级电容的短效储能与燃料电池长效储能的混合可再生能源电力与能源管理系统，以确保离网用户的电能安全高效稳定运行。系统中电能主要来自光伏发电系统，并将燃料电池系统(燃料电池/电解设备/储氢罐)作为备用系统，以蓄电池/超级电容器为储能系统。另外本文提出的能量管理系统（EMS）能够在供电侧通过优化算法控制电力系统各部件之间的行为模式，保证用户的电压和功率稳定。在需求侧通过需求响应算法，根据电力系统在不同时间和不同运行条件下供能能力，制定包含恒温可调、开/关不间断和可切断等家电的运行策略。最后对本文研究的离网用户储能式电力与能源管理系统进行仿真实验，采用不同光照条件以及可变的负荷数据对提出的离网系统用Matlab进行仿真验证。仿真结果表明，该系统能够实现碳减排的同时保障用电需求，提升系统的经济与环境效益，具有一定的实际意义。

近年来国内多个直流换流站发生严重事故，经调查发现事故起因多为长时间运行的换流阀晶闸管发生不同程度的老化甚至绝缘能力丧失。掌握晶闸管参数退化规律是开展晶闸管运维监测、预防此类事故继续发生的基础。因此为了深入了解换流阀晶闸管老化过程中特性参数退化规律与老化机理，首先需要搭建试验所需的模拟换流阀运行过程的晶闸管老化试验装置。文中首先分析了换流阀晶闸管的实际运行工况，并基于此设计了晶闸管电热联合老化主电路，接着对电路中涉及到的控制单元，包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动电路与晶闸管的触发电路进行设计与搭建，并基于晶闸管的实际运行工况设计了晶闸管结温控制系统。为了获得晶闸管老化过程中特性参数的退化规律，设计了晶闸管漏电流在线监测系统与反向恢复离线测量系统。经过检验，各个模块以及主电路均能够保持长期稳定运行，为换流阀晶闸管的老化试验打下了良好基础。

地铁列车频繁启停使其牵引负荷出现短时间大幅度的冲击，容易导致变压器绝缘加速老化、引发主变过载风险。针对这一问题，本文提出一种协同网储的地铁负荷冲击优化策略。首先，基于地铁负荷时序特性剖析冲击性负荷形成机理，建立考虑功率曲线特征的双维波动性指标，定量描述冲击程度。其次，分别以系统经济性最优与负荷冲击最小为上下层目标，建立网架拓扑与储能装置协调控制的双层优化模型，求解最优开关变动及储能调度策略。最后，以上海某地铁线路实际供电负荷为例，结合多场景进行验证分析，结果表明所提方法能有效平抑冲击性负荷，实现供电可靠性与经济性的提升。

变压器或电机铁心存在大量旋转磁通，旋转磁化下铁心硅钢的磁滞与磁致伸缩效应将增大铁心损耗，加剧铁心振动形变。为了有效模拟铁心硅钢磁滞与磁致伸缩耦合特性，本文在实验测量基础上提出将旋转磁化下硅钢的涡流损耗与异常损耗引入到传统Jiles-Atherton磁滞模型能量平衡模型，表征电工钢片的旋转磁滞特性。同时，基于磁致伸缩与磁化强度之间的非线性回环曲线关系，建立旋转磁化下一阶惯性磁致伸缩模型，并将磁滞模型表征的磁化强度映射到磁致伸缩模型中，建立磁滞与磁致伸缩特性的耦合关系。最后通过实验验证了模型的有效性。研究结果表明，提出的耦合模型可以有效地表征电工钢片的旋转磁特性，为高品质电工产品的优化设计提供参考。

近年来，为应对频发的极端事件，配电网弹性提升技术迅猛发展。在实际应用中，技术方案经济成本过高成为制约其应用落地的重要因素。针对上述问题，本文提出了一个融合移动储能与电动汽车并网（V2G）技术的配电网弹性提升方案，其具体目标为优化灾后供电恢复过程中的经济成本，同时确保恢复效能。在灾害初期，通过建立预先的电动汽车调度模型来获取电动汽车的分布状况以及各个V2G站点的最大供电能力。接着，基于实际的道路网络规划和电力负荷数据，决定临时的移动储能（MESS）仓库的安置地点。在灾害后期，将恢复过程中的综合经济成本作为优化目标，通过调整V2G站点的输出和MESS的调度策略来进行优化决策。对所提方法运用多组算例进行了验证，仿真结果表明，所提协同恢复方案在降低系统灾后失电量的同时能够有效改善弹性策略的经济性。

网络重构和孤岛划分是极端天气下含分布式电源配电网故障恢复的重要手段。按照气象灾害发展过程采取多时段的故障恢复有利于提升配电网韧性。现有故障恢复策略缺乏考虑多次网络重构和孤岛划分的操作成本以及孤岛内分布式电源出力的波动性，导致优化结果安全和经济效果欠佳。因此，本文提出了极端天气下配电网故障多时段恢复策略，通过构建含分布式电源的主动配电网重构与孤岛划分统一模型，并考虑不同故障原因下的恢复时间尺度，细分时间断面，实现故障期间动态调整配电网网络结构，提升电网韧性。最后在IEEE 33节点系统中对所提策略进行验证，算例测试结果表明：所提策略开关动作次数少，负荷动态恢复率高，具备一定的抵御功率扰动能力，能提高极端天气下配电网的韧性。

为克服对端系统助增作用的影响，实现直流配电线路短路故障的准确测距，提出一种主动探测式的故障测距原理。故障发生后，设计限流策略限制短路电流，进而切换至主动探测控制策略下，向直流线路注入特征频率探测信号。根据特征频率下故障等效电路的激励与响应特性，构建故障测距方程，实现了基于故障分析法的单端量故障测距。基于PSCAD电磁暂态仿真软件搭建了对应模型，仿真验证了不同故障位置和故障过渡电阻情况下测距原理的性能，采用特征频率探测信号构建测距方程，克服了对端电源助增作用的影响，测距结果的相对误差在0.5%以内。

针对风、光出力不确定性，结合蒙特卡罗抽样模拟的风、光出力场景集合，对比同步回代、K-Means聚类、模糊C均值(FCM)聚类三种场景削减技术所得最大概率典型场景风、光出力数据，发现同步回代场景削减技术更能表征风、光出力的波动性和随机性。并以风电、光伏、微型燃气轮机、质子交换膜燃料电池及蓄电池组成的微电网系统为研究对象建立了以系统总运行成本最小为优化目标的经济调度模型。算例分析中，采用自行改进的粒子群算法(PSO)优化调度各微源在典型场景下的出力，验证了结合蒙特卡罗抽样的同步回代算法对风、光出力不确定性处理的有效性和合理性。

本文分析了分布式直流耗能装置的拓扑结构、参数设计和控制策略，并对其控制策略进行改进，通过对比传统耗能装置、分布式耗能装置和采用改进控制策略的分布式耗能装置三者的响应曲线，表明采用改进控制策略的分布式耗能装置具有耗能曲线平滑、故障穿越（FRT）性能优越的特点。在此基础上，针对传统故障穿越策略存在的直流耗能装置成本较高的问题，基于永磁直驱式风电机组设计降压法，在故障发生时主动降低风电场的输出功率，并结合采用改进控制策略的分布式耗能装置设计FRT协调控制策略，能够显著降低耗能装置容量，在确保系统故障穿越性能的前提下降低系统造价。基于如东海上风电柔性直流输电工程的实际参数，在PSCAD/EMTDC中建立系统模型，对提出的协调控制策略的有效性进行了验证。