随着全球对可持续能源需求的增加，能源存储技术成为实现绿色能源转型的关键。超级电容器作为一种重要的电化学储能器件，凭借其优异的快速充放电能力、较高的功率密度和长循环寿命，在消费类电子、电网调频、轨道交通、电动公交、军事和航空航天等领域展现出广泛应用前景。本文主要综述了超级电容器的三种基本类型：双电层超级电容器、赝电容超级电容器和混合型超级电容器，分析了它们的储能机理及电极材料，重点介绍了锂离子电容器的发展及其分类。此外本文还介绍了超级电容器的新型器件及应用；对比锂离子电池，分析了锂离子电容器在安全特性方面的显著优势。

构建以新能源为主体的新型电力系统，是实现国家“双碳”能源战略目标的基础。大型抽水蓄能电站（界定为总装机容量≥1 200 MW）作为新型电力系统消纳新能源重要单元，迎来前所未有的迅速发展，抽水蓄能技术的角色发生重大转变，技术参数也向着大容量、高水头、宽负荷等高参数发展。本文首先简要介绍了抽水蓄能电站的基本原理，并重点分析了国内外大型抽水蓄能电站（总装机≥1 200 MW）的发展现状与挑战；然后，聚焦于高参数抽水蓄能机组（界定为单机容量≥300 MW或水头>700 m或负荷变幅>40%），探讨了其（机组级）关键技术（如超高水头水力设计、大容量结构强度、宽变幅控制策略）的研究进展，分析了现阶段研究不足和存在的需要攻克的关键技术问题；最后，结合我国当前现状，提出了涵盖大型电站系统集成与高参数机组核心技术的重点研发方向，以及大型抽水蓄能电站关键技术快速发展的建议，为我国抽水蓄能技术发展提供理论指导，助力国家双碳目标实施。

太阳能热发电具有大规模、低成本和高安全的长时储能电站功能，后端采用汽轮发电机组发电，能够发挥煤电机组对电网的支撑调节作用，具备作为绿色低碳基础保供电源的潜力，是实现新能源安全可靠替代传统能源的有效手段，是增强电力供应的安全性和灵活性的有效支撑。为使社会全面了解太阳能热发电技术和产业现状，促进太阳能热发电行业进一步发展，本文对2025年我国太阳能热发电行业发展情况进行了梳理，包括太阳能热发电技术概述、市场发展情况、太阳能热发电示范项目运行情况、产业链情况、太阳能热发电技术研发情况、太阳能热发电技术经济性、太阳能热发电的碳减排，最后提出了太阳能热发电发展建议。

基于固体重物的重力储能技术因其不依赖水资源、站址和重物资源丰富、效率高、零自放电率等优势有望成为未来缺水地区重要的储能技术之一，可以很好地满足新能源电力系统对储能技术的需求。但由于固体重物的离散性和不可流动性，重物装卸和加减速过程中会出现功率波动，会同时对机械传动和电网系统造成一定影响，另外，当前重载升降机械在功率、效率和稳定性方面尚难以满足储能系统需求，本文首先介绍了固体重力储能技术的原理和分类，并凝练出需要解决的共性关键科学和技术问题，进一步分别针对竖井和地面构筑物、山体斜坡三种重力储能型式，介绍了重载提升、自动接驳和水平转移、并网及功率平滑等核心关键技术的国内外研究现状和工程应用现状，最后对不同重力储能技术的未来发展趋势进行了展望。

熔盐储热利用液态盐温度升高吸热和温度降低放热实现热量的储存和释放。储热使用的熔盐一般是两种以上无机盐按照一定比例混合形成的共晶混合盐，具有液体温域宽、温差大、储热密度大和寿命长的优势。熔盐储热一般用双罐液体显热储热方案，具有储热释热换热器/电加热器进出口参数恒定、取热流体出口温度与热盐罐温度接近、控制简单等优势，在光热发电、火电厂储热调峰、熔盐直接/热泵储热发电、熔盐储热供热供汽、压缩空气储能压缩热储存等领域具有广阔的应用场景，是一种低成本、大容量和长寿命的长时储能技术。熔盐储热的关键技术与难点是低熔点、高分解温度、低腐蚀、低成本、热稳定好的混合熔盐及其复合储热材料的研发、大进出口温差熔盐换热器和高电压熔盐电加热器的研发、熔盐储热耦合新型能源系统的集成调控和优化。目前，全球已有三十多座集成大容量储热的光热电站投入商业化运行（总装机容量超过了300万kW），最长的熔盐储热光热电站已经成功运行18年，近几年在中国，华能魏家峁、国信靖江、华能海门、华能德州等相继建成了一批火电厂熔盐储热调峰示范工程。同时也在河北、北京、浙江等地相继建成了数座熔盐储热供热供汽示范工程，辽河油田建成了电热熔盐储能注汽试验站。目前，北京工业大学已经成功开发了熔点在100~160 ℃、分解温度在560~740 ℃的系列低熔点、宽液体温域混合熔盐优化配方，并已在熔盐传热储热工程中得到了规模化长时间使用。浙江绿储、华源前线等公司相继研发成功了高电压熔盐电加热器。

20世纪80年代，瑞典在国际能源署框架下率先建成兆瓦级跨季节储热系统，使该技术风靡全球。实证表明，跨季节储热可消除大型太阳能供热系统的源-荷失配，提高太阳能保证率与供热稳定性，并将热价降至与燃煤接近。对中国而言，该技术对缓解能源供需矛盾、提升可再生能源利用效率具有战略意义。2017 年以来，中国跨季节储热进入快速成长期：一批高水平应用基础研究和技术示范相继落地，推动储热成本下降较快。本文系统梳理 40 余年发展脉络：首先解析“集热-储热-释热”能量链；继而归纳显热、潜热与热化学三种储热方式，并详述关键材料，特别是防渗材料、储热体、换热器、系统集成与智能调控技术；最后对一些代表性项目进行介绍分析。展望未来，长寿命低成本太阳能跨季节储热将在北方城镇清洁供暖、工业园区供热及农业烘干领域实现千万平方米级应用，为中国“双碳”目标提供范式。

随着新型电力系统的深化发展，对惯量响应、暂态支撑、频率与电压快速调节等构网技术设备的需求日益迫切，以弥补同步发电机组占比下降带来的系统稳定与控制问题。飞轮储能作为一种旋转机械惯量装置，具有构网运行的天然优势。目前，飞轮储能可以作为独立的储能单元通过电能变换装置并网，也可以与调相机结合以增加惯量。本文提出了“构网型飞轮储能”的概念，涵盖了惯量飞轮调相机、电力电子并网型高速飞轮储能、同步机并网型高速飞轮储能等典型技术方向，分析了构网运行机制、关键技术及应用场景，为飞轮储能的研发及应用提供了参考。

在海上风电柔性直流并网系统中，交流电网故障后产生的盈余功率会导致直流电缆出现过电压。为防止直流过电压的产生，一般在受端换流站侧配置直流耗能装置消耗盈余功率，以平衡系统送受端功率。本文介绍了开关阀段串联集中式耗能电阻、分布式耗能电阻和子模块串联集中式耗能电阻三种直流耗能装置的拓扑结构与工作原理，并基于如东海上风电柔性直流输电工程的实际参数，在PSCAD/EMTDC中搭建系统模型，对三种直流耗能方案进行仿真对比研究。分别实现上述三种直流耗能装置的工作过程，比较其工作特性与故障穿越效果，分析其优缺点。研究结果表明，分布式耗能电阻方案控制效果最好但投入成本最高；开关阀段串联集中式耗能电阻控制效果最差且投入成本最低；子模块串联集中式耗能电阻方案各项指标介于两者之间。本研究可为海上风电柔性直流并网系统中直流耗能装置的选型提供参考依据。

随着新型电力系统建设的持续推进，源网荷储协同发展势在必行。但在“双碳”背景下，现有基于多主体协同的源网荷储优化调度策略对碳排放等因素考虑不足，难以支持新型电力系统的低碳化发展。本文率先引入动态碳排放因子概念，构建利益与低碳目标双重驱动的需求响应机制。在此基础上，建立低碳需求响应模型，实现经济成本控制与低碳排放目标的平衡。进而基于碳排放流理论，构建考虑碳流约束的源网荷储协同日前经济调度模型。然而，碳流约束会引入非线性和非凸性，本文采用分解法对其进行处理，建立低碳调度和碳流计算两个子问题交替迭代进行求解。最终算例结果表明，所提调度模型和方法可以有效兼顾源网荷储各环节的低碳性和经济性。

随着海上风电、潮汐能发电等海上新能源的快速发展，适用于海上新能源送出场景的新型储能技术需求亦变得愈发迫切。其中，水下压缩空气储能因其具有清洁环保、安全高效等特点，受到广泛关注。为此，本文首先介绍了水下压缩空气储能系统的基本原理与技术特征；其次，分类梳理了目前国内外水下压缩空气储能系统的代表性示范工程及发展现状；之后，总结归纳了水下压缩空气储能技术面临的技术瓶颈与挑战，主要包括水下储气、储热以及锚固辅助运行等技术；最后，探讨了水下压缩空气储能领域需要重点关注的研究方向和关键技术。本文旨在为水下能源储存领域的研究提供参考与借鉴，促进海上可再生能源与储能技术协同发展。

二氧化碳储能技术作为高效、稳定、灵活、经济的新型储能技术，为我国新型能源系统建设提供有力保障，具有广阔的发展前景。本文首先介绍了二氧化碳储能的总体研究进展，之后说明了气液互转二氧化碳储能系统的基本原理及优势、工程应用和系统拓展思路，最后对二氧化碳储能技术的发展前景进行了展望，为后续进一步研究二氧化碳储能技术提供了思路和参考。

抽水蓄能是综合性能最优的规模化长时储能系统，将为以新能源为主体的新型电力系统提供重要支撑。然而，我国抽水蓄能站点资源严重不足，远远满足不了实际需求。同时，新能源的季节性出力波动较大，与电力负荷的季节性变化不匹配，对规模化跨季节储能的发展提出了更高的需求。鉴于此，近年来国内外开展了新型抽水蓄能系统的研究，致力于通过拓展抽水蓄能的资源和模式来解决上述问题。本文将新型抽水蓄能系统进行了定义和分类，并综述了新型抽水蓄能系统的研究和发展现状。

飞轮储能技术作为一种高效、长寿命的物理储能方式，能够有效应对新能源（如风能和太阳能）带来的电网波动性问题，是现代能源转型的重要组成部分。然而，飞轮储能的广泛应用面临着成本较高和转子疲劳寿命等技术挑战。本文综述了飞轮储能技术的发展和应用情况，重点分析了飞轮转子的设计优化与疲劳寿命分析。为了提高储能密度和降低成本，研究者在转子形状和结构优化方面做了大量工作，包括不同类型的圆盘型和圆柱型结构设计。转子在高速运转过程中频繁地充放电，导致应力变化，进而影响其疲劳寿命，因此，转子的疲劳寿命预测也是技术研究的重点。传统的基于应力应变的疲劳寿命预测方法在复杂加载和多轴疲劳条件下存在一定局限性，而近年来基于能量法、临界平面法以及神经网络等新型预测方法显示出了更强的适应性和精准性，尤其将传统方法与人工智能技术相结合的方式，极大提高了疲劳寿命的预测精度。综上所述，飞轮储能技术在材料、结构优化和疲劳寿命预测领域取得了显著进展，但仍需解决成本控制和长寿命设计等问题，以促进其在大规模能源存储和电网调频等应用中的广泛推广。

针对电动汽车（EV）大规模入网尤其是快充行为造成的负荷尖峰问题，本文提出了一种考虑EV充电行为特征的微电网两阶段优化调度策略。首先，第一阶段基于车网互动（V2G）特性和分时电价体系，构建考虑EV充放电成本和微电网负荷峰谷差的函数模型，制定出最优的EV充放电策略，实现负荷的削峰填谷；其次，第二阶段以微电网运行成本和环境成本最低为目标，优化各发电单元或电网的出力，通过熵权法确定最优解；最后，两阶段优化模型分别采用CPLEX求解器和改进的多目标蜣螂算法（MOIDBO）分为并网和孤岛模式联合求解。仿真结果证明，本文所提策略在保障EV充电需求的同时，实现了削峰填谷，降低了EV用户充电成本，提升了含高比例EV充电负荷的微电网系统经济性。

随着新能源汽车数量的激增，电动汽车充电设施的稳定运行对电网安全和用户权益保障变得尤为关键。本文针对电动汽车充电桩的故障预测进行了深入分析，首先基于核密度估计研究用户的充电行为，探讨了充电起始、持续时间和结束时刻的时序相关性，并据此提出了非欧几里得域数据建模方法。进一步，研究引入图卷积神经网络（GCN）和卷积神经网络（CNN），搭建了一个GCN-CNN深度学习联合模型，有效捕捉故障分类与数据特征间的复杂非线性关系。通过在真实数据集上进行消融和算法对比实验，本模型在验证集上取得了F1score和G-mean均为0.844的优越性能，较其他模型平均性能分别提升了6.28%和6.04%。该研究为充电桩故障预测提供了创新解决方案，有助于降低运维成本并提升检测效率。

针对风光新能源接入电网波动大这一问题，本文研究基于多类型电解槽的电氢储能系统平抑风光波动的功率调配策略，并分析该策略在容量优化配置方面起到的关键性作用。首先，构建电氢储能系统模型，为增强现有分解方法的适用性，提出考虑分时电价的多粒度风光功率分解方法；其次，基于两类电解槽的运行特征，制定基于多类型电解槽的高比例氢储功率调配策略，并在此基础上构建缓解风光波动影响的电氢储能系统容量最优配置模型；最后，以多个对比算例进行分析，结果表明相较于传统单一氢储功率分配方式，本文所提策略可在强化波动平抑能力的同时，有效减少电化学储能的容量与功率配置，提升系统整体经济性，凸显氢储能在调节与消纳过程中的主导作用。

针对构网型静止无功发生器(SVG)采用虚拟阻抗与虚拟导纳控制时的异同，基于谐波状态空间方法建立SVG阻抗模型，分析其小信号稳定性，并通过仿真平台完成扫频验证。通过推导内环传递函数分析两种控制的相似等效条件，同时从小信号稳定性方面分析两种控制下构网型SVG的阻抗差异，以及对不同电网强度的适应性。最后，基于稳定性分析结果设计虚拟阻抗和虚拟导纳的取值。基于两种控制的差异，进一步对虚拟阻抗控制进行优化，提高虚拟阻抗控制在强电网下的稳定性。最后，基于RTLAB平台搭建硬件在环实验，验证本文理论分析和优化方法有效性。

温度对动力电池性能有着显著影响，其最佳工作温度区间为20~50 ℃。为了有效控制电池温升并预防热失控，基于储热技术的被动式电池热管理系统被证明为一种有效手段。然而，传统的无机或有机储热材料常因热导率较低而受限，因此提升其导热性能变得尤为重要。本文综述了利用碳纳米管、碳纤维、石墨烯以及膨胀石墨等材料增强储热材料热导率的研究进展。其中，膨胀石墨对有机物储热材料具有很好的吸附性能，并经过亲水改性后能显著地提升对水合无机盐储热材料的吸附能力，进而制备出膨胀石墨复合储热材料粉体。通过压缩处理，在这些复合材料内部能形成连续的碳材料导热通道，使得其复合储热材料的热导率相较于初始的有机物或无机物储热材料提升了10倍以上，远高于碳纳米管、碳纤维和石墨烯等碳基复合储热材料。通过在有机物/膨胀石墨基复合储热材料中引入天然橡胶形成柔性绝缘网络，可制备出膨胀石墨-天然橡胶双网络封装结构的柔性复合相变储热材料，这种材料能有效控制电池的温升并提高电池之间的温差一致性。水合无机盐/膨胀石墨复合储热材料不仅具备相变储热能力，还兼具化学储热功能，储热密度比相变储热提高了一个数量级，为抑制电池热失控提供了新的解决方案。展望未来，需要进一步研发兼具相变储热及化学储热功能的新型柔性储热材料，以满足电池在全温域范围内的热管理需求。

“双碳”背景下，为提升能源利用率并降低系统运行的碳排放水平，提出一种基于碳-绿证联动交易机制下园区综合能源系统的低碳经济调度模型。首先，在源侧考虑电解制氢过程中的热量损失和余热回收，建立电解槽制氢、氢制甲烷和氢转热电的氢能多环节运行过程模型；其次，引入绿证交易模型，考虑绿证与碳配额的互认关系，提出碳-绿证联动交易机制，并在荷侧考虑可转移和可削减的综合需求响应模型；最后，以购能成本、碳-绿证联动交易成本和需求响应补偿成本总和最小化为目标建立优化调度模型，并通过设置不同的运行场景进行对比分析，验证本文所提模型的有效性，实现园区综合能源系统的低碳经济运行。

多相永磁同步电机飞轮储能系统的并网需实现直流母线电压的稳定控制、网侧瞬时有功功率的快速响应，针对传统的并网功率/直流母线电压控制方式并网功率响应速度慢、偏差大等问题，本文开展了六相电机驱动的高速飞轮储能系统并网控制策略研究，对飞轮并网的三个阶段，提出了相适应的多相电机高速飞轮储能系统并网控制方法。在飞轮升速阶段，母线电压、飞轮转速分别由网侧变流器、机侧变流器控制；并网准备/运行阶段，母线电压采用机侧变流器控制，网侧变流器控制飞轮并网功率。基于六相永磁同步电机数学模型开展仿真验证，结果表明，所提控制策略可实现六相电机飞轮储能系统并网运行时直流母线电压的稳定控制；与传统控制策略相比，在100 kW、200 kW、300 kW、400 kW、500 kW阶跃式并网功率指令下，响应时间分别提前3 ms、9 ms、14 ms、27 ms、53 ms。

分布式光伏高比例并网给配电网运行带来了不确定性风险，对配电网分布式光伏可接入容量进行合理评估成为重要的研究内容。为此，本文首先提出一种基于改进生成对抗网络的源荷联合出力场景生成方法，基于改进生成对抗网络模型生成大量场景后，通过k-medoids聚类算法对生成场景进行削减；然后考虑配电网中的灵活性资源，建立柔性配电网最优潮流模型并进行线性化；最后，提出了基于多参数规划的分布式光伏容量域求解方法，对不同节点分布式光伏可接入容量范围进行刻画。以改进的PG&E 69节点配电网系统为例进行验证，研究结果表明所提方法可有效刻画考虑灵活性资源的柔性配电网分布式光伏容量域。

随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断提高，电力系统需要面对大量随机波动功率接入带来的诸多挑战。火电厂的深度调峰会不可避免地增加碳排放，并降低机组服役寿命。为解决这些问题，当务之急是在可再生能源电站源端配置储能电站，并使可再生能源电站耦合储能系统在总体上表现出一定的灵活性。本文提出了一种可再生能源电站源端储能容量配置方法，使风光电站耦合储能系统在电力电量上近似等效火电机组。结合中国不同省份的太阳能、风能和负荷数据，根据日内能量平衡原则，确定等效火电所需的风光电站的装机容量。在此基础上，根据不同储能系统的运行特性，优化配置风光电站等效火电所需的储能容量。同时，针对区域风光电站的综合利用，本文还考虑了太阳能和风能的时空互补性。为了验证该方法的有效性，利用中国北方地区的光伏、风电出力和负荷需求进行案例分析。结果表明，风光电站耦合储能系统能够灵活地响应日内负荷变化带来的功率和能量平衡的需求。此外，充分利用太阳能和风能之间的时空互补性可以有效地降低系统配置的储能容量。

同步发电机是电网的重要组成部分，准确地建立同步发电机的参数模型，是对其进行分析和计算的基础。本文首先搭建了同步发电机实时数字仿真系统（RTDS）模型；然后在同步发电机等效电路图、磁通链方程、电压方程的基础上，推导其单相接地短路暂态定子电流表达式；以短路电流计算值间标准化误差平方和最小为目标，通过单相接地短路电流试验值与辨识得到的参数计算所得，加入收敛因子对海鸥算法迁徙模型进行改进，提出同步发电机单相接地序阻抗参数辨识方法；最后通过对一台真实的同步发电机进行短路实验和RTDS模拟进行比较，证明了该辨识方法的正确性。本文方法将实验测量与智能算法相融合，以短路试验故障电流为基础，结合改进的海鸥优化算法的快速收敛特性，提高了同步发电机参数辨识的准确性。

柔性合环设备是优化大规模、多元化源荷接入配电系统后潮流调度的有效方案，针对以统一潮流控制器为代表的电力电子型合环设备在成本、效率及可靠性等方面的不足，本文提出一种三端口柔性合环可控移相器（T-FPS），该设备由多绕组变压器及混合式有载分接开关组成，能够灵活、快速地调节合环线路潮流。首先，本文根据所提出的柔性合环可控移相器拓扑结构，分析该设备运行原理和有载分接开关结构，并设计变压器绕组投切时序；其次，在已知互联馈线参数的前提下，推导计及移相器的三端口潮流方程，进而分析互联馈线之间的功率耦合关系，并提出移相器稳态潮流控制策略；最后，通过半实物仿真模型，验证所提柔性合环可控移相器控制策略在多种工况下的有效性。

为了维持电力平衡和促进可再生能源的消纳，需求响应被广泛认为是一种有价值的灵活性资源。因此，本文提出考虑源荷不确定性的优化配置模型。首先，提出一种新型的K-medoids算法获取典型的电源和负荷场景。然后，结合需求响应可调度性，构建考虑源荷双侧不确定性的需求响应与源网协同规划模型。最后，提出Benders分解算法，采用双层结构实现模型的求解。通过对改进的IEEE 6节点和IEEE 118节点系统的实例分析，证明了本文所提协同模型在降低系统运行风险时能减少电网投资成本。

电化学储能系统中的锂离子电池核心温度实时监测对于电池管理系统(BMS)开发以及热失控风险预警有着重要的意义。受成本和空间制约以及电池系统内可供温度测点布放位置有限导致温度数据获取不全面，从而影响电池管理系统的精度。本文利用Gappy POD算法基于电池模组箱体外部少量温度测点数据，实时重构箱体内电池核心及表面多点温度。本文建立二阶RC等效电路模型，通过18650PF锂电池HPPC测试数据对模型参数辨识，并利用基于本征正交分解的径向基函数神经网络(POD-RBF)对等效电路模型辨识参数数据库扩充得到包含更多功率-时间信息的电池发热功率变化曲线；构建有、无水冷板的电池模组数值模型并导入真实及异常发热功率变化曲线，测试Gappy POD算法在稳定和异常工况下的温度实时重构能力。本文研究表明，Gappy POD算法仅需少量温度测点便可在复杂工况下实现较高的重构精度、较强的趋势预测能力，为算法在电池管理系统及热失控预警中的应用提供基础。

目前非侵入式负荷分解研究主要针对居民负荷，对工业负荷研究较少，且未考虑负荷运行有功功率的时序特征，为此本文提出了基于时间卷积神经网络(TCN)-卷积块注意力模型(CBAM)-长短时记忆神经网络(LSTM)相结合的工业用户非侵入式负荷分解算法。首先构建TCN-CBAM模块，该模块利用TCN膨胀因果卷积扩大卷积核感受野并结合CBAM的空间和通道注意力机制实现特征的有效提取，之后通过2个TCN-CBAM模块从用户总进线有功功率中提取设备运行特征，最后利用LSTM学习训练运行特征与各设备运行有功功率的关系，实现负荷分解。通过某炼钢厂和某纺织厂的实际运行数据及HIPE数据集算例分析，相比于CNN、LSTM和TCN等算法，本文模型的分解准确率更高。

传统定值参数的虚拟同步发电机(VSG)控制策略在面对电网频率扰动和有功出力参考值扰动情况时，难以保持长期稳定运行。针对这个问题，本文提出了一种优化VSG多参数的自适应控制策略。该策略通过构建VSG数学模型及其自适应控制模型，采用指数型函数优化VSG的惯量和阻尼系数，并在此基础上引入双曲正弦(tanh)函数优化有功下垂系数控制，将其与角频率振荡过程进行综合考虑，实现了VSG多参数自适应优化控制。最后通过仿真分析与硬件在环仿真(HIL)实验证明本文所提策略能够提高对电网频率的支撑作用，增强系统稳定运行的能力。

由于变压器各项评估指标的健康程度影响其可靠性、运行与检修等成本，进而影响其全寿命周期成本。因此，本文提出了一种基于健康指数的变压器全寿命周期成本优化策略。首先，基于变压器运行中的多项健康指标提出了一种基于主客观评价结果的健康指数计算方法，以构造故障率模型；其次，在故障率、运行年限等约束条件下，以未来服役寿命、检修时间以及检修程度为优化变量，构建了以全寿命周期年均成本最小为目标的优化模型；然后，引入一种基于Logistic-Tent混沌映射的初始种群生成方法，并给出一种新的探索因子更新公式，从而提出了一种改进的增强灰狼杜鹃(AGWO-CS)算法，以对变压器的全寿命周期成本进行寻优。仿真结果表明，与传统的粒子群算法(PSO)、杜鹃算法(CS)、AGWO-CS算法相比，本文方法明显降低变压器的全寿命周期成本，可为电力系统的经济运行提供一定的参考依据。

随着“双碳”目标的推进，我国可再生能源发电以及灵活性负荷快速增长，给电力系统带来更多不确定性。如何生成准确的风-光-荷场景，以辅助电力系统决策，成为亟待解决的问题。然而，现阶段缺乏充分计及风-光-荷之间相关性的中长期场景生成方法。针对上述问题，本文将双向长短期记忆网络(BiLSTM)、多任务学习(MTL)和注意力(Attention)机制相结合，提出了基于BiLSTM-MTL-Attention的风-光-荷中长期场景生成方法，将气象特征向量以及风-光-荷历史数据作为输入特征，通过数据驱动的方法挖掘输入特征之间的相关性，提取共性特征，同时保留差异性，从而提高模型的泛化能力，改善场景生成的精度。算例分析表明，本文提出的场景生成方法能大幅提高场景生成的精度，可以为电力系统中长期规划提供有效的理论和方法借鉴。

针对惯量飞轮系统参与电网惯性响应和调频控制的问题，首先介绍了惯量飞轮系统的结构、数学模型及其工作机理，其次提出了基于改进的两步预测法的惯量飞轮双馈异步电机模型预测电流控制策略，并将该策略应用于惯量飞轮系统参与电网惯性响应和调频控制过程，提出了基于模型预测的惯量飞轮参与电网惯性响应和调频控制策略。通过仿真对所提出的控制策略的控制效果从电流脉动、过载能力和调频能力等方面进行测试，仿真结果表明，本文提出的模型预测电流控制相比矢量控制能够有效降低惯量飞轮正常运行的电流脉动与功率脉动，同时惯量飞轮系统具有较强的过载能力，在电网惯性响应阶段具有良好的惯性响应能力。

本文针对含储能混合新能源发电系统，提出了小时级优化调度方案，其考虑了同步电机暂态稳定约束，并基于多智能体系统实现算法的智能求解。首先构造了一个小时级发电计划爬坡斜率动态边界，以降低实际调度方案与滚动调度计划之间的偏差，并在最小化可再生能源弃用率的同时最大化向电网售电功率；随后，建立了混合可再生能源系统优化调度模型，其目标函数为套利收益与发电成本之比，并考虑了同步电机暂态稳定裕度约束、储能系统运行约束、混合新能源发电系统功率备用约束；同时，针对本优化方案中各个主体建立了相应多智能体系统，并基于递归神经网络与发电单元聚类原理提高新能源发电预测精度，最终实现对优化问题的智能求解。通过不同季节与负荷下的数值仿真算例验证了本文所提方法的有效性和优越性。

海上风电离网制氢是一种经济有效的利用海上风能的方式，在海上风电离网制氢项目中，往往需要多台碱性电制氢机组形成集群消纳风机功率，功率分配策略能很大程度地影响系统能量效率与系统整体寿命。本文提出了一种考虑机组退化的海上风电制氢集群自适应功率分配策略，该分配策略通过灵活安排机组启停拓宽了电制氢集群功率运行范围；通过实现各机组的等边际产出实现系统能量效率的最优；通过以启停次数为权重的优先队列法决定启停机组，达到电制氢集群中各机组退化程度的一致性，提高系统整体寿命。本文所搭建的含5台1 000 Nm3/h碱性电制氢机组的风电离网制氢仿真算例表明，本文所提出的自适应功率分配策略相比功率的平均分配与逐级分配能分别带来总产氢量2.1%与4.2%的提升，此外集群中各机组的启停次数相同，有效降低了传统功率策略中功率频繁波动带来的退化程度不一致性。

双碳战略下可再生能源高比例接入配电系统，同时带来电压越限、谐波超标、三相不平衡等电能质量问题。电力电子变换器构网技术使变换器具备主动调节能力，为解决电能质量问题提供了可行技术手段。本文聚焦高比例可再生能源构网变换器的电能质量提升技术及其调节能力评估等相关领域的研究进展。首先，从单体控制策略与集群运行技术两个层次阐述并分析了适用于电能质量提升的构网控制策略。接着，对构网变换器调节能力评估方法进行了阐述，梳理了可再生能源构网的惯量调节等评估方法。进而，归纳并总结了构网型变换器针对不同电能质量问题的解决方案。最后，对高渗透率配电网中构网变换器未来发展方向做出了展望。为高比例可再生能源系统电能质量提升提供理论支撑。

随着电动汽车、屋顶光伏、分布式储能等分布式资源接入台区系统，台区自治优化调度通过挖掘光储充荷等可调度资源调节潜力，可以促进分布式光伏的就地消纳，提升台区自治运行水平。本文针对含光储充荷的台区系统，分析电动汽车用户充电紧急度，提出了一种计及电动汽车灵活有序充放电的台区多时间尺度优化调度策略。该策略首先在日前调度阶段，以最小化系统运行成本及负荷波动和最大化计及台区电动汽车用户充电紧急度的充电满意度为目标，制定初始调度计划。其次，在日内调度阶段，以计及经调整后的出力与日前优化计划出力变化量作为惩罚项的运行成本最小为目标函数，考虑电动汽车实时接入并改变充电策略，充分调动电动汽车有序充放电的灵活性。最后，仿真结果验证了本文所提方法在有序管理电动汽车充放电、提高光伏就地消纳水平、实现台区自治优化控制等方面的有效性。

针对传统磁轴承模型预测控制系统中电感参数失配对电流预测精度的影响，本文以永磁偏置磁轴承为研究对象，提出了一种考虑参数失配的磁轴承模型预测控制策略。首先分析了磁轴承驱动电路三电平调制原理；然后基于混合逻辑动态模型设计了磁轴承模型预测控制器，并引入滑模观测器计算出一个控制周期内所有开关状态对应的电流预测误差；最终得到的预测电流误差进一步校正预测模型，实现在参数失配时对预测模型的修正，保证参数失配时电流预测精度，进而提升控制系统性能。仿真与实验结果表明，相较于传统模型预测控制策略，采用本文策略的控制系统在发生电感参数失配时，稳态电流纹波降低，负载变化工况下的控制系统动态性能也更优。

传统的重复控制器只能在固定频率下抑制谐波，不能满足高速飞轮储能磁轴承系统在较宽工作频率范围内的振动控制需求。为此，本文提出基于变采样频率法的变速重复控制器，并与基于分数阶延迟法的重复控制器进行对比，证明了变采样频率法的优越性。同时，为了提升重复控制器对谐波电流的抑制能力，提出一种比例微分重复控制方法。基于此，提出了变采样频率法与比例微分重复控制方法相结合的新型变速重复控制器，解决了飞轮储能在宽频率范围运行的多频振动控制问题。最后，数值仿真和实验测试表明，所提重复控制器能够抑制约66%以上的谐波成分，适用于磁轴承系统多频振动控制。

供热网络是综合能源系统的关键构成部分，其建模与仿真需将实际结构与物理特性抽象为等效数学模型并高效求解，从而模拟真实系统的运行过程并评估其性能表现。针对传统时域离散化方法在误差控制与计算效率间的固有矛盾，本文以质调节供热网络为对象，创新性地提出了一种结合时-空二维幂级数嵌入、适用于在线仿真的半解析建模仿真方法，旨在满足运行分析对于计算精确度和复杂度的双重要求。算例分析结果显示，所提出的半解析方法能够显著降低分析复杂度，与常规差分方法相比，展现出显著的精度与效率优势。在相近的计算成本下，半解析方法的仿真误差为差分方法仿真误差的0.55%（单管道场景）或0.004 2%（网络场景）。

在线调整比例-积分-微分（PID）控制器参数对于优化主动磁轴承(AMB)系统的运行性能具有决定性作用。然而，现有参数设计方法常常忽略控制器响应周期和轴承线圈电感效应引入的控制时滞，导致基于闭环传递函数计算的PID参数无法确保系统稳定性。为此，本文研究了表征控制时滞的AMB系统运行特性，并基于PID算法构建了考虑控制时滞的AMB系统控制参数计算模型。进一步，建立了计及控制时滞的AMB系统数值模型，并搭建了AMB刚性转子系统实验平台，实验和仿真研究了主动磁轴承在不同转子频率和PID参数下的运行性能。同时，分析了控制时滞下PID参数与系统性能之间的映射关系，据此提出一种基于转子频率的自适应PID参数整定策略，实验测试结果表明所提控制策略能够实现转子以较小的振动在全转速区稳定运行。

针对配电网架空-电缆混合线路短路故障后是否重合断路器的问题，本文基于行波能量解析，提出一种用于判定混合线路故障区段的判据及其相应策略。首先分析了故障电压、电流行波在导体中的传播特征及其折反射规则。然后研究了架空-电缆混合线路中行波电压的传递特征，并根据混合线路波阻抗不连续的特点，对在连接点测量到的不同区段发生故障电压、电流行波进行解析分析。最后根据不同区段的电压、电流行波特征设计了基于行波能量判别故障区段的流程，并考虑基于馈线自动化测控终端进行应用。在PSCAD中搭建了混合线路模型，在不同故障类型、过渡电阻、故障瞬间相位等条件下进行了仿真验证，证明了该方法的可靠性。该方法仅需在架空线-电缆混合线路的连接处设置测量点，即可判别故障区段，适用于所有故障类型，也适用于多段混合线路，并且各个测量点之间无需严格同步采样。