为在电机设计阶段提高电机转矩性能的同时降低电机的振动噪声，实现高转矩低噪声永磁同步电机有序高效的快速优化，本文提出了一种基于结构参数灵敏度分级的多层代理模型内置式永磁同步电机（IPMSM）优化方法，首先通过“有限元+单位力波响应”混合模型获得电机多工况电磁噪声源关键阶次电磁力谐波，将其幅值与电机平均输出转矩、转矩脉动同时作为优化目标，通过随机森林算法分析结构参数灵敏度，实现对结构参数的筛选与分级，综合多岛遗传算法、多目标粒子群算法、参数化扫描等优化方法进行分级优化。本文方法和传统电机多场耦合优化方法相比，节约算力的同时减少了54.9%的计算时间。优化后平均输出转矩较优化前提升34.6%，电机关键阶次电磁力幅值较优化前降低13.7%，转矩脉动较优化前降低67.8%。

随着锂离子电池的广泛使用，锂离子电池健康状态的快速诊断引起人们的广泛关注。针对传统的阻抗诊断方法在在线测量过程中存在受荷电状态（SOC）变化的影响，涉及计算复杂，获取阻抗信息少等问题，本文对不同荷电状态和不同健康状态（SOH）的锂离子电池进行电化学阻抗谱测试，通过弛豫时间分布方法（DRT）解耦锂电池中的复杂动力学过程，建立了更具物理解读性的等效电路模型。根据弛豫时间分布函数特征峰对SOC和SOH的依赖程度，筛选用于在线阻抗测量的三个特征频点。提出多点阻抗的SOH在线快速估计方法，可根据一次多特征频点叠加注入的在线特征阻抗测量数据推断电池的健康状态。通过实验验证该方法在在线电池特征参数测量和健康状态估算过程中具有良好的准确性以及实用性。

分布式新能源储能应用中，混合控制是拓宽L-LLC谐振变换器宽范围电压增益的有效手段，而多管并联同步整流技术是减小开关器件通态损耗、提高效率的主要途径。本文分析混合控制中不同工作模式下变换器工作模态，得出整流侧电流总处于断续状态，且不同控制方式下同步整流驱动时序与逆变侧开关时序配合需求不同，进而提出一种逆变侧开关时序与外部检测整流侧电流相结合的同步整流控制策略。相较于其他控制策略，所提方法无需复杂的外部检测电路，控制方法简单且不易受杂散参数影响，适用于宽范围、大电流应用场合下的双向变换器。最后，搭建了一台高压侧280~430 V、低压侧36~54 V、正向传输功率2.5 kW、反向传输功率2 kW的实验样机对所提方法进行验证，实验结果表明所提同步整流控制策略的可行性及可靠性。

随着分布式光伏发电规模的不断扩大，准确预测光伏发电功率对于电力系统的安全稳定运行至关重要。为了提高光伏功率预测模型的准确性，提出了一种基于机理模型和极限梯度提升(XGBoost)算法的集成模型应用于短期分布式光伏功率概率区间预测。首先，结合气象数据，应用基于密度的空间聚类算法设计光伏功率数据治理方法，以剔除历史数据中的异常数据；其次，基于筛选后的优化样本构建集成模型，具体来说，基于机理模型构建基础预测模型对光伏功率进行初步预测，将预测结果和其他气象数据作为XGBoost模型的输入变量，进而对基础预测模型产生的预测误差进行修正；分别提取不同的特征数据对机理模型和XGBoost模型进行训练及预测。最后，通过非参数核密度估计建立预测误差概率密度函数，并在一定置信水平下预测光伏功率的波动范围。所提方法的有效性已通过光伏电站的实际数据及对比试验得到验证。

电动汽车个体数量庞大、需求各异、决策的敏感因素不同，针对车网互动过程中电动汽车个体可能出现的搭便车现象，建立了电动汽车群体内部多车交互演化博弈模型，分析了期望收益驱动的电动汽车个体策略选择路径，从微观上分析了电动汽车群体互动策略的形成过程，建立了电动汽车平均参与度与影响因素之间的关联关系。算例分析表明，提高收益分享系数和放电价格、降低充电成本和损耗系数可提高电动汽车的互动参与度，其中收益分享系数对参与度调控的效果更为明显，内部行为演化机理的研究可为车网互动激励措施的制定提供依据。

高海拔地区空气密度小、压强低、对流弱，传统风冷难以满足储能变流器（PCS）散热需求。为提升核心组件—IGBT模块在高海拔地区散热性能，本文首次提出了一种基于多目标灰狼优化算法(MOGWO)的PCS液冷散热器优化设计方法。首先，借助PLECS软件建立中点钳位式（NPC）三电平LCL型并网逆变器仿真模型，计算出IGBT模块总功率损耗，并利用Solidworks绘图软件对IGBT模块进行三维建模。其次，设计一款具有蛇形流道的液冷散热器，分别采用MOGWO、多目标粒子群算法、多目标遗传算法对其内外结构变量参数进行优化，基于上述优化结果建立散热器三维模型。随后，借助有限元ANSYS-Fluent进行流固耦合仿真，仿真结果证明经MOGWO优化后的散热器性能提升幅度最高。最后，基于优化设计进行硬件组装，在高原环境下通过实验验证了设备运行的可靠性。

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。

综合能源系统的科学规划和优化配置对大型建筑物能源系统优化运行和整体性能提升有着重大实际工程意义。本文提出了一种针对含风光新能源、燃气以及混合储能的综合能源系统多目标优化配置方法。首先提出兼顾运行经济、储能系统全生命周期成本经济以及低碳的多周期复合目标函数，考虑冷热电联供建立了新能源和储能系统协同运行等约束模型。然后针对新能源出力和冷热电所对应的多个典型场景进行复合目标优化规划计算，求解出混合储能系统的最优配置设计。最后通过YALMIP建模并基于CPLEX实现了对某大型建筑物综合能源算例的求解，并验证了该方法的可行性。结果表明，该方法可用于综合能源系统源网荷储规划问题，提高系统整体经济性和效率。

氢能综合能源系统已成为一种应对化石燃料枯竭和日益严峻的气候变化问题的有效方案。为增强系统稳定性，提高运行效率，本文提出一种使用深度确定性策略梯度（DDPG）算法的最优能量调度方法。最优调度问题被建模为一个具有动作空间、环境状态和动作值函数的马尔科夫决策过程（MDP）问题。基于策略梯度和神经网络，通过对动作-评价网络的训练和策略迭代，提出了基于深度确定性策略梯度的最优能源调度方法，可根据氢能综合能源系统的动态响应进行自适应优化。最后结合算例验证了所提方法的有效性。

氢能作为全球能源转型发展的重要载体之一，在未来的低碳综合能源系统中扮演关键角色。本文主要研究应用在楼宇社区的以氢能为核心的分布式综合能源系统，在考虑设备型号、运行特点和投资、运维成本的基础上，建立基于混合整数线性规划（MILP）模型的分布式氢能综合能源系统投资规划模型。首先，基于典型日法明确系统的长期运行收益，并根据电、热、氢气能源供给收入、投资成本、运维成本确定规划目标函数；然后，提出在满足不同类型能源（电、热、氢气）需求的前提下保证系统的电力负荷平衡、氢气负荷及热能负荷的实时平衡；最后，考虑燃料电池、加氢站等多种类型的氢能相关设备和元件在分布式综合能源系统中的投资规划和优化配置。算例分析表明，所提的规划模型在对设备进行选型和容量配置的基础上，也考虑了系统的经济运行，通过对比不同外部因素影响下多个可能发生的情景的系统经济性，表明随着氢能核心设备成本的下降，系统的净收益能得到显著提升。

针对无源装置消弧精度低、有源装置消弧成本高的问题，本文提出通过复用配电网柔性互联系统应对配电网单相接地故障。该互联系统由分相组网装置和两个配电网组成，可在电网正常运行期间提升电能质量，改善供电变压器负载率。在单相接地故障发生后，该互联系统断开用于接入故障配电网的非故障相断路器，通过故障相桥臂注入电流的方式实现可靠消弧。本文分析了配电网柔性互联系统在各种配电网运行状态下的控制模式及模式切换的必要性。仿真结果表明，本文所提方法无需额外配置消弧装置即可实现故障消弧，同时保持对非故障配电网的电能质量治理功能，具备优越的消弧效果和经济性。

针对极端灾害下电力系统运行风险评估与弹性提升的需求，论文提出了计及移动储能预布局的电力系统弹性评估方法。首先，以强对流气象预报信息为输入，构建了电网设备故障概率预测模型和气象条件相依的分布式电源出力模型，用于评估系统时变风险水平。其次，以移动储能的数量、运输成本和负荷削减成本最小为目标，考虑移动储能资源、时空调度、路径规划及网络潮流约束，提出了移动储能灾前预布局方案。然后，以系统功能曲线缺失面积、持续供电的负荷水平和失负荷速率为弹性指标，评估电力系统的弹性水平。最后，针对某次强对流天气过程，在改进的IEEE 30节点系统中，对所提方法进行算例验证。结果表明，相比于不采用移动储能预布局方案的情况，可将总成本降低78.05%，提升了电力系统的弹性，可为强对流灾害下电力系统制定应急预案提供参考。

针对二极管中点钳位（NPC）型三电平并网逆变器使用有限控制集-模型预测控制(FCS-MPC）时出现的计算负担大和开关行为冗长等问题，本文提出了一种基于事件触发机制的简化模型预测控制策略。该策略通过在传统模型预测控制方法基础上引入大扇区划分和判断机制，有效降低需要遍历和优化的开关矢量数量，从而减少计算时间。同时，应用有源阻尼技术，抑制了系统运行中LCL型滤波器谐振的风险。根据不等式近似理论，推导出事件触发控制的状态误差预设阈值，达到事件触发边界时，控制规则改变并触发FCS-MPC，避免了冗余操作，减少开关切换次数，从而降低系统的开关损耗。通过对比实验，验证了所提控制方法相对于传统比例积分空间矢量脉宽调制控制和代价函数优化模型预测控制方法的优越性。

为了更有效地对电网断面潮流进行实时控制，本文研究了一种考虑需求侧响应资源的断面潮流实时优化控制方法。首先研究了电网关键断面的识别方法，通过电网拓扑结构分析及潮流转移比参数对关键断面进行识别；其次，以可中断负荷和电动汽车两类需求侧资源为例，分析评估了两者参与断面潮流实时控制的调节能力；接着，建立了一套断面潮流实时控制优化模型，考虑需求侧资源，提出兼顾精度和速度的两步求解方法；最后，基于IEEE 118节点模型进行了算例分析。研究表明，在断面潮流实时控制中引入需求侧响应资源，调节成本低于单独通过电源控制断面潮流，其根本原因在于通过需求侧资源负荷增减来控制电网潮流，电源机组出力变化较小，从而使机组可以运行于经济最优区间附近。

近年来，日益频发的台风、冰灾、地震、高温等气象灾害事件严重威胁电力系统的安全可靠运行，极端气象灾害下的大规模电网事故导致极高的社会经济损失，因此，对电力系统灾害故障进行精准有效预测具有重要意义。然而，传统方法考虑的故障影响因素类型较为单一，未能同时考虑气象、地理、电网等多种因素对系统故障的影响。同时，考虑极端气象灾害的空间分布和时序演变特性，故障的时空相关性也是预测中的关键因素。因此，本文提出一种基于卷积-长短期记忆神经网络的电力系统气象灾害故障预测方法，建立包含气象、地理、电网多源数据的电力系统故障预测数据集，提出基于卷积神经网络的多源数据融合分析方法，实现故障空间相关性的高效提取；基于长短期记忆算法设计了具有双层网络结构的故障时序预测方法，实现了故障时间相关性的有效刻画，最终形成卷积-长短期记忆神经网络统一框架，提升气象灾害故障预测的准确度。所提方法的有效性和准确性通过台风“米卡拉”、“卢碧”的历史气象数据以及中国东南沿海某区域地理、电网数据进行验证。

本文基于某型超高压压气式SF6断路器T100a试验，采用纳秒级别的电流零区测量装置，测试超高压压气式SF6断路器的T100a开断试验，研究不同燃弧时间下开断高直流分量非对称短路电流时电弧的关键参数如熄弧尖峰、零前电弧电导、电弧电流等参数的变化规律。同时，基于断路器的内部结构建立气体电弧焓流物理仿真模型，研究不同燃弧时间时的压气室压力与开距变化。研究结果显示，在相同开断电流下以及一定的燃弧时间内，燃弧时间越长，熄弧尖峰越大，零前电弧电导越小。同时，压气室压力和触头开距也随着燃弧时间正向增加，使得断路器开断更容易，为实际应用中SF6断路器开断非对称短路电流提供了理论依据。

由电力网络、供热网络和天然气网络组成的多能源系统被认为是减少能源行业碳排放的重要策略。氢气的利用和掺氢运输的结合为实现深度脱碳提供了巨大的潜力，同时不增加额外的建设成本。然而，传统的稳态模型和理想动态情况不足以准确描述多能源系统的真实热特性，有必要对网络中的动态能量传输过程进行更深入地研究。本文提出了一种基于广义相量建模方法的含富氢压缩天然气(HCNG)的多能源系统动态模型。该模型分析了各种能源网络中能源介质的热力学行为。数值研究表明了本文所提出的多能源系统模型在降低运营成本和可再生能源消纳方面的优势。

随着现代电力系统不断发展，大规模的电力互联网络结构逐渐形成，这使得电力系统中的低频振荡现象显著增加，对电力系统的安全和稳定运行构成了严峻的挑战。对低频振荡信号中的模态进行辨识是采取适当的措施或策略来抑制电力系统中的低频振荡的重要前提。为此，本文提出一种基于深度学习和变分模态分解的电力系统低频振荡模态辨识方法。该方法首先利用变分模态分解算法对低频振荡信号进行降噪处理；其次通过卷积神经网络对降噪后的低频振荡信号的阶数进行识别，并在此基础上结合变分模态分解算法进行低频振荡信号的模态分离；最后采用多层感知机辨识分离出的各低频振荡模态的参数，从而完成低频振荡的模态辨识。多个算例仿真结果验证了本文所提方法在电力系统低频振荡模态辨识中的有效性和准确性。

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。

为确保低压断路器在供电系统中工作的稳定性和可靠性，提出了一种基于遗传算法（GA）和深度置信网络（DBN）的故障诊断方法。该方法使用多物理域信息的特征作为网络的输入，对低压断路器进行故障诊断。首先，通过传感器采集低压断路器的振动信号和电流信号，并采用小波软阈值法进行降噪处理，有效避免了传统方法中特征信息的丢失。其次，提取两类信号时域和频域特征形成多物理域信息的特征矩阵，作为后续模型的输入。最后，将多物理域特征矩阵输入DBN神经网络进行网络微调，用GA遗传算法优化DBN网络的权值和阈值，提高故障诊断模型的准确性。实验结果表明，本研究所提模型的诊断精度达到98.46%，相较于仅使用振动信号或电流信号的诊断模型，分别提高了1.49%和6.79%，充分证明了基于多物理域的GA-DBN诊断模型在低压断路器故障诊断中的优异性能。

本文从相量提取的角度分析双馈风机暂态响应特征对工频量保护的影响。首先分析不同故障深度下，双馈风机暂态响应与转子侧换流器以及Crowbar电路之间的关系，得到不同深度故障下双馈风机暂态响应特性；然后在暂态响应分析结论基础上，从相量提取的角度分析不同故障深度下，双馈风机暂态响应对交流线路差动保护和距离保护的影响，给出了保护不正确动作的场景，并结合故障分析结论说明不正确动作的原因。

滑模变结构控制因其良好的鲁棒性与响应速度，被广泛地应用于永磁电机控制系统中。但传统滑模控制仍存在着收敛速度、抖振等问题，为进一步提升控制性能，本文以传统滑模变结构控制为基础，设计了一种改进型模糊积分终端滑模变结构控制器。通过线性函数与非线性函数相结合设计快速积分终端滑模面，使误差能够更快速地收敛，输出转速更快的响应且稳态误差更小。通过引入模糊控制并采用连续的饱和函数sat(s)代替符号函数sgn(s)，对系统的趋近速度动态调节，且在零点附近平滑切换，提高了系统整体的抗干扰能力并削弱了系统输出抖振。仿真与实物实验结果表明，模糊积分终端滑模变结构控制在提高系统响应速度的同时也有效地削弱了抖振。验证了所设计的控制策略具备能够有效地提高系统的鲁棒性、削弱系统抖振的优点。

随着电力系统的“双高”特征越来越明显，谐波污染的问题越来越受到大家的关注。面向传输线路上的谐波谐振放大现象，阻性有源滤波器(RAPF)可以很好地抑制这种情况。为了进行电压匹配，通常需要在RAPF和配电网之间串联升压变压器，但由于变压器的结构会给原有控制带来一定的影响，导致谐波抑制的效果被减弱，因此，分析得到变压器在谐波传输中的等效模型并补偿变压器对控制的影响十分有必要。本文首先分析并建立了在谐波传输下的变压器等效模型，然后分析了其对电流控制的影响机理，最后提出了补偿策略，消除了变压器对控制的影响并提高了RAPF抑制谐波的能力。

由于在某些情况下缺少零序电流互感器和零序电压互感器，基于零序电压和电流的非有效接地配电网单相接地故障检测和定位方法在实际应用中存在局限性，针对这一问题，本文基于Karrenbauer变换，分析了单相接地故障下相电流故障分量的暂态特性，提出了一种单相接地故障检测和区段定位方法。PSCAD的仿真结果和故障录波数据验证表明，该方法能够准确实现在不同区段发生经不同过渡电阻单相接地故障情况下的区段定位，并且，该方法能够在不使用电压信号的情况下自动识别故障相，适用于所有馈线自动化的智能电子装置。

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。

乙炔是变压器内高温过热和各种放电故障产生的特征气体，可导致油劣化并降低绝缘性能，还会使油酸化腐蚀变压器内金属表面；超高压变压器运行中乙炔含量的报警值要求为1 μL/L，目前研究的变压器油中溶解气体预测模型对1 μL/L及以下气体浓度预测误差较大。本文提出结合变分模态分解的长短期记忆网络(VMD-LSTM)预测模型来实现变压器油中乙炔低浓度的准确预测，采用变分模态分解(VMD)将乙炔时序数据分解成固有模态分量(IMF)，调整容限参数降低数据噪声对模型的影响，结合长短期记忆神经网络(LSTM)进行预测。对本文所提模型的预测效果进行验证：预测模型的均方根误差为0.010 9，平均绝对误差为0.008 7，平均绝对百分比误差为1.641%，达到非常理想的预测效果。

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。

针对磁性材料直流磁化特性难以宽范围精确测量的问题，本文提出直流励磁法测量磁性材料的本征直流磁化曲线，详细分析其测量原理并搭建自动化测量平台。通过上下位机通信合理控制开关管的通断时间，利用高精度采样仪器采样感应电压和励磁电流后进行数据处理。基于测量平台分析其误差来源并加以解决，实现宽范围的磁性材料直流磁化曲线的测量。利用磁导率是真空磁导率的空心电感为被测件，验证直流励磁法的测量精度。最后，利用提出的直流励磁法测量铁氧体和金属磁粉心的直流磁化曲线，将其与大信号交流法测量结果进行比较分析。

栅极驱动开路故障是功率器件的一种典型故障，准确诊断此类故障有助于提升电力电子变换器的运行可靠性。针对已有故障诊断方法的不足，本文提出基于DenseNet-ViT网络的逆变器功率器件栅极驱动开路故障诊断新方法。首先，对采样数据做归一化和增强处理，形成训练集、验证集和测试集等三类数据集；其次，构建DenseNet-ViT模型以实现故障特征的增强和提取，并采用故障数据训练该模型；最后，用验证集实施模型测试，遴选最佳模型。所述方法被应用于一台三电平中点钳位型（NPC）逆变器，基于这一特定功率变换器拓扑，介绍了其调制原理和故障诊断模型建模过程，说明了模型训练过程中采用的随机梯度下降函数，并搭建了实验平台进行实验验证。实验结果表明，与其他主流诊断方法相比，本文所提方法在浮点计算量、模型参数量和算法运行时间等方面具有一定优势。

随着风/光等大规模清洁能源的接入以及越来越多直流线路的投运，交直流电网的电压安全问题日益突出，如何确定N-1故障下电网的动态无功储备使其兼顾安全性和经济性是其中重要的一环。而已存在的方法大都针对电力系统的静态特性，未能对其动态特性进行充分考虑，并且未能实现计算速度和计算精度的有效平衡。针对此问题，本文提出了一种自适应动态分区降维方法，分别从故障维、无功电压维以及无功设备维进行降维处理，并对原始的动态无功储备评估问题采用一阶轨迹灵敏度的方法进行简化处理，为验证降维效果对其进行误差分析。最终，使用改进IEEE 39节点系统对提出方法的准确性和有效性进行测试，并从无功储备优化的角度进一步验证了本文所提方法的准确性。

随着永磁同步电机功率密度的提高，合理设计其冷却结构来抑制温升，已成为电机设计中的要点。本文以一台2.1 kW、3 600 r/min的永磁同步电机为对象，基于流体力学和传热理论，建立三维流固耦合共轭传热模型，采用有限体积法研究电机内部流体流动和温升分布情况。针对电机永磁体的散热难题，提出一种在转子轴向设置多个螺旋形通风孔的全封闭自循环冷却系统；螺旋通风口随转子同步旋转，其管壁可视为轴流式风扇驱动冷却风形成循环。针对该自循环风冷结构，分析不同螺旋孔周向跨角对散热性能的影响，完成全封闭自循环冷却方案设计。本文的研究工作对改善永磁同步电机的散热性能可提供一定参考价值。

静态推靠式旋转导向钻井系统在导向钻井的过程中需要由旋转芯轴向不旋转外套上的电路系统提供稳定的电能，传统的滑环式电能供给方式存在密封失效等问题，基于磁谐振耦合方式的无线电能供给方式可以提高旋转过程中电能传输的稳定性，但是，井下工作面临的超高温环境及动态旋转工况对磁耦合结构提出了新的要求。本文在研究了超高温对磁耦合机构性能造成的影响的基础上，提出了一种旋转式磁耦合机构设计方法，并通过正交试验法进行进一步的优化设计。实验表明，基于本文提出的方法设计的磁耦合机构，在高温环境及旋转工况下，电磁损耗降低了32.8%，互感增加了38.6%，在不添加铁氧体时，互感变化不超过3.00%，添加铁氧体后互感变化不超过3.40%。

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。

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。

为开展含高比例新能源接入的新型电力系统运行研究，需要对光伏发电系统的运行特性进行准确刻画。光伏控制参数对运行特性产生重要影响，因此对控制参数进行准确快速的参数辨识是实现特性描述及系统分析的重要环节。本文在对传统参数辨识方法如最小二乘法、极大似然法、差分进化法、单纯形法的准确性与收敛效率进行分析后，提出一种提高收敛效率的单纯形-禁忌搜索算法。以光伏并网逆变器内外环参数辨识为例，在设置各参数不同初始值的条件下，该算法的辨识结果与目标值间的相对误差在可接受范围内且小于1%，迭代次数相较于基于单纯形法的参数辨识方法大幅减少，收敛效率均提高60%以上，该结果体现出单纯形-禁忌搜索算法在保障辨识精度的前提下具有很高的收敛速率。

本文在考虑光伏不确定性与源荷相关性的基础上，对光伏承载能力评估以及光伏承载能力的提升进行了研究。首先，提出了基于Copula函数结合改进拉丁超立方采样的源荷相关性方法，生成了源荷相关性矩阵。之后采用鲁棒加权的K-Means方法对源荷相关性矩阵聚类生成典型场景。然后考虑到经济性和技术性指标对光伏承载能力结果的影响，建立了以投资运行总成本最小为目标的光伏承载能力评估二阶锥松弛最优潮流规划模型，通过配置储能的方式研究储能配置对光伏承载能力提升效果的影响，并进一步分析了不同储能配置方案下光伏承载能力的提升效果，采用YALMIP矩阵和CPLEX求解器对模型进行寻优求解。最后，通过IEEE-33节点算例仿真验证了本文提出方法的有效性。

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。

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。

双馈风电场经直流外送系统含有大量非线性开关及控制，容易产生振荡不稳定性问题。现有研究针对大型风电场的稳定性分析大多基于简化模型，其在宽频带内的合理性未得到充分验证。本文以双馈风电场经电网换相换流器型高压直流输电(LCC-HVDC)为分析场景，首先建立了风电场的详细阻抗模型，并依据风电场等值方法建立了风场的单机等值阻抗模型，通过仿真对比验证了等值模型的准确性。在此基础上，结合LCC-HVDC的阻抗模型，建立风电经直流外送系统的阻抗分析电路，分析了不同运行条件下互联系统的失稳因素和机理。分析发现，风机运行台数和直流输电功率均对系统的稳定性具有显著影响。