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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

为了提高Boost推挽式双向DC/DC变换器的传输效率，本文通过对变换器工作特性的分析，推导出了其效率最高的运行区间。首先根据系统工作过程中驱动信号占空比和移相比的关系，提出变换器的12种工作模式，详细分析了每种模式的传输电感电流有效值、功率传输特性、回流功率、软开关特性。其次，根据驱动信号占空比D和初、次级移相角φ的关系推导出能够使变换器实现全负载范围内软开关、无回流功率运行的工作区间，从而使系统传输效率达到最优。最后，搭建实验平台，验证了所推导结论的正确性，为Boost推挽式双向DC/DC变换器的电路参数和控制参数的设计提供了一定的理论依据。

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。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

“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。

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。

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。

数字控制延时是引起LCL型并网逆变器不稳定的原因之一。在大功率配电场景，并网逆变器主要工作于低开关频率条件，此时数字控制延时引起的振荡现象变得更为复杂。现有的有源阻尼方案主要面向LCL无源谐振峰附近频段的高频振荡问题，而较少地关注到低开关频率场景并网系统失稳的解决方案。本文首先分析了LCL型并网逆变器的稳定性，在低开关频率条件下，并网系统可能出现由LCL谐振峰和电流控制环路引起的双谐振频段。为了抑制双谐振频段诱发的振荡，本文提出并设计了一种基于双状态量反馈的有源阻尼控制方案，该方案能够在较宽的开关频率范围内保持系统的稳定性。通过PLECS仿真验证了所提出的有源阻尼方案在宽开关频率范围特别是低开关频率条件下的有效性。

为缓解高比例新能源电力系统灵活性不足导致的弃电与缺电双重矛盾，建立了面向省级电网灵活性提升的工业负荷聚合响应优化运行模型。首先，采用小波包分解技术计算产业链上下游工厂用电关联系数，基于“虚拟库存”的概念建立了考虑产业链上下游及工艺流程约束的工业负荷响应模型；然后，考虑电力系统源网荷储各侧实际运行工况约束，以灵活性资源调用成本以及系统灵活性缺口成本最小化为目标，将工厂各环节生产设备参与需求响应的决策变量融入生产模拟模型，建立面向省级电网灵活性提升的工业负荷聚合响应优化运行模型；最后，基于省级电网实际运行数据以及多条产业链上下游80家工厂的实际生产数据进行仿真分析，结果表明，建立的工业负荷响应模型在工厂产能不受影响的前提下，可有效缓解系统中的新能源弃电与负荷缺电，且考虑产业链上下游约束后，工业负荷释放的灵活性调节潜力更大。

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。

在电动汽车动态无线电能传输系统中，当发射线圈和接收线圈之间产生偏移时，系统整体的传输效率和稳定性就会相应地降低。本文提出了一种三层正交双向抗偏移线圈结构来减小耦合系数的波动，从而实现电动汽车动态无线充电的稳定。并且本文分析了该线圈结构的耦合系数特性，给出了一种耦合系数优化方法，运用提出的优化方法，得到了满足设计要求的各线圈参数。最后，通过搭建150 mm间距的样机装置，在X方向和Y方向偏移±170 mm时，样机的耦合系数达到0.109 3且波动率维持在5%以下，系统的传输效率均不低于94.8%，证明了结构的合理性与正确性。

频发的极端事件对配电网造成了严重的影响，提升配电网在极端事件下的快速恢复能力至关重要。而多端口智能储能软开关(E-MSOP)是一种由传统柔性智能软开关与储能系统深度耦合的多端口互联功率变换存储装置，可以实现配网故障恢复过程中馈线间能量互济与功率支撑，从而有效提升配网快速恢复能力。因此，本文针对极端事件对配电网造成的严重影响，提出一种极端事件下计及E-MSOP的弹性配电网故障恢复策略。首先，构建了四端口E-MSOP的数学模型；在此基础上，建立一种基于E-MSOP的弹性配电网灾后重构恢复模型，并将其转化为混合整数二阶锥模型(MISOCP)求解；最后，通过扩展的IEEE-33节点系统对所提的重构模型和求解方法进行了分析与验证，结果表明E-MSOP的接入能够有效改善极端事件后的负荷恢复率。

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。

有载调压变压器在传统配电网中应用广泛，然而其调压次数有限、调压过程不连续、机械分接头产生电弧等问题对电力系统的稳定运行造成了影响。本文基于直流磁通控制磁饱和的原理，提出了一种新型可控磁饱和式磁控变压器结构，通过调节一次侧等效漏感和励磁电感来实现无级调压。建立了可控磁饱和式磁控变压器的线性磁路、电路模型，推导了磁控变压器等效调压电路，分析了其调压机理，建立了调压范围的定量描述。利用Simulink软件搭建磁控变压器仿真模型，验证了不同工况下磁通、电压波形以及整体调压范围的变化，搭建10 kV·A磁控变压器样机，实验验证了直流磁通控制调压的可行性。