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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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%。

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。

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。

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。

随着越来越多的可再生能源通过电力电子设备接入电网，电力系统的惯量不断下降，频率波动更加剧烈，同时，在负荷侧存在大量直接并网的异步电机可以提供频率支撑，改善频率响应动态。然而，准确建模如此规模的异步电机需要其详尽参数，并伴随着极高的计算代价。为此，本文提出了一种数据驱动的电力系统频率响应建模方法。该方法首先收集频率响应的历史数据，接下来，将等效惯量和等效阻尼的辨识问题描述为优化问题，优化目标为减少模型与历史数据之间的频率差异，并通过启发式算法高效求解。相较于异步电机的机理模型，所提出的动态等效模型具有不需要异步电机的详尽参数、计算负担小的优点。在修改的IEEE 9节点系统上的仿真验证了所提出方法的有效性，并表明：自身惯量为1.5 s，占负荷侧22%的异步电机负荷为系统提供了9%的等效惯量。

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。

混合储能目前是一种较为高效的能量存储方式，对于新能源消纳作用极大，大规模投建储能装置有助于提高可再生能源并网的比例，助力“双碳”目标的实现。然而，储能投建成本较高，盲目配置储能将导致大量资金的浪费，如何根据可再生能源的消纳需求来正确配置储能成为了急需解决的问题，需要综合考虑可再生能源的消纳效果以及储能配置的经济性，真正做到“好钢用在刀刃上”。本文提出一种两阶段的储能优化配置方法：第一阶段，对电力系统进行运行模拟，确定最优储能选型方案；第二阶段，充分考虑源测、网架和负荷的灵活调节能力，建立储能的优化配置模型，以最小化投资成本和弃风弃光率为目标，全面考虑发电侧、输电侧和负荷侧的灵活性资源，得到切实可行的储能选址定容方案。通过对算例仿真结果分析得知，本文方法可促进可再生能源消纳，大大缩减投资成本。

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。

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。

针对含并网变流器电力系统，提出了一种利用并网变流器来提升系统小干扰功角稳定的广域阻尼控制策略及其设计方案。基于含并网变流器电力系统的小干扰稳定模型，该方案以模态线性二次型调节器为依据设计了状态反馈控制策略，可以实现不同功角振荡模式的解耦控制。考虑到不同并网变流器具有不同的调节能力，进一步构建了以模态线性二次型调节器权重矩阵为待优化变量，以关键振荡模式的阻尼比和并网变流器调节能力作为约束的阻尼控制分配模型，并利用遗传算法进行求解。在PSAT中搭建IEEE 68节点系统模型，对所提控制方案进行验证，结果表明该控制方案能够有效利用各个并网变流器向系统提供足够的阻尼支持。

气体绝缘组合电器（GIS）是电力系统中重要的变电设备，发生故障时会为国民经济带来严重的损失。GIS设备在运行过程中既会受到运行电压的作用，还会受到暂态冲击电压的影响。大幅值的暂态冲击会激发工频运行电压下潜伏的微小缺陷产生局部放电，关注冲击电压下的局部放电信号能够有效提升设备内部微小缺陷检出的灵敏度。针对于此，本文将绝缘缺陷设置在实体GIS上，基于光电一体化融合传感器，利用特高频法和光测法对振荡型冲击电压下的局部放电进行了测量和分析。振荡型冲击下实体GIS中的三种典型缺陷局部放电检测结果表明：尖刺缺陷下放电主要出现在外施电压的峰值附近，但当电压较高时，由于空间电荷形成的反向电场的影响，引发波谷放电。悬浮缺陷下放电会发生在更多的放电周期，主要发生在外施电压的上升沿和下降沿，其中一些放电幅值较大，特高频法和荧光光纤法可以同时检测到放电脉冲。沿面缺陷下的放电脉冲依次发生在外施电压的上升沿和下降沿，荧光光纤法只能检测到极个别的放电脉冲。

针对集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率直驱永磁同步电机性能的影响进行研究。首先介绍了模块化定子的分块规则和分块数。基于绕组函数法推导了单个定子单元模块在不同拆分方式下的绕组函数和电感表达式。基于有限元仿真先分析了仅绕组分块对电机性能影响；然后分析了冲片和绕组都分块对电机性能影响。通过对比空载和负载性能，总结出各种定子模块化拆分方案的优缺点，为大功率低速直驱永磁同步电机的模块化设计与制造建立了基础。

换相失败是基于电网换相换流技术（LCC）的直流输电特有的故障形式，并且在弱交流系统中表现尤为明显。本文首先分析了LCC换相失败的原因，提出了采用大功率可控关断的集成门极换流晶闸管（IGCT）替代晶闸管的混合换相换流技术（HCC）方案。接着结合IGCT特点，提出了适用于HCC的正常换流与换相失败抵御两种工况下的主动关断模式及其实现方法。然后参照实际高压直流控制保护框架，设计并搭建了实时数字仿真平台（RTDS）环境下的HCC系统的一次回路、直流控保以及阀控系统，在尽量沿用现有的已经成熟的控保技术的同时，仅增加了主动关断部分。最后通过系列试验验证了HCC系统抵御换相失败的可行性与准确性。

锁相环的设计对保障交流网络中设备安全运行有着重要意义，锁相环实现方法与参数设计对锁相环的响应时间、抗扰能力等控制特性起到重要影响。本文通过结合小信号频域模型与大信号状态空间模型，分析同步坐标系锁相环的暂稳态响应特性，得出各参数设计对于锁相环控制特性的影响；在理论分析基础上，提出了基于响应时间与暂稳态模式识别的锁相环参数自适应框架。仿真与实验结果验证了所提出的参数自适应方法可以通过实现参数动态调节，达到对锁相环暂态快速响应与稳态抗扰的设计要求。

随着高压领域模块化多电平换流器(MMC)型的柔性直流电网大规模建设应用，若直流侧出现短路故障，短路电流在故障初期呈现上升速率快、峰值大等特点，限制了柔性直流电网的进一步发展。为了对短路故障情况下的直流侧电流值进行定量评估，本文从MMC型柔性直流电网固有特性的角度，建立了故障节点处产生的电流响应初始阶段量化评价指标，指导柔性直流电网的规划与运行。首先，提出了一种以MMC输入输出特性为基础的故障电流求解方法，为后续的短路电流量化评价奠定基础。其次，解耦分析柔性直流电网间的短路电流，并从系统固有特性的角度建立了短路电流初始阶段的量化评价指标。最后，在配置特征和架构组成存在差异的各类柔性直流电网上，对所提出的解耦短路电流求解方法和定量指标进行验证。结果表明，所提出的指标能够在不计算短路电流的情况下量化评价柔性直流电网的短路电流，并为柔性直流电网的网络结构设计、运行模式以及参数选择提供技术支持。

为了改善无线电能传输系统中的磁场泄漏问题，本文提出了一种基于无源容性屏蔽的强耦合有源磁屏蔽结构。首先，在无源容性屏蔽的无线电能传输系统的基础上，设计了一种强耦合有源磁屏蔽线圈结构。其次，给出了此线圈的工作原理与设计方法，推导了数学模型以及等效电路模型。从理论出发解释了容性屏蔽和有源屏蔽的原理，并对屏蔽效果及传输效率受屏蔽线圈参数变化的影响作了分析。最后，结合得到的线圈参数，在所提线圈结构的基础上，设计出了一套电动汽车无线充电系统，通过理论计算、仿真和实验，对所提线圈结构和方法的有效性进行了验证。结果显示，该线圈结构在维持96%以上传输效率的同时，能够将系统的漏磁减少大约40%，实现了降低泄漏磁场和保持高传输效率的目标。

太阳能热发电(光热)作为一种清洁能源，由于配置了储热装置，调节性能优异，近年得到大力发展。依据自身经济性，电站设计时储热装置储能时长较长，能够较好搬移所吸收的太阳能，且能跨日，使得光热机组有参加电力平衡能力，可替代常规电源。本文提出一种计算该能力的方法。首先对历史光资源数据统计分析，得到最长连续阴天数等统计特性指标；再考虑不利天气、储热时长及运行调度方式等因素，确定光热电站一定保证率水平下的供热量；引入储热调节因子，计算每一机组的日热量；进而在典型日负荷曲线上，安排光热机组出力过程，确定机组可参与平衡容量。最后通过对青海电网算例计算分析，表明光热电站具有容量效益，此方法可为评估系统装机充裕度提供参考。

为了缓解电动汽车车主里程焦虑的问题，本文提出了一种基于滤波器和神经网络混合的电动汽车荷电状态（SOC）估计方法，该方法可以准确估计电动汽车SOC和剩余里程。首先，利用降维算法和分类算法从实车数据集中分离出5类能够反映车辆能耗的驾驶行为作为模型输入的一部分。其次，搭建卡尔曼滤波和双层双向长短时记忆神经网络结合的混合模型，该模型可以降低实时数据的噪声，并结合历史数据计算电动汽车SOC和剩余里程。最后将不同的模型输入特征和模型结构作对比，证明提出方法具有较高的精度。

温度升高会影响磁性材料的磁滞特性，从而改变电气设备的性能。目前解析Preisach模型无法对温度进行有效表征，导致损耗计算结果误差较大。为此，本文首先分析了基于Lorentzian函数的解析Preisach模型特征参数对磁滞回线形状参数的影响程度，如饱和磁通密度、矫顽力、剩磁等，研究了不同温度下模型参数和材料磁特性的变化。根据模型特征参数具有的磁滞回线形状相关性和温度相关性，引进温度系数来修正模型特征参数，构建变温条件下的解析Preisach模型，并给出了计及温度影响的模型参数辨识方法。最终实验测量纳米晶合金在变温条件下的极限磁滞回线，对多组实测值和修正后的解析Preisach模型计算值进行对比后，得出在饱和磁通密度、矫顽力和剩磁处修正模型结果的平均相对误差分别为0.15%、2.21%、5.76%，证明了该修正模型的准确性。

由于风光发电具有随机性、波动性等缺点，且接入配电网后使其结构更加复杂，降低了配电网的供电可靠性，本文针对此问题提出拟牛顿遗传算法与鲁棒优化相结合的配电网重构。首先基于风光发电的出力模型生成概率多场景，其次建立含风光发电接入的配电网鲁棒重构优化模型，采用拟牛顿遗传算法对模型进行求解，并对比重构前后配电网电压越限风险值。最后通过算例验证了本文重构方法能够有效提升配电网的供电可靠性。

金属型高压防爆保护装置的泄能孔设计是实现其防爆功能的关键。本文提出了金属型高压电缆接头防爆保护装置泄能孔的设计原则和优化方法；通过热源等效和基于多物理场耦合的有限元计算方法，对保护装置内部发生短路电弧的爆炸时装置内部冲击过程进行仿真计算，并通过燃弧试验验证了仿真方法的准确性和可靠性。通过仿真计算出封闭设备泄压面积计算公式的关键参数，得到泄能孔开口尺寸的阈值；仿真了装置内部短路电弧爆炸时最大气压出现时刻以及该时刻下不同泄能孔尺寸所对应的保护装置内壁上的压强分布，得到保护装置内部最大压强与泄能孔开口尺寸的函数关系，进而得到保护装置的泄能孔最优开口尺寸。以35 _kV电压等级为例，计算得到金属型保护装置的泄能孔尺寸为60 mm。该优化设计方法可为35 _kV及以上电压等级的高压电缆接头保护装置的泄能孔设计和制造提供理论基础和设计方法。

随着光伏发电渗透率的升高，光伏出力的不确定性会影响电网的安全稳定运行。而利用电动汽车(EV)移动储能的特性可以实现EV和光伏的协同增效。本文基于EV能量调度的灵活性，构建了考虑用户充电需求的EV两阶段优化调度模型：在日前预调度阶段，建立光伏的就地消纳偏差最小、EV充电完成率最大、EV用户出行成本最小的多目标优化函数，并引入充放电系数对EV的充电行为进行优化；在实时调度阶段，负荷聚合商结合各时段EV的实际充电需求，根据调度优先级对优化后的充放电系数修正，保证EV充电的公平性，制定出最优的充放电策略。通过综合考虑EV用户对于充电完成度和充电成本的不同需求，对不同充电模式、不同权重系数进行分析，同时考虑了用户改变充电需求的情况，验证本文所提策略在降低光伏消纳偏差量、满足用户充电需求方面具有明显效果。

建立可靠的锂电池荷电状态估算模型，获取精确估算值已成为锂离子电池组能源和安全管理的核心。选择锂离子电池的二阶等效电路模型为研究对象，提出了一种基于Cholesky分解优化多时间尺度自适应扩展卡尔曼滤波算法。状态方程中，对应不同状态变量子方程，选择不同采样周期，解决不同状态变量的不同时间尺度问题。考虑噪声变化，在扩展卡尔曼滤波的基础上，引入噪声的迭代估计，实现噪声的自适应矫正，结合Cholesky分解方法以克服计算的舍入误差问题。在不同工况下，选用不同型号的锂电池进行实验验证，验证该算法的普适性和有效性。

直流母线是光伏系统输出能源的主干道，由于长期曝晒、风化等作用，电缆、连接器等组件劣化，光伏系统直流母线中发生电弧的可能性急剧上升，极易引发火灾、触电等事故。在光伏系统中，串联电弧故障将使回路电流下降，传统的过流保护无法识别。因此，本文提出基于深度学习和证据理论(D-S)的方法来识别串联电弧故障，该方法基于并联电容器电流和电压信号，采用一维卷积神经网络(1DCNN)对检测数据进行电弧识别；在此基础上将基于单个传感数据的识别结果作为证据，运用D-S多信息合成法则计算得到信度分配，最后利用决策规则判断是否发生串联电弧故障。搭建多参数可调模型获取数据进行测试，结果表明：使用1DCNN识别方法，基于并联电容器电流和电压信号的串联电弧识别准确率分别为97.19%和94.98%，而基于1DCNN和D-S多信息融合的光伏系统直流串联电弧故障检测的识别准确率可提升至99%以上。

针对国标爱泼斯坦方圈法测量新一级能效硅钢片比总损耗结果的不确定性问题，本文提出了一种工频下基于双爱泼斯坦方圈的新一级能效硅钢片比总损耗测量方法。通过双爱泼斯坦方圈法测量硅钢片的比总损耗，分析并修正了测量方法中的误差，实现了对爱泼斯坦方圈测量时接缝区和均匀区的损耗分离，并分析了接缝区比总损耗对爱泼斯坦方圈测量结果的影响机理。建立了爱泼斯坦方圈有限元模型，对其接缝区和均匀区的损耗进行研究，仿真结果与双方圈法测量结果吻合，验证了本文提出的新一级能效超低损耗薄硅钢片的比总损耗时测量方法的有效性和准确性。测量和仿真结果表明，基于双方圈法测量薄硅钢片比总损耗的结果比单方圈法测量的结果更精确。本文提出的测量和修正方法可用于一级能效薄硅钢片损耗特性的精确测量。

随着水轮发电机向大容量、高转速发展，对转子冷却技术提出了更高的要求。蒸发冷却技术是一种依靠冷却介质相变吸热的高效冷却技术，但目前的蒸发冷却转子方案要求在转子上存储一定量的液态冷却介质。为研究蒸发冷却转子上液态冷却介质与转子振动特性之间的关系，本文基于某水电站立式水轮发电电动机真机模型初步建立了管道内冷式转子蒸发冷却结构，研究了不同液位高度下蒸发冷却介质对转子固有频率的影响。结果表明，随着液位高度的增加，冷却介质对管道壁面的压力逐渐增大，对转子自身的固有频率无显著影响。本文所做工作对后续进行转子蒸发冷却结构优化设计以及进一步研究液态冷却介质与转子振动特性之间的耦合关系具有一定的指导意义。