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。

超导材料具有零电阻、抗磁性、电子隧穿效应等优良特性，用其作为电机转子或定子线圈材料可制成高温超导(HTS)电机。HTS电机凭借其高效率、低损耗及高功率密度技术优势，在大型风力发电机组、海上船舶电力驱动、电动航空推进系统等兆瓦级功率装备领域展现出重要的工程应用价值。本文首先概述了HTS电机的应用情况，包括HTS电动机、HTS发电机、HTS直线电机、特殊结构HTS电机以及HTS同步调相机，并介绍了国内外在HTS电机上的研究进展。其次，详述和总结HTS电机的关键技术，包括高温超导材料、低温冷却技术和失超保护。最后探讨了HTS电机在电机结构、超导材料、冷却技术、失超保护机制等方面的优化途径。

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。

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。

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。

为促进海上油气田的低碳转型，利用海洋新能源成为海上油气平台供能的重要发展方向。风力发电因其资源丰富、发电效率高等优点受到广泛关注。但风电的波动性和间歇性易引起系统频率波动，尤其在燃气轮机逐步退出的情况下，海上油气田电网的惯量和频率响应资源减少，大扰动下频率安全问题更加突出。针对高比例风电并入海上油气田电网的频率稳定和风电消纳问题，本文提出了一种构网/跟网型储能协同配置方法。分析了含构网型储能的系统频率响应特性，建立构网型储能、跟网型储能、燃气透平发电机组和风电机组模型，以日均成本最小为目标建立储能协同配置优化模型，考虑系统运行约束和以风电出力波动为扰动功率下的频率约束，采用凸包松弛法实现约束线性化，高效求解得到储能配置方案，并对配置结果开展储能衰减验证。算例分析表明，本文所提方法实现了构网型储能和跟网型储能的协同配置，显著提高了频率稳定性和风能消纳，降低了系统成本。

梅花触头电接触失效引起的过热故障是开关柜中的常见故障。传统的温度检测技术难以深入设备内部直接观察和测量开关柜梅花触头热点温度，利用机械接触压力预测梅花触头热点温度具有重要意义。本文通过梅花触头接触压力计算接触电阻，从而构建压力-电磁-热流多物理场耦合仿真模型，进而分析故障电流、环境温度和接触压力对梅花触头温升的影响；最后合理设计正交试验生成开关柜梅花触头样本数据库，利用多物理场耦合仿真数据作为训练样本建立支持向量回归模型对梅花触头热点温度进行预测。研究成果可为KYN型开关柜内的断路器梅花触头热点温度的准确预测和设备的智能运维提供理论依据和技术支撑。

户用全钒液流电池储能系统在光-储一体应用中，由于间歇性供电、热备用和多重应用等操作下系统平均效率较低，能耗分布不均衡，能量损失经济性评估难度大。本文提出户用全钒液流电池能量损失动态评估方法，包含流动阻力、电池极化、离子交叉、支路电流和辅助热管理等损耗计算方法，并以10 kW全钒液流电池设备为测试研究对象，分析光伏接入的恒压、恒功率充放电模式下，多次充放电实验的电池各能量损耗参数随时间分布，建立损失评估的能量损失率与充电状态（SOC）/放电状态（SOD）的概率分布函数，评估户用系统长周期充放电循环过程中能量损失区间。结果表明，户用系统能量损失在26.6%~40.2%之间随SOC线性变化，长周期运行，流动阻力损耗占6%~7%区间，在SOC=25%附近损耗值最大；电池极化损耗占8%~9%区间，在SOC=85%附近值最大；离子交叉损耗占1%~2%区间，在充放电末期SOC=75%附近损耗值最大；支路损耗占4%~5%区间，在SOC=85%附近损耗值最大；夏季高温环境辅助热管理设备损耗占5%~6%区间，在SOC=25%附近损耗值最大。本文为分布式光储充场景全钒液流电池储能系统运行优化提供实验指导，实验数据为系统参数设计改进提供有效支持。

针对高速永磁同步电机在运行过程中因参数时变引发的控制性能退化问题，本文提出一种基于多参数在线辨识的自适应控制策略。该策略通过构建模型参考自适应系统（MRAS）与递推最小二乘法（RLS）融合的混合参数辨识框架，实现了对定子电阻、d轴和q轴电感、永磁体磁链及转动惯量等关键参数的实时高精度估计；并进一步依据辨识结果动态调节转速环与电流环控制器的参数。为进一步提升参数辨识的收敛速度与估计精度，本文提出一种递推最小二乘法的遗忘因子自适应律。实验验证表明，相较于传统控制策略，当负载工况与电机参数发生显著变化时，本文所提方法能够实现电机参数的快速精准辨识，并有效抑制因参数失配引发的转速波动与转矩脉动问题，显著提升了电机在时变工况下的控制鲁棒性。

不对称故障中构网型变流器面临暂态稳定与电能质量的矛盾，目前主要采用的基于指令切换的穿越方法难以解决功率二倍频抑制与电流不对称度削弱的问题，为此本文提出了一种多目标优化控制方法。首先，通过分析功率环控制参数改造机制，明确故障下指令与控制量合理设计是平稳穿越的关键；其次，综合修正对称故障下变流器的有功功率指令、电压指令及阻尼参数以提升它的暂态稳定性；然后，分析不对称故障对变流器暂态特性的影响，并基于对称穿越方法，通过检测负序分量额外投入角频率偏差积分反馈实现不对称故障的平滑穿越，同时采用模糊控制选择负序环节的电流指令实现二倍频抑制和电流不对称平衡的多目标策略设计。最后，仿真验证了该方法可提升故障穿越性能和兼顾电能质量的灵活度。

变压器作为电力系统的核心设备，温升是其健康状态的重要表征，变压器内部温度监测对电网的安全稳定运行具有重要意义。针对变压器内部难以布置分布式传感器进行温度直接监测的问题，本文提出一种基于变压器表面温度多点逆变换映射计算内部温度的推演方法。该方法直接构建变压器内外温度映射的矩阵逆问题模型，通过变压器电磁热流耦合有限元仿真数据进行逆矩阵求解，进而结合外表测点温度数据实现内部温度推演。本文通过多物理场仿真和搭建的D-800/35缩比变压器模型对多点逆变换模型进行有效性验证。结果表明，在较少的变压器表面测点温度输入下，该方法对变压器内部温度推演平均误差小于1 K，具有较高的精度和较低的计算复杂度，且对变压器内部温度推演速度快、无需传感侵入，可为变压器的温度监测和故障诊断提供理论支持和技术支撑。

机器人关节电机运行于高过载工况时，绕组端部短时高温升会危害电机绕组绝缘，对永磁电机运行性能及可靠性带来隐患。本文针对一台带有绕组端部环氧灌封结构的永磁电机在高过载工况下的瞬态短时高温升，提出了一种基于集总参数热网络（LPTN）法的瞬态等效热网络建模方法。该方法考虑了环氧比热容随时间的变化，并计及了各个节点的等效热容，采用有限差分法推导了瞬态温度迭代计算公式。采用所提出的模型及计算方法，针对样机4倍过载短时运行工况，分别计算了自然对流及绕组端部环氧灌封两种冷却方式下的瞬时温升特性，与计算流体力学（CFD）方法的仿真结果进行了对比验证；此外，采用所建立的模型分析了环氧热导率、过载时长占比对温度特性的影响。最终通过样机过载温升实验，证明了所提出瞬态热网络建模方法的合理性和瞬态温度计算方法的准确性。

当前新能源发电系统普遍存在的波动性和低惯量特征导致电力系统频率稳定性下降，目前常用的直流电容惯性同步控制由于缺少阻尼环节在系统扰动的情况下易发生系统振荡。对此，本文提出一种适用于柔直受端构网型换流器的前馈阻尼策略，通过引入受端直流侧电压偏差以及阻尼系数组成前馈阻尼，补偿控制中缺少的阻尼环节；通过对比分析有无阻尼的构网型换流器小信号模型的惯量、同步系数及阻尼环节，证明了该策略能够为系统提供阻尼，前馈阻尼数学模型在物理意义上与同步机一致，弥补了已有研究方法在物理意义可解释性上的不足，便于参数匹配，适用于全频段，提高了模型的适应性。搭建了柔直并网系统仿真模型和实验平台，结果表明所提前馈阻尼控制策略能够在不同扰动情况下有效抑制系统振荡。

目前，将碳化硅MOSFET器件并联使用是解决大电流承载的主流方案。但在长时域服役工况下，时变非均匀电热应力累积会导致并联器件的老化轨迹不同，这种老化差异性将引发参数漂移程度不同-并联均流恶化-局部过应力-加速参数漂移的正反馈机制，对系统可靠性造成威胁。为此，本文提出了一种基于驱动电压补偿的老化程度差异下碳化硅MOSFET器件并联均流调控方法，旨在实现阈值电压Vth失配下的并联动态均流。首先，搭建了双管并联的双脉冲测试平台和Boost实验平台，深入探究了并联器件老化程度差异和并联分流之间的耦合影响；然后，理论推导了阈值电压分散度和开通电压调节量之间的数学关系，提出基于驱动电压补偿的均流调控策略，并在不同老化程度下进行了实验验证。本文研究结果有助于提高碳化硅MOSFET器件在并联应用中的可靠性。

SiC MOSFET器件面临着栅极退化导致的芯片老化问题，器件的电学特性在老化进程中发生变化，并影响着器件的功率损耗与结温等关键参数。为评估SiC MOSFET在老化进程中器件自身及电力电子系统的运行性能，需要明确器件的老化规律并得到表征各老化状态器件特性的仿真模型。本文探究了SiC MOSFET器件在交流栅极应力下的阈值电压退化规律并建立了表征模型，提出了一种反映阈值电压变化对电学特性影响的器件仿真模型。通过交流栅偏加速老化实验分别探究了栅压、频率、温度等变量对器件阈值电压漂移的影响，建立了阈值电压的退化表征模型；对影响器件沟道电流的主要物理过程进行建模表征，以阈值电压为老化标志量，得到能够反映器件老化对静态特性影响的沟道电流模型，并结合非线性电容模型等得到器件的仿真模型；最后通过仿真与实测的对比验证了模型表征不同老化状态器件静态特性的准确度，通过双脉冲实验验证了模型对器件老化前后开关动作的仿真能力。

谐波电流会显著增加变压器绕组的谐波损耗和温升，因此量化分析谐波电流对变压器温度分布和热老化寿命的影响对于准确构建变压器寿命计算模型至关重要。本文开展了计及谐波电流影响的变压器绕组温度分布及油纸绝缘热老化寿命分析研究。首先，构建110 kV交流油浸式变压器电-磁-热-流场仿真模型，仿真分析变压器绕组在不同负载电流和谐波电流作用下的温度分布特性；其次，研究构建计及谐波电流影响的绕组热点温度量化计算模型，并开展试验验证；最后，研究提出计及谐波电流影响的油纸绝缘热老化寿命改进模型，量化分析谐波电流对油纸绝缘热老化寿命的影响程度。结果表明：绕组热点温度随负载率增大呈指数规律上升，随入口流速增大呈指数规律下降；工频电流作用下绕组温度仿真计算值与实测值误差百分比最大为1.06%，谐波电流作用下的热点温度仿真值与模型计算值最大相对误差为0.855%；绕组热老化寿命随着谐波电流频率和含量的增大呈指数形式下降,当250 Hz谐波电流含量从5%增大到30%时，绕组油纸绝缘热老化寿命减少百分比增至97.02%。本文为解决谐波影响下变压器温升检测和老化寿命评估提供科学依据。

针对直流受端系统网络强度的量化分析，本文通过对受端系统戴维南等效电路的推导，得到了短路比（SCR）关于网络结构参数的计算式。对戴维南等效电路功率传输进行分析，说明了SCR的取值与等值阻抗角、并网点电压和戴维南等值内电势间的相位差相关，讨论了一些极限情况下临界SCR的取值。构建了相角差指标评估受端电网的电压支撑能力，给出了相位差指标对受端系统网络强度进行划分的标准。分析了相位差指标与系统发电机内电势相位间的关系。通过算例对相位差指标评估受端系统网络强度的有效性进行了验证。

为提升光伏功率预测的准确度和可靠性，本文提出一种基于改进灰狼优化算法（LGWO）、变分模态分解法（VMD）、粒子群优化算法（PSO）、长短期记忆网络（LSTM）组成的短期光伏辐照度预测模型。首先，通过LGWO对VMD关键分解参数K和α1进行优化构建参数优化模型，然后利用LSTM对VMD优化后分解的各模态参数进行预测。同时利用改进的PSO以均方根误差为目标函数，优化LSTM隐藏层数量、LSTM迭代次数、LSTM学习率等神经网络参数，最终实现模型预测准确性与可靠性的提升。最后，对甘肃地区某光伏场站出力建模并进行预测分析，结果表明对比传统的LSTM预测模型，本文算法对预测的准确度有较大提升。

随着水轮发电机向着更高额定电压和更大单机容量方向发展，对其绝缘系统和防晕性能提出了更高的要求。发电机端部的电场集中且分布不均匀，是发生电晕放电的薄弱环节。目前采用的三段式防晕结构可满足常规工况下发电机的绝缘性能需求，但随着海拔高度的增加，环境参数的影响逐渐显著，需更高水平的绝缘防晕能力以保障发电机组的安全稳定运行。本文通过使用Nelder-Mead算法对某电站水轮发电机定子线棒进行有限元电磁仿真，对原有的三段式防晕结构进行优化，提高了发电机的绝缘防晕能力。结果显示使用Nelder-Mead算法对线棒防晕材料和结构进行优化，计算速度快、计算成本低，得出的优化方案较初始状态相比，在额定工作电压下线棒表面最大电场强度降低了20%，且该优化方案在其他运行电压下性能良好。本文所提优化设计方法可为高压大容量水轮发电机绝缘优化设计提供参考。

为提升电力系统的供电质量和稳定运行能力，通常采用附加阻尼的方法抑制系统产生的谐波谐振。相较于无源阻尼，有源阻尼策略同样具有良好的谐波抑制效果，且具有低损耗、易实现等优点，近些年受到了广泛应用。但传统有源阻尼策略多采用固定控制参数设计，系统仍有可能在工况发生较大变化时产生谐波谐振问题。针对这一问题，本文基于混合补偿系统中由谐波补偿和谐振抑制构成的复合控制策略，提出了一种自适应附加有源阻尼复合控制策略。首先建立了混合补偿系统并联谐振等效模型，并分析了传统复合控制策略存在的不足；然后，在此基础上，利用二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)提取公共耦合点(PCC)谐波电压，通过谐波含量限制的方法来自适应调节谐振抑制控制器参数，设计实现了供电系统中的谐波谐振抑制；最后，通过仿真实验验证了所提方法的可行性和有效性。

水分的渗入是引起硅油性能劣化并诱发局部放电的关键因素之一，严重威胁电力设备的运行安全。本文围绕不同含水量条件下硅油的局部放电特性开展系统性研究，通过设定不同暴露时间（0 d、1 d、2 d、3 d、5 d）控制其含水量，系统分析了含水量变化对电缆终端内部典型绝缘缺陷局部放电特性的影响。实验采用针板与沿面两类典型缺陷结构构建放电模型，采集并分析局部放电信号，量化放电幅值、放电频次及其在电压相位内的分布特征。研究结果表明：硅油吸水过程在暴露5 d后趋于饱和，含水量上升显著增强局部放电行为。在针板缺陷下，同一电压等级下的放电幅值较新油分别增长478%、586%、546%；在沿面缺陷下则分别增长226%、379%、518%。

针对密度峰值聚类因截断距离人工设定导致的稳定性与检测精度不足问题，本文提出基于改进灰狼优化和密度峰值聚类的异常检测方法。通过改进混沌映射均匀初始化灰狼种群，设计非线性衰减收敛因子以动态平衡全局搜索与局部开发，并以戴维斯-波尔丁指数作为适应度函数自动优化截断距离实现参数自适应。对多个区域用电量数据进行实例分析并与主流的异常检测算法进行对比实验，结果表明受试者工作特征曲线下面积(AUC)较主流算法提升明显，验证了所提方法在检测精度与稳定性方面的显著优势。

低压配电网中光伏渗透率逐步提高，通过光伏逆变器功率控制解决并网点电压越限问题受到广泛关注。为此本文考虑光伏逆变器的运行约束及输出功率间的关系，提出了基于功率自适应调整的并网点电压控制策略。首先，将光伏逆变器运行过程分成两种模式及六个不同区间，明确不同运行区间逆变器输出功率的限值；然后，详细分析两种模式下逆变器的功率输出，对不同运行区间划分了电压越限治理优先级；最后，考虑电压越限时功率输出对并网点电压的影响，在电压越上下限时分别定义功率削减效果系数，分析削减有功后的治理效果，充分利用逆变器可调容量，尽可能地降低光伏并网有功削减。仿真结果表明，所提控制策略能够有效地抑制光伏并网点电压越限。

锂离子电池广泛应用于电动汽车、储能设备和消费电子中，但其安全性和性能管理仍面临挑战。超声检测技术凭借无损、实时等特性，被广泛应用于电池内部状态多维度检测，为探索电池安全与性能管理提供崭新视角。本文系统综述了超声技术在电池安全与性能检测中的应用，涵盖状态估计、热失控、析锂、极化与产气等关键问题。超声技术能够灵敏地捕捉电池内部温度波动、结构变化及气体生成，为早期故障检测和精准状态估计提供了支持。未来超声检测在电池性能提升、健康管理和全生命周期优化中具有广阔应用前景，为智能电池管理系统的创新发展提供可靠支持。

针对台区传统电压调控速度慢、效率低的现实难题，提出了以电压越限、波动与不平衡综合治理为目标的多时间尺度电压反馈校正控制及其优化策略。首先建立了基于电压灵敏度的台区可调资源优先级评价机制，对电抗器组、储能以及柔性互联装置的电压灵敏度进行推导分析，并考虑多维权重特征，对可调资源的调节优先级进行综合评价。在此基础上，面向台区关键节点，结合所提多场景设备调节方案，从数据输入、电压预测和指令输出三个模块分析了多时间尺度电压反馈校正控制策略。进一步考虑到测量误差及未知扰动的影响，基于最优预测窗口的设计，提出了相应优化策略。

针对传统反激式微型逆变器由于使用电解电容而导致寿命短、可靠性低问题，本文提出了一种有源钳位功率解耦电路反激式微型逆变器。该逆变器通过在变压器一次侧增加一个功率解耦电路将功率二倍频脉动转移到储能电容上，降低了输入电流的低频纹波，减小了输入滤波电容的容值，同时该储能电容又可作为钳位电容，吸收了变压器的漏感能量，并实现了主开关的零电压开通。本文详细分析了该电路的工作原理及其控制策略，给出了关键参数的设计过程。搭建了一台80 W微型逆变器样机进行实验，实验结果验证了所提方案的可行性。

变压器传统扩容技术通常采用增加变压器的物理容量方法以应对电力负荷的持续、稳步增长，然而该扩容方式难以应对短期负荷激增之需，既需要追加投资成本，又容易导致变压器容量闲置。为解决上述问题，本文提出了基于储能设备的变压器增容方案，合理利用储能系统的额外功率支撑以及传统变压器控制保护技术成熟的优势，为未来智能配电网提供多样化辅助服务。首先，本文提出了变压器-储能协同配置年均成本模型。随后，以切负荷量指标、综合经济成本指标最小为优化目标，建立了变压器-储能协同优化配置模型。为评估增容效果，引入变压器平均有效利用率、削峰填谷能力及综合经济成本3个综合效益评价指标。最后，仿真结果表明该优化配置方案，可缓解全局电网变压器过负荷程度，平衡变压器短时过载成本与储能单元建设投资成本，为在未来场景中制定更科学合理的变压器-储能协同配置应用实践方案提供了参考。

针对含高渗透率分布式电源的配电网中接地故障特征微弱、潮流方向复杂、传统方法难以精确定位故障区段的问题，本文提出一种基于多模态特征融合的有源配电网故障区段定位方法。首先，采用经鹅群（GOOSE）算法优化的变分模态分解对一维故障电流信号进行分解、去噪与重构，并利用格拉姆求和场(GASF)将重构信号转换为二维图像；其次，由引入高效通道注意力(ECA)机制的ConvNeXt和1D-CNN构成互补双通道模型，以挖掘二维图像和一维电流的深层特征；最后，将双通道输出特征向量拼接，通过ECA对融合特征动态加权，经Softmax输出区段定位结果。仿真实验表明，所提方法在改进的IEEE-33节点配电系统中定位总体准确率、精确率、召回率、F1值分别达到98.26%、98.28%、98.27%、98.20%；在极端噪声条件下准确率仍能够维持94%以上；在模型对比、消融实验和泛化能力测试中多模态特征融合方法表现出显著优势。

变压器套管密封圈在热氧和压缩下的老化失效是导致变压器套管渗漏油事故发生的重要原因。为探究密封圈老化失效机制，本文采用多层压缩结构，开展了丁腈橡胶与氟橡胶密封圈的热氧-压缩双因素试验，进行质量、压缩永久变形的测试及寿命预测，并结合红外光谱、扫描电子显微镜进行性能表征。试验结果表明，热氧因素在各方面加剧了丁腈橡胶密封圈的老化。温度较低时，老化以交联为主，主要为增塑剂和防老剂的挥发，宏观性能劣化较慢。高温时，密封圈质量损失和压缩永久变形迅速加剧，热氧老化严重，断链和交联大量发生，橡胶内部结构破坏。压缩因素对丁腈橡胶弹性的变化有重要影响，压缩与热氧因素相耦合发挥作用。过低和过高的压缩率使得丁腈橡胶分子链柔性下降，25%的压缩率适中，应力松弛减缓，具备更高的密封可靠性，其在40 ℃的工作温度下预期寿命为17.72年。和丁腈橡胶相比，氟橡胶化学稳定性优异，老化特征不显著。本文为变压器套管密封圈的选型与寿命评估提供了关键数据与理论依据。

随着我国电网容量和输电线路密度不断增大，架空地线损耗绝对量已不容小觑。地线电流及其损耗的分析计算是输电线路降损的理论基础，然而，现有研究通常忽略了线路的分布参数以及具体空间结构，导致计算精度不足，目前业内主要依赖仿真开展相关研究。为此，本文考虑输电线路的分布参数、空间结构以及地线接地方式，提出架空地线电流与损耗计算方法，将双地线输电系统分解为多个子网络单元，根据戴维南定理以及导纳矩阵变换，依次化简档距左右两侧模型，最终可得地线沿线电流和地线损耗。与ATP-EMTP仿真相比，本文方法在不同接地方式下的地线电流计算精度不低于93.69%，地线损耗计算精度不低于92.54%，为架空地线降损研究奠定了理论基础。

大型水轮发电机定子线棒端部是机组绝缘系统中的薄弱环节，其防晕性能限制着机组容量和电压的进一步提升。目前大容量高电压机组的端部常用三段式非线性防晕结构，能够满足常规环境下的机组防晕需求，但高海拔环境使线棒起晕电压要求值升高，需要防晕水平更高的设计方案以保障机组长期安全稳定运行，为此本文研究了防晕层设计参数对防晕水平的影响规律，并提出优化设计方案。本文建立了大型水轮发电机定子线棒端部参数化电磁仿真三维模型，对防晕层电场分布情况进行仿真计算，探究了多项设计参数对防晕水平的影响敏感度，完成了防晕设计关键影响因子分析并根据遗传算法给出优化设计方案。研究结果表明：防晕层非线性系数、低阻防晕层电导率、非线性防晕层固有电导率及防晕层厚度等参数对大型水轮发电机定子线棒防晕水平具有较为显著的影响，通过遗传算法寻优可获得防晕效果更佳的优化设计方案，其防晕层最大电场强度相比初始方案下降34.69%，为线棒端部防晕优化设计提供参考。

随着新能源机组大量接入电力系统，系统惯性水平降低，电网的频率稳定性面临严重挑战，为此本文提出一种考虑火电机组N-1故障下频率安全和储能电池寿命损失抑制的火电厂储能联合发电系统日前调度模型。首先，对于火电厂和储能耦合的联合发电系统，建立了火电厂火电机组N-1故障下频率安全约束。然后，研究了储能电池运行的寿命损失函数，由此建立寿命损失抑制的储能电池运行成本目标函数。随后在其基础上，建立了火电厂储能联合发电系统的日前调度模型，该模型能够在火电机组N-1故障情况下，充分利用储能系统瞬时放电的特性，保证系统频率运行在安全的范围之内，并且使得储能电池的寿命损失百分比比较低。最后，本文对某实际地区的火电厂储能联合发电系统的日前调度模型进行仿真分析，验证了本文所提模型的有效性。

井下智能阀门的稳定供电是复杂狭窄环境下油气智能分层开采的核心技术之一，无线电能传输磁耦合机构同轴偏移下的效率变化问题难以解决，严重影响了智能阀门的高效稳定供电。为此，本文提出了一系列在同轴偏移工况下持续高效的无线电能传输系统，该系统能够有效保障同轴偏移下最优负载点的稳定。首先，对四种复合拓扑的最优负载进行设计和分析，总结了四种复合拓扑的最优负载及其变化特性。其次，设计了一种运用于井下小气隙环境下复合拓扑的同轴环状DD线圈，并以此为基础对磁耦合机构的同轴偏移特性进行分析。然后，对复合拓扑的参数进行配置，通过不同场景下的最优负载变化趋势，实现参数设计。最后，构建了一套基于输入并联-输出串联型复合拓扑的实验样机，实验结果表明在同轴偏移30 mm（互感变化61.63%）的情况下，该系统输出最优负载波动范围仅为12.6%，平均效率达到90.47%，验证了理论分析的正确性，具有一定的工程应用价值。

可再生能源不确定性和波动性给电力系统安全、经济和灵活运行带来严峻挑战。灵活资源聚合商通过整合灵活性资源，可以提升系统灵活性，促进可再生能源消纳。但是，资源聚合商内部调节能力有限，难以单独应对复杂多变的运行需求。本文利用可再生能源预测误差和灵活性资源概率特征，量化资源聚合商内部运行风险和灵活性资源容量，构建基于运行风险的灵活性资源交互模型；建立了考虑资源聚合商灵活性资源交互特性的主动配电网随机鲁棒优化模型，通过资源聚合商间运行风险传递和资源交互，提升系统鲁棒性和灵活性；并采用目标级联法和基于列与约束生成的随机鲁棒算法对模型进行求解，并通过算例仿真验证了模型有效性。

风机齿轮箱是风力发电机组能量传递的核心部件，振动信号作为风机齿轮箱故障诊断的关键数据源，能够精准反映风电机组内部动态特性。然而，在实际运行中齿轮箱内部振动信号易受多源复合噪声干扰，使得传统信号去噪技术难以有效分离噪声而面临瓶颈，亟需开发风机齿轮箱在服役复杂环境下的自适应去噪。因此，本文提出一种融合自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)、遗传算法(GA)与小波阈值降噪(WTD)的复合去噪方法，通过构造真值未知条件下时-频-能三维评估指标，建立参数空间映射模型，实现小波基函数、分解层数、阈值规则及相关系数阈值的多元协同优化，该体系通过平滑度、谱熵与残差能量比的互补验证，克服了单一指标的局限性。实验结果表明，该方法在模拟信号中能够将信噪比提升至12.16 dB，均方根误差为0.78×10-2。通过CEEMDAN模态分解与WTD的层次化噪声滤除机制，结合GA的全局参数优化能力，突破了传统方法依赖人工经验、参数耦合优化困难的瓶颈。为风机齿轮箱早期故障诊断提供了高保真信号预处理方案，对提升风电机组状态监测可靠性具有重要工程意义。

长定子直线电机通常采用分段供电的方式运行，在直线运动过程中定子单元需在短时间内完成供电切换，然而切换过程中负载突变易引发电流冲击，威胁电机与供电系统可靠运行。本文提出一种基于时间最优控制与比例积分(PI)控制相结合的快速平滑供电切换策略，建立了切换时直线电机数学模型，根据时间最优控制理论分析了时间最优关断/开通电压以及相应的切换时间。通过施加时间最优关断电压实现离开段电流快速衰减，同时结合时间最优开通电压与PI控制器输出复用机制完成新投段电流的准确建立。与常规分段供电切换策略相比，所提策略在消除电流过冲的同时，将切换过程所需电角度压缩至2 rad以内。最后搭建了计算机仿真模型，仿真结果验证了所提切换策略的有效性。

针对高速磁浮牵引供电系统在多参数共同作用下的能耗影响机制不明确问题，本文提出定性与定量分析相结合的研究方法，系统分析关键参数对牵引能耗的作用规律。首先基于牵引系统数学模型定性分析最高速度、线路坡度等参数对牵引能耗的影响路径和作用方向。其次利用高速磁浮半实物仿真平台，通过硬件在环实验获取全参数域的牵引能耗多工况数据集。最后采用回归分析与随机森林算法，从单因素量化分析到多因素特征重要性评估，定量揭示各参数对人均每公里牵引能耗的影响效果、影响权重及耦合规律。研究结果表明，最高运行速度与线路坡度是核心影响因素，分别贡献39.7%和28.9%的权重；列车编组数和满载率的影响权重分别为10.8%和11.4%；定子段长度和换步方式的影响权重均低于5%。随机森林模型可解释82.47%的能耗变异规律，该研究为牵引供电系统的能效优化提供了理论依据。

晶闸管换流阀是目前超、特高压直流输电工程的核心设备，针对换流阀晶闸管级健康状态参量进行在线辨识对保证换流阀安全运行以及提升设备可用率具有重要意义。本文以六脉动换流器为分析对象，通过对六脉动换流电路工作过程分析，并结合实际工程中换流阀晶闸管级具体电路拓扑及监测信息，构建了六脉动换流器的数字孪生模型，以六脉动换流器的Matlab/Simulink仿真结果模拟实际物理模型的监测数据，在考虑多级晶闸管级串联条件下，通过龙格库塔法求解电路方程组获取数字模型数据，进一步基于粒子群算法针对晶闸管级的等效绝缘电阻和阻尼电容参数进行了辨识，并结合轨迹灵敏度对结果进行了分析，辨识结果证实该方法具有较好的辨识精度，对于换流阀智能运维具有较好的参考价值。

功率预测是风电大规模安全可靠接入电力系统的关键技术，当前主要采用的纯数据驱动方法，存在可解释性不佳、偏差较大等不足。为了更有效地指导风力机组的功率预测，本文针对风电机组的核心部件叶片，提出一种风机叶片空气动力学特性的代理建模方法。该方法基于叶素动量理论，将叶片分为若干叶素，在不同的风速和攻角的工况下，逐一对叶素进行湍流场分析，得到相应的升力和阻力等动力学特性，并采用克里金法构建出叶素的代理模型，进而通过沿叶片展向积分获得叶片整体的动力学特性代理模型。结合实际叶片，给出详细的代理模型构建和利用全流程。该方法具有物理模型与数据驱动融合的特性，可作为系统级快速分析模型，为风机设计和运行等场景下的机组级、风场级的功率预测提供支撑。

为早日实现“双碳”目标，电力系统中新能源渗透率不断提升，随之而来的强波动性将对火电灵活消纳水平提出更高要求。将快速变负荷的火电与熔盐储热改造结合以形成耦合系统，可提升新能源消纳能力，但需对其碳经济性进行充分量化评价。为充分挖掘火电灵活性并保障其碳经济性，本文提出计及快速变负荷的火电与熔盐储热耦合系统碳经济性优化调度模型。首先，为控制火电快速变负荷灵活性改造后的煤耗与碳排放量，并实现快速平抑新能源波动，构建火电与熔盐储热改造结合的耦合系统运行模型。其次，建立火电碳排放权交易模型，对碳排放权配额中的非线性调峰修正系数线性化，进而量化其各时段动态碳排放权交易成本。在此基础上，纳入碳排放权交易成本至火电耦合系统经济调度模型中，以日综合运行收益最大化为目标，求解计及联合灵活性改造的耦合系统与新能源机组协同碳经济性优化模型。最后，对江苏省某实际电网进行算例仿真，结果表明本文所提模型能够在提升系统经济性的同时有效实现碳减排。