安全、高效、低碳是现代能源系统转型的主要目标。文章阐述了我国当前能源技术发展带来的新机遇，论述了我国能源系统转型的发展趋势，包括智能电网与能源网融合、能源供给模式由集中式向分布式转变等，分阶段提出了我国未来(包括2020年、2030年及2050年这3个阶段)能源系统的定位与形态演变，以及重点攻关技术方向。鉴于分布式能源在能源系统转型中的特殊地位，指出了适应能源系统形态演变规律的分布式能源发展路径和关键技术。
冷热电联供系统(combined cooling heating and power, CCHP)与清洁能源的结合成为当前研究热点。将传统联供系统与太阳能相结合，充分利用可再生能源，在满足冷热电多重需求的同时提高了能源利用率和环境效益，以实现绿色经济可持续发展。为了研究冷热电联供系统风光出力不确定性的影响，采用改进的基于Wasserstein概率距离指标多状态方法建模。从经济、能源、环保这3个方面对系统配置进行优化，选择投运成本、一次能源消耗量和当量CO2排放量为目标对系统进行配置评估，并采用模糊层次分析法对多目标进行求解。结果表明该文所提出的优化方法在多目标评估中是有效的，同时对比CCHP与分供系统(separation production，SP)的优化结果，证明了CCHP在经济、能源与环保方面较传统SP具有一定优势。
交流系统故障时，基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的柔性直流输电(voltage sourced converter-high voltage direct current, VSC-HVDC)系统的控制策略研究具有很重要的工程意义。为了解决传统的串级PI控制策略存在的PI调节器数量多、控制参数调试困难、系统的稳定工作区域小等缺点，设计了新的控制策略。文章分析了交流系统故障时MMC的特性，设计了基于反馈线性化原理的正负序双电流控制策略，该控制策略在交流电网正常及故障状态下均具有良好的控制性能。进一步分析了在负序电流得到抑制的情况下，直流侧电压和电流产生二倍频波动的原因，并且设计了直流电压纹波抑制器(direct current voltage ripple suppressing controller, DCVRSC)。通过仿真软件PSCAD/EMTDC验证了文章设计的控制策略的正确性。结果显示，与传统的串级PI控制策略相比，本文设计的控制策略的参数调试简单，系统的稳定性高，直流电压的波动得到有效抑制。
现如今能源问题逐步受到重视，分布式发电(distributed generation，DG)以及网络通信技术的发展为更好地缓解能源需求紧张，改善环境问题，提高可再生能源渗透率等系列问题提供了可能。但到目前为止，传统的虚拟电厂(virtual power plant, VPP)优化研究更侧重于内部DG能量调配以及对外网提供市场交易等辅助服务方面，未能很好地考虑用户需求侧的负荷多样性和用电灵活性，以及其作为需求侧响应参与内部能源调配的主动性和互动性等突出问题。该文在此基础上，运用非合作博弈理论构建发电侧和用户需求侧的互动模型。此模型为解决提升发电侧与用户需求侧的互动灵活度等一系列问题提供了理论基础，并同时考虑用户满意度，以各自效用最大化为目标进行博弈寻优运算。仿真结果验证了所提理论的可行性，结果表明，此方法相比于VPP传统优化方案可实现兼顾用户满意度的用户负荷侧经济最优以及发电侧效用最优，并且有效地提高了可再生能源利用率，进而实现了VPP经济优化运行。
电动汽车充换电设施是电动汽车重要的能量补给来源，充换电设施的合理规划建设和高效的商业服务模式成为推动电动汽车普及的关键。文章结合我国近年电动汽车推广实情，分析、探讨适合我国未来发展的电动汽车充换电服务模式。首先介绍了电动汽车常规充电、快速充电和换电模式的特点及国内、外电动汽车充换电设施发展现状。总结我国在电动汽车发展过程中出现过的充换电服务模式，以及电动汽车充换电设施在建设和运营中存在的问题。用创新性思维全新审视电动汽车充换电服务模式，提出充分利用互联网优势，统筹规划，合理布局电动汽车充换电设施建设的思想，此举可以提高充换电设施的使用效率，营造一个综合的智能化网络服务模式，推动电动汽车产业快速、健康、高效地发展。
《巴黎协定》提出的全球CO2减排目标，对燃煤电站控制碳排放量具有巨大的挑战。我国要求电力企业减少碳排放量，满足排放标准。为了推进能源节约，降低燃煤发电的碳排放量，文章探讨了燃煤发电企业降低CO2排放的途径，主要方法包括：提高发电效率，降低燃煤消耗，发展煤与生物质混烧发电方式，推广碳捕集和埋存(CO2-capture and storage，CCS)技术。通过分析得出，当前燃煤电站实现CO2减排的主要途径是最大限度地提高发电效率，降低煤耗。
为了进一步提高温差发电系统的热电转换效率，从而提升其在分布式能源中的适用性，针对一种典型多级热源利用型温差发电系统，采用数值计算方法研究了不同燃烧器结构对系统的流场、温度场以及发电性能的影响，并提出了燃烧器结构的优化方案。模拟结果验证了系统级优化方案的合理性和可行性，优化后系统的流场和温度场得到较大的改善，热电模块的温度有较大提高且分布更为均匀，输出功率和发电效率提升显著。
基于供能项目典型日逐时冷、热负荷特性，搭建分布式能源系统多种不同类型制冷、制热主机及蓄能容量优化分配的数学模型，设定合理的目标函数以及约束条件，采用单纯形算法求解优化模型。以全寿命周期费用作为系统评价指标，探讨了分布式能源中心多种类型制冷、制热主机及蓄能的最优装机容量配置。该方法有利于降低分布式能源系统的投资，提高各设备的使用率和运行经济性。以北京某办公商业综合体分布式能源中心为例，分别探讨了市政电力价格及天然气价格变化对该项目的制冷、制热主机及蓄能容量优化分配的影响，为分布式能源系统的合理配置选型提供理论参考依据。
为了达到火电厂大气污染物的排放标准，对1 000 MW超超临界燃煤机组脱硝、脱硫及除尘系统传统改造技术路线进行了研究。根据潮州电厂1 000 MW超超临界机组脱硝、脱硫、除尘等烟气环保设施的实际运行情况与广东省发展与改革委员会要求全省煤电机组“基本达到燃气轮机组排放限值”的差距，对该机组超低排放存在的问题进行分析和探讨，从工艺可行性、投资、工期以及之后的运行维护成本，对该机组环保设施改造的方案进行了研究，确定烟气环保设施改造的合适方案，实现大气污染物NOx、SO2、烟尘排放分别低于50、35、10 mg/m3。
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