氢能具有低碳清洁、能量密度大和转化效率高等优点，有望在我国能源转型进程中发挥举足轻重的作用。分析了制氢、储氢和用氢等领域各项技术的研究现状与发展前景，在此基础上提出了可再生能源、综合能源服务园区耦合氢能发展的具体技术路径。固体聚合物(solid polymer electrolyte，SPE)电解制氢和固态材料储氢是制氢和储氢环节最具潜力的发展方向。用氢环节中氢燃料电池和天然气掺氢等技术应同步推进。弃风/弃光电解水制氢、风电/光伏离网制氢与燃料电池发电、加氢站供应、制甲醇以及天然气掺氢等技术有机结合将有效解决可再生能源制氢不经济和运输困难的问题，同时氢能可实现多种能源网络的互联，在未来综合能源服务园区内的应用前景非常广阔。
电气化铁路是一种大工业用电，电价较高，且存在大量再生制动电能无法纳入反向计量范围，将这部分电能通过储能系统回收利用，不存在边际成本，可显著提高储能系统的经济性。以电气化铁路超级电容储能系统为对象，建立了充放电策略及全寿命周期经济性模型，以全投资财务内部收益率、资本金财务内部收益率、敏感度系数为评价指标，利用实际牵引负荷和典型参数，分析了储能系统的经济性。算例结果表明，储能系统的电能利用率整体较低，为提高电能利用率而过于增大储能系统的规模不可取；单位容量成本高是制约储能系统可投资性的首要因素，度电电价低次之；为提高储能系统的经济性，应尽可能多地利用贷款进行投资，同时尽可能延长贷款时间。
近年来随着风电大规模接入，系统静态失稳模式由功角失稳主导转向电压失稳主导。基于奇异摄动理论的多时间尺度降阶建模方法，建立了适用于机理分析的风火打捆送出系统简化模型。结合系统功角失稳和电压失稳的判据，利用小扰动法分析了风火打捆送出系统静态安全域边界性质，由功角失稳边界、功角-电压混合失稳边界以及电压失稳边界组成，并提出了3种失稳模式分界点的求解方法。识别风火打捆送出系统静态安全域边界的失稳模式有利于调度员分析系统失稳的主导因素，并有针对性地采取控制措施将系统拉回到安全状态。
在基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的柔性直流电网中，换流站的控制策略极其重要。针对现有控制方法的缺陷，提出了一种新的换流站控制策略，将改进型比例积分(proportional integral，PI)控制用于外环控制器，此外在有功功率外环控制器中还加入电压下垂控制。该策略可加快控制器的响应速度和调节速度，既能处理主站因故障退出、从站实现定电压控制切换的工况，又能满足当有功功率波动或直流电压波动时系统功率平衡及直流电压稳定的基本要求。利用PSCAD/EMTDC软件搭建了基于MMC的四端直流电网仿真模型，算例结果表明本文提出的控制策略是正确和有效的。
在高源荷比局域电网中，光伏发电系统通常在正午时分出力最大而夜晚停运，合理配置光储联合发电系统储能容量，既可降低弃光，又能在夜间为重要负荷供电。针对光伏发电系统，定义基于光伏发电系统的广义负荷及净广义负荷的概念，利用光伏穿透功率的大小划分光伏系统运行状态，据此提出光储联合发电系统的评价指标，以3种指标之和最小、储能成本最低为目标进行容量配置。该方法针对光伏发电系统在不同运行状态的特点提出不同的评价指标，使储能系统的充放电策略更具针对性。算例验证了所提指标的合理性，并对比分析不同储能容量配置下的指标变化。
为解决人类社会发展与传统能源结构不可持续性的矛盾，提出了能源互联网概念，能源路由器是能源互联网的重要组成。首先，基于对多能形式的能源路由器进行详细分析，将其划分为能量层、信息层和服务层，研究其基本构成及相关应用。然后，给出以电－热－气为系统的最小多能形式能源路由器的构成，并对其运行方式进行分析，推导运行过程中的能量流动。最后，通过仿真试验，验证能源路由器能量流动及转换的可行性。
随着对环境的重视程度不断提高，越来越多的人选择电动汽车作为出行工具。电动汽车的使用人数越来越多和应用范围越来越广，随之也产生充电时间集中导致电网负担过重，电能质量降低的问题，为此对电价引导下的电动汽车负荷特性进行了研究。通过对电动汽车时空分布特性的研究，制定相关策略以调整用电负荷分布、缓解电网峰值负荷压力，对充电桩的安装位置及数量提供了合理的数据支撑；其次，对比有序充放电与无序充电对电网的影响，分析有序充电的优势所在，及有序放电对于电网"削峰填谷"的积极作用；最后，分析目前市场上现有的电价策略对用户充电行为的影响作用，并提出一种针对电动汽车的新型定价策略，总结当下电动汽车充电行为仍存在的不足和改进方向。
为了提升多能耦合能源系统运行经济性和智能性，针对某大型办公区冷热电分布式多能耦合能源站的智慧运行策略进行了优化研究。该多能耦合系统由燃气内燃发电机组、烟气热水余热型溴化锂冷温水机组、地源热泵机组、冷(热)蓄能水池、10 kV电制冷机组、燃气热水锅炉等部分构成。在满足应用场合逐时波动的冷热电负荷需求的前提下，根据天然气和市政电力能源价格情况，考虑各主设备的运行维护成本、设备性能特点及启动运行边界条件要求等因素，同时结合项目的运营商务模式，运用成本比较方法建立了该多能耦合系统的运行策略优化模型，得出系统的最优运行策略。
低空气密度的风电场中，当风电机组在接近额定风速附近运行时，叶片根部易出现失速，严重影响机组稳定运行。为解决叶片失速问题，提出了提前变桨策略以及叶片根部加装根箱两种解决方案，采用三维数值模拟对这两种方案进行了验证。研究结果表明：采用这两种方案均能减小叶片表面失速分离；采用提前变桨控制策略可提升机组功率约1.78%，叶片根部加装根箱可提升机组功率约2.14%，加装根箱改善失速分离的效果更明显；对于已建成的风场，从经济性考虑，采用提前变桨控制策略解决叶片失速问题效果更好。
随着青海南部地区特高压直流的投运，该特高压直流接入站和换流站的短路电流超标已成为电力系统安全运行面临的重大问题。分析了青海南部地区短路电流的发展趋势和750 kV母线短路电流超标的原因，提出了多种限制青海南部地区短路电流的措施。研究结果表明：(1)仅加装串抗不能解决塔拉750 kV母线短路电流超标问题，且塔拉均未留有装设串抗的位置；(2)塔拉750 kV出线出串运行可在一定程度上降低短路电流，可作为一种辅助措施；(3)塔拉750 kV出线改接方案存在线路交叉跨越、水电站群送出可靠性差等问题。建议为避免对750 kV线路交叉跨越，保证水电送出可靠送出，塔拉750 kV变压器升级改造或置换750 kV开关。
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