高空风能是一种储量丰富、分布广泛的清洁能源。高空风力发电系统是通过系留航空器装置将高空风能转换成电能。与传统风力发电相比，高空风力发电具有发电效率高、稳定性强以及选址受限少等优点。然而，高空风力发电稳定控制技术难以突破以及制造材料难以获得等问题也制约了高空风力发电的发展。结合目前高空风力发电的实际发展情况，针对高空风力发电系统类型、关键技术、发展现状、存在问题和发展趋势进行了总结和提炼。首先，围绕高空风力发电系统设计，介绍了3种高空风力发电系统设计技术，并阐述了各自优缺点；然后，提出了高空风力发电系统中的3项关键技术，并对其进行了详细论述。最后，对高空风力发电技术发展与应用的研究方向及发展前景展开探讨，旨在为高空风力发电未来研究提供借鉴和思考。
电力需求侧可控的负荷、发电和储能资源统称为灵活资源，这些资源对智能电网的优化运行和消纳新能源发电具有重要作用。首先提出了一种通用灵活资源模型，该模型能够统一描述需求侧居民、商业、工业多类型灵活资源的特性，并能同时描述大规模灵活资源的集总用电需求。基于所提的通用灵活资源模型，构建了一种包含日前和实时阶段大规模多类型需求侧灵活资源的分层协调控制架构，该构架考虑了垂直调度和电力市场条件下电力系统的运行机制，在2种运行机制下都能够有效地利用多类型灵活资源的可调节能力提升电网整体的运行效率。将所提灵活资源模型嵌入到IEEE 30节点系统的机组组合问题中进行仿真，验证了所提分层式协调控制架构的有效性。
独立微电网在运行过程中，传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)控制下的最大允许输出功率和系统所带负荷的运行功率之间会存在差异，这会导致系统容量超载。若差异过大还会导致电压及频率越限，威胁系统的安全运行。为减小该问题对系统安全运行的影响，基于VSG控制策略，在分析电压和频率产生偏差的原因基础上，提出一种在独立微电网运行过程中电压及频率能实现二次调节的自恢复控制方法，以使系统的频率及输出功率实现实时动态调节。最后，通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制方法的可行性。
目前风光氢能源系统中的能源利用率较低，传统的容量优化根据电解槽固定制氢效率进行建模且仅考虑了系统中存在1个运营商的情况，没有考虑到不同运营商之间的竞争与合作、电解槽工作时制氢效率的变化情况和待机启动成本，导致容量优化结果不理想。为解决上述问题，首先将有机朗肯循环与燃料电池相结合，用于回收余热；通过分析电解槽制氢效率的影响因素构建动态制氢效率数学模型，并引入二进制变量，用于描述电解槽的待机启动成本；采用基于博弈论的容量优化方法，以全年收益最大为目标采用麻雀搜索算法求解博弈的纳什均衡。仿真结果表明：添加余热利用后能源系统的总收益增加了4%；考虑动态制氢效率和待机启动成本后的质子交换膜电解槽容量减少了26.1%；氢储发电站的收益减少了55.3%；风光氢三方组成大联盟时联盟最稳定，且收益最大、容量配置最合理。
为解决风光随机波动性和间歇性给发电系统带来的干扰，基于三端口变换器设计离网式风光互补抽水系统，以风力发电系统和光伏发电系统作为系统输入电源端，异步电机抽水为系统负载端。首先，分别对风力发电系统、光伏发电系统及抽水系统建立数学模型，针对风光交替切换及同时切换的控制策略进行研究。其中，光伏侧采用优化变步长电导增量法，永磁同步电机与异步电机采用按转子磁链定向的矢量控制，通过异步电机电压外环控制直流母线电压，永磁同步电机转速外环控制系统功率，三端口变换器拓扑根据风光切换的变化情况也相应跟随改变，弥补了风光发电系统的不足，保证系统运行的稳定性，实现风光发电抽水和电能转化一体化的目标。最后，通过Matlab/Simulink软件搭建离网式三端口风光互补抽水系统的仿真模型，结果验证了模型设计的合理性及系统运行工作时切换策略的正确性和可行性。
由于风光及用户侧的不确定性，采用传统的优化调度响应不及时会导致日内的供需不平衡。为此，构建一种含风机、光伏、蓄电池和光热的风光储综合能源系统，充分利用可再生能源，并在日前调度的基础上，基于模型预测控制算法并结合能源系统的状态空间方程，建立日内滚动优化数学模型；在Matlab平台上进行典型日的算例仿真，分析系统各设备的功率输出及供能情况，仿真结果显示：在3种典型日下该系统日运行费用较日前分别减少12.3%、7.4%、11.3%，且供电、热不平衡率均有所下降，提高了供能系统运行的经济性和可靠性。
为提高地表太阳辐射在复杂天气情况下的预报精确度并减小预报的时间成本，结合广州市白云区的历史气象数据，提出了一种以中国气象局的天气划分标准对历史天气进行分类的方法，并在各天气的子模型下使用支持向量回归(support vector regression, SVR)对地表辐照度进行预报。由于天气类型较多，因此对各子模型利用极限梯度提升(extreme gradient boosting, XGBoost)算法进行特征分析，并利用Mann-Whitney检验，合并了特征重要性类似的序列，实现了天气的二次分类，降低了模型的复杂度。结果显示，本文模型在连续12个月的预报中，相关系数、准确率和合格率均超过了评判指标的要求，具有较高的预测精度。且预报总计用时10.633 h，相比其余模型的13～34 h，预报速度更快，迎合了光伏电站中对太阳辐射预报的及时性的需求。
新型储能是平抑源侧可再生能源发电波动和响应荷侧负荷动态变化的重要手段，是未来构建新型电力系统的重要支撑。在新型储能可作为独立储能参与电力市场的政策支持下，研究储能参与电力市场交易过程中的技术和经济可行范围(可行域)，成为影响储能在电力系统中应用推广及其商业价值实现的关键问题。为此，首先建立新型储能参与电力市场的交易模型，梳理新型储能在电能量市场和调峰辅助服务市场下的经济计算方法；随后以交易功率为研究对象，刻画新型储能在电能量市场和辅助服务市场下的技术经济可行域，并研究充放电倍率、电价等因素对可行域的影响规律；最后，通过Matlab仿真验证所提方法，发现所提方法可有效提高新型储能交易在技术性和经济性方面的态势感知能力，为新型储能市场投资主体提供决策依据。
针对配电网中含有谐波、带外干扰及其他严重干扰的同步相量测量问题，提出一种基于有限冲击响应滤波器和M类同步相量测量算法(finite impulse response-M synchrophasor measurement algorithm, FIR-MSMA)相结合的配电网测频算法。该方法利用最小二乘法设计出FIR-1滤波器提取低频信号，在此基础上利用设计的FIR-2滤波器实现频率测量的目的，并分析2种滤波器参数设定的原则。利用Matlab软件编制算法仿真程序，验证所提算法的动态测量性能。结果表明，相比于基于离散傅里叶变换的算法和基于滑动平均滤波器的算法，基于FIR-MSMA的算法具有更强的抗干扰能力和更高的测量精度。
针对工业园区供电容量不满足用电负荷需求的情形，通过研究微电网系统用电策略，提出一种微电网双层优化模型。优化模型外层建立光伏-储能系统经济效益模型，以投资回收期、内部收益率作为经济效益的评价指标；内层以微电网、负荷、储能系统的运行状态等作为约束条件，同步考虑分布式光伏、储能系统与负荷间的配合，以供电可靠性作为评价指标，设置储能系统充放电运行策略。选取西北地区某工业园区作为应用场景，对优化模型求解，得到微电网系统最优容量配置。同时，对比分析改进优化方案和满足持续供电的储能容量配置方案，发现所提储能容量配置可实现最优经济效益，结合实际验证了该模型的有效性和可行性。
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