当前能源面临短缺、污染和安全三大问题，在碳达峰、碳中和目标指引和政策约束下，新一轮能源革命将呈现四大趋势。结合能源发展的四大趋势，深入分析传统电力系统存在的问题，分析电力系统中电网的作用与定位，阐述了新型电力系统的演进方向。预测了新型电力系统的指标节点、时间进度、重要特征和演进过程，提出了新型电力系统的发展路线图，并探讨了大规模可再生能源开发、电网调峰调频、局域网及微网构建、氢能及其综合利用等新型电力系统的四大支撑技术体系，为能源电力行业构建新型电力系统提供参考与借鉴。
氢能是一种清洁零碳、灵活高效、来源丰富的二次能源，作为现代能源体系的重要组成部分，是实现我国“双碳”目标的重要载体。随着日益严峻的碳减排形势，绿色氢能受到了全球的高度关注。利用可再生能源制氢，可以实现氢能全产业链绿色无碳，解决可再生能源消纳问题，是极具潜力的氢能发展路线。文章总结分析了国内外氢能产业最新发展动态，重点从制氢、储氢、运氢、加注、应用等全产业链的各个环节研究了绿色氢能关键技术的发展现状与趋势，结合我国氢能产业发展提出了典型的应用场景和发展建议，为我国绿色氢能的发展提供借鉴和参考。
为了解决当下化石能源大量使用引起的碳排放问题以及风力发电大规模发展引起的新能源电力消纳问题，采用风电耦合海水制氢是实现由化石能源向绿色清洁能源转变的理想途径，同时该方法既可以促进新能源电力消纳，又可以缓解因大量消耗淡水所引起的资源分配问题。根据理论能耗计算结果以及海水淡化技术成本的分析可知，相比于目前仍处于研究阶段的海水直接电解制氢技术，海水淡化后制氢具有更大的可靠性及经济性。从可持续发展的角度来看，风电耦合海水淡化制氢储能是早日实现“碳达峰”、“碳中和”的重要战略手段。
随着“碳中和”目标的提出，我国的能源利用方式需面临调整。首先，介绍了目前我国非化石能源比重为15%左右，到2050年我国非化石能源比重将达到70%左右。其次，指出除了提高非化石能源的利用比例，在某些难以脱碳的领域必须利用碳捕集与利用等技术实现碳减排。接着，文章对碳捕集与利用技术做了详细介绍，碳捕集技术分别包括二氧化碳燃烧前捕集、二氧化碳燃烧中捕集和二氧化碳燃烧后捕集；二氧化碳利用技术主要包括物理应用、化工利用、生物质利用。由于新能源电解水制氢过程实现了完全脱碳，因此新能源电解水制氢被认为是脱碳的终极路线，在实现完全脱碳生产之前还要靠碳捕集技术来兜底。
由于自然界风能资源复杂多变的特性，数值模型及工具在海上风电开发过程中风资源评估的重要性日渐凸显。对海上风能资源评估数学建模方法及工具的国内外技术现状进行了梳理，阐述了线性模型、计算流体力学(computational fluid dynamics，CFD)模型、中尺度气象模型等不同建模工具的技术特点及存在的不足。近年来，多尺度嵌套的建模框架日渐成为学术界和工业界关注的重点。将中尺度与微尺度模式结合在一起嵌套使用，能够有效解决单一尺度模型适用性不足的问题。海气耦合模型通过考虑海气相互作用，能够有效提高海上风场模拟的效果，未来将在海上风电风能资源与海洋环境评估领域发挥越来越重要的作用。此外，对现有的不同尾流评估模型的特点以及在尾流评估中需要解决的问题进行了讨论。总体而言，当下迫切需要更多研究工作来提高未来海上风能资源评估的准确性。
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。
