针对大规模新能源接入导致新型电力系统源网荷储要素繁杂、系统复杂性激增以及传统平衡架构模式与分层分析方法难以适配的现状，文章全面梳理了新型电力系统下分层分区平衡架构的相关理论成果与研究技术。全文阐述了新型电力系统对分层分区架构的适应性需求，归纳总结了现有分层控制与分区策略的概念并对比分析典型策略，进而探讨层区间的融合机制，并从数据和建模层面分析了现有分层分区技术存在的问题与不足。分析结果表明，现有技术策略虽能缓解新能源控制压力，但在应对海量异构数据融合及复杂系统精确建模方面仍有不足，且层区协同机制较难满足系统的高动态平衡需求。未来分层分区平衡架构是支撑新型电力系统安全高效运行的重要方向，引入大模型与人工智能技术有望为实现“双碳”目标下新型电力系统的安全高效运行提供崭新的技术路径。
为有效识别和剔除风电机组实测数据中的异常数据，通过分析风电机组实测数据的高维特征，提出一种基于流形学习的异常数据识别算法。首先，采用k-近邻互信息算法实现风电机组特征变量选择；随后，使用将样本间距离度量替换为欧几里得度量和局部主成分分析(local principal component analysis, LPCA)差别加权和的优化t-分布随机近邻嵌入(t-distributed stochastic neighbor embedding, t-SNE)算法挖掘出高维流形数据中具有内在规律的低维特征，使得具有不同分布特征的数据在可视化二维空间中显著分离；最后，采用基于密度的噪声空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise, DBSCAN)算法对二维空间中的数据进行聚类。结果表明，与主成分分析(principal component analysis, PCA)算法、局部线性嵌入(locally linear embedding, LLE)算法和原t-SNE算法相比，所提方法能够对各种复杂工况数据进行可视化分离聚类，并对异常数据进行识别和剔除。
发展风力发电是实现“双碳”目标的重要举措，风电机组的安全可靠运行是保障其可持续运行的基础。连接螺栓作为风电机组的关键紧固部件，长期承受交变载荷与环境侵蚀，易出现松动、疲劳断裂等安全隐患，威胁机组运行安全。基于磁场信号研发了适用于塔筒和叶根螺栓的应力状态检测传感装置，在此基础上搭建了专用的实验测试系统，着重测定了2种传感器的磁记忆信号随螺栓应力变化的定量结果。实验发现：螺栓侧部能够检测到应力引起的磁信号，当拉伸螺栓时磁记忆信号随应力变化而线性变化，可通过磁信号值实现螺栓应力状态监测。实验结果同时表明：螺栓材料的变化对应力状态与磁信号变化规律的影响较小，但是不同的螺栓等级的磁信号随应力状态变化曲线的斜率存在不同，需要通过标定提前确认其变化规律。该文的测试分析结果可以为风电机组螺栓状态远程监测和早期诊断等工程应用提供必要的实验基础和参考数据。
针对风电机组齿轮箱油池温度异常难以早期预警的问题，提出一种基于数据采集与监视控制(supervisory control and data acquisition, SCADA)数据的故障预警方法，以提升机组运行可靠性。首先，结合风速-功率分布特征，采用四分位法与基于数据离散度的纵向滤波剔除异常功率点；接着，利用随机森林算法筛选影响油池温度的关键输入特征，构建基于类别提升(categorical boosting, CatBoost)算法的温度预测模型，并采用树结构parzen估计器(tree-structured parzen estimator, TPE)优化其超参数；最后，基于残差分布，通过统计过程控制确定动态预警阈值。在某风电场实际故障案例中，该模型在齿轮箱故障发生前约5 h发出有效预警，残差超出控制限的时间点与故障发展过程高度吻合。所提方法能有效识别油池温度异常工况，具备良好的早期预警能力与工程应用价值。
由于风能、太阳能等可再生能源受天气条件影响，具有间歇性和波动性，将会影响多能互补系统的可靠运行。氢能作为一种优质的二次能源，具有绿色无污染和高能量密度的优势。为应对新能源出力的不确定性，构建了多能互补热电联产系统模型，该系统包括热电机组、风力发电机组、光伏发电机组、电锅炉及氢储系统，并引入余热回收环节，以提升系统灵活性与能源利用效率。在此基础上，建立了以总运行成本最小和碳排放最少为目标的优化调度模型。针对该模型，提出一种改进的多目标模拟退火粒子群算法，有效提高了收敛速度和寻优精度。对山东省某地区的算例进行仿真分析，结果表明所提方法使系统总运行成本平均降低了12.51%，碳排放量平均减少了5.53%，验证了所建模型与算法的可行性和优越性。
新型电力系统的构建要求混合微电网(hybrid microgrids, HMG)具备惯量支撑能力，虚拟同步发电机技术(virtual synchronous generator, VSG)的应用使得子网呈现不同的惯量特性，负荷波动时互联变流器 (interlinking converter, ILC)使交直流母线电气特性相互耦合，导致ILC传输功率振荡，影响系统动态稳定，为此提出了计及子网惯量差异的ILC暂态功率补偿控制。首先，建立了交直流子网的归一化等值VSG模型，评估子网的等值惯量水平；其次，将子网等值惯量引入暂态功率补偿控制器，向ILC注入暂态补偿功率，抑制传输功率的振荡，减小母线电气量变化率越限风险；最后，基于Matlab/Simulink平台搭建了仿真模型，在多种工况下验证了所提控制策略的有效性。与现有控制策略相比，所提控制策略能够实现系统整体的功率协调与负荷均担，交直流母线电气量变化率跌落得到缓解，ILC传输功率更加平滑，系统动态性能有所改善。
挖掘电力负荷数据的潜在价值是电力行业的主要课题之一，针对直接聚类方法难以提取高维电力负荷数据的潜在特征的问题，提出一种基于一维卷积自编码器的负荷特征优化聚类方法。首先，采用一维卷积自编码器以最优化重构损失为目标，提取用户日负荷曲线的时序特征，实现对数据的非线性降维。其次，提出一种改进聚类结构信息的Cayley正交约束方法，对潜在空间内特征进行映射优化，提高聚类稳定性。然后，采用生成对抗网络(generative adversarial network, GAN)结合 K-means聚类方法优化聚类中心对编码部分进行微调。最后，基于用户负荷数据集，采用戴维斯-博尔丁指数(Davies-Bouldin index, DBI)、卡林斯基-哈拉巴斯指数(Calinski-Harabasz index, CHI)和轮廓系数(silhouette coefficient, SC)这3个指标进行有效性评估。结果表明所提方法在提升聚类结果簇间区分度和簇内紧密度方面的显著优势。研究表明该方法可以有效识别并提取各类负荷曲线的形态特征，可为虚拟电厂的需求响应和优化调度提供可靠支持。
针对高比例新能源并网后系统惯量减小可能导致频率失稳的问题，提出一种考虑最小惯量约束的电力系统安全预警与辅助决策方法。首先，建立双约束临界惯量评估模型，通过频率变化率约束与频率最低点约束联合求解临界惯量，提升安全边界精度。其次，构建源网荷储等效惯量计算框架，精确统计系统总惯量水平并量化传统机组、新能源虚拟惯量、负荷惯量及储能动态惯量的具体贡献。当实际系统惯量低于临界惯量时触发预警并计算惯量缺额，同时以系统运行成本最小为目标，建立含惯量安全约束的多资源优化调度模型，通过协同调节机组出力、新能源调频策略与储能充放电策略，实现电力系统惯量安全预警与辅助决策。仿真表明：所提惯量安全双约束模型可有效避免传统单约束模型的漏判风险；所提预警机制能提前识别惯量短缺并量化缺额；所提辅助决策方案在保障频率安全的同时，可显著降低系统运行成本。
随着孤岛微电网中可再生能源渗透率的提升以及电力需求的增长，加剧了源荷双侧的不确定性，给孤岛微电网的安全、稳定和经济运行带来严峻挑战。然而传统的鲁棒优化方法，过于注重系统的极端情况，以至拖累了系统运行的经济性。该文使用模糊理论生成了系统的随机优化场景，基于场景的发生概率与场景最小混合储能系统容量配置情况对场景进行了剔除，提出了一种基于随机优化的孤岛微电网调度方法。通过构建可再生能源与负荷的不确定性模型生成随机优化场景，建立数学模型，并在每一场景下进行需求响应调度，剔除极端场景。将所提方法应用于某岛屿微电网算例进行实验验证，结果表明：相较于传统鲁棒优化方法，所提出的方法使系统运行成本下降了20.17%，验证了所提方法的有效性与优越性。
随着新型电力系统有功-频率耦合特性逐渐复杂化，传统单一储能并网调频策略给电力系统一次调频带来巨大压力，多类型储能组合参与一次调频模式及储能协同控制下的电网频率特性亟需研究。该文分别研究基于下垂控制的电化学储能与基于虚拟同步机控制的飞轮储能的频率响应机理，在多类型储能参与电力系统一次调频时利用低通滤波环节对频率变化率信号进行处理，达到储能协调控制效果；接着，将多类型储能协调控制模型与包含新能源与传统火电的电力系统相结合，建立电力系统频率响应(system frequency response, SFR)模型，利用该模型量化分析储能相关参数对系统频率变化率和稳态频率偏差的影响，并进行参数灵敏度分析；最后，在Matlab/Simulink上搭建模型，验证多类型储能相关调频参数对系统频率特性的影响。研究证明，新型电力系统调频单元考虑多类型储能协调控制能够提升电力系统频率稳定性。
针对传统海岛存在能源资源的可持续供给问题，提出一种独立海岛零碳微网多时间尺度优化运行方法，以满足独立海岛微网在稳定性、灵活性和经济性方面的需求。首先，根据海岛用能实际情况构建独立海岛零碳微网风光储氢水系统模型。其次，考虑到氢储能具有长周期储能的能力，建立周前-日前-日内多时间尺度优化模型，提出计及风光不确定性的多时间尺度运行调度策略。周前阶段基于历史数据预测风光资源趋势，制定氢储能启停计划；日前阶段利用基于多场景技术的随机优化方法处理风光不确定性，并制定海水淡化机组启停计划；日内阶段结合实时风光数据动态调整电氢混合储能与海水淡化系统运行状态。最后，仿真结果表明，所提方法可以更好地发挥氢储能长时间储存能量的特性，促进系统风光消纳，在风光资源不足时，能有效减少负荷损失量，提高独立海岛零碳微网系统的可靠性。
在全球能源转型与新能源汽车产业高速发展的背景下，换电站作为关键补能基础设施，其布局优化对提升服务效率与电力基础设施效能至关重要。该文以B市营运类乘用车换电市场为研究对象，通过市场调研获取换电出租车运营数据，引入混合队列模型，建立基于动态稀释效应的饱和度预测模型，同时提出了耦合泰森多边形与粒子群算法的融合算法。基于上述方法，构建了“预测-优化-布局”的协同规划体系，量化了政策敏感性与供需的互动关系。经蒙特卡洛模拟验证了2025 年理论新增换电站23 座的预测可靠性；通过“换电站-充电枪”协同配置(65 座换电站+4 把充电枪)将用户平均等待时间控制在10 min内，实际建站需求优化至13 座；利用动态空间划分与全局寻优耦合，解决了高密度城区站址优化难题。研究成果为换电网络规划提供了兼顾服务效率与投资成本的可落地方案，也可为分布式电力基础设施优化提供参考。
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