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。

为解决虚拟电厂聚合分布式资源过程中因风光出力随机、负荷波动及参数偏差等多源不确定性导致的调度失效与经济损失问题，构建了嵌入多源不确定性建模与参数在线校正机制的多时间尺度自适应调度框架。该方法基于两阶段鲁棒优化与改进量子遗传算法，日前阶段通过鲁棒优化生成预调度方案，日内阶段引入状态反馈机制，利用改进量子遗传算法滚动校正关键参数，构建闭环调度结构，并通过仿真试验验证效果。结果表明：在风光出力与电热负荷预测存在显著偏差时，所提方法较传统确定性调度实际运营收益提升约3.2%；参数在线校正策略使系统平衡成本在多数时段显著降低，降幅接近90%。该方法有效协同了调度方案的鲁棒性、经济性与自适应能力，为虚拟电厂在高不确定性环境下的安全经济运行提供了技术路径。

相比于盐穴和人工硐室，采用管线钢作为地面储气室对于小型分布式压缩空气储能（compressed air energy storage，CAES）系统更具优势。基于AMESIM软件，搭建了10 MW级分布式CAES系统全系统精细化动态仿真模型，研究了不同储能时长和不同地面储气室最高压力下系统的释能时长、地面储气室体积、系统效率和储能密度等参数，并对系统的经济性进行了分析。结果表明：储换热系统的热损失是造成系统能量损失的主要因素；随着储能时间的增加，地面储气室容积增加，系统效率不变，储能密度增加，系统静态投资回收期缩短速度趋于平缓；随着地面储气室最高压力的增加，储气室容积减小，系统效率降低，储能密度增加，系统静态投资回收期先减小后增加；地面储气室最高压力从9 MPa增加到14 MPa时，系统效率从67.59%减小到54.37%；当地面储气室最高压力为11.8 MPa时，系统静态投资回收期取得最小值8.29年。

为解决离网制氢系统储能合理配置问题，提出了离网制氢系统储能的优化配置方法。首先，分析构网型储能对离网系统电压、频率的支撑作用，明确了将构网型储能作为离网系统组网电源的构网方式；其次，结合可再生能源离网制氢系统的配置情况，制定了储能支撑离网系统黑启动的控制策略；然后，建立考虑系统单位制氢成本、系统弃电率的储能优化配置模型，采用了粒子群优化算法对模型进行求解；最后，选取大唐多伦风光制氢项目作为研究对象，通过对离网制氢系统经济性测算及稳定性分析，验证了离网制氢系统储能优化配置方法的有效性。

针对高比例新能源接入导致系统惯量时变、传统火储调频策略适应性不足的问题，提出一种基于在线惯量评估与死区自适应优化的火储协同频率控制策略。该策略构建了分层协调机制：在小扰动工况下，利用储能作为快速分布式灵活性资源优先动作，通过低死区设计避免火电机组频繁磨损；在大扰动工况下，基于系统频率响应反演辨识等效惯量，自适应调整储能的虚拟惯量与下垂系数，实现对系统阻尼的动态补偿。此外，建立了包含循环寿命衰减的储能全生命周期成本模型，量化分析了策略的经济效益。仿真结果表明，所提策略在有效平抑系统振荡的同时，显著降低了综合调频成本，为分布式储能参与电网辅助服务及低惯量系统频率治理提供了兼具技术性与经济性的解决方案。

为应对“双碳”目标与能源转型背景下高比例分布式光伏接入配电网引发的电压越限、频率波动等问题，以及传统跟网型储能因被动响应特性难以支撑电网稳定运行的局限。以构网型储能为核心调控手段，构建“选址-定容-控制”协同优化的双层模型，采用场景分析法处理光伏出力不确定性，并结合改进粒子群算法与内点法的混合优化方法求解模型，实现经济性与技术性的多目标平衡。构网型储能可有效抑制光伏反送电现象，显著提升光伏消纳率；在故障场景下，可增强配电网的自恢复能力。通过融合虚拟同步机控制技术与多目标协同优化策略，突破了传统储能被动响应的技术瓶颈，为高比例新能源配电网的安全稳定运行提供了系统性解决方案。

水下压缩空气储能（underwater compressed air energy storage，UWCAES）作为一种容量大、灵活性强的储能技术，在能源系统中发挥着平衡电力供需波动的重要作用。然而，柔性气囊在深海复杂环境及动态充放气工况下，面临瞬时超压与压力振荡的双重挑战。为此，提出一种基于模糊比例积分微分（proportional integral derivative，PID）控制的UWCAES气囊压力波动抑制策略。首先，构建包含水下环境参数的囊体动态压力传递模型；随后，提出一种以压力误差及其误差变化率作为输入，通过构建隶属度函数与模糊规则库，并实时动态调整PID参数，优化阀门开度调节速率的模糊PID控制算法；最后，通过算例进一步验证了该算法在涡流冲击等动态工况下的鲁棒性。结果表明，所提模糊PID控制策略可将气囊内压力波动标准差降至30.8 kPa，较常规PID控制降低26.7%，显著缓解了瞬时超压与压力振荡现象，为水下柔性压缩空气储能技术的工程应用提供了关键理论依据与技术支撑。

由于高比例新能源大规模并网，电网对频率调节提出了更高要求，针对传统火电机组由于频繁爬坡导致其调频损耗大和经济性差的问题，提出一种计及火电/压缩空气储能(compressed air energy storage, CAES)响应特性的混合储能系统(hybrid energy storage system, HESS)二次调频策略。首先，采用改进自适应完备集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, ICEEMDAN)和多尺度排列熵(multiscale permutation entropy, MPE)的方法将自动发电控制指令分解为高频分量和低频分量；其次，依据火电机组与CAES在动态响应时间与调节惯性上的相似性提出一种火电-HESS协同控制方法，基于该方法完成高/低频分量在不同机组之间的合理分配，实现对系统调频性能的提升并降低火电机组的出力；最后，通过Matlab/Simulink搭建火电-HESS算例，对所提策略的调频性能和经济性进行仿真验证。仿真结果表明，所提策略可在二次调频过程中充分发挥火电/CAES相似性的特点，以及HESS兼备快速响应和大容量的优势，有效降低和平滑火电机组出力，提升火电-HESS的调频性能及经济效益。

为适应电力市场参与主体多元化发展态势，解决多虚拟电厂(virtual power plant, VPP)利益冲突问题，提出一种包含配电网运营商(distribution system operator, DSO)、虚拟电厂运营商(virtual power plant operator, VPPO)及用户聚合商(user aggregator, UA)多层架构的混合博弈策略，支撑多VPP的协同优化。首先，通过聚合光伏产消者、电动汽车充电站、综合能源负荷等多种灵活性资源形成UA集群；其次，面向DSO、VPPO以及UA的层级能源交易及UA主体间的能源交易，构建了“主从博弈-主从博弈-合作博弈”的多层混合博弈模型；最后，利用二分法、Karush-Kuhn-Tucker条件结合交替方向乘子法对上述模型进行求解。算例研究表明：所提出的多层混合博弈策略使光伏产消者UA与电动汽车充电站UA的运行成本分别降低了4.5%和15.3%；同时，在DSO动态定价机制的引导下，系统运营商总收益提升了2.7%。该策略能够有效均衡多方利益诉求，优化各运营主体间的能源交易及效益分配机制。

为解决风光可再生能源出力波动性强导致电解制氢系统运行稳定性不足、单位制氢成本偏高的问题，针对风光耦合制氢应用场景，开展双通道混合制氢系统的优化控制方法研究。提出一种基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD)与Petri网启停修正的双通道电解槽优化控制策略，通过对风电与光伏功率信号进行EEMD分解，将不同频段功率分量分别分配至碱性与质子交换膜电解槽，并利用Petri网模型构建电解槽启停逻辑以抑制低负载频繁启停行为，同时建立以系统能量转换效率最大化和单位制氢成本最小化为目标的多目标优化模型，采用多目标粒子群优化算法进行求解。基于张北地区风光实测出力数据的仿真结果表明，优化后混合制氢系统的能量转换效率提升至58.64%，单位氢气生产成本降至2.3958美元/kg，相较于传统单一制氢方案，分别提升15.25%与降低1.7384美元/kg，且电解槽启停次数显著减少。研究表明，所提出的控制方法在提升系统稳定性、降低经济成本方面具有良好效果，为风光制氢系统的高效运行提供了一种切实可行的优化路径。

在“双碳”目标驱动下，重力储能因其环保、无自放电及布局灵活等优势，成为新型电力系统的重要支撑技术。针对重力储能充放电过程中质量块调度引发的功率波动问题及电网有功/无功响应需求，以斜坡式重力储能为对象，分别构建了包含2类电机（电励磁同步电机与双馈感应电机）及3种典型控制策略（矢量控制、直接功率控制与滑模控制）的重力储能系统仿真模型，并建立了相应的数学模型与功率协调控制策略。仿真结果表明：在有功/无功功率调节性能方面，采用滑模控制的电励磁同步电机系统具有最优动态响应与稳态精度；而双馈电机结合滑模直接功率控制策略亦展现出良好的调节能力与鲁棒性。

为解决高渗透率分布式光伏接入配电网引发的电压越限与稳定性下降问题，提出一种基于分布式光伏集群划分的配电网电压调控策略。首先，构建考虑净负荷与等效电气距离的双指标模块度函数，应用基于模块度的社区发现算法(fast-unfolding)实现光伏集群动态划分；其次，根据集群越限程度设计差异化调压，轻度越限采用群内无功调节，严重越限引入多设备分层协同控制，按响应速度与经济优先级分配任务；最后，建立以网损最小和电压偏移最小为目标的优化模型，采用改进的多组织粒子群优化(multi-organization particle swarm optimization，MPSO)算法结合小生境技术，求解最优调节顺序与设备动作量。仿真结果表明，该方法在改进IEEE 33节点系统与IEEE 123节点系统中可有效控制电压波动，降低网损，提升系统稳定性。

氢能作为全球能源转型与低碳发展的核心领域，其学科建设对支撑产业创新与人才培养具有重要意义。为此，国内外高校及科研机构正积极探索氢能学科体系的构建路径。文章基于对氢能学科建设的系统性研究，梳理中国氢能学科建设现状，围绕人才培养与课程体系构建等方面展开实践探索。从学科布局、课程体系、研究平台、师资队伍等维度出发，结合学科建设目标分析、教学方法创新与优势资源整合，阐述氢能学科在专业人才培养、技术创新推动及产业发展服务等方面取得的成果，同时剖析当前存在的问题与挑战，并提出针对性优化策略，旨在为中国氢能学科高质量发展提供理论参考与实践经验。研究结果表明，当前氢能学科建设存在跨学科融合不足、实践资源短缺以及国际化水平有待提升等问题；针对下一阶段的建设与探索，提出相应建议，以助力氢能产业高质量发展。

针对高比例分布式新能源接入给配电网带来的节点电压越限风险、反向潮流过载、供电可靠性下降等耦合问题，提出一种计及源储协同面向就地消纳与供电可靠性的储能优化规划方法。构建以年化综合成本(含储能投资、新能源弃电惩罚等)、节点电压波动性与净负荷波动性综合最优为目标的储能优化规划模型；采用改进型多目标粒子群优化算法求解该非凸非线性模型，通过自适应惯性权重与基于动态密集距离的非劣解集更新策略规避早熟收敛与局部最优陷阱问题。基于IEEE 33节点配网模型的仿真结果表明：相较于“新能源合理弃电”方案，“配储+新能源合理弃电”方案的新能源消纳率提升约12%，年度综合成本降低约5.6%；相较于“配储”方案，其年度综合成本降低约7.5%。

针对现有区域分布式光伏功率预测依赖气象数据、运维成本高、数据质量差及结果可信度不足的问题，提出一种光伏功率电量联合可信预测方法。首先，基于电能表功率采集与日电量冻结数据，进行联合筛选、融合与归一化处理以提升数据质量；其次，构建多时间尺度高精度序列到序列(sequence to sequence，Seq2Seq)预测框架，结合区域集中式光伏电站历史与预测数据，通过计及功率与电量的多时间尺度损失函数来优化预测精度；最后，采用承诺-证明简洁非交互零知识证明(commit-and-prove succinct non-interactive argument of knowledges，cp-SNARKs)技术构造模型完整性验证方案，在保障结果可信的同时保护模型机密性。基于华北某城市实测数据的实验验证表明，该方法能显著降低功率电量预测误差，提高光伏功率预测精度。所提方法无需气象数据和系统改造，具有数据质量高、预测精度优、运维成本低和可验证性强的特点，可拓展至负荷预测、风电出力等时间序列预测场景。

水下压缩空气储能(underwater compressed air energy storage, UW-CAES)采用水下柔性气囊储气，能够实现恒压储气与释气，是新能源消纳的有力工具之一。然而，目前鲜有研究能够通过参数优化，在降低UW-CAES成本的同时，有效提升电站的运行经济性。针对上述问题，提出了基于分布鲁棒机会约束(distributionally robust chance constraints, DRCC)的UW-CAES优化配置方法。首先，构建了UW-CAES系统模型，充分考虑输气管道压力损失对系统的影响；随后，构建了考虑管道压力损失的UW-CAES优化配置模型，以最小化投资成本、最大化运行收益为目标，优化系统关键参数；最后，通过DRCC将优化问题中的机会约束转换成线性约束，该方法能使优化问题便于求解，同时通过调整参数的方式实现优化结果经济性与保守性间的平衡。算例分析显示，通过所提优化配置方法求解得到的系统能够保持额定释能功率为60 MW，同时使额定储能功率变为53.2 MW，较原系统下降8.75%，提升了系统效率；敏感性分析显示，通过调整DRCC中的置信度与Wasserstein半径即可实现求解结果在经济性与保守性之间的平衡。

为应对高比例新能源接入下区域综合能源系统面临的功率波动与爬坡需求挑战，聚焦先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage, AA-CAES)的爬坡支撑能力，构建计及AA-CAES爬坡能力的区域综合能源系统多时间尺度优化调度模型。首先，建立AA-CAES的运行模型，分析AA-CAES对火电爬坡的支撑能力；其次，提出计及AA-CAES爬坡能力的区域综合能源系统多时间尺度优化调度策略，长时间尺度优化在满足系统功率平衡的前提下，最小化区域综合能源系统的运行成本，短时间尺度采用模型预测控制方法实现功率的动态修正。算例仿真结果表明，计及AA-CAES爬坡能力的多时间尺度调度，可有效提升系统应对新能源波动的能力，避免火电频繁启停，同时降低运行成本、提升新能源消纳水平，为区域综合能源系统的经济稳定运行提供理论参考。

针对园区级电热氢综合能源系统中存在的用户侧灵活性资源利用不足、系统能源耦合程度不高等突出问题，提出一种计及等效储能的电热氢综合能源系统低碳调度策略。首先，考虑用户侧可调节资源，将用户侧多主体间分散的可调节能力聚合，提出等效储能概念；其次，建立包含电储能、氢储能、燃气掺氢热电联产机组等多能设备的园区多模式协同运行框架，刻画电热氢多能流系统的耦合关系，并引入阶梯式碳交易机制，联合等效储能聚合用户侧可调节资源，降低园区对高碳机组的依赖；最后，利用算例仿真验证所提策略的有效性。仿真结果表明，相较无等效储能情形，所提方法可降低系统总运行成本13.04%，并在阶梯式碳交易约束下实现碳排放削减29.62%，验证了所提策略的有效性。

虚拟电厂(virtual power plant, VPP)高效运行依赖海量异构数据交互，面临数据价值挖掘与隐私保护的根本矛盾。针对中心化管理的数据孤岛、单点故障及隐私泄露问题，该文综述了联邦学习与可信执行环境在VPP的应用现状与融合方案。通过对比分析区块链、加密协作等技术方案，阐明了联邦学习在隐私保护、协作效率和技术适配性方面的优势。系统梳理了联邦学习在VPP负荷预测、分布式能源资源协同、电力市场交易及需求响应中的应用，并分析了可信执行环境基于硬件隔离保障计算机密性与完整性的机制，重点剖析了两者的融合架构：可信执行环境通过保护模型聚合过程和敏感数据处理弥补联邦学习在参数泄露与投毒攻击防护上的不足，联邦学习的分布式特性可突破可信硬件的性能与扩展性瓶颈。该融合技术实现了“数据可用不可见”，为构建安全高效的能源互联网数据协作提供了可行路径。在此基础上，该文对性能优化、侧信道防御及标准化等挑战进行了展望。

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。

为了探究云贵高原冬季凝冻环境下叶片结冰及抗凝冻改造对5 MW风电机组振动特性的影响，评估机组在复杂气候条件下的运行安全性，依托3台经主动气热法改造的抗凝冻试验机组，采集了其历时4个月的现场运行振动监测数据。研究选取机舱等关键部位的9个振动状态变量，计算特征参数并结合限值标准，通过纵向与横向对比分析，综合判定了机组的振动状态及演变趋势。结果表明：3台试验机组的振动烈度整体处于较低水平且个体差异微小，未见异常波动；叶片结冰引发的质量不平衡、气动外形改变以及新增防除冰设备带来的载荷变化，并未导致机组振动显著加剧。结论认为，在凝冻环境下，叶片结冰及抗凝冻改造措施对5 MW风电机组整体振动水平无显著影响，机组结构动力学性能稳定，具备长周期安全运行能力。

分布式光伏与新型负荷的规模化接入使配电网承载力不足成为制约新型电力系统发展的关键物理瓶颈。现有虚拟电厂(virtual power plant，VPP)研究多聚焦于商业聚合与调度优化，缺乏对底层配电网运行约束的主动支撑机制的系统性探讨。该文跳出单一的资源聚合视角，提出以配电网承载力提升为导向的VPP四阶段演进分析框架，系统梳理了从VPP 1.0聚合套利到VPP 4.0分层自治的国际前沿实践：VPP 2.0依托智能逆变器本地自治控制缓解电压越限，有效提升配电网静态承载力；VPP 3.0引入动态运行包络线机制实现物理约束与市场优化的解耦，深度挖掘系统的时空动态灵活性；VPP 4.0基于蜂窝能源系统与分布式协同算法应对亿级节点接入下的可扩展性瓶颈。在此基础上，该文结合中国配电网台区化管理体制与海量存量非智能设备的现实国情，提出从物理机能升级、物理-市场解耦到台区蜂窝自治的三阶段中国化演进路径。研究可为中国VPP从商业聚合体向具备配电网物理支撑能力的技术聚合体转型提供理论参考与工程指引。

在“双碳”目标背景下，高比例可再生能源并网与化石能源依赖之间的矛盾日益突出。为协调低碳约束与能源安全，提出了一种基于碳捕集与封存(carbon capture and storage，CCS)、电转气和电动汽车协同的虚拟电厂(virtual power plant，VPP)优化调度模型。该模型通过聚合燃气轮机组、热电联产(combined heat and power，CHP)、风电、光伏及电动汽车等分布式资源，构建“减排-转化-效益”一体化框架。首先，利用CCS捕集二氧化碳；其次，通过CCS-电转气利用弃风弃光电能将二氧化碳转化为甲烷，消耗捕集的二氧化碳形成碳循环；最后，聚合电动汽车参与碳市场交易，利用其产生的中国核证减排量(chinese certified emission reduction，CCER)增加收益。基于Matlab/Gurobi的算例分析表明，相较于传统燃气-CHP系统模型，本文所提模型可降低91.3%碳排放(从2 466.90 t降至214.34 t)，降低弃风弃光成本7.145 7万元，提高可再生能源消纳率，并通过售卖CCER使VPP净成本降低了8 209元，总体来说降低了VPP净成本9.661 1万元。研究验证了多技术协同在提升VPP经济性与环境效益中的有效性，可为新型电力系统低碳转型提供理论支撑与实践路径。

针对无烟煤在锅炉中燃烧时灰渣易熔融沉积、影响运行安全与经济性的问题，依托0.4 MW一维沉降炉中试平台，系统开展了多种负荷、配风比例及过量空气系数条件下的燃烧试验。结合灰熔融特性、扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)、X射线衍射仪(X-ray diffraction，XRD)、X荧光光谱仪(X-ray fluorescence spectroscopy，XRF)及激光粒度分析等手段，深入研究了灰渣形貌、成分与粒度特性随工况的演变规律。结果表明，无烟煤灰渣主要由C、O、Si、Al元素组成，主要晶相为石英、莫来石和赤铁矿，不同工况下晶相类型保持稳定。当负荷由0.2 MW升至0.3 MW时，灰渣变形温度由1 259 ℃升至1 312 ℃，结渣指数由1 268增至1 319，结渣风险显著增强。一/二次风比由2/8提高至4/6，灰渣未燃碳质量分数可由约37.5%提高至40%，中位粒径由约22 μm可增大至约28 μm，沉积倾向明显加剧；相比之下，过量空气系数由1.2提高至1.4，对灰熔融特性及结渣指数的影响较小。粒度分布以细颗粒为主、粗颗粒并存的双峰特征，细颗粒形成黏附基底层，粗颗粒通过惯性撞击强化沉积，共同促进结渣发展。研究表明，负荷是影响无烟煤结渣行为的主导因素，配风方式通过调控燃尽与颗粒特性间接影响结渣倾向。该研究为宽负荷工况下无烟煤锅炉的结渣预测与燃烧优化提供了中试数据支撑。

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。

针对可重构电池储能系统在参与电网调频过程中，高频电力电子开关动作可能引发的控制干扰与设备损耗问题，提出一种基于协调拓扑结构的调频控制策略。首先，设计了可重构电池储能系统的运行控制方法，以提高电池储能系统的循环使用寿命、灵活性和安全性；其次，采用虚拟同步发电机控制提供调频服务，且为了降低高频电力电子开关的影响，提出了结合调频控制约束的可重构电池储能系统参与调频的控制策略，保障频率稳定。最后，通过仿真建模验证所提控制策略的有效性。

针对电动汽车规模化接入微电网引发的负荷波动性加剧及与主网交互稳定性不足的问题，提出了一种计及电动汽车灵活充放电的光储充微电网两阶段优化调度策略。首先，第1阶段基于分段logistic回归准确量化用户车辆到电网(vehicle-to-grid，V2G)响应意愿，建立以负荷波动与用户充电成本最小化为核心的双目标模型，基于零和博弈策略确定多目标权重系数，充分挖掘电动汽车的灵活调节潜力，降低用户成本的同时平滑负荷曲线。然后，基于第1阶段的结果构建微电网运营成本和联络线功率标准差最小化模型，优化微电网内发电单元出力策略和上级电网之间的功率交互，同时研究在电动汽车低渗透率情况下微电网调度响应。最后，采用Cplex求解混合整数规划问题，并分别利用引入改进Tent混沌映射和状态驱动自适应迭代策略的多目标灰狼算法对两阶段模型进行求解。结果表明，在电动汽车参与的多算例调度中，微电网能够兼顾用户侧与微网侧的经济性以及电网稳定性。

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。

针对燃煤锅炉传统优化方法存在的系统性不足与炉内燃烧状态无法精确感知等问题，提出了一套融合智能感知与智能控制的锅炉整体优化系统。首先，通过部署红外测温阵列，结合梯度定位算法实现炉膛三维温度场的在线重构与可视化；其次，基于连续时间贝叶斯网络建立锅炉燃烧动态过程模型；最后，采用惯性权重动态调整的粒子群多目标优化算法进行在线寻优，构建了实时闭环的自适应智能燃烧控制系统。工程应用结果表明：该系统能有效感知燃烧状态，精准识别并预警结焦、偏烧等异常工况；系统投运后，锅炉效率提升不低于0.3%，氮氧化物生成量降低不低于12%。结论认为，该系统为解决电站锅炉运行优化难题，实现安全、经济与环保协同发展提供了有力的技术支撑。

为解决分布式储能因数量庞大、地理分散及参与多用户主体需求响应存在强不确定性，难以满足聚合商在线实时调度需求的问题，提出一种基于聚类的分布式储能聚合优化调度策略。首先，考虑储能物理状态参数与电气位置信息，建立储能全息状态模型，并采用K-Means++算法对储能单元进行聚类；其次，构建多用户主体的调频、调峰、分布式能源交易及调压需求，设计储能簇相应的服务综合指标，为每个需求确定性能优异的待优化储能集合；接着，计及聚合商参与多用户主体需求响应的收入与租赁储能的成本，以聚合商经济效益最优为目标对待优化储能集合进行优化调度；最后，通过算例仿真验证所提聚合优化调度策略的可行性。

高比例可再生能源系统具有显著的不确定性，作为一种新型物理储能技术，先进绝热压缩空气储能（advanced adiabatic compressed air energy storage，AA‑CAES）有助于提升系统灵活性与调节能力。然而，传统鲁棒规划通常面向全场景采取保守配置，难以精细刻画储能越限风险。基于此，提出计及风光不确定性的AA‑CAES容量优化配置方法，通过机会约束在经济性与风险之间实现有效权衡。首先，构建机会约束模型，以置信水平分别约束压缩空气储能系统的充放电功率与储能容量越限风险，并采用二进制变量与大M线性化方法，将其重构为混合整数线性规划（mixed‑integer linear program，MILP）；其次，构建一个多场景随机规划框架，以反映可再生能源的时变特性；最后，进行仿真验证并开展置信水平敏感性分析。仿真结果表明，相较于不含机会约束的随机规划，该方法在控制越限概率的同时保持了较优的系统成本，实现了可靠性与经济性的协同提升。

阵列式换热器作为换热器网络的一种拓展，能够有效提升先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage, AA-CAES)发电系统的运行能力。然而，变结构阵列式换热器网络的复杂性会对AA-CAES运行能力产生显著影响。为此，提出了一种计及阵列式换热器的AA-CAES系统宽工况运行方法。首先，基于热电比拟理论建立了AA-CAES系统用阵列式换热器模型。随后，基于阵列式换热器的运行特点提出了一种AA-CAES宽工况运行方法，根据需求功率确定参与功率调节的换热器单元数量后，以功率偏差、导热油余能作为目标函数对阵列式换热器进行多目标优化。最后，基于某商业运行压缩空气储能电站参数进行算例分析，验证了所提方法的有效性。结果显示，相较传统换热器，阵列式换热器能够有效拓宽AA-CAES发电系统的运行可行域，减少功率跟踪偏差并增加导热油能量利用率。该研究将为压缩空气储能电站的灵活调控提供理论依据和技术支撑。

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。

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。

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。

针对光伏发电预测中存在的数据噪声干扰、特征尺度差异及多尺度气象模式建模不足等问题，提出一种动态数据预处理与门控密集多尺度卷积神经网络(gated dense multiscale convolutional neural network，GDMS-CNN)的预测方法。首先，建立基于动态滑动窗口Z分数的异常检测机制，结合协方差加权多变量插值处理缺失值；其次，采用自适应分段归一化算法消除特征量纲差异，并构造云量修正因子与大气衰减因子来增强物理特征表达；最后，设计GDMS-CNN网络，通过深度可分离卷积模块优化特征提取效率，构建密集连接扩张卷积块来捕获多尺度时空关联特征，嵌入非对称门控通道注意力机制以动态校准特征权重。实验结果表明：所提方法在均方根误差(root mean square error，RMSE)上较最优基准模型遗传算法-变模态分解-回声状态网络(genetic algorithm - variational mode decomposition - echo state network，GA-VMD-ESN)降低16.4%，较传统随机森林法降低43.4%。该方法为光伏出力预测提供了新的解决方案，有效提升了电网调度的可靠性。

为提升煤电运行灵活性以支撑高比例新能源消纳，本文聚焦区域煤电灵活性改造的协同规划问题。针对现有研究通常将抽凝机组锅炉侧深度调峰改造与热电解耦技术分别优化，且大多研究未考虑电网结构约束的影响，本文首先系统分析了锅炉侧深度调峰改造、低压缸零出力改造、电锅炉及储热装置4种技术路线的运行特性，进而构建了计及电网拓扑结构的混合整数线性规划模型，以系统总成本最小化为目标，实现多种技术路径的协同配置与运行优化。基于改进的IEEE 14节点系统的案例研究表明，统筹优化上述技术后，系统总成本降低5.98%，弃风弃光率下降15.68%。结果验证了所提协同规划方案能有效融合不同技术间的互补优势，显著降低系统成本、缓解新能源消纳压力，同时也揭示了煤电灵活性调节能力受其在电网中所处节点位置的影响。

为解决虚拟电厂(virtual power plant，VPP)参与电力调峰时的资源聚合与投标决策优化问题，提出一种基于资源响应能力及信息间隙决策理论(information gap decision theory，IGDT)的决策优化模型。考虑响应潜力、波动程度、持续时间和响应速度4个维度构建分布式资源聚合指标体系，建立了兼顾期望响应收益最大化与偏差惩罚风险最小化的多目标聚合优化模型，筛选最优资源组合。设计VPP参与电力调峰的市场交易框架与投标决策机制，引入IGDT理论以刻画调峰补偿价格的不确定性，构建风险规避(risk-averse，RA)模型以优化投标策略。仿真结果表明，VPP聚合多目标优化模型能够兼顾经济性和风险性的考量，可以为VPP聚合商筛选资源提供理论方法，使VPP偏差惩罚风险降低，基于IGDT的投标决策优化模型可帮助规避调峰补偿价格不确定性带来的交易风险，使VPP获得合理的响应收益。