2025年4月28日，西班牙、葡萄牙两国电网发生安全稳定破坏和大面积停电事故，停电总时长超18 h，逾5 000万民众用电受到影响。首先介绍西班牙、葡萄牙电力系统的电源、电网及负荷概况；然后，结合西班牙政府、西班牙电网运营商、欧洲输电系统运营商提供的事故调查报告，全面梳理了从事故前系统运行状态、事故经过到系统恢复的事故各阶段发展过程，总结了事故原因；最后，结合我国电力系统实际提出了新能源高渗透率背景下防范大面积停电事故的启示建议。

电动汽车（electric vehicle，EV）充电站利用其剩余无功功率容量向电网提供辅助服务，既能帮助电网实现自动电压控制（automatic voltage control，AVC），也能为充电站带来额外的收益。因此，提出了EV充电站调压辅助服务的市场机制，建立了充电站内充电桩的电路拓扑结构，并分析了充电桩进行无功功率支撑的基本原理。在此基础上，利用概率统计学和蒙特卡洛法，考虑电动私家车、电动出租车各自对应的充电需求，分别模拟了其充电行为；并结合充电桩的功率约束和变压器容量约束，预测出了充电站日内负荷分布曲线；进而评估出充电站日内无功功率支撑能力，并计算出日内充电站参与调压辅助服务所取得的收益。对充电站内快充充电桩的相关参数进行灵敏度分析，体现出不同参数对应的EV充电站无功功率支撑能力的差异，为充电站申报参与调压服务容量并获取相关补偿收益提供技术分析手段。

针对大规模新能源并网场景下电网关键输电断面频繁转移、难以快速准确辨识的问题，提出了一种基于改进规范切与安全风险指标的关键输电断面辨识方法。基于谱图论构建了网络拓扑赋权图，对支路赋权时考虑了节点电压和支路潮流因素的影响，以综合反映节点之间的电气联系紧密程度；采用改进规范切的谱聚类算法对电网进行分区，对于分区之间形成的输电断面，利用安全风险指标来筛选关键输电断面。IEEE 39节点系统算例和广东电网算例的结果表明，所提方法能准确有效地辨识系统的关键输电断面及其越限风险，并且在实际电网的多场景应用中能够筛选出未识别的关键输电断面。

为了提升风电功率概率区间预报性能，提出了一种基于Critic权重法与反熵权法（anti-entropy weight method）的变带宽混合滑动Gaussian核密度估计（variable bandwidth hybrid sliding Gaussian kernel density estimation，VHSKDE（Gaussian））与正态滑动指数迭代估计（normal sliding exponential iteration，NSEI）组合的风电功率区间概率预报方法。该组合方法简称为VHSKDE（Gaussian）-NSEI。首先，通过基于变分模态分解与长短期记忆神经网络（variational mode decomposition-long short-term memory，VMD-LSTM）点预报得到偏差。然后，分别利用VHSKDE（Gaussian）和NSEI估计预报偏差的概率分布，得出对应的置信概率下的预报区间。最后，利用4种客观权重赋值法分别对VHSKDE（Gaussian）环节及VHSKDE（Gaussian）-NSEI组合环节进行两次加权组合生成最终的风电功率预报区间。研究结果表明，VHSKDE（Gaussian）-NSEI预报模型在不同置信度情况下能够兼顾PICP与PIAW的优良性能，与NSEI和VHSKDE（Gaussian）相比具有更高的可靠性和准确性，为风电功率概率预报提供了重要参考。

风电、光伏具有较强的随机性与波动性，提高其预测精度对构建新型电力系统具有重要意义。位于同一地区的风光出力具有明显的时空相关性规律，鉴于这些相关特征提出了一种基于相似日聚类与基于鲸鱼优化算法的双向长短时记忆神经网络Copula（whale optimization algorithm-bidirectional long short-term memory neural network,WOA-BiLSTM-Copula）算法的短期风光功率相关性概率区间预测模型。首先，采用K-means聚类算法划分数值天气预报（numerical weather prediction，NWP）数据集，依据Kendall、Spearman相关性系数提取具有相关性的风光联合出力典型相似日场景。其次，针对相关性相似日场景，采用非参数核密度估计法进行Copula建模，确定风光出力最优Copula函数类型。之后，训练鲸鱼算法优化的双向长短期记忆神经网络，并对风电、光伏功率进行点预测。最后，使用蒙特卡洛法对最优Copula函数采样，基于风光点预测值生成相关性概率预测区间。仿真结果表明所提模型可以有效提取风光出力相关性特征，与现有模型相比精度更高，验证了模型的有效性。

风火打捆是提升风电送出通道效益的有效方式，风火配比和外送通道容量是影响打捆整体高效经济运行的重要因素。因此提出了一种风火打捆送出消纳规划优化方法，首先分析典型风火打捆送出消纳场景的规划目标需求；其次从满足系统整体供需平衡出发，考虑系统安全稳定运行约束，建立以风火打捆整体规划综合成本最小为目标函数的优化模型；然后提出基于时序模拟的规划优化方法求解模型，比选出目标函数最小的最优方案；最后以实际案例验证所提模型和方法的有效性。

基于电压源换流器（voltage source converters，VSCs）的直流配电网可以自动调整过载VSC的控制策略以适应可再生能源功率的变化，但增加了直流配电网稳态潮流分析的难度。 因此，提出了一种分段线性潮流（piecewise linear power flow，PLPF）算法以快速计算功率扰动和VSC控制策略调整对稳态潮流的耦合影响。首先，根据VSC功率平衡，直接计算得到VSC达到容量极限的临界点，进而计算得到VSC控制策略调整前各节点的功率变化量。然后，考虑VSC控制策略调整，对线性潮流模型进行修正。最后，对VSC控制策略调整前后各个阶段进行线性潮流计算，利用叠加法得到稳态潮流。仿真结果表明，所提出的PLPF模型能直接快速准确地计算出直流配电网稳态潮流分布。

随着电力现货市场的逐步成熟与可再生能源参与电力市场比例的提高，建设电力衍生品市场的需求和条件已逐步具备。为了给市场主体提供足够的风险管理手段，同时提高市场效率，在深入分析北欧电力衍生品市场建设的实践经验的基础上研究了我国电力中长期市场建设的关键问题。首先，阐述了电力衍生品的风险管理原理及其建设意义；然后分析北欧电力衍生品市场的建设路径，包括电力交易中心经营阶段与证券交易所经营阶段；接着结合当前北欧最新的电力衍生品合约分析电力衍生品与电力现货的衔接关系；最后结合我国当前电力中长期市场现状，从产品体系、具体交易品种、衔接机制、建设路径与经营过程5个方面论述北欧电力衍生品市场对我国电力中长期市场建设的启示。

深入研究电力行业的减排责任、减排潜力和减排路径，是推进能源绿色低碳转型的重要参考，也是实现全社会碳达峰碳中和目标的关键支撑。电力行业碳减排分析既要考虑经济、社会、资源、环境等外部因素影响，又要考虑电力电量平衡、机组出力限制等电力系统运行约束影响，是多目标、多约束、多参数的复杂非线性问题。首先分析了经济增长、产业结构调整、电能替代等因素，以用电负荷、各类电源装机容量、储能装机容量、碳捕集规模、跨区电力输送容量等为变量，以电力行业转型成本为目标函数，以电力电量平衡、碳排放约束、新能源利用率、电制氢需求、低碳零碳负碳关键技术发展等为约束条件，构建了电力行业碳减排分析模型，提出OpenMP多核并行粒子群寻优算法与多方案任务并行求解的模型双层求解算法。最后，基于构建的模型和算法，开展了中长期逐年电源结构、电力电量平衡、新能源消纳、储能配置等计算分析，提出了我国电力行业碳中和实现路径。

海上风电低频传输系统是一种很有前景的海上风电集成解决方案。六边形变换器（hexagon converter，Hexverter）作为从模块化多电平矩阵变换器（modular multilevel matrix converter，M3C）基础上改进而来的拓扑结构，在低频传输中具有一定的优势。但当其应用于海上风电时，可再生能源的随机性及其非线性特性使得线性PI控制难以达到理想的控制效果。而李雅普诺夫（Lyapunov）函数控制策略在运用于非线性系统时控制效果要优于PI控制，因此，提出了基于Hexverter的Lyapunov函数控制策略。首先分析了Hexverter对象的Lyapunov函数控制策略的全局渐进稳定性，再基于Hexverter的拓扑结构推导出了Hexverter的双侧Lyapunov函数控制的控制律，并讨论了Lyapunov函数控制的参数选择问题。最后在MATLAB/Simulink和RT-LAB平台上建立了Hexverter的Lyapunov函数控制系统，模拟多种工况下的运行结果，并通过与PI控制进行对比验证了所提出Lyapunov函数控制策略的可行性。

国产化高压大容量尽缘栅双极晶体管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）器件成为制约我国柔性直流工程经济性和安全性的关键技术之一。针对国产4 500 V/3 000 A双面烧结弹性压接IGBT模块，建立计及纳米银烧结层Anand本构模型和碟簧机械特性的多物理场模型，并对其进行可靠性分析。首先建立了IGBT模块的多物理场仿真模型并且验证其有效性；其次，基于IGBT模块MMC实际服役电流应力进行整流工况和逆变工况下各功率器件的损耗计算，并且对IGBT器件处于逆变工况下的损耗进行热-力仿真分析；最后，根据实际服役应力对国产4 500 V/3 000 A双面烧结弹性压接IGBT模块的集电极烧结层和发射极烧结层进行疲劳分析和寿命预测。仿真结果表明，发射极烧结层在芯片与发射极钼片所接触的4个边角区域部位寿命最低，双面烧结封装和碟簧的增加有助于提高模块的可靠性。

低压台区透明化对全面提升低压配电系统的服务质量、管理水平和消纳能力具有重要意义，是“双碳”战略下构建新型低压配电网的必由之路。首先阐述了低压台区透明化的核心内涵和发展现状。其次，梳理了目前国内外在低压台区透明化领域的相关研究，进而在感知、计量、通信、平台和安全5个方面提出了低压台区透明化的关键任务，并阐述了各关键任务的主要内容。然后指出现阶段需要重点关注的低压台区透明化关键技术及其未来发展方向。最后，对低压台区透明化技术进行展望。

针对配电设备振动引起的结构噪声扰民问题，提出了基于粒子阻尼技术的振动噪声控制方案。建立变压器粒子阻尼的能耗模型，根据能耗模型的耗能值对粒子参数进行优化，并根据仿真得到的参数方案加工样机进行试验验证。试验结果表明：粒子阻尼器采用两种铁基合金粒子搭配使用、粒径为3 mm、填充率为80 %的填充方案时，配电房一楼和二楼测点的加速度总有效值分别降低66.68 %、88.33 %，噪声幅值分别降低14.53 dB、7.02 dB。所提方案为配电房领域的降噪设计提供了新的手段。

变压器的电热特性决定了其负载能力和可用寿命，过高热点温度加速绝缘系统热老化，造成其可用寿命减少。以一台油浸式变压器为例进行研究，通过在其绕组内部植入光纤测温探头，测量分析在额定工况下高、低压绕组热点温度的分布特征。根据变压器技术参数，建立其仿真计算模型，结合实际温升试验，研究不同短路故障在2 s时间内高、低压绕组热点温度随时间和环境温度变化规律。研究结果表明：变压器出口短路故障与温升试验条件下的绕组热点温度分布规律不同，在出口短路故障的短时间内，高、低压绕组最高温度随短路时间呈线性升高，而顶层油温几乎保持不变。随着环境温度升高，变压器绕组热点温度呈线性增长，对变压器安全运行构成严重威胁。

电动汽车（electric vehicle，EV）既是交通网的车流负荷，又是电网的用电负荷，它的出行以及充电行为会对交通网和电网的运行规律造成影响。针对电动汽车单体进行随机抽样的传统预测方法，未能从电动汽车群体的移动运行状态考虑，提出了一种基于交通均衡理论的电动汽车充电负荷预测方法。首先在时间和空间两个维度上，分别对电动汽车和路网进行建模，采用A*算法构建电动汽车出行原目的地（origin-destination，OD）对的有效的路径集。计及用户有限理性，引入分时电价制定了一种计及交通流量约束的充电站电价，并结合随机效用理论与分时电价，建立了半动态交通均衡模型来求解交通流的分配。随后基于组合荷电状态（calculation method of combined state of charge，CSOC）的概率数值计算方法对电动汽车充电负荷进行求解。最后，基于上海市新能源汽车数据，分别以改进的13节点路网和上海市某区域路网分析验证了所提充电负荷预测方法的有效性，结果表明所提方法可以降低充电成本，缓解充电站充电压力。

重力储能系统（gravity energy storage system，GESS）在充电过程中可以从电网或新能源场站吸收电能。当新能源场站功率波动导致充电功率不足时，可选择两条能流路径应对充电功率波动，即调节质量块数量或直接从电网吸收能量，但如何合理选择上述路径是工程应用中的难题。为解决上述难题，提出了一种基于效益分析的重力储能系统能流路径选择方法，实现新能源站功率波动下的充电效益最优。首先，以斜坡式重力储能系统为例，对其储能过程中两条能量流动路径进行了详细分析；其次，以效益最优为目标建立了效益分析模型，并提出了上述能流路径下的功率缺额阈值计算方法；最后，以配置250 kW斜坡重力储能系统的800 kW光伏电站为例，在新能源波动条件下对比分析了采用不同能流路径时的储能系统充电成本及效益，对所提方法进行验证。结果表明，所提方法能够及时调整重力储能系统充电功率，有效解决新能源发电量不足问题，同时系统充电效益可提高44.95 %。