【目的】为降低特高压直流变压器（ultra high voltage DC transformer，UHVDCT）设备的投资成本，推进其在大规模新能源基地送出领域的应用，提出了一种混合式UHVDCT拓扑，并设计了相应的控制策略。【方法】所提拓扑是基于混合换流器的思路，对由模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）交流侧面对面连接构成的经典UHVDCT拓扑进行了改进，将其特高压侧由全容量MMC改为大容量电网换相换流器（line commutated converter，LCC）和小容量MMC并联，而高压侧仍由MMC构成。【结果】所提拓扑在运行时可以实现由特高压侧的LCC承担该侧全部的有功功率传输，而特高压侧的MMC运行在V/f控制模式，为UHVDCT内部交流环节提供电压和频率参考，并通过有源滤波控制吸收LCC产生的谐波电流，高压侧的MMC运行在定直流电压控制模式，控制UHVDCT连接的新能源基地内直流电压恒定，并能够调节UHVDCT内部实现动态无功平衡。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明，所提拓扑在稳态和故障下的性能良好。【结论】所提拓扑充分结合了LCC和MMC各自的优势，显著降低了对成本较高的MMC的容量需求。以额定容量为10 000 MW的UHVDCT为例，厂商报价表明设备总体投资成本相比于经典拓扑可节省约4.36亿元，拓扑的经济性显著提升。

【目的】采用真双极接线方式的基于模块化多电平换流器的柔性直流输电（modular multilevel converter based high voltage direct current，MMC-HVDC）技术是大规模孤岛风电场高效并网与跨区消纳的主流技术方案之一，在我国张北、江苏如东等直流输电工程广泛采用。然而，送端正负极换流器的控制策略面临平衡双极传输功率和为风电场提供稳定电压支撑的双重挑战。为此，提出了基于有功功率-频率上升/无功功率-电压下垂控制的双极换流器构网协调控制策略。【方法】分析了送端双极换流器接收的有功功率-相位-频率的耦合机理，建立了有功功率-频率上升控制策略，阐明了风电波动下双极换流器功率平衡、频率协调及容量受限工况下的自适应调节机理；揭示了送端双极换流器和风电场电压与无功的耦合关系，建立了受容量和有功功率约束的无功功率-电压下垂控制策略，研究了无功波动时交流母线电压的协调稳定机理。【结果】仿真验证表明，在系统功率波动及单极容量受限等多种情况下，所提策略能有效维持双极换流器间的功率动态均衡，并为交流系统提供稳定的电压频率支撑。【结论】所提构网协调控制策略能够有效应对孤岛风电场柔直送出系统送端双极换流器在复杂工况下的功率平衡与电压频率支撑的核心挑战，提升系统的运行稳定性。

【目的】跟网型换流器（grid-following converter，GFL）被广泛应用于新能源并网系统。电网发生故障引起电压跌落时，系统进入低电压穿越（low voltage ride-through，LVRT）过程。传统锁相环（phase-locked loop，PLL）的二阶模型因忽略电流暂态过程，难以准确描述LVRT期间系统的动态特性，导致暂态同步稳定性的提升效果受限。为此，针对对称故障场景，提出一种适用于LVRT过程的电流内环协同控制策略，以增强系统暂态同步稳定性。【方法】基于PLL四阶动态方程，结合暂态能量函数法，分析PLL输出频率突变以及电流内环与PLL耦合作用对系统暂态同步稳定性的影响，并设计相应的控制策略：根据最优阻抗比动态调整电流参考值，以抑制故障期间暂态能量累积；通过在电流内环前馈解耦项中引入频率偏差补偿机制，加速暂态能量耗散过程。两者协同作用，提升系统在LVRT期间的暂态同步稳定性。【结果】PSCAD/EMTDC对称故障时域仿真结果表明：故障瞬间PLL输出频率突变量与电网电压跌落幅值成正比，增大系统失稳风险；所提控制策略能够有效抑制故障期间PLL输出频率偏差，显著降低虚拟功角首摆幅度，缩短故障清除后系统恢复时间，在不同电网参数下均表现出良好的适应性。【结论】所提电流内环协同控制策略，能够在对称故障期间有效抑制暂态能量累积，在故障清除后加速暂态能量耗散，有效提升了GFL并网系统在此类LVRT过程中的暂态同步稳定性。

【目的】数字孪生电网是新型电力系统的重要组成部分。目前，数字孪生电网建设面临需求场景多样、技术路线协同不足等问题，深入分析不同应用场景的内涵，加强技术框架的统筹规划尤为重要。【方法】文章在总结国家电网公司近年实践经验的基础上，提出了数字孪生电网“五种形态”并解析其内涵，从不同应用场景探讨了各态的建设需求和关键技术，提出了体系化的建设框架。【结果】数字孪生电网“规划态”强化全生命周期标准体系的统一和模型分层级建设，是建设数字孪生电网的基础；“生长态”面向电网工程建设赋能增效，提高三维设计和建设质量；“竣工态”面向电网工程成果数字化移交，强化信息完整、图模一致；“智能态”聚焦设备智能管理，强化设备和系统智能感知能力；“应急态”聚焦电网应急抢修，支撑“冰风雷舞震火”等灾害防抗。【结论】数字孪生电网建设是一项系统性工程，不仅是技术的集成应用，更是业务流程与管理模式的重构。

【目的】为提高电力系统暂态稳定评估效果，解决样本不平衡问题下的评估有效性，提出一种基于注意力机制与卷积门控循环单元的多任务暂态稳定一体化评估方法。【方法】所提方法融合卷积门控循环单元与卷积注意力模块，构建表征暂态功角稳定与暂态电压稳定问题的综合特征集。通过对传统二分类交叉熵损失函数的改进，实现动态权重调整，使模型在训练过程中更加关注失稳样本。同时，分析分类决策阈值对模型性能的影响，确定适合暂态稳定评估的最优分类决策阈值，以降低关键失稳事件的误判风险。【结果】仿真验证表明，所提出的融合卷积注意力机制并改进损失函数的卷积门控循环单元多任务模型，能够有效提升对暂态功角稳定和暂态电压稳定问题的综合评估准确性，明显降低失稳样本的漏判风险，在处理样本不平衡问题方面表现出较强的有效性与鲁棒性。【结论】所提方法通过空间与通道双重注意力机制有效增强了模型对关键特征的关注能力，实现了电力系统暂态功角与暂态电压稳定的高效一体化评估，可为电网稳定运行提供新的技术支撑。

【目的】随着分布式电源（distributed generation，DG）、储能系统（energy storage system，ESS）等灵活资源以及智能软开关（soft open point，SOP）大规模接入配电网，传统的“二遥”与“三遥”终端配置方法难以满足自动化控制需求，亟需引入“四遥”终端进行协同配置。考虑“三遥”与“四遥”终端的功能特性，提出一种智能终端双层优化配置方法。【方法】上层规划以设备投资运维成本、弃风弃光成本和停电损失成本的综合成本最小化为目标，在保障配电网全局可观性的基础上，构建终端选址优化模型；下层运行基于上层规划结果，面向N-1故障恢复场景，建立以停电损失、弃风弃光成本和电压偏移量最小化为目标的多目标优化模型。针对所提模型，采用黏菌优化算法（slime mould algorithm，SMA）与二阶锥规划混合算法进行求解。【结果】所提方法与未配置终端及仅配置“三遥”终端的方案相比，综合成本分别下降69.15%和7.11%，供电可靠性分别提升0.026 1%和0.002 2%，弃风弃光总电量分别下降37.79%和4.46%，电压偏移量分别降低53.04%和49.43%。【结论】所提方法在提升投资经济性、供电可靠性、新能源消纳能力以及改善电压质量等多方面具有显著优势，并能兼顾多种灵活性资源场景，为柔性配电网中“三遥”和“四遥”终端的协同配置提供了理论依据。

【目的】电动汽车（electric vehicle，EV）与分布式电源的大规模接入加剧了配网三相不平衡，市场驱动的EV有序充放电是治理三相不平衡的举措之一，但传统治理策略没有兼顾运营商与用户收益。【方法】对此，提出了一种考虑供需双方收益与配网三相不平衡治理的两阶段优化EV充放电策略。首先，提出调度激励机制以及用户响应意愿评估方法；其次，建立日前-日内两阶段优化模型，在日前阶段基于治理目标与成本配置调度参数，在日内阶段结合用户收益与实际不平衡度优化得出EV充放电策略；最后，基于IEEE 13节点算例进行仿真验证。【结果】结果表明，所提策略能有效降低配网整体的电压不平衡度，相较于单目标策略，方案2使用户充电满意度指标分别提升24.3%、42.8%，运营商实现套利；方案1使满意度指标进一步提升，运营商收益提升3.84倍，且在不同的运行场景下具有鲁棒性。【结论】所提策略可以在兼顾供需双方经济收益的同时满足运营商的不平衡治理需求，为高EV渗透率配网提供灵活、高效的不平衡治理方案。

【目的】柔性互联配电网遭遇故障停运后，通过软开关（soft open point，SOP）等设备可以快速、合理地进行功率转供或孤岛运行。然而现有研究暂未考虑柔性设备的不同控制状态对恢复结果的影响，常见孤岛预划分方法也难以确定柔性互联设备支撑的孤岛半径和恢复优先级。针对互联设备的可行控制方式，提出了基于SOP等效模型的故障恢复策略。【方法】首先设计含多种控制方式的SOP潮流交替迭代算法，以计算恢复后的功率与电压分布。其次以SOP控制方式选择以及非预设重构为优化手段，以最小化加权运行损失为目标，得到综合考虑潮流约束与多端口SOP模式约束的恢复模型。最后针对寻优范围增加，采用协同图拉普拉斯算子的遗传算法进行求解。基于互联的双IEEE 33系统算例进行了故障后恢复效果验证。【结果】结果表明：针对不同线路停运后的拓扑变动及分布式电源出力情况，所提方法能够形成相应的非预设重构方案，并灵活调整不同位置的SOP控制方式进行协同，负荷恢复比例较重构方式提升14%。【结论】非预设网络重构带来了更高的故障后负荷恢复比例，结合优化SOP的控制状态可取得更优的恢复后电压分布，从而支撑柔性互联配电网的高供电韧性。

【目的】针对负荷准线的激励机制尚存在优化空间及其实施过程中未考虑电压约束和低压配网用户心理不舒适度的问题，提出一种考虑低压配网用户心理不舒适度和电压约束的配电网改进负荷准线双层优化方法。【方法】首先，对传统负荷准线的概念及实施机制进行分析，讨论其未计及对系统电压的影响和低压配网用户心理不舒适度等不足。其次，综合考虑用户的心理不舒适成本和系统电压约束，建立改进负荷准线的双层优化模型。模型外层以电网综合成本最小为目标，优化发布的负荷准线及激励价格，并采用粒子群算法进行求解。内层以最小化用户综合成本为目标，对用户的偏移电量进行优化，并采用内点法进行求解。然后，提出了基于所提改进负荷准线的需求侧响应实施方案。【结果】在MATLAB平台上，基于IEEE 33节点系统的算例结果表明，所提方法使在准线的实施过程中系统各节点电压偏差均维持在额定值的±7%内，且相比于准线开展前，减少了5.66%左右的弃光率，同时也减小了用户的经济成本。【结论】所提方法中激励价格的制定考虑了电网与用户间的柔性互动，实现了电网与用户的共赢。同时所提方法可以保证在电压不越限的前提下促进光伏消纳，而且考虑了心理不舒适度对用户决策的影响，使用户响应效果更加贴合实际，对电网制定提高用户对准线的追踪精度措施具有一定参考意义。

【目的】随着能源短缺和环境污染的双重压力，对可持续能源解决方案的需求日益增长，针对高比例风光并网系统中由可再生能源高不确定性引发的调度风险，以及柔性负荷参与需求响应的积极性、经济效益公平分配与系统风险共担难题，提出一种考虑风险共担的虚拟电厂日前日内需求响应优化方法。【方法】通过构建日前日内协同调度策略，有效应对可再生能源的不确定性，同时引入动态激励系数的改进准线型需求响应机制，引导柔性负荷精细化响应电网需求；建立融合条件风险价值的调度模型，量化并优化风光波动风险损失；提出融合风险偏好与响应积极性的改进Shapley值收益分配模型，确保柔性负荷资源经济效益公平分配与风险共担。【结果】该方法能够显著提高虚拟电厂的调度效率和市场竞争力，具有广泛的应用潜力和可观的经济效益。【结论】所提方法有效解决了高比例新能源虚拟电厂中柔性负荷协同响应、风险量化与公平共担的难题，显著提升了系统的调度效率和抗风险能力。

【目的】为应对可再生能源和负荷的不确定性对多能源微电网的经济性和低碳运行的负面影响，挖掘综合需求响应潜力，提出电热微网低保守度鲁棒求解方法。【方法】首先基于电网热网约束和电热综合需求响应特性及电热转化过程，构建多能微网低碳调度模型；为提升运行方式在复杂不确定性环境下的鲁棒抗扰能力，提出基于高维线性多面体的不确定集构造理论，将所提模型重塑为低保守度的鲁棒优化模型求解问题；进一步，利用强对偶理论，将所提鲁棒模型转化为混合整数优化模型求解，采用IEEE 33节点多能微网测试系统进行测算。【结果】与传统优化调度策略相比，所提调度方法的运行成本和碳排放量降低了5.30%和6.46%；计及综合需求响应，所提模型结果运营成本降低了4.11%。【结论】所提方法可为多能源微电网的经济低碳运行提供理论和模型参考，有较大实用价值。

【目的】针对高比例新能源渗透率下电网惯量来源多元化和不确定性所导致的系统频率响应能力不足，提出一种在机组组合中考虑惯量来源多元化以及惯量和风电不确定性的方法。【方法】首先，综合调度部门所掌控的同步发电机组惯量、不被调度部门掌控的小型同步发电机组惯量、虚拟惯量和负荷侧惯量，建立惯量不确定性模型。其次，采用基于数据驱动的两阶段分布鲁棒优化模型刻画惯量和风电的双重不确定性，并用1-范数及∞-范数约束不确定性概率分布置信集合，同时在第二阶段模型中考虑动态频率约束。最后，将模型中含有绝对值的部分线性化，采用列与约束生成算法对两阶段模型求解。【结果】相较于仅考虑大型同步发电机惯量的机组组合模型，所提模型具有更充足的频率响应能力，且发电总成本降低了3.3%。【结论】与其他不确定性方法相比，所构建的模型有更好的经济性，相较于随机优化模型有更强的鲁棒性，有效平衡了电力系统经济性与鲁棒性之间的关系，从而确保系统在可再生能源高渗透场景下具备动态适应能力。

【目的】针对大规模新能源接入造成主网惯量降低，进而使配电网支撑能力不足并影响配电网电压-频率耦合特性的问题，文章深入研究了分布式光伏（distributed photovoltaic，DPV）接入配电网后的暂态电压-频率耦合机理，旨在为高渗透率新能源接入的配电网稳定运行优化与控制策略制定提供理论依据。【方法】基于IEEE 33节点系统，分析DPV接入配电网前后暂态电压和频率的响应特性，发现新能源主导的暂态发展过程中电压和频率的动态耦合特性凸显，且低惯量下频率问题更突出。通过深入研究暂态电压跌落与频率波动的内在原因，明确DPV与并网系统的交互行为是电压-频率耦合的关键因素。进一步从功率平衡角度，量化主、配网有功变化间的动态联系，揭示暂态过程中电压-频率耦合机理。【结果】仿真验证表明，DPV的暂态响应特性主导了暂态过程中电压的变化，并进一步扰动频率。在低惯量系统中，DPV的低压穿越（low voltage ride-through，LVRT）过程不仅决定了电压的跌落与恢复形态，其无功支撑行为更会间接扰动系统频率。暂态过程中，电压变化引起配电网侧有功供需关系改变，破坏了系统有功平衡，此不平衡量经由主网-配电网功率交互，最终体现为系统频率波动，明确了电压变化对频率产生扰动的主导路径。【结论】文章量化描述了电压与频率的耦合关系，揭示了耦合机理的本质是“电压波动→有功失衡→频率响应”的动态传递过程。DPV无功-有功耦合特性加剧了电压-频率耦合的复杂性。该机理的明晰为后续设计抑制频率波动的电压-频率协同控制策略提供了理论基础。

【目的】针对现有多能源云储能（cloud energy storage，CES）模式大都通过额外配置多能源储能资源来提升系统效益，未充分挖掘系统内闲置储能资源潜力的问题，将热力、燃气系统中的闲置储能资源纳入云储能系统，提出一种考虑电-热-气负荷联动的园区多能源云储能服务运营策略。【方法】首先，构建多能源云储能服务系统架构，明确云储能服务场景并基于此设计运营机制；其次，基于热力与燃气系统的等效充放电原理，将园区内电池、热力、燃气系统中的闲置储能资源整合为多能源云储能系统，并据此构建兼顾电-热-气负荷联动的用户用能模型；然后，为实现整体效益最大化且保证不同参与主体之间收益分配的均衡，引入古典与纳什社会福利函数，建立多能源云储能资源定价模型与匹配机制。【结果】仿真结果表明，相较于电能云储能系统，多能源云储能在经济效益、储能资源利用率及用户多负荷联动响应潜力均表现出显著优势；所提策略能够在传统电能云储能基础上继续降低用户用能成本19%，而相较于无负荷联动的多能源，云储热及云储气利用率分别提升16.6%和53.0%，激发用户对广义储能资源的灵活调用潜力与参与积极性。【结论】所提策略可为园区多能源系统优化运营提供参考。

【目的】为提升用户侧参与电力系统碳减排的积极性，弥补现有碳减排机制中对用户侧行为引导不足的问题，构建了一种能够反映用户用电碳责任并引导其主动调整用电行为的源荷协同低碳需求响应机制。【方法】采用基于碳排放流理论的动态碳排放因子计算方法，量化不同节点用户用电行为在不同时段所引发的碳排放水平，并以此为引导信号驱动用户侧调整用电策略；建立包含源侧低碳经济调度与荷侧低碳需求响应的双层优化模型：上层通过碳交易机制与碳捕集电厂建模调控源侧发电计划，下层根据动态碳排放因子与电价信号，引导用户最小化综合用能费用，实现源荷协同减排。【结果】在IEEE 39节点系统上开展的算例仿真结果表明，所提方法在实现源荷协同优化的同时，能够降低系统碳排放总量，提升风电等可再生能源消纳率，并有效平衡负荷峰谷差，与电价型需求响应相比，低碳需求响应在用户费用减少、碳排放降低、系统运行平稳性等方面均表现出更优性能。【结论】提出的基于动态碳排放因子的源荷协同低碳需求响应机制，通过量化用户碳责任并构建碳-电价格双重引导信号，驱动负荷侧主动参与减碳，有效降低了系统碳排放与运行成本。