随着信息系统与电力物理系统的深度融合，现有电网系统正在向电力信息物理系统（cyber physical power system, CPPS）发展，CPPS不仅需要应对来自物理层面的破坏，还受到来自信息层面的威胁。针对电网所受的威胁，建立了信息物理层相互耦合的故障模型，提出了一种综合电力节点重要程度及信息网络拓扑结构的评估指标。在仿真研究中，攻击者对高指标节点进行信息攻击并导致其失效，电网以负荷削减最小量为目标进行优化调度，进而根据所提指标辨识耦合网络脆弱环节。以IEEE-30节点系统作为算例进行分析，仿真结果表明，电力信息物理网络应对随机攻击时具有较高的鲁棒性，但同时高指标节点被蓄意攻击情况下则呈现较高的脆弱性。

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随着用户在综合能源系统中的参与度以及系统复杂度的提升，传统的能源枢纽已无法完全满足需求。同时，如何解决环境与负荷的不确定性以及提升能量单元的自我调节能力是亟需考虑的因素。基于此，提出了具备全双工与分布式特性的自能源单元，构建了一种针对多种不确定性以及需求侧响应的自能源综合调度模型并提出相应的能量管理策略。相较于其他模型，所提自能源综合调度模型全面描述了自能源在能源互联网中的运行特点。进一步，采用对环境模型需求较低的增强学习算法，引入不确定性作为状态指标并进行模糊离散化处理，使其可以在无前期预测的情况下解决模型中的多种不确定性带来的影响。仿真结果证明，所提综合能量管理策略具有较高的效率和更好的适用性，能有效实现不确定环境下自能源的最优调配。

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能源安全问题是关系国计民生的重要问题。综合能源系统是未来能源系统的核心环节，其基础任务是保证安全可靠的能源供应。针对最优负荷削减量统一求解法难以收敛的问题，提出了一种面向综合能源系统可靠性评估的最优负荷削减量分层解耦计算方法。基于分层解耦的最优负荷削减模型分别计算能源集线器优化调度和电/气/热子系统最优潮流问题，得到综合能源系统在各种故障状态下的最优负荷削减量。算例结果表明，该算法能够运用于电气热综合能源系统的可靠性评估，合理反映故障状态下电气热互补转化过程对系统可靠性的影响，也可用于系统薄弱环节分析和可靠性提升计划制定。

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分布式能源具有分散性及不确定性，直接接入配电网将对潮流产生较大影响，增加配电网的调控难度。如何在兼顾系统经济、环保、安全运行的前提下，提高配电网对分布式能源的消纳和主动管理控制水平成为研究的重点。针对多能源接入配电网对配电网潮流及优化控制问题，提出一种含智慧社区多能枢纽的三相不平衡配电网动态潮流分析方法。根据智慧社区分布式风电、光伏出力及负荷的波动，考虑社区冷热电联供、电动汽车、储能设备等的技术经济特性，通过能源集线器实现社区与配电网的能量交互，并利用模型预测控制方法对配电网进行在线滚动潮流计算，基于IEEE-33节点系统分析在社区中不确定因素及配网三相不平衡负荷波动下，不同时刻的配电网潮流变化情况。算例结果分析了社区不确定性及配网各节点负荷变化时对配电网潮流的影响，为提高系统安全运行提供了参考。

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随着分布式能源的快速发展，传统的中心化能源交易系统遇到了建造和维护中心化数据库的成本较高、数据被篡改后会酿成严重后果和难以保障用户隐私这三大问题。针对这些问题，设计了一种基于联盟链的去中心化能源交易系统。首先，分析了该系统的组成部分，利用联盟链的准入机制对用户进行监管。介绍了该系统的交易流程，包括网络节点的配置，使用数字证书注册管理员和用户，借鉴链上链下协同架构实现分布式交易撮合等。接着，介绍了该系统使用的分布式交易撮合算法。然后，利用Hyperledger Fabric平台研发了该系统，介绍了相关的软件架构。最后，分析了使用联盟链的优点，从系统总成本、园区内分布式光伏发电自销占比两个方面将设计的系统与中心化的点对网交易系统进行比较，验证了该系统用于分布式能源交易的可行性。

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能源互联网时代，用户参与能源消费与生产的互动将变得容易。在此背景下，区别于传统意义上用户用能成本的概念，提出了用户用能三重价值概念—空间价值、时间价值、柔性价值，来反映用户参与能源消费与生产互动中的用能价值。分析了用户用能的柔性价值挖掘对系统优化运行的影响，构建了考虑用户用能柔性价值的电力系统优化运行模型。该模型计及了柔性价值挖掘对系统功率平衡和备用容量约束的影响。多个场景下的算例研究表明，通过挖掘用户用能的柔性价值，不仅能有效增加风电消纳能力，还可以明显降低系统运行成本和碳排放。

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基于含风电接入的VSC-HVDC输电系统网侧换流站的基本结构，提出了接入交流电网发生三相短路时风电送出系统的低电压穿越综合控制策略。通过切换网侧换流站控制策略，并与chopper电路配合，实现网侧故障换流站向交流电网提供无功支撑，同时网侧非故障换流站和直流chopper电路协同泄放系统冗余功率，而风电场侧换流站始终维持风电场侧电压稳定。仿真分析表明，该策略可以保障系统送电端的风电场在故障期间正常运行并维持直流母线电压的稳定。在电压跌落幅度较小时可维持系统的有功输出以及无功支撑，而在电压跌落幅度较大时可最大程度地提高系统向电网输送无功的能力。

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柔性直流输电是未来电网的发展趋势，而短路电流水平是制约柔直电网运行与发展的瓶颈，因此有必要研究柔性直流输电系统换流站交流侧发生短路故障时输出的短路电流水平。通过分析柔性直流系统中换流器的运行方式与控制原理，量化换流器输出短路电流幅值和相位的影响因素，文章得出换流站近区交流系统三相短路故障发生后换流站输出短路电流的解析计算公式，并通过搭建三端柔性直流输电系统，验证所提理论分析方法的正确性。该研究为柔性直流输电系统接入现有电力系统后三相短路电流的计算提供了修正方法。

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为了实现跨国电网的有序发展与协调运行，跨国层面的电力交易、天然气交易和碳交易的有机结合十分关键。为此，以电力系统为核心，考虑天然气交易与碳交易的相关耦合因素，建立了跨国电-气-碳综合交易模型。在上述综合交易的框架下，建立了跨国电网的动态电力调度模型，以实现全局效益的最大化。进一步地，为了保护各个国家的工业信息隐私，提出了分散式的跨国电力调度算法，将全局优化问题转化为各个国家的子问题迭代求解，得到满足给定精度的全局最优解。最后，对东北亚跨国电网仿真算例进行测试，分析讨论在不同电-气-碳综合交易情景下的跨国电力调度结果，说明跨国电网中电-气-碳综合交易框架有利于可再生能源的消纳与运行经济性的提高。未来将进一步考虑可再生能源的不确定性，得到更加符合实际的结果。

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光伏发电具有随机性、间歇性等特点，其大规模接入配电网给电网安全、经济运行带来挑战。储能是解决高渗透率光伏输出功率波动的有效手段。为此，提出一种结合相邻时段实时预测误差和极限学习机的光伏功率区间预测方法；提出一种分布式储能的区间离散SOC均衡控制策略。在此基础上，构建了包含储能运行成本、系统网损和电压偏差的多目标区间优化运行模型。应用区间泰勒展开的仿射算法将不确定区间潮流问题转化为确定性代数方程组实现潮流计算，同时依据电压-功率和网损-功率灵敏度矩阵重新表达目标函数，采用线性规划法求解。最后，基于改进的IEEE33节点配电网络进行了算例仿真，仿真结果表明，所提光伏功率区间预测方法可以显著提升预测精度，所提储能控制策略能够有效降低网损和改善电压分布。

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全钒液流电池是具有良好应用前景的大规模储能技术之一，是解决电网调峰调频、间歇性可再生能源消纳等问题的有效手段。使用MATLAB基于自放电效应建立了全钒液流电池的电化学模型，研究了电池的充/放电形式和电解液流量对电池性能的影响规律，进而建立了微网负荷的优化调度模型，并提出了一种微网中逐时响应需求侧负荷波动的最优电解液流量计算流程和优化运行方法。研究结果表明：全钒液流电池的过电势损耗与电流正相关；随着电池的电解液流量从0.024 m3/h增加至0.288 m3/h，泵功相应由0.027 W增加至0.422 W，同时电池浓差极化损失的减小导致系统能量效率的提升；恒定负荷下，选取合适的电池电解液流量可获得较高的系统效率；采用提出的全钒液流电池优化运行方法，可实现微网变负荷工况下电池电解液流量的实时优化控制，相较于恒定流量的运行方法，电池的系统效率可提升至87.03%。

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针对城市配电网大量使用电缆引起谐波谐振导致变电站内10 kV母线电压互感器高压侧熔断器频繁熔断的问题，提出一种基于模态分析的电动汽车充电站并网谐振分析模型。首先，基于PWM整流器双闭环控制方法建立了单台充电机输入阻抗模型，基于线路分布式参数模型建立了电缆电路的等效阻抗模型。然后，建立了含多台充电机的电动汽车充电站并网模型，并结合节点参与因子和元件灵敏度指标给出了电动汽车充电站并网谐波谐振分析流程。最后，以实际的局部配电网为算例，结果表明本文所提方法能够快速解析电动汽车充电站并网的谐波谐振情况，通过计算元件归一化灵敏度值验证了电缆对地电容和充电机直流输出电压对谐振具有较高参与度，规划人员在规划设计时应重点考虑上述因素。

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