碳达峰、碳中和的深层次问题是能源问题，能源转型是全社会推进“双碳”战略的重点，核心是建立以可再生能源为主体的能源电力系统。构建以新能源为主体的新型电力系统是一个循序渐进的过程,传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上，但以风电、光伏为代表的可再生能源具有波动性和间歇性特点，大规模并网给电力系统带来了稳定性和可靠性挑战。在构建新型电力系统的过程中，必将产生一系列优秀的科研成果。

　　为支撑“碳达峰、碳中和”目标的实现，推动能源电力领域关键技术研究，促进技术创新、政策创新、机制创新、模式创新，《电网技术》开设了“支撑碳达峰、碳中和的能源电力关键技术”专栏，小编整理了2021年本刊刊载(含网络出版)的相关领域创新成果，以飨读者，另真诚欢迎国内外相关领域的专家学者以及国家级科研计划承担单位踊跃投稿！

　　摘要：我国电力供需逆向分布特点，以及跨区跨省输电网架的建立，一定程度上决定了我国电力资源的优化配置方式。随着我国双碳远景目标的逐步明确，建立全国统一电力市场化运营体系的重要性进一步凸显。针对欧美等成熟运营电力市场的市场发展历程、市场主体激励方式、市场设计基本思想、市场出清结果安全性、市场出清机制与时序衔接等核心问题开展分析，考虑碳减排目标给各国市场运行的影响，分析了碳减排约束下欧美电力市场的融合发展，基于我国层级调度、省间省内差异性输配电价体系、省为电力平衡责任主体等不同于国外的市场运营基础条件，分析了全国统一电力市场建设的关键问题，并提出了解决思路，可为我国电力市场设计提供决策参考。

　　摘要：为解决高比例新能源消纳问题以及通过市场价格信号引导用户用电行为,甘肃双边现货市场于2021年年初开始建设,并于2021年5月开展结算试运行。基于甘肃双边现货市场2021年5月运行数据,从市场结构、市场行为、市场交易维度深入分析了市场运行情况,总结了市场运行规律。首先,从中长期交易衔接机制、现货市场组织方式、价格与结算机制层面分析甘肃双边现货市场体系架构。其次,基于市场实际运行数据,从市场结构、市场行为、市场交易维度分析了市场运行状况。然后,在引入用户报量报价参与市场后,通过对比单边市场出清结果与双边市场出清结果,分析了用户参与现货市场前后的用电成本与用电行为变化情况。最后,总结了现阶段市场运行经验以及问题,并提出了后续市场完善建议,可为我国现货市场建设提供经验参考。

　　单位：1. 上海电力大学电气工程学院；2. 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院

　　摘要：在清洁能源低碳转型的迫切需求下，评估配电网对分布式电源、电动汽车、储能等接入体的承载能力对构建新型电力系统意义重大。首先，从多元化接入体的用能特性入手，根据可控性及能量交互方式对接入体的特性进行统一描述。进一步分解接入体特性曲线，得到分量矩阵。其次，应用相似性度量方法分析接入体特性与配电网承载能力之间的关联关系。在计及接入体间的能量交互深度的基础上，计算接入体特性与负荷水平间的相似度指标。为实现接入体最大限度地参与到能量交互过程，建立了以相似度最优和新能源消纳量最大为目标的两阶段优化评估模型。最后，通过对IEEE33节点测试系统进行仿真，验证了所提评估方法能够保证接入体的能量交互水平，为双碳背景下接入体的接入提供指导。

　　摘要：推动可再生能源替代化石能源是实现碳达峰、碳中和目标的有力举措。为了降低大规模风电替代传统能源接入电网的波动性影响，需合理优化接入点周边输电网结构以保证系统在不确定场景下的稳定性。本文应用人工智能技术，提出了一种考虑风电替代可靠性与经济性的深度强化学习输电网结构优化方法。首先，考虑大容量风电场出力波动性提出了风电场接入K阶电气介数熵均衡度用以评估风电场邻近区域潮流均衡度。其次，以马尔科夫决策视角构建了一种可交互式求解的输电网结构优化强化学习模型。最后，通过在改进的IEEE RTS 24系统中模拟大容量风电替代场景，应用DDQN深度强化学习算法求解输电网结构优化方案，验证了该方法的优越性与有效性。

　　单位：1. 中国矿业大学电气与动力工程学院；2. 江苏省煤矿电气与自动化工程实验室(中国矿业大学)；3. 国网常州供电公司

　　摘要：面向我国“30·60”双碳目标下的能源革命和煤矿用能低碳化的迫切需求，根据煤矿生产场景，利用煤矸石、瓦斯、乏风等衍生资源，抽象出衍生资源利用设备特性，建立煤矿综合能源系统配置–运行多目标双层优化模型。在日内运行阶段基于日前预测数据，考虑能量转换、设备启停等物理约束，最小化系统运行经济成本；在配置规划阶段基于日运行成本，考虑资源、设备容量约束，进行碳排放与经济效益的多目标优化配置。提出多种群协作的NSGA-Ⅱ算法，在双层优化框架下进行两阶段滚动优化，生成煤矿综合能源系统的多目标配置方案Pareto解集。以我国山西省太原市的某真实煤矿为例建模，采用现场生产数据进行算例分析，验证所提模型和方法的有效性，并分析了各类衍生能源利用对于煤矿综合能源系统节能减排的影响。

　　单位：1. 储能技术工程研究中心(北方工业大学)；2. 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院；3. 广东电网公司电力科学研究院

　　摘要：随着“30·60碳达峰-碳中和”战略的提出，新能源逐步成为主力电源。储能技术作为平抑新能源波动、提升消纳能力的主要途径备受关注，但受经济性制约使其难以实现规模化推广。而退役动力电池梯次利用产业链逐步延伸，全寿命周期覆盖利用，有望成为破解这一困境的有效手段。依据现有的新能源汽车的保有量，每年至少有约30万吨退役的动力电池需要处理。合理的筛选聚类是快速消纳大规模退役动力电池的有效手段，但电池种类不同、状态多样、工业化筛选方法缺失，不同应用场景下的筛选方法有待研究。本文首先梳理了双碳目标下的退役电池梯次利用的政策部署，并就典型梯次示范工程功能进行分析。对退役电池筛选聚类技术的研究现状进行总结，以期为后续实现快速精准筛选开展更深入的研究提供借鉴参考；其次，对面向退役动力电池的聚类算法以及评价方法进行了比较分析，明确了其优缺点、适用范围及评价指标；然后，建立了退役电池场景适用性评价体系，分析提高退役电池筛选的场景匹配度的方法；最后结合我国双碳战略目标对退役电池的筛选应用进行总结。

　　单位：1. 长沙理工大学电气与信息工程学院；2. 能源互联网供需运营湖南省重点实验室；3. 中国电力科学研究院有限公司

　　摘要：在能源转型及“碳达峰、碳中和”目标背景下，构建以氢能为能量转换媒介的综合能源系统（integrated energy system with hydrogen energy，H2-IES）具有减少环境污染、提高能效水平的重要意义。为充分发挥氢能在综合能源系统中的效用，提出了一种考虑电热柔性负荷及氢能精细化建模的H2-IES低碳运行方法。首先，分析了氢能利用机理，建立了氢能利用的精细化模型；其次，考虑电/热负荷柔性用能特征，及柔性负荷参与负荷调节对系统优化运行的影响，建立了电/热柔性负荷模型；最后，综合考虑系统外购能、运维、碳惩罚、柔性负荷调节补偿成本，以总运行成本最低为目标，提出H2-IES低碳优化运行模型。算例结果证明，相对于传统线性化建模及热电联产供能方式，所提H2-IES优化模型及策略能够有效降低运行成本、减少碳排放，具有较高的经济性与环保性。

　　摘要：在新能源高渗透系统规划阶段计及源荷储灵活性资源协同优化可以有效提升系统整体灵活性，促进新能源消纳，推进“双碳”目标的实现。基于灵活性供需能力分析，提出了一种考虑灵活性需求的新能源高渗透系统规划方法。综合考虑规划决策和运行模拟，将灵活性资源调节效益和碳贸易收益纳入优化目标，构建了多时间尺度协调优化规划模型。采取分解协调和多阶段迭代优化结合的方法求解可以简化问题规模，统筹规划风光火多源与源荷储灵活性资源。通过算例应用验证了所提方法能够实现资源的优化利用，在满足灵活性需求的同时实现经济性与环保性更优，提高系统的新能源消纳能力。

　　单位：1. 湖南工业大学电气与信息工程学院;2. 国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)

　　摘要：孤岛微电网可就地消纳清洁能源,实现一定范围内的零碳电力供应。但由于孤岛微电网没有大电网的支撑,高比例分布式能源由电力电子变流器接入又导致其缺乏惯性,运行时难以同时实现频率稳定、供电可靠和新能源高效消纳。针对含储能和氢燃料电池的孤岛微电网,结合主从运行模式与对等运行模式的优点,提出一种基于组网型电源协调控制的混合运行模式。储能和氢燃料电池控制为组网型电源,分别采用恒压恒频控制和虚拟同步机控制,其他清洁能源作为随网型电源采用恒功率控制。功率协调算法中将储能荷电状态作为氢燃料电池的功率调节参考,并引入功率微分项改善动态调节性能,实现储能与氢燃料电池的弱通信协调运行。MATLAB/Simulink仿真结果表明,所提方法可以兼顾孤岛微电网的频率稳定性,运行可靠性和新能源利用率,证明了混合运行模式与功率协调策略的正确性和有效性。

　　《基于等效开环过程的计及主动频率支撑的风火耦合系统次同步振荡分析与抑制》

　　单位：1. 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)；2. 华中科技大学能源与动力工程学院；3. 国网辽宁省电力有限公司

　　摘要：为适应可再生能源大规模并网需求，可再生能源需要提供主动频率支撑，但主动频率支撑控制可能会诱发如今普遍存在的风火耦合系统中的次同步振荡。针对这一问题，本文首先基于等效开环过程理论将计及主动频率支撑控制的风火耦合系统模型各回路进行解耦，得到单输入单输出系统。基于此，提出了一种改进的适用于振荡分析的判据。相比原判据，所提判据能通过特征传递函数对应伯德图的相位特性来判断耦合系统是否发生次同步振荡。通过所提判据判断结果，基于相位补偿原理，提出了相位重塑控制器以提升耦合系统在次同步频率范围内的稳定裕度，避免次同步振荡的发生。最后仿真验证了所提判据的有效性，进一步地，时域仿真与RT-LAB实时仿真结果表明所提次同步振荡抑制策略可在保证耦合系统稳定的前提下达到较好的调频效果。

　　单位：1. 浙江大学电气工程学院；2. 浙江省太阳能利用及节能技术重点实验室；3. 浙江浙能技术研究院有限公司；4. 萨斯喀彻温大学电子与计算机工程系

　　单位：1. 电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司);2. 国家电网有限公司华东分部

　　摘要：宽频振荡是高比例新能源电力系统中的一个重要问题,截至目前,振荡的分析和抑制仍然是研究热点。首先,基于电压源型换流器（voltage source converter,VSC）接入弱交流电网时的单输入单输出（single-inputsingleoutput,SISO）传递函数模型,分析了低频振荡频率的影响因素和振荡阻尼特性;其次,提出了一种基于积分重置控制的外环增强阻尼控制策略,通过补偿锁相环（phase-locked loop,PLL）在弱电网下引起的相位滞后来提高VSC接入弱电网时的阻尼和系统稳定性,并提出了基于灵敏度分析的参数选择方法;最后通过时域仿真和RTDS仿真验证了提出的增强阻尼控制器的有效性。

　　单位：1. 山东科技大学电气与自动化工程学院；2. 电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学)；3. 国网能源研究院有限公司

　　摘要：具有强不确定性特征的风电渗透于各级电网，而传统的电、气、热能源系统相互分离、输配电网分级调度的运行模式难以挖掘全网资源实现全局最优的调度策略，从而影响风电的消纳能力。为此，本文提出了计及电-气-热综合能源系统的输配协同机组组合模型。首先，根据电-气-热IES多能耦合特性和输-配物理互联特征构建协同优化框架，确定全网统一分析和分布式优化的基本思路。在此基础上，对电-气-热三网耦合系统的输配协同优化调度进行逐层建模。然后，基于此模型，以联络线交换功率作为耦合变量，将其等效为虚拟能源站，并采用目标级联分析法实现对考虑电-气-热IES的主动配电网与输电网的解耦和分布并行优化求解。此外，针对天然气管道气流Weymouth方程的非凸性，采用增量分段方法将本文模型转换为混合整数线性规划问题。最后，以T6D2系统和T118D10系统为例，验证了所提模型和方法的有效性。

　　摘要：针对在新能源场站聚集地区配置大规模共享储能，研究储能系统的优化运行问题，使其在承担多个新能源机组一次调频义务的前提下，最大限度利用自身调节能力参与辅助.服务市场，提供二次调频等服务。基于调频服务市场规则，保证调频服务质量的前提下，以储能系统利润最大化为目标，综合考虑储能寿命、电量维持等因素，建立了储能系统在日前市场的调频容量与基准功率申报决策模型，并将其转换为混合整数线性规划的形式，能够使用成熟软件进行求解。利用历史数据进行仿真验证，结果表明所提出的方法能够有效利用储能系统的能量、功率容量，在承担新能源场站一次调频义务的同时，具有提供二次调频、参与峰谷套利从而获取收益的能力。

　　单位：1. 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院；2. 中国电子科技集团公司第五十二研究所；3. 直流输电技术国家重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司)

　　摘要：全直流海上风电场是发展大规模远距离海上风电的重要技术手段之一，其核心装备是连接中压直流汇集端口和高压直流送出端口的高压直流变压器，但目前面临高电压应力、大电流应力和高升压比等技术挑战。本文提出了一种基于子模块桥臂、晶闸管阀和二极管阀的混合型模块化高压直流变压器拓扑，子模块桥臂可分别并联至中压直流端口均分大电流及串联至高压直流端口均分高电压，晶闸管阀和二极管阀辅助拓扑实现并联和串联的换流。相比于其他高压直流变压器拓扑，所提拓扑具有效率高、轻量化和安装容量小等优点。此外，本文分析了晶闸管阀未可靠关断引起的拓扑换流失败的故障特性和故障电流清除过程，提出了故障穿越策略以提高拓扑的工作可靠性，并研究了故障穿越过程的影响因素及参数选取。最后，通过仿真和实验验证了所提拓扑结构和故障穿越策略的可行性。

　　摘要：针对分布式电源集中优化调度难以解决隐私保护的问题，提出一种基于多智能体深度强化学习的分布式优化调度方法。该方法可自适应源荷不确定性，在源荷随机波动的情况下实时给出优化调度策略。首先，阐述了基于通信神经网络架构的多智能体深度强化学习方法原理。然后，提出基于多智能体深度强化学习的分区分布式优化调度框架，以日运行成本最低为目标构建日前优化调度模型，并考虑各种运行约束。继而，采用近端策略优化算法对该模型进行离线训练，利用训练好的模型进行在线优化调度决策。最后通过改进IEEE33节点算例进行仿真验证，结果表明，各自治区域在仅利用局部通信的情况下即可计算出各自的近似全局最优解。

　　《无锁相环直接功率控制下双馈风电与VSC-HVDC互联系统高频振荡抑制技术》

　　摘要：随着风电和柔性高压直流输电的快速发展，风电大规模接入柔直输电的互联系统会面临宽频带的振荡问题。基于无锁相环直接功率控制的双馈风电系统可以去除锁相环，以降低锁相环带宽内的失稳风险，但其宽频带频率耦合特性会影响风电系统高频阻抗。针对无锁相环直接功率控制的双馈风电与电压源型高压直流输电系统（VSC-HVDC）高频稳定性问题，首先根据相序阻抗模型分析控制延时对系统高频阻抗的影响规律；进一步地，基于VSC-HVDC阻抗模型和双馈风电场等效单输入单输出阻抗模型研究了互联系统高频谐振发生机理，并提出基于延时消除的双馈风电系统阻抗重塑方法，避免因延时引发的高频谐振。仿真验证了研究内容的正确性。

　　摘要：分析现有含新能源系统频率模型进行仿真验证,发现其在部分工况下误差较大。通过在现有模型基础上增加原动机限幅环节,区分系统有效调差比例系数与有效惯量比例系数,提出了考虑限幅环节含新能源系统频率模型与简化聚合模型。通过典型系统算例表明,所提2种模型在不同新能源接入比例与类型下均有较好拟合预测效果,能够反映系统整体惯量和一次调频特性。通过实际含直流电源与新能源共同馈入电网算例表明,所提简化聚合模型可准确地反映系统频率变化情况,具有工程应用价值。

　　摘要：随着高比例新能源发电越来越成为当前力争实现碳达峰、碳中和目标下的主力电源,特高压直流输电工程的陆续投运和大规模新能源的集中接入使得直流故障引发的暂态过电压问题日益凸显,严重威胁电网设备安全,影响特高压直流输电外送能力。新能源机组在暂态过程中的故障穿越特性作为与过电压水平密切相关的重要因素,亟待展开深入研究。从直流故障扰动后系统出现暂态过电压的机理出发,详细介绍了风电机组的低电压穿越特性及相关变量参数,通过某特高压直流输电工程中直驱永磁风机的算例展开了机组故障穿越控制参数对电压暂态特性的敏感性分析,并提出了风电机组控制策略和模型参数的优化建议。研究成果可为当前高占比新能源并网形势下电网的安全稳定运行提供参考。

　　摘要：随着分布式光伏大量接入,储能、电动汽车、可平移的主动负荷等多种资源均参与到配电网调度之中,配电网亟需在消纳可再生能源的同时降低调度成本。针对光伏出力不确定性和复杂多资源接入下的配电网调度问题,提出了基于模糊集理论和改进二阶锥方法的日前-日内两阶段调度模型及求解算法。首先利用历史统计数据,基于event-wise模糊集理论构建了光伏出力不确定性调度模型,并进一步提出了考虑多类型主动负荷、电动汽车、储能在内的多种调节资源协同的日前-实时两阶段优化调度模型。日前调度采用改进的鲁棒随机优化方法求解,有效处理分布式光伏的不确定性影响,实现光伏消纳最大化的目标;实时调度则提出了二阶锥边界修正迭代算法,综合利用主动负荷响应、电动汽车多种手段追踪匹配光伏出力,实现以运行成本最小为目标的优化调度。最后,基于IEEE-33节点算例系统的仿真分析论证了所提方法的有效性。