全球能源互联网骨干网架是实现全球各洲各国电网互联互通，清洁能源全球配置、互补互济、高效利用的战略通道，其规划研究对建设全球能源互联网具有重大意义。首先对全球电力供需进行分析预测，结合清洁能源资源禀赋及开发方式，在各洲能源互联网规划的基础上，提出全球电力流格局，进而提出全球能源互联网骨干网架规划。最后，对全球能源互联网骨干网架的资源负荷时空互补效益和投资规模进行分析和估算。

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应对气候变化、解决环境污染、加快能源转型已日益成为全球共识，全球能源互联网为加快全球能源转型提供了解决方案。为系统了解全球能源互联网在各国的发展成效和进程，提出了全球能源互联网发展指数，从电力互联、绿色低碳和能源经济社会环境协调发展三个维度系统反映各个国家能源电力系统发展水平。采用了对数极差法对传统数据标准化方法进行了改进，改进的方法相比传统极差法对统计国家数量多、数据离散程度大的情况具有更好的适用性。最后分析了经济发展、绿色低碳发展及电力互联发展的相关性及区域分布特征和规律，以期为各国政府、国际组织、企业、研究咨询机构等制定政策、规划研究、投资咨询提供基础性和前瞻性参考。

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利用阿拉伯半岛地理和资源优势，将富裕清洁电力向周边国家和地区输送，对全球清洁能源的高效利用和海湾地区能源可持续发展具有重要意义。调研了海湾六国能资源储量和电力供需现状，结合海湾六国可再生能源开发潜力，提出了近、中、远期海湾六国向北非、欧洲和南亚方向的输送清洁电力的方案设想，提出了联网的路径、输电距离、输电容量和拟采用的输电技术。通过初步的技术经济比较，对不同输电方案进行了比选分析。最后梳理了各阶段联网方案的关键技术。综合考虑政治、经济和技术因素，海湾地区清洁电力向欧洲方向送电采用特高压直流方案经济性更优，向南亚方向采用沿伊朗近海的路径方案可实施性更高。

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近年来，中国风电并网容量不断增大，出现了严重的弃风现象，随着各类技术可行的灵活性措施提出，亟需研究经济合理的措施组合以降低弃风量。为此，提出一种提升风电消纳能力的电力系统灵活性措施的经济性评估方法。首先，构建基于成本效益的经济性评价指标，即减少风电弃风量的单位成本，以量化各类灵活性措施对提高电网风电消纳能力的效果；然后，采用时序生产模拟模型量化分析系统的年度弃风总量，生产模拟模型考虑常规电源、风电及负荷，以小时为仿真粒度进行机组组合和经济调度；最后，构建了灵活性措施的年化成本模型。提出的指标及其评估方法具有较好的普适性，能够量化评估各类系统灵活性措施针对缓解弃风的经济性，并获得成本最低的组合方案，对能源主管部门制定针对性的政策措施具有指导意义和应用价值。

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近年来中国新能源消纳矛盾日益突出，新一轮电力体制改革为缓解新能源消纳困局提供了新的契机。文章着眼于市场过渡期如何采用市场机制促进中国新能源消纳，在分析市场过渡期中国新能源消纳模式、机制现状及存在问题的基础上，重点提出日前发电合同转让、基于日前预挂牌的电力平衡机制等市场过渡期促进中国新能源消纳的短期交易机制，为完善新能源消纳的市场机制提供参考。与此同时，提出新能源参与市场消纳的配套机制与支撑技术，包括加强企业经营经济效益考核；适应市场方向，完善新能源补贴政策；加强新能源功率预测，提高新能源发电参与市场的能力。

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风电供暖是提升风资源利用水平的重要举措，但在传统模式下，碍于供暖企业投资成本、电网和风电企业经营效益、采暖用户期望电价等制约因素，各方参与意愿不高，制约了风电供暖的大规模推广应用。从电力平衡角度重新解读风电供暖的物理属性，从推动电力体制改革以及促进电力系统源—网—荷协调的角度出发，经研究提出了以“回归电力、市场购电”为核心理念的风电供暖模式以及具体实施方式，即通过市场手段发挥电网的基础作用，缓冲风资源与热负荷不平衡，进而实现二者的解耦。上述策略在张家口可再生能源示范区实施，提升了风电参与供暖的积极性，降低了用户购电成本，为风电供暖推广实施提供实践范例。

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在城市高可靠性供电方式下，城市重要用户专门配置的应急电源利用率低下，资源浪费严重。随着未来电网的发展，分布式电源在城市日趋普及，将其兼做应急电源是解决传统应急电源闲置问题、进一步发挥分布式电源作用的有益尝试。提出了一种计及分布式电源的城市重要用户应急电源优化配置方法，以城市分布式电源的类型与特点确定其应急工作方式，利用多人决策AHP方法量化用户重要性，然后基于区域电网结构，以等效重要负荷最大为最优目标，以有功功率平衡为约束，通过遗传算法求解来划分应急孤岛，对进入计划孤岛的重要用户依据允许断电时间进行传统电源配置的容量调整。算例表明，此配置方法能有效利用分布式电源就地应急的能力减少传统备用电源的配置容量，分布式电源利用率受其与重要用户相对位置的影响。

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为了解决不同电力不同信息大区业务的QoS质量保障以及满足电力系统安全防护规定问题，提出了基于电力业务特征的资源分区概念，通过为精准控制类业务、一般控制类业务和其他一般业务分配不同的物理资源池，来提高业务服务质量并保证不同信息大区业务的隔离度。考虑到现有电力无线网络覆盖的丰富性，提出基于业务特征感知的异构网络选择算法并进行仿真，算法不仅考虑到业务特征同时考虑网络特征。该算法计算简单且复杂度低，能够减少系统处理时延，提高无线网络的服务质量，仿真结果表明了算法的优越性。

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由于柔性直流电网具有低阻尼的特点，直流侧发生短路后故障电流上升速度极快。若不能限制电流上升速率、及时切除故障，会造成设备损坏，同时将会造成换流站闭锁，影响供电可靠性。本文通过分析直流系统故障清除条件，提出了基于电阻型超导限流器和混合式直流断路器配合的故障处理策略。参考实际工程参数，在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了双端伪双极VSC-HVDC系统，验证了所提保护策略能够在发生极间短路故障时快速隔离故障线路，并实现换流站的故障穿越，对故障清除后系统恢复具有积极意义。

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低全桥子模块配比的混合式模块化多电平换流器（modular multi-level converter，MMC）应用于高低阀组拓扑结构的特高压柔性直流系统时，在单阀组在线投入/退出过程中存在半桥子模块持续充/放电引起的子模块电压不均衡问题，严重影响系统安全。通过详细的理论分析，指出阀组投入/退出过程中桥臂电流不存在过零点是导致半桥子模块持续充放电问题的本质原因。为此提出了基于环流注入的单阀组投/退过程中的均压控制，在阀组投退期间控制MMC产生一定的相间环流，人为创造正负交替的桥臂电流，为半桥子模块充、放电提供条件，并具体分析了注入环流的幅值和相位。最后，基于Matlab/Simulink进行了仿真，仿真结果论证了基于环流注入的均压控制策略的有效性和可行性。

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直流断路器是多端直流输电系统可靠性控制的关键设备，实际工程中不同区域、不同设备的故障各有特点，对直流系统的影响也不尽相同。基于一种具有限流功能的混合式直流断路器，首先描述了该直流断路器的分断和限流控制原理，而后针对实际工程中不同情形下的瞬时性故障和永久性故障，提出一种差异化可靠性控制策略，能够有效避免系统因瞬时故障而造成不必要的停运，在永久故障下也可以为其他设备动作以及控制策略的进行争取时间，增强系统运行的可靠性和稳定性。最后通过PSCAD/EMTDC仿真分析，验证了该控制策略对短路电流的有效控制和不同故障类型的处理效果。

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特高压直流输电系统在受端交流故障情况下的换相失败仿真结果有时会与实际运行情况有所差异，其原因之一在于仿真模型没有计及实际工程中使用的换相失败预测控制。在阐述特高压天中直流工程发生的两起特殊事件的基础上，详细分析了换相失败预测控制模型对特高压直流仿真结果的影响，通过搭建包含换相失败预测控制的直流输电模型对这两起事件进行了准确的仿真反演，发现换相失败预测控制在交流系统励磁涌流下会频繁动作，造成直流功率波动，并提出了能躲过励磁涌流的换相失败预测控制改进措施，仿真验证了该改进措施的有效性。

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