能源互联网是以电力系统为核心，利用可再生能源发电技术、信息技术，融合电力网络、天然气网络、供热/冷网络等多能源网以及电气交通网形成的能源互联共享网络。能源互联网是促进可再生能源消纳，提高能源使用效率的重要途径。因构成网络多，特性差异大，能源互联网的规划、运行和控制面临大量难题。数字孪生是融合物联网技术、通信技术、大数据分析技术和高性能计算技术的先进仿真分析技术，有助于解决当前能源互联网发展面临的技术问题。首先介绍了数字孪生的基本概念，给出了能源互联网数字孪生的构建方式与可能应用；然后以能源互联网规划为例，详述了数字孪生技术解决的关键问题；最后，介绍了基于数字孪生的能源互联网规划平台—CloudIEPS，通过能源互联网规划案例进一步证明了数字孪生技术的重要作用。

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随着燃气机组的广泛应用和电转气技术的快速发展，电力系统与天然气系统之间的互动日益密切，电力-天然气耦合系统是在该背景下形成的用于描述两个能源系统紧密耦合的系统形式。该耦合系统除了具有两个能源系统分别的运行特性和安全约束外，还因系统间的耦合互动产生了新的特点和约束，亟需新的分析和控制方法，近年来已经获得了国内外众多专家学者的关注和深入研究。文章从电力-天然气耦合系统的建模仿真、优化规划、运行分析（优化调度、安全评估）的角度对当前的主要研究成果进行了综述，同时总结了目前国内外学者对耦合市场的探索，最终对当前研究的不足和未来的研究方向进行了探讨。

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碳市场是一种基于市场的节能减排政策工具，是有效控制和减少温室气体排放、合作应对全球气候变化的重要举措。在《巴黎协定》后各国“自下而上”自主减排新机制下，构建全球链接的碳市场受到越来越多的关注。文中介绍了全球主要链接碳市场发展现状，结合各国国家自主贡献（nationally determined contribution，NDC）减排承诺目标，采用可计算一般均衡模型，对主要国家独立碳市场和链接碳市场情景进行定量模拟。研究表明，全球碳市场链接能够降低全球减排总成本，但对各国的GDP、贸易产生非对称影响。中国、印度、巴西和俄罗斯等国的边际减排成本较低，具备丰富的低成本减排资源，链接后成为配额的出口国，在全球碳市场上出售配额，获得收益；而美国、欧盟、日本和韩国等国链接后成为配额的进口国，在全球市场上购买相对便宜的配额以降低减排成本。建议在未来全球碳市场链接设计中，综合考虑不同国家发展阶段、产业竞争力水平的差异，合理确定各国参与全球碳市场的程度和范围。

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气候变化形势日益严峻，给人类可持续发展带来巨大威胁和挑战。为应对气候变化，全球已有195个缔约方签署了《巴黎协定》，确定到本世纪末前实现 2 ℃温控目标。基于《巴黎协定》 2 ℃温控目标，对全球未来能源需求和供应进行了展望分析，提出了全球能源互联网应对气候变化的减排路径和能源情景。在构建全球能源互联网情景研究中进行了3方面的创新。一是利用S曲线及机器学习方法对工业、交通、建筑部门进行了终端用能需求预测；二是在综合评估模型MESSAGEix中，引入跨区域电力互联运算模块和模拟技术，对全球电力互联互通及清洁能源集约化开发利用进行建模分析；三是将全球能源互联网情景与其他实现《巴黎协定》2 ℃目标的情景进行比较，分析其特点和价值。

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随着电动汽车的普及和电池技术不断成熟，电动汽车作为分布式储能的应用前景日益受到关注。通过对电动汽车充放电功率的合理引导和调度，电动汽车可向电力系统提供调频、调峰等功率及能量型调节服务，从而提高电力系统对波动性可再生能源的利用水平。然而，各国对电动汽车储能潜力的定量评估研究较少，以往有限研究对不同车型种类、车主用车行为等因素的影响分析不足。因此，基于中国未来电动汽车发展预测，结合各类车型出行及停车行为特征，预测了未来大规模电动汽车储能潜力，并对电动汽车储能与可再生能源协同的效果进行了评估。此外，就电动汽车储能与固定式储能在电力系统中的功能定位问题进行了对比分析，为后续电动汽车储能发展战略及相关政策制定提供了决策参考。

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建设全球能源互联网（Global Energy Interconnection, GEI），有助于推动能源体系由化石能源向低碳可再生能源转型。为确定GEI战略的实施对全球碳排放的影响，文章以计量经济学理论为基础，提出STIRPAT（stochastic impacts by regression on population, affluence and technology）模型和向量自回归（vector auto regressive, VAR）模型相结合的一种全球碳排放预测方法。研究首先利用Kaya等式和灰色关联分析方法，对与全球碳排放密切关联的驱动因素进行分析并排序；在此基础上，建立了考虑单位能耗碳排放量的拓展STIRPAT模型，实现对能源转型过程中全球碳排放进程的预测，并利用向量自回归方法明确各驱动因素之间的相互作用关系；最后，针对3种GEI建设情景，利用上述模型预测全球碳排放进程，并对结果进行分析。

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首先简要概述英国交直流输电网的发展现状，然后从交流和直流规划两方面阐述了其理念和方法。交流电网规划方面包括未来电力能源情景的选择和制定、电网模型的建立、未来电网需求分析、电网规划技术性和经济性分析等，直流输电系统规划方面包括直流输电系统对交流输电网潮流阻塞成本的影响、直流输电规划的参考成本以及直流输电系统的经济性分析等，并分别给出了实践案例。最后结合英国电网规划的理念和方法，提出了其对中国电网规划的借鉴意义，以为中国未来电网规划工作提供对比和参考。

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分布式能源的增多进一步推进了电力系统配电侧的演化，而在系统权力逐渐下放的整体趋势下，配电市场的自主化程度也在逐步提升。然而，现有配电侧只能在大规模电网投资的前提下消纳、应用大量分布式能源。因此，需要引入分布式能源市场实现大规模分布式能源的并网，最大化分布式能源的价值。新兴配电侧市场的发展需要更多的配电系统管理以及进一步探究配电系统运营商（distribution system operator, DSO）的功能。现有DSO研究虽较完善地探究了未来DSO功能以及相关的系统管理角色，但大多基于DSO一次性实现其全部功能的前提，未将DSO发展看作一个动态过程，且未对DSO与其他层面管理机构的相互协作做充分研究。基于上述背景，针对配电系统演化进程的三个典型阶段，提出配电层电力市场的演化进程；归纳了未来配电网需要DSO承担的4项管理角色；分析DSO在配电市场自主化进程的不同阶段需扮演的角色及其具体管理任务，同时探究DSO与其他系统管理机构之间的责任划分与合作执行方式。以英国未来配电市场及其运营模式的探究为例，为其他国家与地区的分布式能源市场发展与相应市场监管体系建立提供借鉴。

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提出基于区块链技术的跨国电力交易的存证方法，确保市场主体隐私数据和交易申报、交易出清、交易结算等商业秘密数据不可篡改，交易过程可追溯，给交易中心、监管部门等提供有公信力的数据；提供双向账本，追溯能源和金融资产的流向；提供数据验证服务，确认数据的完整性和有效性；提供数据存证服务，识别数据被篡改的内容。以东北亚跨国电力交易场景为例，搭建了区块链案例，验证了跨国电力交易存证的可行性，为跨国电力交易所涉及的注册、申报、出清、结算数据存证提供了一种解决方案。

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电转氢技术可将富余的可再生能源电能转化为化学能，运用于电力系统中有望实现富余可再生能源的大规模消纳。氢在交通、发电等领域具有重要作用，但受限于燃料电池技术的成熟度，现阶段应用的规模较小，难以匹配富余电量的体量。同时，氢在化工领域具有较大的应用潜力，发展面向可再生能源消纳的电化工（P2X）技术，是解决可再生能源弃电问题的一条有效途径。针对电转氨、电转甲烷、电转甲醇及电转汽油4种主要电化工技术，从市场规模、技术路线、能源转化效率以及示范工程进展4个方面进行了综述，对比分析了4种电化工技术的能效、电耗、边际电价、等效产量及市场占比五大主要技术经济指标。基于低温电解技术路线的研究结果表明：电转甲烷与电转汽油技术综合能效较高（50%）；电转汽油技术最具经济性（边际电价为0.37元/kWh），但合成过程需要一氧化碳，碳排放与技术风险大；电转氨推广将对市场影响最大（17.18%）。此外，电转油的节煤意义显著（降低煤耗约2285万t），电转氨的环保意义显著（减少碳排放约3910万t），是未来电化工技术的两大重要发展方向。面向未来P2X技术的发展，同时对基于高温固体氧化物的高温电化工技术路线的方案与经济性进行了初步探讨与展望。

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筛选适宜建设风-光互补系统的地区，探究这些地区互补系统最优配比，有助于提高风、光资源的利用率、实现能源结构的绿色低碳转型。为了识别三北地区风、光资源的分布情况及其互补性，首先利用基于四维同化数据的可再生能源评估模型，定量估算三北地区风、光发电年平均容量因子值空间分布情况。研究发现风、光资源发电潜力均较大的地区集中在河北北部和内蒙古，并得到三北地区风、光发电最优比例及相应的互补发电出力平稳性水平；从中筛选出风、光发电潜力大，发电平稳性较高的3个点位作为潜在的风-光互补基地，结合京津唐用电数据，得出三地风-光互补系统净负荷波动最小时的风、光配比。

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