中国西北地区的经济社会发展长期以来受到水资源短缺问题的困扰。当前在能源转型的大背景下，西部地区丰富的风、光新能源资源的规模化开发受限于电力系统调节能力制约。为统筹解决水资源短缺和新能源开发受限这两个难题，提出了兼具跨流域调水和储能电源双重功能的新型抽蓄概念，并基于此设计了从西南“五江一河”到西北的绿色蓄能跨流域调水工程。工程年调水量400亿m3，全长1.1万km，新增抽蓄装机6.5亿kW，水力发电装机1.9亿kW。工程可满足新增10万km2耕地的用水需求，满足15亿～20亿kW新能源灵活性调节要求，具有显著的社会经济环境效益。

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针对模块化多电平换流器型柔性直流输电（modular multilevel converter based high voltage direct current,MMCHVDC）系统中频发的高频谐振现象，提出将矢量电流控制（vector current control,VCC）切换为功率同步控制（power synchronization control,PSC）以抑制其高频谐振的控制策略。首先分析了矢量电流控制下MMC产生高频谐振的机理，并实现了高频谐振现象下由矢量控制到功率同步控制的切换。然后，通过频率扫描得到MMC在功率同步控制下的高频阻抗，并通过系统稳定性判据对电网阻抗和MMC高频阻抗的特性进行分析，从而判断系统发生高频谐振的可能性。最后，通过仿真分析验证了功率同步控制对抑制MMC高频谐振的有效性。

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针对电动汽车（electric vehicle，EV）大规模接入电网充电造成的过载风险问题，提出了计及预测负荷和用户需求差异的电动汽车实时优化策略。首先，根据签约与否将入网EV分为签约用户和非签约用户，通过分析实际场景将非签约用户纳入为需求响应对象，并根据用户的充电需求差异将其分为不同类别并建立相应的模型。其次，引入非签约用户响应概率与补偿电价的关系模型，建立聚合商和用户的补贴机制，根据电网需求和各类用户潜力制定各时段的实时调度方案。然后以配电网控制目标功率为约束，以聚合商盈利增比和用户平均收益增比为综合优化目标，采用粒子群算法分时段求解参与需求响应的EV充电功率。最后，经过多组仿真分析，证明了所提优化策略在削减负荷峰值的同时可以兼顾聚合商和用户的收益，验证了所提实时调度策略的有效性以及适用性。

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随着数字新基建的不断发展，数据中心单机柜功率密度不断增加，数据中心耗电量大、用电成本高的问题也越来越突出。将数据中心有序向清洁能源丰富的西部转移，不仅可促进数据中心绿色发展，就地消纳风、光等绿色能源，而且能减少线路上远距离传输的功率。在此背景下，研究数据中心对电网规划的影响非常有意义。首先，考虑数据中心负荷情况，建立了数据中心的能耗模型，并根据风电场与光伏电站出力的概率密度函数，构建考虑数据中心在内的电网规划双层模型。上层以每条线路是否建设为优化对象，以线路投资费用最小为目标函数，得到电网规划方案。下层按照网架结构并考虑数据中心用能特性，以储能系统的投资成本、风光未利用惩罚成本之和最小为目标函数对储能系统进行优化配置，将储能系统容量返回上层作为系统潮流约束的一部分进行下一次优化。采用改进型粒子群算法和YALMIP联合求解。最后，用改进的18节点算例系统验证了所提模型与方法的可行性和有效性。

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为实现“双碳”目标，缓解环境压力，综合能源系统（integrated energy system，IES）已成为能源转型的重要发展方向之一。考虑到电转气（power-to-gas，P2G）技术引入的氢气、合成天然气等多类型供气源混合的问题，传统的IES能量流计算已无法确定混合后的燃气品质是否达标，无法量化其对IES中的节点压力、电压等参数影响。为此，提出了一种计及气体成分变化的电-气-热综合能源系统能量流计算方法。首先，将气体相对密度和热值建模为迭代变量，给出了混合气体的相对密度和热值的节点偏差方程及求解流程，为IES中多种供气源及其混合问题提供了通用模型；其次，提出了扩展牛顿-拉夫逊求解方法，给出反映耦合关系的扩展雅可比矩阵，以实现更全面的能量流结果评估和运行分析；最后，通过算例验证了所提模型和方法可有效反映气体成分变化对耦合系统的影响。

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城市能源规划是引导城市能源供给侧和消费侧转型的顶层设计文件。结合城市能源规划研究和编制的实际复杂情况，自主设计了一套可复制、可推广的城市能源规划前期研究方法体系，为城市能源规划工作提供实用指导与参考。梳理了规划前期研究的4个阶段，提出能源供需形势情景量化分析的“6步骤”，提出基于约束条件分析、趋势预测分析和专家研判分析的转型潜力“3Y”分析法。最后基于S市的能源发展历史成效与未来形势，使用提出的方法学量化研判S市的能源供需形势，基于情景比较结果提出能源变革发展目标、重点任务和保障措施等建议。

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考虑综合智慧能源系统管理中电负荷和热负荷的可调度价值，提出了一种考虑电热多元负荷需求响应的综合智慧能源系统协同优化调度模型及方法。首先，利用用户对供热舒适度感知的模糊性及热网在传输过程中的热惯性，将热负荷作为能源系统中的柔性负荷加入到综合智慧能源系统的优化调度中。同时，综合考虑了电负荷与热负荷的不同类型的需求响应，构建了电热多元负荷综合需求响应模型。其次，引入能质系数将能量的“质”和“量”相结合，以系统用能效率最优为目标函数，考虑正常运行条件下电气热系统运行约束，建立了综合智慧能源系统协同优化调度模型，采用量子粒子群算法对模型进行分析计算。最后，利用IEEE 9节点系统、20节点天然气系统和6节点热系统为算例进行分析，验证了所建模型及方法的合理性和有效性。

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随着可再生能源资产交易量的迅猛增长，人们对新能源资产交易方式、交易周期、交易风险和可信度提出了新的要求。基于现有新能源产业链和生态圈以及新能源资产交易系统平台的状况，对可再生资产交易体系进行研究，对交易的参与方、交易流程、规则以及支撑技术进行了系统性梳理，提出基于区块链的新能源资产交易体系建设思路，给出新能源资产交易的业务流程和要求，对新能源资产交易推进过程中需要关注的要点进行了阐述。该研究旨在推进科研、产业、金融以及监管等环节对新能源体系的协同构建，解决新能源资产交易平台的关键技术问题，为新能源资产便捷化流通提供有效的系统性支撑。

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生态环境部于2020年印发了发电行业免费碳配额设定与分配实施方案，为控排企业免费碳配额核算提供了标准。目前全国碳市场已启动运行，此前对中国免费碳配额分配的分析均引用了大量假设，且计算精度有限。为此，编制了全国火电厂级精细度的碳清单，自下而上地辨识全国火电厂级煤耗、产能参数，并根据发电行业免费碳配额标准，计算以2020年为基准的碳清单，以此研究目前碳市场规则下免费碳配额在火电行业中的分配平衡性，对于分析现阶段碳市场运行状况、评价碳市场对电力系统的经济影响具有参考价值。分析结果表明，当前中国免费碳配额发放整体盈余，各等级机组免费碳配额平衡的差异一定程度上体现了当前碳市场政策“鼓励清洁机组多发”的导向，但盈余量的分布呈现机组类型、地区间的不平衡特征。针对免费碳配额的不平衡性，给出了中国碳市场优化调整的方向和建议。

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能效法制化为能源管理、效率提升与法律约束三方领域的协同，其清晰行为目标的发展应属关键。一方面，能源效率正当管理的客观需求与此类目标的明晰优势形成改革必要性；另一方面，目标发展扎实的理论基础与丰富的国内外经验形成改革可行性。改革者需首先形成以指导思想、基本原则与价值观为内容的价值体系，进而构建宏观目标、细化标准与实现方式相结合的目标主体。此外，公权机关需构建全面化、层次化、规范化的宏观能源立法体系，修改、补充必要的操作性规定，并打造具备实质约束力的监管机制，由此配套支持能效法制化目标的顺利作用。

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