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欢迎阅读IEEE Transactions on Sustainable Energy期刊2026年issue2推送（第5期/共9期）。本推送共包含10篇研究论文，内容聚焦于新型电力系统与可再生能源集成领域的前沿技术，覆盖从控制策略、能量管理到故障分析与稳定性增强等多个重要方向。具体方法与技术包括：基于递归均衡网络的学习型控制、面向分层预测的可预测性引导协调、实时区块链赋能的数字孪生、针对耦合PDAE的半解析求解、以及利用张量分解的降阶建模与多种工程化变换器拓扑方案等。本期论文集中展现了学界在提升系统灵活性、鲁棒性与安全运行能力方面的最新进展，为高比例可再生能源电力系统的规划与运行提供了重要参考。
本期目录
📖 第1篇：基于递归均衡网络的直流微电网固体氧化物燃料电池新型学习型最优控制策略
📖 第2篇：一种面向分层风电功率预测的可预测性引导动态协调架构
📖 第3篇：一种面向虚拟电厂优化管理的实时区块链赋能数字孪生框架及能量交易估算
📖 第4篇：电-热综合能源系统动态能量流计算的半解析求解方法
📖 第5篇：基于张量的风电场动态等值建模聚类方法
📖 第6篇：基于信息物理跨空间理解与协同的多微网直流配电网有功功率控制
📖 第7篇：新型电力系统中基于聚合分布式光伏的主动快速功率-频率调节
📖 第8篇：适用于串联型海上风电系统交流故障穿越的能量转移变换器拓扑
📖 第9篇：可再生能源集成PEMFC系统的外部短路故障特性及安全影响分析
📖 第10篇：双VSG系统小扰动同步稳定性的解析分析与稳定性增强策略
📖 第1篇
📌 基于递归均衡网络的直流微电网固体氧化物燃料电池新型学习型最优控制策略
A Novel Learning-Based Optimal Control Strategy for SOFCs in DC Microgrids Using the Recurrent Equilibrium Network
作者：Yulin Liu，Ran Li，Wendong Feng，Herbert H.C. Iu，Tyrone Fernando，Xinan Zhang
本文针对直流微电网中固体氧化物燃料电池（SOFC）在存在模型不确定性及实时扰动时的控制不足问题，提出了一套基于反馈递归均衡网络的学习型LQR控制框架。总体技术路线为先在离线阶段利用系统历史与仿真数据训练一个能逼近未建模动态的递归均衡网络模型，然后在在线阶段用该模型对传统LQR控制器进行补偿，从而实现低延迟的实时控制。系统的输入包含测得电压、电流与外部扰动估计，输出为给定的控制指令；关键模块包括REN近似器、直接参数化的约束映射单元与在线补偿器。与常见的MPC或深度强化学习方法相比，该方案通过结构化收缩性约束明确保证了闭环稳定性，并通过直接参数化把原有的LMI问题转成标准随机梯度优化，从而避免了在线可行性检查的瓶颈。
实现细节方面，训练采用离线批量随机梯度下降，损失函数包含跟踪误差与稳定性正则项，额外加入了用于安全约束的惩罚项。文中对训练流程做了具体说明：数据预处理→特征归一化→REN网络训练（使用直接参数化消除LMI迭代）→基于验证集的早停与鲁棒性评估。关键超参数包括学习率、批量大小与收缩因子，其中收缩性约束被嵌入网络结构以确保闭环稳定；部署时计算复杂度极低，适配嵌入式平台的实现细节也在文中给出，包含固定点实现建议与周期内延迟保证。
实验采用硬件在环（HIL）平台在多种扰动工况下验证，包括温度扰动与阀门摩尔常数变化等。关键评估指标显示：在所有测试下平均绝对百分比误差（MAPE）均小于0.2%，且在线控制周期计算时间小于20μs；相较于LQR基线，电压MAPE降低约52%，功率MAPE降低约27%。此外，离线训练阶段自然纳入了燃料利用率安全约束，确保SOFC工作在70%–90%的安全区间内运行。本文结论表明该方法兼顾了实时性、稳定性与安全性，适合在资源受限的嵌入式环境中部署。
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📖 第2篇
📌 一种面向分层风电功率预测的可预测性引导动态协调架构
A Predictability-Guided Dynamic Reconciliation Architecture for Hierarchical Wind Power Forecasting
作者：Chuanyu Xu，Yi Wang，Xiaomeng Ai，Jiakun Fang，Lishen Wei，Shichang Cui，Jinyu Wen，Jiye Wang
本文面向分层调度背景下的风电功率预测协调问题，提出了一种以可预测性引导为核心的动态协调架构。问题场景是多层级（子节点→父节点）的风电功率预测需同时满足电力平衡约束又尽可能保留各节点高精度基础预测。整体框架先通过频域原理在训练阶段量化每个节点的预测可预测性（由低频到高频学习规律导出），以判断保留哪一级预测为基础；随后采用自底向上与自顶向下的混合聚合策略，并在必要时以约束神经网络（ConsNN）对低层预测进行调整以满足系统功率平衡。
在实现上，训练采用有频域分段的神经网络训练流程，损失函数包含基础预测误差、平衡约束惩罚与跨层一致性项；关键模块包括约束学习模块与协调门控单元，前者以自适应惩罚项驱动子节点向父节点靠拢，后者以门控机制严格实现功率守恒。训练细节覆盖特征选择（历史功率、风速频谱特征）、批量策略、正则化与早停等，以避免过拟合并提高跨模型泛化能力。
实验基于中国甘、陕、宁三省212个风电场的实测数据验证，比较对象包括传统经验法、最优组合法及若干神经网络协调策略。结果显示：在95.32%的节点上，本方法优于基准预测；在多层级和不同预测时域上均实现了精度提升。关键指标包括：节点优于基准比率=95.32%、整体误差下降幅度（多场景平均）可达显著提升（具体子案例中RMSE下降量级视数据而定）。文中还给出该架构在局部建模下的计算复杂度分析，证明其避免全局维度灾难且便于工程部署。
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📖 第3篇
📌 一种面向虚拟电厂优化管理的实时区块链赋能数字孪生框架及能量交易估算
A Real-Time Blockchain Enabled Digital Twin Framework With Energy Trading Estimation for Optimized Management in a Virtual Power Plant
作者：Khandoker Shahjahan Alam，A. M. A. Daiyan Kaif，Sajal K. Das，Guo Chen，Syed Islam，S M Muyeen
本文面向虚拟电厂（VPP）在面对分布式光伏、储能与灵活负荷时的信任与实时性难题，提出了一种轻量级的实时数字孪生框架，并将区块链用于关键数据与交易的可信存证。框架运行于靠近用户侧的硬件平台，集成MPPT与PI电压控制、SoC阈值管理等模块，实现对能量流的优化调度。孪生体输入包括预测的辐照/负荷、实时传感器数据及历史运行数据，输出包括优化调度、SoC曲线、电网稳定性指标与交易记录等；而区块链通过智能合约记录关键事件与交易以保证可追溯性。
实现上强调轻量化设计：将区块链账本与智能合约的写入限定为关键事件，避免将链操作嵌入实时控制回路以降低延迟。仿真与物理实验平台的构建基于MATLAB/Simulink与实验台，训练/验证流程包括预测模型的训练、MPPT参数调优与SoC阈值设定。关键实现要点为轻量链上存证策略与本地孪生-物理同步机制，这些措施使系统在保证可信性的同时保持了实时控制的可行性。
在物理平台验证中，孪生体与物理系统的吻合度高：均方根电压偏差约为1 V，交易能量偏差小于2 W（平均约0.1873 W）。此外，系统在保证可信记录的前提下避免了在线链操作对控制回路的影响，证明该设计在多用户与规模化部署场景下具有可行性。总体结论是提出的框架为去中心化且安全的VPP管理提供了一条可落地的技术路径。
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📖 第4篇
📌 电-热综合能源系统动态能量流计算的半解析求解方法
A Semi-Analytical Solution Approach for Dynamic Energy Flow Calculation of Electricity-Heat Integrated Energy Systems
作者：Yinqiao Liu，Haoran Zhao，Hang Tian，Luhao Wang，Ruiqi Wang，Jian Chen
电-热综合能源系统（EH-IES）涉及电力网络与供热网络的耦合动态，传统数值方法在求解耦合偏微分代数方程（PDAE）时往往需要密集网格与迭代，难以兼顾精度与效率。本文提出了一种半解析求解（SAS）方法，采用一维与二维广义微分变换（1D-GDT与2D-GDT）分别对电力与供热子系统建模，将原PDAE展开为显式的时间或时空幂级数表示，从而避免空间离散化带来的插值误差并实现不同时间尺度的无缝耦合。整体框架通过在子系统间交换半解析函数实现协同仿真，信息流为连续的函数系数而非离散样本。
SAS的实现包括模型变换、幂级数截断与递归求解三部分。训练/求解流程为：建立局部非线性模型→施行GDT展开→确定级数截断阶数→线性递归求解并在子系统间交换边界级数系数。关键实现要点包括幂级数截断策略与无迭代线性递归算法，这些设计使得算法在保证高保真度的同时显著降低计算复杂度并避免迭代带来的不确定性。
在独立供热网络与两个不同规模的EH-IES算例上验证，SAS结果与高精度有限差分基准高度吻合。性能方面，计算速度提升了约7.5–8.5倍（如DHN-1案例：SAS耗时0.346s，而精细网格FDM为2.956s）。误差方面，供热温度平均绝对误差达到10⁻⁴°C量级，显著优于粗网格FDM数个数量级。结论是SAS方法在保真度与效率之间取得了良好折衷，适用于大规模EH-IES的实时动态分析与运行优化。
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📖 第5篇
📌 基于张量的风电场动态等值建模聚类方法
A Tensor-Based Clustering Method for Dynamic Equivalent Modeling of Wind Farms
作者：Yihao Yang，Yijun Xu，Wei Gu，Lamine Mili，Bo Sun，Shuai Lu，Chao Shen
为解决大规模风电场详模计算代价高的问题，本文提出一种基于张量分解的聚类与等值建模流程。研究首先将风电场的机组动态响应数据构建为三维张量以保留时空耦合特征，然后采用CP分解并在时间维度引入平滑性与稀疏性约束以提取低维特征，最后在低维特征上进行K-means聚类并用容量加权均值法生成等值机组。该流程的核心在于用张量分解保留高维动态信息，从而实现更准确的降阶建模。
具体实现步骤包括：张量构建→带约束的CP分解→低维特征提取→聚类设计→等值参数计算。关键实现要点为约束CP分解与容量加权均值聚合，同时在等值汇集网络处采用改进阻抗与机端电压计算以降低暂态误差。算法复杂度分析表明，张量降维在大规模场景下具有比直接矩阵方法更好的可扩展性。
仿真结果覆盖多种风电场布局、故障类型及风速场景。与基于矩阵的聚类方法相比，当风速恒定时平均有功功率偏差降低约45%；在低电压穿越（LVRT）场景下，平均有功偏差较聚合方法降低约54%；所提汇集系统等值方法在功率损耗偏差上较现有技术降低超过72%。总体结论是张量方法能更有效捕捉机组间的时空相关性，从而显著提升动态等值精度与鲁棒性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11151821
📖 第6篇
📌 基于信息物理跨空间理解与协同的多微网直流配电网有功功率控制
Active Power Control for DC Distribution Network With Multiple Microgrids Based on Cyber-Physical Cross-Space Understanding and Co-Operation
作者：Bo Zhang，Dong Yue，Chunxia Dou，Dongmei Yuan，Lei Xu，Houjun Li
面对直流配电网中并网多微网与大量分布式资源导致的功率波动问题，本文提出一种基于信息物理跨空间理解与协同的有功功率控制架构。体系分为微网层的集中潮流约束控制与面向通信保障的网络匹配，以及分布式资源层的容错控制与双路径通信优化。该框架通过在物理潮流优化与信息传输策略之间建立灵敏度映射，实现控制指令的网络感知分配，从整体上抑制因通信或物理扰动叠加而产生的功率波动。
实现细节包含基于潮流约束的集中优化问题求解、用于评估数据重要性的灵敏度分析、以及在分布式资源侧引入的滑模-一致性容错控制策略。通信方面提出了需求驱动的网络匹配与双路径重构机制，用以在预警与紧急两类场景下分别启用不同的路由信息以保障控制业务的及时性与可靠性。
仿真结果表明：潮流约束的集中控制能生成兼顾损耗与响应速度的最优指令；需求驱动的网络匹配在评估数据重要性后能显著提高控制成功率；组合容错控制在DER扰动下有效抑制有功功率波动；双路径优化在多场景下均能满足传输需求并降低延迟引发的控制失效概率。工程结论为：将信息感知纳入功率控制设计能显著提升直流配电网在复杂场景下的鲁棒性。
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📖 第7篇
📌 新型电力系统中基于聚合分布式光伏的主动快速功率-频率调节
Aggregated Distributed Photovoltaics-Based Active Fast Power-Frequency Regulation in the New Power System
作者：Hongliang Yuan，Wenbin Yue，Chunxia Dou，Gerhard P. Hancke，Zhijun Zhang，Xiangsen Wei，Houjun Li，Yichen Guo
针对分布式光伏广泛接入后参与系统秒级功率-频率调节的挑战，本文提出一种基于聚类聚合的分层快速调节架构。首先通过综合稳态与动态特征的聚类算法将大量异质光伏单元聚成若干集群，再对聚合集群采用秒级短时出力预测与一致性分配策略，确保在频率事件发生时能够快速、协调地提交调节功率。
在预测与调度实现层面，提出了一种将ARIMA与灰色系统模型结合的组合预测方案，并用卡尔曼滤波进行在线融合以获得数秒级的可靠出力预测。通信与功率分配方面设计了基于一致性的分配算法，并引入了动态通信路径调整以缓解延迟影响，从而保证调节的时效性与低损耗传输。
仿真结果显示，所提分层架构在调节速度、通信开销与线路损耗方面优于若干现有方法。具体指标包括：秒级预测误差显著降低、调节延迟与通信负载下降（实验案例中通信开销与损耗均出现可量化下降）。结论是通过合理聚类与组合预测，分布式光伏集群可以成为系统快速功率-频率调节的有效资源。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11230240
📖 第8篇
📌 适用于串联型海上风电系统交流故障穿越的能量转移变换器拓扑
An Energy Diverting Converter Topology for AC Fault Ride-Through in Series-Connected Offshore Wind Power System
作者：Weikun Xie，Kunpeng Zha，Hui Pang，Chong Gao，Jun Yang，Gaopeng Guo，Lei Qi
针对串联型海上风电系统（SC-OWPS）在岸端严重交流故障时常见的直流链路电压过低导致并联能量转移变换器失效问题，本文提出一种新的串联型能量转移变换器（SC-EDC）拓扑。该拓扑包含主负荷支路（由二极管阀与超快机械开关构成）和能量转移支路（由级联半桥与全桥子模块构成），在故障期间通过提升SC-EDC输出电压并促使FB-MMC自动降低其直流链路电压，从而维持直流链路电流与换流器电容电压的稳定。
文中详细给出SC-EDC的控制策略、关键参数设计与保护方案，并提出一种针对FB-MMC电容电压的反馈控制策略，以协调SC-EDC与FB-MMC的电压-电流响应。实现考量了模块化子模块的级联控制、超快开关触发条件以及在低直流电压工况下的功率吸收机制。
基于PSCAD/EMTDC仿真与物理实验验证，结果表明在低直流电压下SC-EDC能完全吸收盈余功率并将FB-MMC电容电压维持在安全范围内，而现有并联式PC-EDC在同样条件下则不能满足功率耗散需求。关键结论是所提拓扑在交流故障穿越（FRT）方面提供了一种高效且可靠的工程化解决方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11205964
📖 第9篇
📌 可再生能源集成PEMFC系统的外部短路故障特性及安全影响分析
Analysis of External Short-Circuit Fault Characteristics and Safety Impact in PEMFC System Integrated With Renewable Energy
作者：Zhangxi Wu，Bin Li，Ye Li，Jiawei He，Bowen Wang，Kui Jiao，Hui Fan，Xinhang Hu，Zixuan Wang
本文研究了在含可再生能源注入的新型电力系统中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）在遭遇外部电气短路（ESC）故障时的瞬态电气与内部多物理场响应，并评估其安全影响。研究首先建立适用于瞬态分析的等效电路模型（ECM）并给出元件参数计算方法，用以精确捕捉外部短路时电压、电流与内部热-气动力学耦合过程。问题核心在于外部短路导致的过流与端电压骤降，进而引发内部过热或氢气浓度风险。
在方法与实现上，文中对ESC故障进行了时域仿真并结合实验数据验证模型准确性（误差小于1%），同时提出了一个安全边界评估方法，基于内部温度限值与氢气爆炸极限构建故障后的可接受运行区域。关键实现要点为等效电路参数化方法与故障清除时间阈值的确定，以便工程上制定保护与切除策略。
实验与仿真结果表明：故障瞬间PEMFC输出电流可跃升至初始工作电流的4倍以上，端电压下降超过25%，且初始负载越小短路冲击越大。注入可再生能源能够提升稳态故障电压，从而在一定程度上缓解损伤。但若故障未在安全边界曲线跨越前清除，则可能导致隔膜局部过热玻璃化或氢气引发爆炸的风险。该研究为PEMFC在含可再生能源系统中的安全运行提供了定量化的参考与保护建议。
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📖 第10篇
📌 双VSG系统小扰动同步稳定性的解析分析与稳定性增强策略
Analytical Analysis of Small-Disturbance Synchronization Stability of 2-VSG System and Stability Enhancement Strategy
作者：Zhenyu Lei，Lei Chen，Shiyu Wang，Yong Min，Ming Li，Pengfei Song，Shilong Xu
随着变流器接口发电成为主导电源，虚拟同步发电机（VSG）在提供频率支撑的同时也带来了小扰动同步稳定性问题。本文针对双VSG系统建立简化线性化模型并推导特征值的解析近似表达式，进而得到系统稳定的两个充分条件（对运行场景与控制参数的约束）。研究还分析了当条件失守时可能发生的两类分岔行为，并从解析角度阐明了分岔的机理。
在实现层面，文中通过线性化特征值近似给出了参数敏感性分析流程，提出了用于控制参数调优的判据，并设计了增强稳定性的阻尼分配策略。当VSG出力分布均匀时，采用阻尼与惯量的反比分配可提升低频振荡阻尼；而在运行场景多变或孤岛条件下，推荐采用均匀分配以避免分岔并增强鲁棒性。
通过大量数值仿真验证推导公式的精度与分配策略的有效性，本文报告的关键结论包括：特征值近似在广泛参数范围内保持高精度，系统稳定性可由两类充分条件判断；在案例中应用反比分配策略后，低频模态的阻尼比显著提升（仿真结果展示了阻尼比提高的定量变化），而在高度不确定的运行环境下均匀分配策略能有效避免Hopf或跨临界分岔。总体上，文中给出的解析工具与工程建议对高渗透新能源电力系统的稳定保障具有直接指导意义。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11250901
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