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欢迎阅读IEEE Transactions on Smart Grid期刊2025年issue4文章推送（第4期/共6期）。本篇推送共包含10篇研究论文简介，内容聚焦于新型电力系统关键技术领域，涵盖逆变电机负载频率响应控制、配电系统数据价值评估、负荷分解技术、HVAC负荷聚合建模、分布式能源参数化方法、风电功率预测、退役电池控制策略、微电网保护技术、灾后负荷恢复以及电力系统网络安全等前沿研究方向，集中体现了高比例可再生能源接入背景下电力系统稳定性、经济性与安全性的协同优化与创新突破。
本期目录
📖 第1篇：逆变电机负载实现自动快速频率响应：提升电网稳定性的创新方案
📖 第2篇：配电系统随机最优潮流中数据价值评估：隐私保护与运营优化的平衡之道
📖 第3篇：基于优化算法的HVAC与光伏负荷分解新方法：无需分项计量的智能解耦技术
📖 第4篇：基于流体动力学视角的大规模异构建筑HVAC负荷聚合建模与需求响应
📖 第5篇：基于在线移动水平估计的聚合DER_A模型参数化方法
📖 第6篇：突破风电预测瓶颈：选择性时空依赖提取与隐私保护加密共享新框架
📖 第7篇：直流微电网中退役电池的先进控制策略：提升二次利用效能与系统稳定性
📖 第8篇：面向换流器主导离网混合微电网的统一方向性保护元件
📖 第9篇：灾后实时负荷恢复新方法：V2G技术驱动电-交通协同系统韧性提升
📖 第10篇：基于空间分布的高级可行域方法：电力系统隐蔽虚假数据注入攻击检测新突破
📖 第1篇
📌 逆变电机负载实现自动快速频率响应：提升电网稳定性的创新方案
Automated Fast Frequency Response From Inverter-Based Motor Loads
作者：Zarka Mirza，Himanshu Jain
随着基于逆变器的可再生能源发电比例不断攀升，电力系统频率稳定性面临严峻挑战。本文提出整体技术框架，利用新型控制算法使基于逆变器的电机负载自动提供快速频率响应（FFR）。主要创新包括无需通信基础设施的自主电网支持、电网支持功率调制控制器和实时本地频率测量，在1.5秒内快速响应频率扰动。
控制器通过电网频率的实时本地测量，实现双向功率调节能力：频率下降1.8%时，负载减少可达32%功耗；频率上升0.4%时，负载增加10.65%功耗。关键实现点包括逆向下垂控制(IDC)与量化算法，有效防止电机振动与失速，且支持灵活配置下垂系数以适应电网需求。
通过实验验证，该方案显著提升了高比例可再生能源电网的频率稳定性，减少对昂贵储能设备的依赖，并规避了传统需求响应对用户参与及复杂通信依赖带来的局限。该技术能够自发提供聚合FFR，具有低成本、高可靠性及广泛适用性，具备重要的工程应用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11002578
📖 第2篇
📌 配电系统随机最优潮流中数据价值评估：隐私保护与运营优化的平衡之道
Analysis of Data Value in Stochastic Optimal Power Flow for Distribution Systems
作者：Mehrnoush Ghazanfariharandi，Robert Mieth
本文针对配电系统中数据隐私保护与运营效率优化的矛盾，提出了内化了数据质量度量的交流最优潮流模型（AC OPF），结合随机参数实现数据驱动的运营优化。关键技术包括数据质量边际敏感性分析与集群数据供应处理，有效融合多源异构数据提供商信息。
研究通过可处理的重构方法，从数据质量对最优解的影响角度建立数据价值代理指标。实验采用IEEE 33总线与IEEE 123总线测试系统，考察不同光伏渗透率与负载场景，揭示了数据质量与系统运营效率的正相关关系。
结果显示，高质量数据能提升系统电压稳定性和成本效益，特别在高光伏渗透背景下尤为显著。该框架首次实现多源数据质量内化，为电力数据市场的定价机制提供理论基础，促进隐私保护与运营优化的最佳平衡。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10944653
📖 第3篇
📌 基于优化算法的HVAC与光伏负荷分解新方法：无需分项计量的智能解耦技术
An Optimization-Based HVAC Load and PV Disaggregation Methodology With Contextual Supervision
作者：Hyeonjin Kim，Min Gyung Yu，Di Wu，Ning Lu
针对分布式光伏快速增长下，电力公司面临的HVAC与PV负荷分解难题，提出一种基于优化算法的联合分解方法。该方法无需分项计量数据，创新引入辐照度字典和基荷字典构建，实现高精度负荷解耦。
利用夏日基荷负荷与温和天气总负荷曲线的相似性，结合多平面阵列辐照度曲线，将PV估计建模为辐照度剖面线性组合。优化目标涵盖重构误差、爬坡率约束、HVAC参考偏差与建模误差，多指标联合优化达成同步分解。
在Pecan Street数据集上，500户规模、50%光伏渗透率场景中表现优异。分解误差随聚合用户数增加显著降低，超过300户时光伏渗透率影响减弱。相比现有无监督方法，表现更稳定且误差更低，特别适合高光伏渗透配电网的精准负荷分析。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10976253
📖 第4篇
📌 基于流体动力学视角的大规模异构建筑HVAC负荷聚合建模与需求响应
Aggregated Modeling of Massive Heterogeneous Building HVAC Loads for Demand Response: A Fluid Dynamics Perspective
作者：Bingxu Li，Yelun Peng，Zhikang Shuai
针对异构大规模建筑HVAC系统聚合建模难题，提出基于流体动力学视角的创新方法。建立“粒子运动”类比，将HVAC单元视为“粒子”，温度变化视为其在温度空间的运动，形成模拟负荷聚合的流体场。
模型基于二维平流-扩散-反应（ADR）方程，其中扩散系数反映负荷异质性，反应相关系数体现传感器更新延迟。参数通过聚合功率与实测数据拟合获得，无需详细单体负荷参数数据。
案例验证涉及5万个建筑HVAC负荷，预测聚合功率与温度分布与实测高度吻合。基于该模型设计的控制策略实现电网级负荷调节，跟踪误差平均低于2%，95%时间相对误差小于5%，显著提升需求响应可靠性与精度。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10988639
📖 第5篇
📌 基于在线移动水平估计的聚合DER_A模型参数化方法
Aggregated DER_A Model Parameterization via Online Moving Horizon Estimation
作者：Jesus D. Vasquez-Plaza，Sunil Subedi，Niranjan Bhujel，Timothy M. Hansen，Reinaldo Tonkoski，Fabio Andrade Rengifo
针对逆变型发电机精确建模难题，提出基于在线移动水平估计（MHE）的创新参数化方法。将传统复杂的64段分段函数替换为平滑数学函数，以实现全域可微和高精度逼近，划分五步序列化流程逐项估计关键动态参数。
每步配备智能过渡激活逻辑，结合参数变异系数与状态估计误差判据，实现阶段转换自动触发。模拟真实36台逆变器系统，解决dq轴耦合带来的拟合难题，达到整体拟合优度超过93%。
与传统扩展卡尔曼滤波相比，MHE展现更强鲁棒性。该方法首次建立系统化在线参数化框架，显著提升高比例新能源电网的仿真精度，为智能电网建设提供了坚实模型基础与工程保障。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10945798
📖 第6篇
📌 突破风电预测瓶颈：选择性时空依赖提取与隐私保护加密共享新框架
Advancing Privacy-Preserving Wind Generation Forecasts With Selective Spatial-Temporal Dependencies Extraction, Encryption and Sharing
作者：Yujian Ye，Xijin Guo，Jianxiong Hu，Yizhi Wu，Dezhi Xu，Cao Fan，Goran Strbac
针对风电功率预测中存在的隐私泄露、时空依赖利用不足及不确定性量化难题，提出采用时序卷积网络自编码器（TCN-AE）进行数据加密与特征提取，确保原始数据无需外传即可共享。
基于自注意力机制实现选择性时空依赖关系筛选，提升预测精度同时降低维度灾难。概率预测方面，创新改进pinball损失函数并设计联合优化的自适应微调程序，增强特征提取与预测性能。
基于江苏10个风电场数据，点预测RMSE提升18.21%，区间预测覆盖宽度准则最高改善26.62%。该方法成功解决梯度泄露问题，提高预测精准度，支持高比例可再生能源安全稳定接入。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10988895
📖 第7篇
📌 直流微电网中退役电池的先进控制策略：提升二次利用效能与系统稳定性
Advanced Operation and Control Schemes of Retired Batteries in DC Microgrid for Secondary Usage
作者：Ning Wang，Yongbin Jiang，Yanbo Wang，Di Mou，Yonghui Liu，Weihao Hu，Zhe Chen
针对退役动力电池二次利用的核心挑战——电池组一致性差异及直流母线电压波动，提出基于虚拟直流电机（VDCM）的动态均衡控制策略。通过重构拓扑结构和SOC均衡管理，实现电池组充放电过程中的动态均衡。
采用可重构拓扑和模块选择电路，实现串联配置灵活调整。结合低成本换流器控制均衡电流，触发机制基于SOC偏差阈值切换充放电优先级，保障电池组一致性与安全性。
首次将VDCM策略应用于退役电池管理，利用模拟直流电机惯性和阻尼特性，显著增强直流微电网的惯性响应。实验表明，电压超调降低64.2%，稳定时间缩短55.6%，系统动态性能与抗干扰能力显著提升。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10964325
📖 第8篇
📌 面向换流器主导离网混合微电网的统一方向性保护元件
A Unified Directional Protection Element for Converter-Based Islanded Hybrid Microgrid
作者：Ahmed Saber，Maher Azzouz，Kohei Higashikawa，Ahmed Abu-Siada，S. M. Muyeen
针对换流器主导的孤岛混合微电网中传统过流保护失效问题，提出基于相电流采样的统一方向性保护元件（UDE），支持交、直流混合系统的统一故障检测。
构建了交流侧及直流侧的故障诊断分量（FDC），通过计算相电流一阶导数（FOD）的工频周期均值确定电流方向。利用FDC首峰符号极性判断故障相，通过二进制符号交换实现无阈值故障判别，降低通信带宽需求并克服时间同步依赖。
基于PSCAD/EMTDC对IEEE 33节点微电网仿真，场景涵盖高阻接地故障（阻值达200Ω）、负荷投切等。保护响应时间：交流侧8.333ms，直流侧0.833ms，表现出卓越的故障识别能力与系统可靠性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11006132
📖 第9篇
📌 灾后实时负荷恢复新方法：V2G技术驱动电-交通协同系统韧性提升
A Real-Time Robust Method for Post-Disaster Load Restoration of Coordinated Power-Transportation System With Vehicle-to-Grid Response
作者：Houbo Xiong，Yan Xu，Zhao Yang Dong，Wei Gan，Chuangxin Guo，Mingyu Yan
针对极端自然灾害下电力配送与城市交通网络的协同恢复，构建了基于车网互动（V2G）能力的电-交通协同系统动态恢复框架，采用多阶段鲁棒优化模型有效应对双重不确定性。
首次将动态交通分配（DTA）集成至车辆行程与V2G表征，实现分钟级交通流模拟。针对求解挑战，设计了鲁棒对偶动态规划（RDDP）算法，利用近似凸包与拉格朗日超平面构造价值函数上下界，实现前向后向迭代收敛。
基于33节点PDN-20道路UTN与真实91节点-35道路系统，关键负荷恢复率提升平均7.4%，最高提升23.49%，恢复计算时间从数小时缩短至分钟级。通过基于边际电价的V2G补偿机制，确保用户出行计划不受影响，提升关键基础设施韧性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10994444
📖 第10篇
📌 基于空间分布的高级可行域方法：电力系统隐蔽虚假数据注入攻击检测新突破
A New Method for Stealthy False Data Injection Attack Detection Using Advanced Feasibility Areas Considering Spatial Distribution
作者：Ahmed Abd Elaziz Elsayed，Hadi Khani，Hany Essa Zidan Farag
针对智能电网网络空间安全威胁，尤其隐蔽虚假数据注入攻击（FDIA），提出融合空间分布特征的高级可行域（FA）检测方法，引入扩展因子动态评估电力系统状态变量与可行域边界的空间关系。
设计了S型扩展标志（Sigmoid-expansion Flag）代替传统二元标志，精确表征状态变量属于正常区域的概率。首次统一建模椭圆、凸包和支持向量机等确定性与非确定性可行域分类器，利用深度神经网络（DNN）联合优化扩展标志与权重，提升检测精度与特征提取能力。
基于IEEE 30节点系统测试，攻击幅度低至2.5%时检测准确率提升11%。能精确识别受攻击母线及攻击广度，对抗数据篡改表现强鲁棒性，误报率低于1.4%，适合高比例可再生能源接入场景下的实时监控。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11004030
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