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欢迎阅读IEEE Transactions on Sustainable Energy期刊2025年issue4文章推送（第3期/共6期）。本期推送共包含9篇研究论文简介，内容聚焦于可再生能源并网控制、电力系统稳定分析与优化运行等关键领域，具体涵盖双馈风机低电压穿越性能提升、微电网韧性调度、风电系统次同步振荡抑制、配电网电压无功协调控制、风主导电网恢复策略、可再生能源制氢系统优化、并联变流器集中控制、分布式光伏功率预测以及配电系统灵活性价值评估等前沿研究方向。
本期目录
📖 第1篇：基于双馈风力发电系统的定子磁链双环几何控制提升低电压穿越性能
📖 第2篇：基于深度强化学习的双代理框架提升联网微电网调度韧性
📖 第3篇：风电并网系统次同步控制相互作用下的分布式阻尼评估方法
📖 第4篇：考虑网络重构的配电网多时间尺度电压无功深度强化学习控制
📖 第5篇：基于数据驱动的均值校正递归估计的配电网电压优化控制与分布式能源调度
📖 第6篇：面向故障风主导电网恢复的控制设计与电磁暂态仿真
📖 第7篇：考虑多电解槽均衡利用与寿命延长的可再生能源制氢系统协同运行策略
📖 第8篇：具备构网与振荡抑制能力的并联VSC集中控制策略
📖 第9篇：面向区域分布式光伏功率预测的太阳辐照度分类空间插值方法
📖 第10篇：评估交易型配电系统中灵活性的影响与价值量化
📖 第1篇
📌 基于双馈风力发电系统的定子磁链双环几何控制提升低电压穿越性能
Dual-Loop Geometric Control of Stator Flux for Improved LVRT Response in DFIG-Based Wind Turbine Systems
作者：Jacqueline Dubreuil，Ignacio Galiano Zurbriggen，Jeff Pieper
随着风电在电力系统中渗透率的不断提高，双馈感应发电机（DFIG）以处理部分功率（10-30%）实现转速和无功控制的优势广泛应用，但对电网扰动极为敏感，特别是三相电压骤降时，定子自然磁链衰减引发转子绕组高电压，造成变流器饱和及损坏。本文提出的关键方法是基于状态平面的双环几何控制架构，主要创新包括连续控制方案，无需附加硬件；解耦网络消除d-q轴谐振耦合；支持多种参考几何轨迹，实现动态响应灵活调节。
控制器采用外环几何控制器实现解耦状态空间的快速瞬态控制，内环标准PI控制器跟踪转子磁链参考值。训练过程中注重连续控制信号设计与开关电路免除，保障系统响应连贯性及硬件简化。
仿真和硬件在环验证在2MW电网连接DFIG上，最严重80%电压跌落工况下，控制器能在20ms内实现定子磁链衰减和功率跟踪，显著优于传统撬棒（50-150ms）和退磁控制（320ms）；不同故障深度下保持稳定性能，实现跨故障的一致响应。结论表明，此创新策略大幅提升了DFIG低电压穿越能力，确保风电机组故障期间持续并网并快速恢复功率输出，降低系统成本及维护难度。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10938931
📖 第2篇
📌 基于深度强化学习的双代理框架提升联网微电网调度韧性
Dual Agent Framework for Scheduling Networked Microgrids Using DRL to Improve Resilience
作者：Sujay A. Kaloti，Badrul H. Chowdhury
随着极端天气频发，电力系统韧性受挑战。本文提出一套双代理深度强化学习（DA-DRL）框架，双代理分别为正常运行代理（NOA）和紧急运行代理（EOA），以优化联网微电网（N-MG）的分布式能源资源调度，并提升系统在多状态下性能。创新点包括多时序动态奖励塑造提升学习能力及基于负荷关键性指数的多级分类系统实现智能负荷分配。
NOA调节柴油发电机（DG）和电池储能系统（BES）设定点来降低运行成本，状态空间含21项参数；EOA基于DER可用性及负荷优先级，应用四级负荷分类体系保障紧急条件下关键负荷供电。采用单次回合终止法训练，显著提升收敛速度，降低计算复杂度。
IEEE 123节点测试显示：NOA夏冬典型日运行下BES充放电调度使峰谷时段效率提升18%且有效降低成本；当遭遇10小时极端停电，EOA保持CSI值>0.919，关键负荷失电率低于0.82%。对比粒子群优化（PSO）和遗传算法（GA），该方法降低决策时延至毫秒级。结论为该框架显著提升微电网韧性调度效率，适用于高可再生能源比例区域。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11021619
📖 第3篇
📌 风电并网系统次同步控制相互作用下的分布式阻尼评估方法
Distributed Damping Evaluation Method of the Power Systems Integrated With Wind Farms During the Sub-Synchronous Control Interaction
作者：Jiangbei Han，Chengxi Liu
随着变流器基可再生能源渗透率攀升，系统次同步振荡成为严重问题，尤其是风电机组与串联补偿输电线路产生的次同步控制相互作用（SSCI）。本文提出分布式阻尼评估方法（DDEM），通过显式表达阻尼损耗因子，识别双馈风机振荡频率下敏感控参数，实时评估各元件阻尼贡献。
DDEM扩展基本振动系统DLF概念，计算次同步频率下耗散能量与最大暂态能量，推导双馈风机风电场DLF解析式。相比传统模态分析与阻抗分析方法，DDEM优势在于基于能量叠加理论，解耦总阻尼效应，有效适应实际风电场应用。
基于IEEE及华北沽源风电系统案例，DDEM识别弱负阻尼风电场和敏感控制参数，计算调整范围。运营商可通过相量测量单元与变分模态分解算法实现风电场在线调试和分布式阻尼实时评估。结论显示该方法为解决次同步振荡提供创新技术，保障电力系统稳定。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11005697
📖 第4篇
📌 考虑网络重构的配电网多时间尺度电压无功深度强化学习控制
Deep Reinforcement Learning Based Multi-Timescale Volt/Var Control in Distribution Networks Considering Network Reconfiguration
作者：Hexiang Peng，Kai Liao，Jianwei Yang，Bo Pang，Zhengyou He
随着分布式光伏渗透加深，电压稳定性挑战严峻，且电容器组与光伏逆变器响应时间差异大。本文提出一套双层深度强化学习控制架构，结合网络重构，构建部分可观测马尔可夫决策过程模型，内层由TD3管理连续设备，外层用DDQN协调离散设备及拓扑重构，实现多时间尺度电压无功控制。
为解决网络重构过度探索，采用图神经网络识别代表拓扑结构降低重构空间复杂度。两大测试系统验证显示，该方法电压违规率降至0%，网损平均降低31.7%，且保障在部分可观测条件下仍维持安全电压水平。
研究体现网络重构动态灵活性，提升电压无功控制性能，显著降低控制动作复杂度，实现精确拓扑选择与设备协调。结论为该多时间尺度深度强化学习方法适用于高可再生能源渗透配电网，保障实时稳定运行。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11017695
📖 第5篇
📌 基于数据驱动的均值校正递归估计的配电网电压优化控制与分布式能源调度
Data-Driven Mean-Corrected Recursive Estimation-Based Optimal DER Dispatch for Distribution System Voltage Control
作者：Haoyi Wang，Yiyun Yao，Junbo Zhao，Fei Ding
针对分布式光伏引发的电压越限问题，本文提出一种基于测量数据驱动的优化潮流（OPF）分布式能源管理系统（DERMS）电压调节方法，通过均值校正递归岭回归（MCRRR）算法实现灵敏度估计，利用测量数据而非依赖系统模型，自适应应对功率注入和拓扑变化。
该方法不依赖复杂训练过程，采用闭式解持续优化灵敏度模型，动态更新负载灵敏度因子（LSF），克服传统伏瓦或伏乏控制缺乏协调与拓扑变更带来的效果衰减问题，保持高度鲁棒性。
测试于美国南加州实际高光伏渗透配电馈线，验证控制性能和估计精度。关键数据表现为：过电压时间减少32.3%，灵敏度估计与控制均显著优于传统方法，保证安全电压水平。研究为新能源高比例接入配电网电压安全提供实时、精准的调节方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11004617
📖 第6篇
📌 面向故障风主导电网恢复的控制设计与电磁暂态仿真
Control Design and EMT Simulation Toward the Restoration of Faulted Wind-Dominant Grids
作者：Hoang P. Dang，Zhenghan Zhang，Hugo N. Villegas Pico
针对风电渗透率高导致的停电事故频发，本文开发了适用于直流耦合BES的Ⅳ型风电机组混合直流链路控制架构，结合小信号稳定的同步互联控制器与考虑继电器状态的贪婪恢复策略（GRS），实现风主导电网黑启动与恢复过程的稳定性保障。
控制架构含电机侧变流器（MSC）与双向升降压变流器（BBC）电压参考调整，集成基于SoC的电池充放电保护，GRS针对非对称短路故障的自适应恢复策略，增强了恢复过程的可靠性与鲁棒性。
基于WSCC 9节点和22节点电网EMT仿真验证，在低风速及线路故障条件下成功维持系统稳定性，负荷恢复率达76%，恢复效能指数达0.983，优于传统深度强化学习控制方法。该工作为风电主导地区停电应急恢复提供实用技术支持。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10935762
📖 第7篇
📌 考虑多电解槽均衡利用与寿命延长的可再生能源制氢系统协同运行策略
Collaborative Operation of Renewable Energy Hydrogen Production Systems Considering Balanced Utilization and Extended Lifespan of Multi-Electrolyzers
作者：Shibo Wang，Lingguo Kong，Chao Liu，Chuang Liu，Guowei Cai，Shaobang Zhang，Shi You，Hanwen Zhang，Zhe Chen
针对可再生能源驱动的碱性水电解制氢系统效率低、经济性差问题，本文提出基于两阶段优化框架的功率-状态滚动优化策略（PSROS），利用模块化分解和系统协同优化，显著提升大规模制氢系统运行效率及经济性。
研究将大规模AWE系统划分为多个模块，开发模块级最优效率模型，构建多目标优化，平衡产氢量、寿命衰减及利用均衡，引入有限时域滚动优化，解决调度连贯性和合理性问题。
案例表明：无电池场景下PSROS较传统启停、阵列轮换及滚动策略效率提升9.92%、11.12%、3.81%，氢平准化成本降低4.14、5.43、2.35元/千克；集成电池后，效率进步0.77%，LCOH降低0.49元/千克。结论显示该策略在实用大规模系统提升效率与经济性方面效果显著。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11029129
📖 第8篇
📌 具备构网与振荡抑制能力的并联VSC集中控制策略
Centralized Control for Paralleled VSCs With Grid-Forming and Oscillation Suppression Capability
作者：Yangjian Ling，Meng Huang，Pan Feng，Zhen Tian，Yushuang Liu，Xiaoming Zha
针对多并联电压源换流器（VSC）在不同工况下的有功功率振荡问题，本文提出一种分层集中控制架构，通过构网控制实现有功振荡抑制及电压频率支撑，引入虚拟同步发电机（VSG）控制与本地控制器通信，结合相互阻尼和功率角反馈机制，有效抑制振荡且确保功率分配准确。
核心创新为统一频率参考减少角动态交互，相互阻尼系数依据线路电抗设计，加速频率收敛，功率角反馈机制重建稳定工况避免电流饱和。理论分析表明控制策略耐通信延迟，保障异步通信环境下稳定性。
仿真及硬件实时验证在电压跌落与负载剧变情境下，控制器能快速抑制有功振荡，振荡持续时间由2.5秒显著缩短至0.9秒，具备稳定并网与孤岛切换能力。研究为高比例新能源接入下稳定运行提供低成本集中控制方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10965541
📖 第9篇
📌 面向区域分布式光伏功率预测的太阳辐照度分类空间插值方法
Categorical Spatial Interpolation of Solar Irradiance for Regional Distributed Photovoltaic Power Forecasting
作者：Chenglong Ruan，Kangping Li，Zhenghui Li，Chunyi Huang，Fei Wang
随着分布式光伏装机容量激增，准确的区域光伏功率预测成为电网调度关键。本文提出创新的分类空间插值方法，基于自适应阈值将卫星短波辐射图转为二值图，利用改进3D U-net模型预测未来辐照度类别概率，通过概率加权动态控制晴朗和多云区域的插值过程提升预测精准度。
基于中国石家庄911个光伏测点，覆盖160km×100km区域的实验表明：参考点数为5时，方法显著降低对称平均绝对百分比误差约14.6%及归一化平均绝对误差约13.5%，提升了空间插值精度。
进一步分析显示，辐照度空间分辨率显著影响输出精度，尤其在非晴天天气条件下，分辨率提升至0.4°时效果趋于平缓。该方法为成本敏感的光伏聚合商提供有效方案，助力电网实现精准功率预测及本地消纳。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10964342
📖 第10篇
📌 评估交易型配电系统中灵活性的影响与价值量化
Assessing the Impact and Quantifying the Value of Flexibility in Transactive Distribution Systems
作者：Timur Sayfutdinov，Charalampos Patsios，David Greenwood，Danny Pudjianto，Goran Strbac，Meltem Peker，Ilias Sarantakos
随着供热、交通及工商电气化加速及分布式能源资源部署，配电网负荷压力增加，分布式灵活性（DF）成为管理关键。本文建立网络感知框架，通过建模DF与本地及全系统市场交互，实现多个市场的全局经济均衡与辅助服务出清，量化灵活性对电网及利益相关者的综合影响。
该框架已应用于英国实网数据，含柔性负荷及预测分布式发电，验证了通过市场采购DF能带来正向价值，但需依据网络特性设计价格信号（电价、收费）以维持持续效益。
研究贡献包括建立多利益相关者经济与技术限制综合模型、开发多市场经济出清与互动作机制、以及全能源模型整合决策支持。案例表明，设计合理分时电价将本地能源市场对峰值需求的贡献从57.4MW提升至80.3MW，灵活性采购成本从7,277英镑降至3,173英镑。研究为高效设计分布式灵活性市场机制提供理论与实践指导。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10989551
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