近日，浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院（ZJUI）研究员、助理教授林凡凡联合中国、澳大利亚、美国、西班牙和瑞典多国高校与科研机构，在智能电网与前沿计算技术交叉方向完成综述文章，发表于国际学术期刊《自然综述-电气工程》（Nature Reviews Electrical Engineering），林凡凡担任本文共同第一作者及通讯作者，ZJUI为该论文唯一通讯单位。

全球能源转型与“双碳”目标持续推进，传统集中式电网逐步演变为新能源、储能、电动汽车、分布式能源及智能终端深度融合的复杂系统。高占比风光发电大幅增加电网运行不确定性，对实时感知、动态调度和精准控制提出更高要求。电力电子变换器作为各类设备并网的核心接口，已然成为新型电力系统的重要基础。

文中指出，新能源出力波动、分布式资源海量接入、用电负荷多变，让电网调度优化的决策难度显著提升。功率器件性能升级，也要求变换器分析兼顾电磁、热、机械等多物理场耦合，覆盖从纳秒瞬态到长期老化的全时间尺度。同时，故障样本不足、数据复杂等问题，也给电力电子系统的故障诊断与安全防护带来巨大挑战。

▲智能电网的分层架构

不同于以往将电力电子系统与电网运行割裂讨论的研究范式，本文从智能电网的整体架构视角出发，将其解构为两个深度耦合的层级系统，底层是以功率变换器为核心的变换器层，上层是由分布式能源、可调负荷、储能装置与网络节点共同构成的电网层。其中，变换器层决定了新能源发电、储能系统与电动交通等终端设备如何高效接入电网并精准响应调度指令。电网层则负责在广域范围内统筹实现运行优化、稳定控制、市场交易与安全防护。通过这一清晰的分层耦合视角，文章将器件级、设备级与系统级的复杂问题纳入统一分析框架，系统揭示了未来智能电网在建模理论、控制方法、优化技术与安全防护领域的共性科学需求。

文章强调，先进计算方法不会取代现有成熟的电力系统分析工具，二者应以互补融合为发展方向。针对连续运行监控、实时闭环控制、安全关键业务等核心环节，久经实践检验的经典工具仍是不可或缺的基础。在大规模复杂优化、多物理场耦合建模、大数据分析及机器学习等前沿领域，新算法与高性能计算平台则能形成有力支撑。现阶段最具可行性的发展路径，是打造面向工程应用的混合计算体系，在保障电网安全稳定运行的基础上，循序渐进引入新型计算技术，持续增强智能电网的设计、运行与运维综合能力。

该综述为智能电网与前沿计算技术的交叉融合研究提供了系统性的理论框架与清晰的发展路线图，同时也展示了 ZJUI 在未来能源系统、先进计算方法与国际合作研究领域的持续深耕与重要成果。未来，相关研究将继续聚焦电力电子技术、高性能计算、智能电网与能源系统安全等交叉前沿方向，为构建高效、韧性、安全且可持续的未来能源系统提供全新的理论支撑与技术解决方案。