“211工程”三期建设项目申报书

附件3-4：“211工程”三期重点学科建设项目可行性研究报告高等学校名称：广西大学建设项目名称：电气工程与“西电东送”关键技术开发项目所属一级领域：能源项目所属二级领域：能源科学1项目基本信息简表建设项目名称电气工程与“西电东送”关键技术开发建设地点广西壮族自治区省（自治区、直辖市）南宁市西乡塘区（县）建设目标（限150字以内）创新大规模交直流水火电力系统的最优化理论和计算技术，提高红水河流域梯级电站群的经济运行及节能调度能力，将最优潮流的在线计算技术应用于国内大型电力系统的在线最优潮流调度控制；提高广西电力系统的防雷水平，为“西电东送”提供保障；推动广西小水电、沿海风力发电及生物质能资源的利用；造就一支高水平的学术团队。主要建设任务（限200字以内）本项目将开展如下研究：⑴电力系统最优经济运行，节能调度等方面的研究，涉及：梯级水电站群最优经济调度、在线最优潮流、水电能源高效利用等。⑵输电线路防雷技术的研究。⑶分布式发电技术及电能质量问题的研究。⑷新型并行计算模型，分布式并行调度算法,分布式并行算法；网格计算环境、算法研究。⑸柔性输电技术的研究。主要研究方向为：电力系统最优化理论及其计算技术、现代电力系统防雷技术、新能源发电技术。项目建设的必要性（限100字以内）广西极具水力资源，是“西电东送”必经输电走廊，具有丰富的亚热带生物质能和沿海风力等新能源。项目将建成地域特色鲜明，产学研一体化的科技创新基地，为“西电东送”工程及广西的经济建设和社会发展做出重大贡献。要求：请勿改动表格格式，直接输入，严格限制字数。2项目摘要广西具有丰富的水力资源，仅红水河流域就可开发10个大型梯级水电站。水电是广西的国民经济建设所需电力来源的主体，占50％左右，是国家“西电东送”战略的主要电源支撑点。同时，广西又地处强雷多雷地区，地理位置上是“西电东送”必经的输电走廊，提高广西电力系统的防雷水平，减少雷击故障跳闸率，对提高广西电网的安全稳定运行水平具有重要的意义。另一方面，广西具有丰富的亚热带生物质能和沿海风力资源等新能源，也极具大规模开发利用的价值。本项目是以电气工程学科为主体，针对复杂的交直流水火电力系统的安全、稳定、经济运行方面所涉及的最优化理论、动力系统理论、控制理论与信息技术等学科交叉问题，发挥学科互补的优势，促进电力工程领域科学研究与发展，同时带动学校相关学科的发展。项目将开展如下几方面的科学研究：⑴以大规模交直流水火电力系统为对象，应用现代最优化理论和计算技术，进行电力系统最优经济运行，节能优化调度等方面的研究，涉及：红水河流域等梯级水电站群最优经济调度、在线最优潮流、水电能源高效利用等方面。⑵输电线路防雷技术的研究，涉及：喷射混合气体灭弧防雷理论、输电线路绕击反击鉴别实时鉴别系统等研究。⑶分布式发电技术及无功支持、电压支持的研究。⑷新型并行计算模型，可分负载计算应用的分布式并行调度算法,可扩展的分布式并行算法；网格计算环境、算法及其性能优化的研究。⑸大规模互联电力系统柔性输电技术的研究。本项目将创新大规模交直流水火电力系统的最优化理论和计算技术，大幅度提高红水河流域梯级电站群的经济运行及节能调度能力；在强雷多雷地区的防雷技术方面取得新进展，提高广西电力系统的防雷水平；开展分布式发电技术的科学研究与应用研究，推动广西小水电、沿海风力发电及生物质能资源的利用。在大规模交直流水火电力系统最优潮流的在线计算技术取得重大突破，并应用于国内大型电力系统的在线优化调度控制。造就一支高水平的电力系统最优化技术学术团队。3一、项目概况1．本项目依托的主干学科、相关学科主干学科：电气工程。相关学科：控制科学与工程、计算机科学与信息工程、应用数学。本项目是三期新增项目。二、项目建设目标（一）、项目建设意义与必要性广西具有丰富的水力资源，仅红水河流域就可开发10个大型梯级水电站。水电是广西的国民经济建设所需电力来源的主体，占50％左右，是国家“西电东送”战略的主要电源支撑点。同时，广西又地处强雷多雷地区，地理位置上是“西电东送”必经的输电走廊，提高广西电力系统的防雷水平，减少雷击故障跳闸率，对提高广西电网的安全稳定运行水平具有重要的意义。另一方面，广西具有丰富的亚热带生物质能和沿海风力资源等新能源，也极具大规模开发利用价值本学科群以电气工程学科为主体，与控制科学与工程、计算机科学与信息技术、应用数学等多学科协作、发挥学科互补的优势，形成研究团队。进行大规模交直流水火电力系统最优运行与节能调度、安全稳定与控制、互联电网柔性输电、高效节电运行与电能质量、新能源发电系统及电气节能技术的研究。进而将本项目的创新平台建设成为具有鲜明广西地域特色，产学研一体的科技创新基地。以期为广西电网、电力电子和电气装备制造等相关行业的科技攻关、技术支持和人才培养做出重大贡献。（二）项目建设目标1．创新大规模交直流水火电力系统的最优化理论和计算技术，大幅度提高红水河流域梯级电站群的经济运行及节能调度能力；在强雷多雷地区的防雷技术方面取得新进展，较大提高广西电力系统的防雷水平，减少雷击故障跳闸率；开展分布式发电技术的科学研究与应用研究，推动广西小水电、沿海风力发电及生物质能资源的利用。42．在大规模交直流水火电力系统最优潮流的在线计算技术取得重大突破，并应用于国内大型电力系统的在线最优潮流调度控制。3．造就一支高水平的电力系统最优化技术学术团队，力争建成电力系统及其自动化国家重点学科，将本学科实验室建设成为高水平的大规模交直流水火电力系统最优安全节能经济调度、电力系统安全稳定控制、电力电子技术的研究开发和学科高层次人才培养重要基地。（三）、国内外研究现状和发展趋势分析在电气工程研究领域，目前，国内外在致力于结合能源发展需求，探索电能转换、传输、应用的高效、灵活、安全、可靠和环境友好的理论与方法。在电力系统最优化领域，国外美国、日本、加拿大等发达国家处于领先水平。他们投入了大量的人力、物力，对大规模水火电力系统最优安全经济运行等问题进行了大量的理论研究，取得了一批有价值的研究成果，目前已经接近达到在线应用水平。这一领域的领军人物是加拿大UniversityofWaterloo的V.H.Quintana教授和美国IllinoisInstituteofTechnology,Chicago的MohammadShahidehpour教授等人。他们的研究方向代表了当今这一领域的发展趋向。国内清华大学、哈尔滨工业大学等是较早从事电力系统最优化研究的学校，具有较高的研究水平。广西大学从80年代初开始进入这一领域，随着一批海外学者学成归来，在现代内点最优化理论及最优潮流研究方面取得了进展。近年来在IEEETransactionsonPowerSystems刊物上连续发表了6篇相关文章，引起了国内外同行的关注，是电力系统最优化领域一支有为的生力军。（四）、国家（行业、区域）需求分析本项目研究内容符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》重点领域中“流程工业的绿色化、自动化及装备”计划、前沿技术中“先进能源技术”计划、基础研究中“面向国家重大战略需求的基础研究”之“能源可持续发展中的关键科学问题”计划要求。5本项目研究内容符合《广西壮族自治区中长期科学和技术发展规划纲要》重点领域的“可再生能源和新能源开发利用”、“节能与能源高效利用”、“新型电子信息产品及关键技术”、“水资源可持续利用”计划要求。本项目研究内容符合《广西壮族自治区科技发展“十一五”规划》主要任务中的计划要求。三、项目建设任务本项目是以电气工程学科为主体，针对大规模交直流水火电力系统最优安全经济运行方面所涉及的现代最优化理论、动力系统理论、控制理论与计算技术等学科交叉问题，与控制科学与工程、计算机科学与信息技术、应用数学等多学科协作、发挥学科互补的优势，促进电力领域科学研究与发展，同时带动学校相关学科的发展。项目将开展如下方面的科学研究：⑴以大规模交直流水火电力系统为对象，应用现代最优化理论和计算技术，进行电力系统最优经济运行，节能调度等方面的研究，涉及：红水河流域梯级水电站群最优经济调度、在线最优潮流、水电能源高效利用等方面。⑵输电线路防雷技术的研究，涉及：喷射混合气体灭弧防雷理论、输电线路绕击反击鉴别实时鉴别系统等研究。⑶分布式发电技术及电能质量问题的研究。⑷新型并行计算模型，可分负载计算应用的分布式并行调度算法,可扩展的分布式并行算法；网格计算环境、算法及其性能优化的研究。⑸大规模互联电力系统柔性输电技术的研究。（一）主要研究方向（限3个以内）本项目的主要研究方向包括：电力系统最优化理论及其计算技术、现代电力系统防雷技术、新能源发电技术。1．电力系统最优化理论及其计算技术研究方向学术带头人：韦化教授，54岁，日本国立广岛大学工学博士，博士生导师。广西高校首届教学名师，广西高校跨世纪人才，广西“十百千”人才工程第二层次人选。发表学术论文90余篇。先后承担国家自然科学基金2项、国家高校博士学科点专项科研基金1项、广西自6然科学基金及广西电网公司等科技项目20余项。广西壮族自治区因其红水河流域丰富的水电资源，而成为不可替代的“西电东送”的电源支撑点。然而，如何调度好这些水电资源，达到节能调度，实现“节能减排”、“零弃水”的调度目标，则是一个非常复杂的组合最优化问题。理论上，是一个大规模、多时段，边界约束、离散、非线性的动态复杂系统最优化问题，具有很高的学术研究价值，同时，能够带来巨大经济效益。本研究方向为现代最优化理论及其在电力系统的应用，涉及：水火电力系统最优潮流、在线最优潮流、满足互联电网CPS新标准的AGC控制、水火电力系统电压稳定、并行与分布计算技术等。同时还开展如下方面的研究：⑴应用最优化理论、专家系统理论和现代计算技术，对电力系统的运行、规划等诸多方面进行研究。⑵红水河梯级水电站群最优经济调度、水电资源高效利用和优化研究。⑶大规模互联电力系统柔性输电技术的研究。这些研究内容都是学科发展及电力行业急需解决的关键问题。2．电力系统防雷技术研究方向学术带头人：王巨丰教授，52岁，博士，博导。国家电网公司武汉高电压试验研究院“电网防雷技术”专家委员会委员，广西区党委统战部“专家百人团”工程组组长，承担广西自然科学基金及广西电网公司等科技项目20余项。研究领域：现代防雷接地技术。广西是强雷多雷地区，平均雷暴日达120天/年。同时，广西地理位置上又是“西电东送”必经的输电走廊，有500kV交流输电线路3条，500kV直流输电线路2条在广西境内，线路长度总计达8,014km。220kV、110kV、35kV的输电线路总长度达49,213km。输电线路雷击事故高发，雷击平均跳闸率超标5倍以上，雷击事故严重制约了输电的可靠性，影响了“西电东送”战略的实施。本方向主要研究：山区输电线路的雷击机理及防护方法、喷射混合气体灭弧防雷理论、输电线路绕击、反击鉴别实时鉴别系统、雷电参数测量、防雷接地等，以期大幅度提高电力系统输电的可靠性。另，本研究的大部分成果，均可转化为产品，为国民经济建设服务。73．新能源发电技术研究方向学术带头人：卢子广教授，45岁，博士，博导。主要开展电机、电力电子系统及控制等领域的研究。先后主持或参加完成国家级项目3项，省部级项目7项，在国内外核心期刊发表论文数十篇。广西的小水电、沿海风力发电和生物质能资源丰富，极具大规模开发利用价值。本方向主要研究广西地区的分布式发电（DG）技术，具体包括：⑴高效能小水电异步发电、变速恒频风力发电等可再生能源发电技术；⑵DG接入公共电网带来电压波动、电压闪变以及频率波动等电能质量问题；⑶基于飞轮、超级电容等储能设备的无功支持、电压调节的潮流控制及系统运行稳定性；⑷DG混合联网供电系统各组件建模、调度及无线传感器测控技术。（二）管理体制和运行机制创新根据学校的学科建设规划和要求，组织和协调本学科各学术团队和研究方向队伍制定建设计划，落实建设目标与任务。各研究方向带头人，制定相应的研究计划和预期的科研成果任务，组织该方向的科研工作。组织各学术团队的沟通与交流，促进