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新能源电力系统国家重点实验室自主研究课题申请指南(2020年度)

信息发布于:2020-05-20

新能源电力系统国家重点实验室面向国家规模新能源开发、利用的重大需求,瞄准规模化新能源电力接入电力系统与新能源电力消纳等重大科技问题,围绕主要研究方向和学科前沿,设立自主研究课题。现发布2020年度自主研究课题申请指南如下:

一、 课题类别

1.重点课题

研究目标:重点课题是新能源电力系统国家重点实验室研究项目体系中的重要组成部分,支持实验室人员围绕实验室主要研究方向及重点研究任务,针对有战略意义的、已有较好基础,并可能产生重大成果和重要研究方向的课题,组织团队开展持续深入的系统性基础研究或应用基础研究。申请课题要有重大的科学意义,具有重要的理论研究价值或具有产业化潜力的先进技术。重点课题分为重大需求类和交叉融合类。其中,重大需求类重点课题面向重大需求、瞄准国际前沿、整合创新资源、解决关键问题、孕育重点突破;交叉融合类重点课题坚持创新导向,突出重点领域,推动学科交叉,加强合作研究。

申请资格:重点课题申请人应为实验室固定研究人员,具有博士学位和副高以上技术职称,应充分了解国内外相关研究领域发展现状、动态及需求,具有组织和领导一个研究组开展持续性研究工作的能力。

周期:资助研究期限一般为2年。

考核指标(满足以下1条即可):

1)基于课题研究取得第一单位重大纵向项目立项;

2)形成重大标志性成果,如第一单位省部级一等奖或国家级奖励等。

2.探索性课题

研究目标:探索性课题定位是面向领域重要需求,瞄准学科前沿,促进学科发展,激励原始创新。探索性课题支持实验室人员围绕重点实验室研究方向自主选题,力图通过研究得到新的发现或取得重要进展。期望通过此类课题的研究,为在一些新兴方向取得突破性进展和持续研究奠定基础,发表高水平论文,并使实验室获得相关知识储备。

申请资格:探索性课题面向实验室流动研究人员,申请人应具有博士学位,充分了解国内外相关研究领域发展现状与前沿。实验室流动研究人员自由申请,自主选题。

周期:资助研究期限一般为2年。

考核指标(满足以下1条即可):

1)在国内外公认的高水平学术刊物上发表论文2篇及以上;

2)申请发明专利2项以上;

3)基于课题研究,形成2项以上国家自然科学基金项目申请。

3.前沿交叉课题

研究目标:围绕新能源电力系统相关研究领域科学技术发展的趋势,针对一些有创意性的、目前在国际国内研究尚处于开始阶段的前沿交叉领域,组建跨学科团队,开展创新性基础研究。

申请资格:前沿交叉课题面向实验室固定研究人员,申请人应具有博士学位,团队成员须包括其他领域的研究人员。

周期:资助研究期限一般为2年。

考核指标(满足以下1条即可):

1)课题组成员在国内外公认的高水平学术刊物上联合发表论文1篇及以上;

2)申请发明专利2项以上;

3)基于交叉课题研究,形成1项以上国家自然科学基金项目申请。

4.人才类课题

申请资格:支持实验室35岁以下新引进科技人员和博士后围绕实验室主要研究领域自由申请。

周期:资助研究期限一般为1-2年。

考核指标(满足以下1条即可):

1)在课题研究领域重要出版物上发表论文2篇及以上;

2)申请发明专利2项以上;

3)基于课题研究,形成1项以上国家自然科学基金项目申请。

二、 选题范围

研究方向一:新能源高效转换与发电过程特性

针对新能源发电的安全、高效与可靠运行,研究新型太阳能光电转换材料、器件和系统的理论及关键技术,发展大型海上风电系统的理论与关键技术,研究太阳能热发电系统耦合特性及集成调控技术,研究生物质高效热转换机理及发电技术,揭示太阳能、风能、生物质能发电过程机理及特性,构建智慧新能源发电系统。

研究重点1:高效太阳能光电转换及光伏发电

(1)研究新型太阳电池材料的设计、制备和应用,研究电池材料生长的热力学和动力学特性,研究材料结构、薄膜形貌构筑和界面调控及其对器件光伏性能的影响规律,实现对器件光电性能的有效调控;(2)研究大面积新型太阳电池的高效、高稳定制备及集成技术,研究大面积太阳电池中导致光电能量损失的关键问题,研究大面积薄膜的结构和光电特性调控方法;(3)研究多物理场耦合及典型故障条件下光伏电站核心部件及系统出力行为特性,系统提出光伏电站异常状况预警、诊断及预测性维护理论和方法,提升光伏发电智能化运行水平。

研究重点2:大型风力发电机组特性与运行控制

(1)发展大型海上风电机组设计理论,揭示气-液-机-电-弹-控大型海上风电机组耦合作用机理;研究基于可靠性增长的海上风电机组整机动力学建模与仿真技术、叶片与传动链关键部件的优化设计方法,并进行实验验证;突破陆上/海上新型风电机组智能控制技术;(2)掌握超大型叶片大变形流固耦合特性,发展非线性气动弹性分析方法;揭示深海浮式风电机组支撑结构的气-液-固耦合动力学特性,创新浮式支撑结构设计方法与稳定控制技术;(3)研究陆上(海上)大气边界层时空多尺度特性,创新风电机组、风电场/群流场多精度数值模拟方法,开发风电场流场模拟软件;揭示风电机组尾流干涉机理和风电场流动的时空演化特性,创新风电场功率预测方法和智能运行控制技术。

研究重点3:太阳能热发电特性与系统集成

(1)以实现连续太阳能热发电为目标,研发低成本、高能量密度高温储热技术及建模方法,研究储热材料多尺度传热传质机理,揭示储热系统储释热动态特性及与热发电系统的集成运行方法;(2)以提高太阳能发电效率为目标,基于能的梯级利用原理,发展新的热力学循环,建立发电规模-循环工质-热功转换效率之间的关系,发展复杂天气条件下热发电系统调控运行策略,形成提高太阳能热发电效率的系统理论、原理及方法;(3)针对太阳能热与化石能源互补发电,进行复杂耦合系统热力学研究,探索先进的集成模式及方法。

研究重点4:生物质转化机理与清洁高效发电

(1)研究生物质大分子热转化反应的一般机理以及各种产物的生成路径、能量信息、动力学参数和关键控制步骤,探究生物质热转化过程中组分内和组分间的交互作用机理,构建生物质热解过程的全局反应机理与路径;(2)研究生物质在不同条件下的特定热转化机理与调控机制,明确生物质原料、反应条件与产物之间的内在关联耦合机制,建立生物质选择性热转化多联产的技术理论体系;(3)研究生物质直燃发电、混燃发电、气化发电、衍生燃料发电等发电过程中的输运与反应特性,确定污染元素的迁移转化规律,开发高效的发电技术与污染物防治技术,形成具有自主知识产权的系列成套技术,并大规模推广应用。

方向二:先进输变电技术与电磁理论

针对规模化新能源灵活传输与电网柔性互联等需求,研究高电压电磁理论以及电工材料、电力电子器件与新型输变电装备的多物理场分析与设计方法,揭示新型输变电装备特性及失效机理,提出新型传感技术与状态评估方法,发展先进输变电的换流理论,为先进输变电技术奠定理论基础。

研究重点1:电磁理论及在先进输变电中的应用

(1)研究大功率电力电子器件电热力特性以及封装机构的电磁理论及多物理场调控方法,掌握器件失效机理,发展可靠性理论和提升方法;(2)研究高压大容量电力电子装备(柔直换流阀、直流断路器、直流变压器等)的电磁特性,提出电磁瞬态计算、电磁干扰防护、多物理量监测、可靠性评估等方法;(3)研究柔性直流换流站和高海拔等特殊环境下直流线路的电磁环境特性和影响机理,发展电磁环境建模计算与防护方法;(4)研究交直流超导电缆、新型超导导体、超导限流变压器等的电磁理论,发展低温绝缘技术,探索超导电力在新能源电力系统应用的新原理与新装备。

研究重点2:先进输变电装备特性及失效机理

(1)研究新型电工材料的参数调控与制备方法,探索复合电介质多因子劣化的微观规律与破坏机理;(2)研究新型输变电装备(换流变压器、柔直变压器、直流GIL等)的多物理场分析方法,揭示多物理场综合作用特性,提出设计方法;(3)研究压敏、光敏、磁敏、气敏等先进传感方法,发展智能传感器;(4)研究新型数据库的构建方法,提出融合大数据和云计算的智能诊断方法,建立新型输变电装备状态评估和故障预警的理论体系。

研究重点3:先进输变电的换流理论及系统特性

(1)研究全控/半控器件融合的混合直流输电理论,揭示复杂工况下不同类型电源、多换流器及控制系统之间的电磁交互作用机制,构建协同运行控制理论;(2)研究直流电网拓扑形态、运行特性和故障传播等理论,基于新型换流器拓扑,提出直流电网及多端直流系统故障的主动管理理论和方法;(3)研究新型换流器拓扑的电磁暂态等效建模方法,发展直流电网的电磁暂态实时仿真关键技术;(4)研究碳化硅等新一代电力电子器件的换流理论,提出先进输变电的新型换流器拓扑结构。

方向三:新能源电力系统控制与优化

针对新能源作为补充能源、替代能源、主流能源和主导能源的不同场景,探究新能源电力系统控制与优化的基础理论与方法,研究提高发电单元灵活性的理论方法,探索需求侧资源特性与多元互补调度控制理论与技术,研究高比例电力电子装置渗透后电网保护与稳定控制理论方法,实现新能源电力系统的安全高效运行。

研究重点1:智能发电控制理论与技术

(1)研究综合能源转换效率、疲劳载荷与输出功率波动水平的新能源发电单元多目标优化控制策略,提出新能源发电单元、场群及基地的有功/无功控制方法;(2)研究发电过程运行状态精细化表征方法,提出多相流动环境下速度场、温度场、浓度场、成分场等的新型检测理论与技术,发展状态参数软测量技术;(3)研究基于机理分析与大数据分析的发电过程建模理论及先进控制方法,建立火电机组灵活智能运行控制理论技术体系,提出电源可调度性定量评价方法;(4)探索新能源发电过程多智能体分布协同控制理论,建立拓扑结构变化、信息传输延迟、随机噪声干扰情况下的特征辨识与协同调控方法。

研究重点2:需求侧资源特性与调度控制

(1)研究不同时间尺度下需求侧资源特性与响应机理,揭示其可调控性与影响因素之间的关联机制,建立分时可调功率及区间可调电量的数学模型;(2)研究数据驱动的需求侧资源特性高速、高精度计算方法,提出基于机器学习的负荷特性智能建模与预测技术;(3)研究多区域需求响应资源动态聚合的技术经济准则,提出基于多种博弈框架的虚拟电厂集成与调控策略;(4)研究新能源电源、常规电源和需求侧资源的互补特性,提出源网荷多元互补的新能源电力系统动态优化调度方法。

研究重点3:电力系统保护新原理与安全稳定控制

(1)研究新能源电力系统扰动传播机理,分析单点、区域、整网扰动传播与耦合规律,建立新能源电力系统故障分析模型,提出高比例电力电子装置渗透下系统故障分析方法;(2)研究源网荷多场景下宽频带信号测量及测试方法,研究海量测量数据质量评估及轨迹精度提升方法,发展源网荷全景同步测量系统;(3)研究高比例电力电子装置渗透后电网故障特征提取方法与保护新原理,提出融合电力电子控制、保护及故障隔离一体化故障处理方法;(4)发展融合故障关联信息的后备保护构成原理,提出抑制连锁故障发生的保护与控制协同策略;(5)研究大规模新能源和电网间的动态交互作用机制,发展采用人工智能技术的电力系统特征提取方法,提出融合数据响应特征的人工智能建模和稳定性分析体系,建立新能源电力系统就地趋稳设计、全网在线协同的理论和方法。

方向四:多元信息融合与综合能源系统优化

针对分布式能源高比例接入的场景,研究多元信息融合理论、综合能源系统特性、电能质量测控理论等关键问题,突破多元信息采集、通信与信息处理关键技术,建立综合能源系统的仿真模型并提出优化控制方法,发展电能质量控制的关键技术与装备,实现可再生能源的分布式消纳与高效利用。

研究重点1:多元信息融合理论与技术

(1)研究光纤分布式状态感知及微型自取能自组网无线状态感知方法,构建综合能源系统全信息透明监控体系;(2)研究适用于综合能源系统的5G和后5G物理层传输和跨层关键技术协同理论和方法, 建立信道、噪声和干扰时变模型,提出通信网与电网兼容共存的理论和方法,提出海量终端低功耗大连接、网络切片和本-边-云协同优化策略;(3)研究多源异构电力大数据融合技术、数据清洗及数据治理理论与方法,建立多源异构数据知识库模型与评估方法,提出数据驱动的云雾协同智能决策理论与关键技术以及基于区块链、量子加密等方法的信息可信互联技术。

研究重点2:综合能源系统建模仿真与优化控制

(1)研究综合能源系统物理调控特性,提出多能互补的优化配置方法与解耦运行策略,揭示随机不确定性对系统调度运行决策的影响规律,提出数据驱动的全工况优化运行控制方法;(2)研究电动汽车、可控负荷、分布式能源、多元储能与综合能源系统的交互运行机制,提出计及需求响应的协同优化控制技术,揭示综合能源系统的故障与扰动传播机理,提出保障安全可靠运行的韧性自愈控制方法;(3)研究能源供给和需求的市场主体构成及其行为特征,提出分布式能源系统集群的多主体优化方法及其市场均衡分析机制。

研究重点3:电能质量测控理论与技术

(1)研究高渗透率分布式能源并网下系统的电能质量理论,以直流配电网电能质量和超高次谐波等为新关注点,揭示扰动发射和负荷敏感机理及其耦合规律,提出电能质量扰动影响评估方法;(2)研究多源接入配电网电能质量扰动传播规律及其关键因素,提出欠量测情况下监测盲区最大可观测的电能质量监测终端优化配置方法;(3)研究高功率密度、高转化效率能源路由器拓扑与协调控制策略,提出弱机械惯性分布式新能源系统的设计与调控方法,发展分布式新能源系统的电能质量控制技术与装备。

三、 申请要求

1. 申请和审批程序

(1)本年度重点课题申请额度为40-50万元,每个关键科学问题设立不超过1项;其余面上课题申请额度为5-10万元。

(2)申请批准的周期一般为1个月。

(3)申请者填写《新能源电力系统国家重点实验室自主课题申请书》,向实验室提交纸质版申请书一式两份,同时提交word电子版。

(4)重点课题及探索性课题申请每年组织评审一次;前沿交叉课题及人才类课题申请每个季度组织评审一次。

(5)收到申请书之后,实验室进行初审,后评审委员会组织专家对申请课题进行评审。根据评审结果确定本年度的资助项目。

(6)对通过评审的自主研究课题,课题负责人需向实验室提交科研课题任务书,经实验室负责人签字后立项。课题任务书内容原则上应与申请书保持一致,但可参考专家评审意见进行适当修改。

(7)论文第一完成人单位必须为“新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)”或“State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources(North China Electric Power University)”。

2.申请时间

2020年重点课题及探索性课题申请截止日期为2020年06月08日。

3. 联系人

张 洪  010-61771852;Email:zh10358@163.com;主楼A座309室

四、 课题管理及经费使用

依照《新能源电力系统国家重点实验室自主课题管理办法》执行。


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