我国大规模风电、光伏电站的接入为传统电力系统安全经济带来了巨大挑战，为了克服可再生能源发电的波动性、间歇性和低可调度性造成的困难，安全经济地实现其大规模接入与转送，本项目拟以博弈论为理论工具，通过建立合适的博弈模型，研究快速稳定的博弈问题求解算法，并将之应用于大规模风电、光伏发电、储能系统的优化配置和调度，研究内容包括：1.大规模风电/光伏电站接入传统电力系统的博弈模型研究；2.大规模风电/光伏电站接入与转送的博弈问题求解算法研究；3.基于博弈论的大规模风电/光伏电站接入消纳与优化调度策略研究。通过以上问题的研究，为解决大规模可再生能源集中接入的消纳和优化调度问题提供理论依据和分析工具。在此基础上，力争建立一套以博弈论为理论工具的电力系统鲁棒调度分析方法。

项目的研究目标是：以博弈论为理论工具，建立风电场－光伏电站－储能设备—常规电力系统的整体博弈模型，并给出相应的数值计算方法，以此为基础，给出大规模风电、光伏发电接入系统后的系统消纳与优化调度策略，从不同层次提高电力系统对大规模可再生能源发电的消纳能力。 项目从两方面开展了支持大规模可在生能源并网消纳与调控的基础理论研究：一方面是考虑未来可再生能源发展的电网规划与建设问题，合理利用可再生能源时间空间层面上的互补特性，从总体上降低可再生能源发电出力的波动性和间歇性，另一方面是提高对大规模可再生能源发电并网运行的消纳能力及安全经济调度策略。项目基本实现了预期成果，取得的主要成果如下： （1）规划层面：提出了风光储混合电力系统规划博弈模型。根据博弈模型中可能的联盟关系，提出了合作博弈规划模式，进一步论证了Nash 均衡的存在条件，并提出了求解各模式博弈Nash 均衡策略的算法，可以给出风—光—储混合电力系统容量优化配置方案，最后根据合作博弈理论给出了利益分配方案。 （2）调度层面： 建立了电力系统鲁棒调度理论体系。该理论的主要思路在于将调度过程分为预调度和再调度两个阶段，并对预调度变量施加鲁棒可行性约束，主要进展包括：(a)提出了鲁棒调度的一般数学模型，将预调度的鲁棒可行性问题描述为不确定性和再调度之间的零和博弈。(b) 证明了鲁棒可行域的闭凸性。(c)提出了鲁棒调度问题的求解算法。(d)将上述理论、模型与算法应用与考虑大规模可再生能源发电接入的电力系统调度与机组组合 （3）运行评估：建立了电力系统运行与调度策略评估框架。首先建立了风、光等可再生能源发电不确定性的测度与置信概率之间的数学联系；进而提出了电力系统高风险事件的概念，建立了鲁棒优化理论下的高风险事件预测框架；最后评估了高风险事件对系统运行产生的影响并提出了相应校正控制策略，得出了系统可再生能源的接纳能力的定量评估。 通过建立合适的博弈模型、研究快速稳定的博弈问题求解算法，并将之应用于大规模风光发电及储能系统的优化配置和调度中，抑制其不确定性，提高其可调度性，增强电力系统对大规模可再生能源发电的消纳能力，为电力系统从“安全经济”调控提升到“鲁棒经济”调控初步建立了数学模型、优化算法、实现框架等基础理论。 2100433B

本项目以我国大规模风电开发与集中接入电力系统为背景，结合国内外风电发展过程中出现的问题，分析了风电场大范围出力集中爬坡等高风险事件的产生机理、特征及其影响因素，开展了基于高风险事件预测的电力系统运行风险预警以及基于调度与控制的协调防御理论研究。在对风电场爬坡事件的发生和发展动态演化过程研究中，考虑了极端气候造成的驱动能量随机性及其实际作用在风电机组上的风能时间尺度、空间尺度的波动特性，以极端冰雪天气为例，在现有风电场发电模型的基础上，对风电场短时间尺度内的出力进行了模拟，为风电场高风险爬坡事件的预测提供参考。在大规模风电接入系统运行风险评估与预警技术研究上，提出了采用基于“时频”变换方法的风电功率波动性模型，建立了风电功率波动风险指标体系，计及天气因素从系统侧评估风电场功率波动对运行风险的贡献程度；通过对常规机组可能停运时刻和对应的运行状态分别进行抽样，考虑了爬坡事件与常规机组停运之间的时序关系对评估结果的影响；为便于调度人员根据风险可接受程度采取相应预防控制措施，在考虑爬坡事件与常规机组停运之间时序关系的基础上，运用前景理论的概率修正方法，提出了一种适用于风电功率高风险爬坡事件的系统运行风险评估模型。在应对大规模高集中风电场高风险爬坡事件的多时空尺度协调防御的研究上，建立了应对大规模高集中风电爬坡的有限度控制方法体系框架；提出了一种基于竞争博弈的风电爬坡协同控制策略；提出了基于信息差距决策理论(IGDT)鲁棒模型的风电爬坡事件协调调度决策方法；建立了多时间尺度下应对风电爬坡事件的备用决策方案；进而多角度研究了提高电网安全稳定运行的各项保障技术，使预防控制、紧急控制、校正控制和恢复控制能更有效地协调处置高风险爬坡事件等极端条件下的运行场景，建立了适应多时空、多目标、全工况的大规模风电接入电网的安全防御理论体系。 2100433B

在LED照明技术日益发展的今天，偏振光源作为普通光源一种功能上的扩展，在CCD偏振成像、光学存储、光通信、光电探测、平板显示背光等方面具有广阔的应用前景。基于GaN基LED的微纳光子学和光电子学是一个及其重要的研究方向。本项目开展了表面微纳结构对LED出光特性的调控研究工作，设计并制备了基于纳米结构偏振转换的高效偏振出光GaN基LED。主要工作包括：1) 利用时域有限差分进行数值模拟，设计并制备了基于可见光波段的偏振纳米光栅，以及基于纳米结构偏振转换的高效偏振出光GaN基LED。采用深紫外曝光技术制作了最小周期190nm的纳米偏振光栅，偏振度达到25 dB。2) 提出、设计并制备了二维椭圆柱纳米阵列结构，实现了半波片偏振转换的功能，并将该结构集成到振度LED上，进一步提高了偏振光出光的效率，在宽角度内（±60o内）平均提高20%。3)提出了一种基于荧光陶瓷和纳米光栅集成的GaN基白光LED复合结构，能在450nm~650nm光谱范围内实现高偏振度白光出射。利用纳米压印及反应离子束刻蚀工艺，实验制备了荧光陶瓷基底上周期150nm，有效面积达20mm×20mm的介质/金属复合纳米光栅结构。测试结果表明偏振白光LED在450nm~650nm可见光范围内的消光比大于20dB，TM波透过率高于60%。本项目的研究对拓展LED应用领域、创新平板显示的解决方案、探索氮化镓基材料的微纳光电子学应用均具有重要的意义。

氮化镓基LED的发展逐渐从追求单一的高流明效率向多功能化过渡，数字照明、通讯照明正在逐渐成为前沿研发热点，基于氮化镓LED的微纳光子学和光电子学将是一个极其重要的研究领域。本项目拟开展表面微纳结构对LED出光特性的调控作用研究，设计反射面微纳结构实现TE光的反射和位相转换，设计出光面为金属/介质的复合微纳光栅结构，大幅度提高LED的偏振出光消光比和出光效率，获得偏振消光比100：1的高效偏振出光LED。进一步深入研究金属微纳结构中等离子激元波的电磁特性对LED偏振光输出的特性的影响，探索LED在未来纳米光子学的应用方案。在制备工艺技术上，创新采用金属/介质复合光栅，在实现同样偏振消光比的前提下，大大降低了对光栅周期和占空比的容差要求，实现可以大面积（2英寸及以上）制备的工艺技术。本项目的研究对拓展LED应用领域、创新平板显示的解决方案、探索氮化镓基材料的微纳光电子学应用均具有重要的意义。