丁茂生博士毕业后毅然到西部工作，扎根电力生产科研一线16年，带领团队围绕宁夏大规模火电和新能源集中并网后交直流混联电网安全外送面临的新特征、新挑战，开展产学研用联合攻关，构建了宁夏电网“源-网-荷”协同的新能源绿色调度技术体系，实现2600万新能源安全并网和高效消纳；优化了“保护优化-安控防御-机网协同”的宁夏电网三道防线，确保密集多直流外送电网安全长周期运行；提出了基于CPS的计及一二次融合的电力系统可靠性定量分析方法，开创电力可靠性研究新领域。 一、构建宁夏电网“源网荷”协同的新能源绿色调度技术体系 随着宁夏新能源综合示范区的建设，大规模、高密度、高比例新能源电网逐步形成，新能源不确定性、波动性及弱支撑性、弱抗扰性的不利影响更加凸显，消纳形势愈加严峻。针对上述问题，提出了集理论、装置和系统的源网荷协同的新能源安全并网与高效消纳技术体系并实现应用，主要成果如下： 在电源端，提出大型新能源场站主动控制技术，研发了新能源场站频率/电压主动控制一体化装置，首次实现300MW级大型光伏电站频率电压的秒级的主动支撑；建设基于资源集合预报的宁夏电网高精度风光一体多时间多尺度预测系统，预测精度由86%提升到93%；提出火电机组状态及性能全息诊断技术，精准研判火电机组调节能力，提升了电网调峰控制空间。 在电网端，攻克以消纳最多为目标的全网调度计划、多目标协调的场站功率控制、跨区域多直流功率优化技术，研发宁夏新能源绿色调度支持系统，实现包含日前计划、日内滚动、事时协同的多时间尺度的新能源功率控制；发明基于区块链技术的调度运行考核和绿电交易方法，支撑绿电交易和调度透明考核。 在负荷端，率先提出“随风而动”的学术观点，建立各种典型负荷互动成本模型，提出发输环节及配用环节的互动控制策略，建立“源-网-荷”信息对称的互动运行管理系统，实现新能源出力波动与电价信号的关联，将广义可调节负荷由10%提升至56%，解决多元互动调峰消纳新能源的难题。 相关技术成果支撑宁夏新能源装机容量由317万千瓦增加至2600万千瓦、装机比例由16%增至45%的同时，弃电率由15%降至3%以下。部分成果推广到全国1663个场站及20余个网省调，实现了我国新能源消纳技术的示范引领，经济社会效益特别显著。 二、优化了宁夏电网交直流密集外送电网“三道防线” 宁夏是国家西电东送重要电源基地，是世界上功率密度最高的密集直流外送电网之一。电网电磁耦合复杂，提升保护整定和动作可靠性难；电网交直流耦合度高，精准紧急控制快速阻断事故蔓延难；电网机网控制耦合作用，实现兼顾多时间尺度的协调控制难。针对上述问题，攻克了制约大型能源基地密集电网安全外送难题，优化了电网安全稳定“三道防线”，主要创新成果如下： 优化继电保护防线，研发了国内首套电网继电保护省地一体化整定计算系统，实现了继电保护整定横向融合和纵向贯通及全网继电保护定值联合并行整定计算。揭示密集电网同塔输电线路环流不平衡电流的产生机理及同塔线路强电强磁、弱电强磁、强电弱磁对继电保护的严重影响，优化电流差动保护设备，保障密集同塔的超特高压输电线路的安全可靠运行。 研制协同防御系统，创建了交直流多类紧急控制措施的性能评估指标体系，解决了各类措施控制效果的量化评估难题；提出了基于集群并行计算的多类暂态安全稳定紧急控制策略快速搜索技术，解决了在线紧急控制优化策略快速决策的难题；研制宁夏电网特高压交直流、多直流协调的安稳控制暨协同防御系统。 优化机网协同防线，基于电源密集接入和多级电磁环网条件，提出了应对区域机组群间低频振荡（区间振荡）的直流次同步振荡阻尼控制方案；协调配置高频切机和火电机组OPC保护定值，避免机组OPC保护无序动作引发的振荡威胁系统安全；提出大型互联电网薄弱断面配置失步解列装置的配置原则和方法。 相关技术成果整体应用于宁夏电网，确保了宁夏大型能源基地密集电网长周期安全运行，近三年实现外送电量累计超2000亿千瓦时，持续推进了能源优势向经济优势的转化。 三、拓展基于信息物理系统的电力可靠性研究新领域 相关研究成果将信息物理系统的研究方法引入电力可靠性评估，实现了能量流、数据流和业务流深度耦合的能源互联网系统定量可靠性分析。 以上创新成果解决一线难题，工程效果显著，先后获宁夏科技创新重大贡献奖1项(排名第一)、宁夏科技进步奖一等奖2项，中国电工技术学会科技进步一等奖1项，发表高水平论文75篇，出版专著4部，授权发明专利37项。