大力开发可再生能源是中国能源发展的重要战略举措。中国《电力发展“十三五”规划》中明确提出“大力发展新能源，推动多能互补、协同优化的新能源电力综合开发”。然而，由于新能源波动大、间歇性强，系统调节能力不足，中国可再生能源的“弃水弃光弃风”问题十分突出，2016年“三弃”总电量近1100亿千瓦时，超过当年四川全省用电量的一半。梯级水电、光伏与抽蓄互补是解决大规模新能源并网消纳和安全送出的重要手段，关键难点是全功率变速抽蓄装备和水光蓄互补运行。长期以来，变速抽蓄被国外垄断，国内外无梯级水光蓄互补系统投运，在全功率变速抽蓄设计与控制、多电源容量优化配置与接入、互补系统多时间尺度协调调控等方面还存在系列难题，亟待攻克。 依托国家重点研发计划、国家基金、四川省科技计划以及国网公司等科技项目，围绕变速抽蓄装备，梯级水光蓄优化配置、调控运行、集成应用四个方面，超前谋划，产学研用协同攻关，取得如下原创性成果： ①突破全功率变速抽蓄技术壁垒。揭示变速抽蓄水-机-电耦合稳定机理，从无到有形成变速水泵水轮机、发电电动机、变流器、调速器及其协同控制方法等完整技术，研制成套装备，填补国内空白，0-50%非额定工况较定速抽蓄发电效率提升12.8%以上。②提出互补系统容量与接入优化配置方法。解析水光蓄荷多维不确定性规划场景，提出兼顾规划与运行、稳/暂态约束的梯级水光蓄容量与接入优化配置方法，③攻克互补系统多时间尺度协调调控难题。发明了基于伊藤随机过程的互补系统安全运行区间定量分析方法，建立了考虑梯级水流滞时的非连续多可行域优化调度模型，提出基于光伏波动自适应高低频分解的多元异构电源协调控制策略，互补系统调节精度提升27%。④突破梯级水光蓄互补系统集成技术。建成国内首座全功率变速抽蓄电站，发电功率调节范围拓宽20%、抽水功率调节范围拓宽10%；投运世界首个梯级水光蓄互补系统，最大功率波动降低83.98%。 授权发明专利60项，其中全功率抽蓄协同控制技术系列专利入选能源行业高价值专利；登记软著15项；发表论文75篇(SCI/EI 62篇)；出版专著3部；发布行/团标5项。郭剑波、许唯临、王成山院士等专家鉴定为：打破了国外技术垄断，整体达到国际领先水平。成果入选联合国《世界小水电发展报告2022》和四川十大科技新闻。 成果已在四川整体应用。水光蓄互补技术支撑雅砻江两河口等44个水光互补工程规划建设，并推广至西藏、贵州等省份。变速抽蓄技术推广至四川绵竹300MW级全功率变速抽蓄，支撑山东泰安等国产大型变速抽蓄机组研制。立项国际标准1项，推广至印尼、刚果(金)等“一带一路”国家。近三年，直接经济效益51.27亿元，每年节约标准煤120.5万吨、减少二氧化碳排放约297.3万吨。对于推动中国抽水蓄能和多能互补产业升级，发展新质生产力，提升国家能源本质安全具有重大意义。