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作为国家973计划项目《提高大型互联电网运行可靠性的基础研究》首席科学家，他深入研究大型互联电网运行可靠性的基础理论和关键技术，为提高电网可靠性和稳定性提供了理论支持。
在人机混合智能调控方面，他率领团队开展大电网调控人机混合增强智能研究，提出相关概念内涵、应用框架和关键技术，研发了大电网调控人机混合紧急控制决策支持验证系统，提升了电网调控运行能力。
在实验平台建设方面，他组织建成了“国家能源大型风电并网系统研发（实验）中心”，为风电并网技术研究提供公共研发实验平台，降低了研发成本和风险，加速了技术创新和推广应用，提高了风电并网安全水平。
在关键技术研究方面，他参与甘肃酒泉千万千瓦级新能源基地建设，其团队的“大型风电并网运行与试验检测关键技术及应用”项目，针对风电功率预测、低电压穿越等关键技术问题进行研究创新，开发出一系列技术和设备，保障了风电安全稳定运行，该项目获得国家科学技术进步二等奖。
此外，郭剑波院士还主持了全国互联电网（2020-2050年）规划系列研究。他提出“安全-经济-环境”矛盾三角形理论，指导新型电力系统构建中的多目标协同演进路径。因在输电系统灵活交流输电关键技术方面的贡献，他获得国家科技进步一等奖。
科研之路解码
郭剑波院士的研究成果在技术创新、行业贡献、学术影响力等方面对其成为院士起到了关键作用。
郭剑波主持研制的可控串补装置和特高压串补装置，以及开发的跨大区交直流协调控制系统，都是电力技术领域的重大创新。
这些成果打破了国外技术垄断，提升了我国电网技术的自主创新能力，体现了他在技术研发方面的卓越能力，是其成为院士的重要技术支撑。
他参与三峡输电等电网规划研究，主持全国互联电网规划系列研究，为我国电网的合理布局和长远发展奠定了基础。
