近年来,元胞自动机模型在各类空间规律分析中广泛应用,其栅格化的模型结构,"由下而上"的建模框架,与独立运行、并行计算的处理方法,使其在电力系统空间规律分析中也具有良好的适应性。然而随着电力系统精益化管理与全球能源互联网的发展,电力系统源、荷空间规律分析面临新问题,如何相应地改进元胞自动机模型的规则制定以提高其分析能力,从而更好地把握电力系统源、荷空间规律,成为电力系统研究中的重要问题。本文围绕元胞自动机及其在空间负荷预测与光伏电站选址方面的应用展开研究,主要工作如下:首先,对元胞自动机的基本原理、模型结构及其各大领域的应用,尤其是在电力系统的应用,进行了系统的分析。总结得出,为更好地应用元胞自动机解决问题,元胞状态离散与转换规则制定是值得重点关注的两个方面,必须结合待解决的问题对其进行优化。结合本文所研究的空间负荷预测与光伏电站选址问题,进一步探讨了元胞转化规则制定的两种优化方法。其次,针对空间负荷预测中尚没有考虑电能替代这一新的电力负荷类型的问题,提出了基于元胞自动机的新方法。该方法在假定电能替代设备与被替代设备位置一致的前提下,以电能替代经济效益、环境效益与节能效益为替代规则,计及邻居元胞替代情况对中心元胞的影响,利用元胞自动机模型完成了电能替代在空间负荷预测中的建模,实现了对已有空间负荷预测方法的完善。最后,针对现有的光伏电站选址方法未能恰当地考虑电站建设与其所在区域发展之间相互影响的问题,从用地类型转变、人口转移、行业变化,以及随之带来的间接经济效益等方面讨论了这种影响,并基于元胞自动机和劳瑞模型,提出了考虑区域动态发展的光伏电站选址方法,实现了对上述动态影响的量化及考虑其作用的光伏电站优化选址。总之,本文在完善元胞自动机转换规则制定、考虑区域发展效益的光伏电站选址以及计及电能替代的空间负荷预测等方面取得了一定进展,在提升元胞自动机解决电力系统相关问题的适用性的同时,也推动了电力系统源、荷空间分布规律的研究。